Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật của đất trộn xi măng có cốt sợi lưới nông nghiệp và ứng dụng vào nền đường

Với các kết quả thuđược, tác giả đánh giá ưu điểm từ các đặc tính kỹ thuật như sức chống cắt, tính thấm,độ 6n định của dat đắp đường bang vật liệu đất trộn xi măng có cốt sợi lưới nôngng

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA —- ĐHQG TP.HCMCán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS CHAU NGOC AN

PGS.TS NGUYÊN VĂN CHÁNHCán bộ chấm nhận Xét 1 : E2 ESE 193121 9k E8 E SE E#EEsEsskeeeskeCán bộ chấm nhận Xét 2 : G2623 ESE 9193121 91 E983 SE cske

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Truong Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày tháng năm 2013

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRUONG KHOA KY THUẬT XÂY DỰNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: Nguyễn Hoang Vũ s5 c< << c5: MSHV:12090403 Ngày, thang, năm sinh: 277/07/197 -. 5s s << +2 Noi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Dia Kỹ Thuật Xây Dựng - Mã số : 605860 I TÊN DE TÀI:

NGHIÊN CỨU CAC DAC TÍNH KỸ THUẬT CUA DAT TRỘN XI MĂNG COCOT SOI LƯỚI NÔNG NGHIỆP VA UNG DỤNG VÀO NEN DUONG

H NOI DUNG LUẬN VĂN:

Mở đầu 2 la x la r ~Chương 1 : Tông quan các van dé nghiên cứu cải tao dat yêu tai cho dùng làm vật liệu

dap ở Đồng thápChương 2 : Cơ sở lý thuyết tính toán 6n định nền đườngChương 3 : Thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ học của đất, đất trộn xi măng, đất trộnxi măng có cốt sợi lưới nông nghiệp

Chương 4 : Ứng dụng vật liệu đất trộn xi măng có gia cường sợi lưới nông nghiệp vàonền đường ở đồng tháp

Il NGÀY GIAO NHIEM VỤ : ngày 24 tháng 06 năm 2013

IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU: ngày 22 tháng II nam 2013

v CÁN BO HƯỚNG DAN: PGS TS CHAU NGOC AN

PGS TS NGUYEN VAN CHANH

Tp HCM, ngày 22 tháng II năm 2013

CAN BỘ HƯỚNG DAN 1 CAN BỘ HƯỚNG DAN 2

PGS TS CHAU NGOC AN PGS TS NGUYEN VAN CHANHCHU NHIEM BQ MON KHOA KY THUAT XAY DUNG

DIA CO NEN MONG

PGS TS VO PHAN

LOI CAM ON

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với dé tài “Nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật củađất trộn xi măng có cốt sợi lưới nông nghiệp và ứng dụng vào nên đường” đượcthực hiện với kiến thức tác giả thu thập trong suốt quá trình học tập tại trường Cùngvới sự cô gang của bản thân là sự giúp đỡ, động viên của các thay cô, bạn bè, đồngnghiệp và gia đình trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Em xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến thay PGS TS Châu Ngọc An, ngườithay đã nhiệt tình hướng dẫn, động viên em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô bộ môn Cơ Địa Nền Móng, Thầy PGS TS.Võ Phán, TS Bùi Trường Sơn, TS Nguyễn Minh Tâm, TS Trần Thanh Hải, TS.Trần Tuấn Anh, TS Lê Bá Vinh, TS Lê Trọng Nghĩa, Cô Đặng Thị Ngọc, nhữngngười đã cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học

Cuối cùng, tdi xin cảm ơn bố mẹ và gia đình đã động viên và tạo điều kiện tốt

nhất cho tôi về vật chất và tỉnh thần trong những năm tháng học tập tại trường.Luận văn được hoàn thành trong sự cố găng hết sức của tác giả nhưng khôngthể tránh được những thiếu sót và hạn chế Em rất mong nhận được sự đóng góp củaquý thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn và có ý nghĩatrong thực tiễn

Xin trân trọng cám ơn.

TP Hô Chi Minh, 22 tháng 11 năm 2013

Học viên

NGUYÊN HOÀNG VŨ

NGHIÊN CUU CÁC DAC TÍNH KỸ THUẬT CUA DAT TRON XI MĂNG CÓCOT SOI LƯỚI NÔNG NGHIỆP VA UNG DỤNG VÀO NEN DUONG

Tóm tat:

Nghiên cứu nay được thực hiện băng các thí nghiệm trong phòng và ứng dụngphương pháp mô phỏng số với họ phần mềm GeoStudio 2007, nhăm mục đích tạo ravật liệu dap đường mới, vừa góp phan tăng khả năng chống trượt, chống sat lở, chồnglún vừa tận dụng được các vật liệu phế thải ở địa phương, nâng cao hiệu quả về mặtkinh tế và kỹ thuật Kết quả nghiên cứu cho thấy, với 12% xi măng và 0.5% sợi lướitrong hỗn hợp đất trộn sẽ cho hệ số 6n định cao hơn 3.67 lần và hệ số thắm cũng caohơn 2.76 lần so với đất tự nhiên Điều này dẫn tới lưu lượng thấm của nên đườngđược đắp băng đất trộn lớn hơn so với đất tự nhiên gần 1.4 lần Với các kết quả thuđược, tác giả đánh giá ưu điểm từ các đặc tính kỹ thuật như sức chống cắt, tính thấm,độ 6n định của dat đắp đường bang vật liệu đất trộn xi măng có cốt sợi lưới nôngnghiệp, từ đó ứng dụng loại vật liệu này vào công tác đắp đường trên địa bàn huyệnHong Ngự tỉnh Đồng Tháp

THESIS’S SUMMARY

Thesis’s title:RESEARCH OF THE TECHNICAL CHARACTERISTICS OF THE MIXEDCEMENT SOIL THAT IS REINFORCED WITH THE AGRICULTURALMESH FIBER AND APPLY FOR THE ROADBED

Abstract:

This research is conducted by the laboratory experiments and applied thenumerical simulation methods with Geostudio 2007 software, the objective of thisresearch is to create the new backfilling material for road, which is not only tocontribute to increase the slip resistance, anti-erosion, anti-subsidence but also toutilize the waste materials in locality that can improve the efficiency of economy andtechnique The results of research demonstrate that the percentage of cement is 12and the percentage of fiber mesh in mixed soil is 0.5 will offer higher 3.67 stabilitycoefficient and higher 2.76 permeability coefficient than natural soil This leads tothe permeable flow of roadbed which is embanked by mixed soil will be higher 1.4than natural soil As the result of that, the author evaluates the advantages fromtechnical characteristics such as shear strength, permeability, stability of embankmentsoil by the mixed cement soil that has reinforced agricultural mesh fiber, thence thismaterial will be applied in the embankment of road in Hong Ngu district, Dong Thapprovince.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Nguyễn Hoang Vũ, tôi xin cam đoan rang Luận văn thạc sĩ với dé tài“Nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật của đất trộn xi măng có cốt sợi lưới nôngnghiệp và ứng dụng vào nền đường” là do tôi tự tiễn hành thực hiện và không saochép của các luận văn đi trước Mọi trích dẫn trong luận văn đều được tôi ghi chi tiếtnguồn trích dẫn và tên tác giả Nếu nha trường phát hiện có điều gì gian dối, tôi xin

hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Học viên

Nguyễn Hoàng Vũ

1 Đặt vấn đề nghiÊH CỨM is tk SE kề HT HT TT TH re 12

2 Mục tIÊU HghÄiÊH CỨU cv tk vế 15

3 Phương pháp nghiên cứu của Ae tầi sát kg rerrki 154 Y nghĩa khoa học của dé tầi - «- c-cskk SE EEE SE TT TH niệu 175Š Giá trị thự tie ceccccccccccccsccscccscccscesscesccsscssessccssccsscsssesscesscessccssesscesecsccssesseenes 176 Pham vi va gioi han cua GE ti cccccccccccccccscsscsscessessecsccssessessccssesscsscsacessessecssesseses 17

1.3.2.3 Sự gia tăng cường độ của xi măng được gia cường sợi lưới:Ƒ LLỊ j1

1.3.3 Các yếu tô ảnh hưởng đến hỗn hợp đất trộn xi mang có cốt sợi lưới [ 10] 331.3.3.1 Các tính chất vật lý và tính chất cơ học của chính cốt sợi 33

T.3.3.2 LOẠI VGt TIỆN Ă- SG c CS ST SH KH kh nh cv t 33

1.3.3.3 Hàm lượng Chi XƠ ác kSt ST TH TT HT HT TH TH re 341.3.3.4 KÍCh tHƯỚC COt SOD cccccccccccsccscssccsecsccsscsscsscsscsssessessesstsssessessccasessesssessesees 34

1.3.3.6 Anh hưởng của dung trọng khô sSsck+k SE SEsESkrEeeskrerserkes 35

1.3.3.7 Anh hưởng của lượng Xi "HỐNH St vs kg ri 3ó

/z/0/071602.e 38

CO SỞ LÝ THUYET TINH TOÁN ÔN ĐỊNH NEN ĐƯỜNG - - -ccee 382.1 Cúc thyét BÊN, E313 EE 1E 5118151511111 11111111111 111111 111111111111 11111 1x Tx ki 382.1.1 Thuyết bên theo Mohr — Coulomb [12] ¿+ < se SE+E‡kEsE+Eekkeeseeereesererse 382.1.2 Thuyết cân bằng theo Mohr — Rankin: [ 12] «se k+e+ekeeseeereeseseese 39

2.2 Xác định cường độ chịu nén từ thi nghiệm nén Aon có nở hông - 44

2.3 Xác định lực dính c và góc nội ma sát 0 từ thí nghiệm cat trực tiếp ¬—— 452.3.1 Cơ sở lý thuyết xác định sức chống cat không thoát nước từ thí nghiệm cắttrực tiếp theo TCVN 4199 — 1995 4t Set k1 E111 11111 5111110 1111 1tr, 452.3.2 Xác định sức chống cat của đất có gia cô sợi lưới nông nghiệp [13] 462.4 Cơ sở lý thuyết xác định các thông số nén lún của HỄH 5c 5c sec sea 46Thí nghiệm nén cô kết theo TCVN 4200 — 1995: SG tt sEEetskskrersed 482.5 Cơ sở lý thuyết xác định hệ số thẩm [ 24] -c-< +k+eksE+k+eEseskreeseserersed 502.5.1 Định luật thẩm 0,75 ——©- 202.5.2 Gradient thuỷ lực ban đầu trong AGt SéF - «cv EEESEkEeeskeereesereree 512.6 Tinh toán ôn định mái OC cecccccsccsccscccscssccscsscessesscsssessessesssessessesscesscssssssessesees 52

A.Ó.l Khái NIC ccc ccc cccc ccc ceccceccnccuccesccuccuscceccuscuscenccuccesceuseuecescenscusseescuscensenseuecs 52

2.6.2 Phân tích ôn định mái dốc theo mặt trUCteececccccccccccsccsccsccssccscssccssesscsssesseses 53

XÃ A, C18 710 1) ae na eee eee 60

8ñ» .dA 60

Mưrliidiii ói3.2.2 Ty lệ trộn các NQUYEN VẬT HIỆH ĂQ SG cv KT ko 61

BBD CE 1n 633.3.2 Bao dưỡng các mẫu thí NghiéM woicccccccccceccececcesesessessscessssesccescsecsessescssceceeees 66

3.4.1 Các thí nghiệm xác định các đặc trưng vat lý cua đất nên ccccsca ó63.4.1.1 Thí nghiệm xác định trọng lượng riêng (y) cua đất tự nhiên: 663.4.1.2 Thí nghiệm xác định độ am (W) cua đất tự Nien cocceccccccccccccscsscessesseses 673.4.1.3 Thí nghiệm xác định giới han nhão (li) và giới han deo (Ip) cua đất tựnhiên (theo tiêu chuẩn TCVN 4197-2012): -ccccc se srirterrerrerrtrrrrtrerrrrre 67

3.4.2 XC?,/1,/4//2/18.21›,n08 88a .dđđ¬H,Œ, eseeeeeeeeaaaaaeeseeeeeeas ó93.4.2.1 Mục dich thi HghiỆIH n€n (ÏOIH Ặ SG SG cv S1 vn xu 693.4.2.2 Dụng cu thí nghiỆ! En (ỈƠH SG 0 K1 vn xu 69

3.4.2.3 Tiến hành thí nghiệm nén GON vecccccccccccccsscssesescssecvscecsecscssssvsvecsevsvscneeees 693.4.3 Thí nghiệm cắt trực tiếp theo “TCVN 4199 — 2()12”” -cccccsesesecse 70

3.4.3.1 Mục dich thí HghiỆPH - SH 111 11v xu 70

3.4.3.2 Dung cụ thí nghiệm Cốt trực tiếp "¬ 703.4.3.3 Tiến hành thí nghiệm cốt truc ti€p ceccccccccccscecseccscesssescecssesvececsescneeees 723.4.4 Thí nghiệm nén CỐ Ketieeccccccccscssscsssssecsescnscsvscesvscscesvscseesvavscesvacsensvscesvavscnens 73

3.4.4.1 Mục đính thi HgHiỆNH cv 11 vn xu 73

3.4.4.2 Dung cụ thí nghiệm nén CO KEL cccccccccccsscssccsscsscsscsssesscsscsscessessesseessessees 733.4.4.3 Tiến hành thí nghiệm nén CỔ Kéte.ccccccccsccsesssesssssscssscescssssesvececsescneeees 743.4.5 Thí nghiệm xác định hệ SỐ HH ceccccccecccccsccssccscsscessesscsssessessesssessessessecseesees 753.4.5.1 Mục dich thí nghiệm xác định hệ SỐ NAM ccecccccccccccsscsscssccssessessecssesseses 753.4.5.2 Dụng cụ thí nghiệm xác định hệ SỐ thIẲHH 2 SA ES SA sat 53.4.5.3 Tiến hành thí nghiệm xác định hệ số thấm -c sc+ecxsesecsrsed 763.5 _ Tổng hợp kết quả các thí nghiém viccecccccccccccccseccssesssessecescecseescssscesvecsecssscnesseas 783.5.1 Các thí nghiệm xác định các đặc trưng vat lý cua AGt nỄN ccccccsa 78

3.5.2 Thí nghiỆm En (ỈƠH TS 1 111 111110 00 11111 1 100 1 xu 6Ï

3.5.3 Thí nghiệm CẮT trurc TÏẾD cv SE ST HT HT HT Tre Š4

3.5.4 Thí nghiệm nén CỐ kẾT - - St kSk SE Ek SE SE TT HT ng 883.5.5 Thinghiém xac dinh hé SỐ HH ceccccccecccccsccssccscsscessesscsssessessesssessessessecseesees 97

CHƯNG 4 5< SE 3 S<SEEEEE5 5 51515111111111111111 111111 10111111111 111111 1111111102 re 99

UNG DUNG VAT LIEU DAT TRON XI MĂNG CO GIA CƯỜNG SOI LUOI NONGNGHIỆP VÀO NEN DUONG O DONG THAP vivsesssesssssssssssseseseseseesesesssessesssssecsesesees 99

4.1 Đặt vấn 6 cecceccccccccccccscssssssssssssesssessssssssesesssesesesescsesescscsesssssssssssessseseeescseeeeees 99

TA GiGi PAG XU DY n 6e 99

4.3 Tính toán công trình thực té.cccccccccccscscssessscscsssvssecesesvsceecevscnscevscesvacseevscueeseas 99

4.3.1 Gidt thi€U CONG trinh na nen ee ằ 99

4.3.2 Tính toán ôn định Mi d6C.eccecccccccccscececscecesssssessssesessssssscsessseseseseesessesens 102

4.3.2.1 Phương phap F€ÏÏGHIHS Ăn vn ra 102

4.3.2.2 Kiểm tra ôn định công trình bằng Geo Slope và Geo Seep: TIIKET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ - + SE 3 S<SEEE SE 5515151111111 11111111 1111.111 11rk 121I KẾ! luận ĂSĂ SH HH HT TH T111 1111 11g 121II Kiến nghiicccccccccccccccscsescscsccsescsscscscecscscsvscsccsvsvacsvevscsescsesavassvevscecavscevsvseneves 122TÀI LIEU THAM KHAO + + 5< E1E135EEEE3E3 3E EEEEEE 5511111111111 1111 111111010 1231 Phụ lục tính toán thí nghiệm các chỉ tiêu cơ ly của các mẫu đất 1262 Phụ lục tính toán thí nghiệm Cốt trực tiếp "¬ cee seen ccenscecceueceseceuceuseses 133

3 Phụ lục tinh toán thí nghiệm nén Gon ccc ccc cece nnn eee eee ennnes 146

4 Phụ lục tính toán thí nghiệm nén CỔ KEL coc cccccccccccccucuccuscecececsesucucucueass 1545 Phụ lục tính toán thí nghiệm xác định hệ SỐ thẤH 1676 Phụ lục tính toán, mô phỏng bang phan mém GeoSlope va GeoSeep 171

Bang 1.2: Các nghiên cứu về sự gia tăng cường độ xi măng đất so với đất tự nhiên [1]

¬— (1A3 ca cố 21

Bang 1 3 Các nhân tô ảnh hưởng tới cường độ xi măng - đất [2] s5: 23

Bang 3 1: Ty lệ hàm lượng các vat liệu dùng cho thi nghiỆ1! -« «<< «<< <2 ói

Bang 3 2: Bang thống kê mẫu thí nghiệm với các hàm lượng vật liệu ó2Bảng 3 3: Tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định đặc trưng vật lý của đất tự nhiên 78Bảng 3 4: Tổng hợp kết quả thí nghiệm xác định các đặc trưng vật lý của đất tự nhiên,dat trộn xi măng và đất trộn xi măng có sợi ÏƯỚi Gid CỐ -.- ccc set ssetsksersesereree 79Bang 3 5: Tổng hợp kết quả qu theo thí nghiệm nén ẩOYH - 2525 cs+e+e£ecsesed 6]Bảng 3 6: Kết cắt trực tiếp (mẫu tụt HiÏÊP)) «5+ Set EkSEESESEEEESEEEkEekskrereerkeo Š4Bảng 3 7: Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp (mẫu 12% xi H8) - c5 Sex: Š4Bảng 3 8: Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp (mẫu 15% xỉ N8) -c c5 Sex: le)Bang 3 9: Tổng hợp kết quả hệ số thấm k (cm/sec) theo thí nghiệm nén cô kết 5SBang 3 10: Tổng hợp kết hệ số nén va nở (Cc, Cs) theo thí nghiệm nén cô kết 90Bảng 3 11: Tổng hợp kết quả hệ số nén và nở (Cc, Cs) theo thí nghiệm nén cô kết 90Bang 3 12: Tổng hợp kết quả chỉ số nén thứ cấp (Ca) theo thí nghiệm nén cô kết 91Bang 3 13: Quan hệ giữa chỉ số nén thứ cấp Cụ và chỉ số nén Cc - + 9jBang 3 14: Ap lực tiên cô kết của các mẫu đất thí nghiệm Py (kŒ/cm2) 95Bảng 3 15: Độ lún các mẫu đất thí nghiệm nén có kết theo thời gian - 95Bang 3 16: Tong hợp kết quả thí nghiệm xác định hệ số thấm k - c5: 97Bang 3 17: So sánh giá trị k tính theo thí nghiệm nén có kết (kì) và thí nghiệm xácđịnh hệ số thắm bằng phương pháp cột dp thay đổi () 5-5 sesEsk+erseserecse 97Bang 4 1: Bang tổng hợp thông số đất nên công trÌnh - csc ke sevsesees 101Bang 4.2: Các thông số đất dùng đắp đẪưỜïgg - Set Event 102Bảng 4.3: Bảng tính toán dòng thiẾm - - - - tk SE SESEEkSk SE reo 103Bảng 4.4: Tính toán hệ số ôn định với Ñ= ]IH - - -s+skk St EEEsEskrekekrkesrseeo 105Bảng 4.5: Tính toán hệ số ôn định với Ñ—9.ÔI - St k St Srvkekrkrsrskeo 106Bang 4.6: Bang tính ôn định với RH=8.4 Im - 5k t SE SE vn re re, 107

Bang 4 7: Hệ số an toàn theo các bản kinh ung ÍFỢT «cv tt setsrskes 107Bang 4.8: Tính toán hệ số ôn định dat đắp đã gia cường với R= 9.]m 109Bang 4.9: Tính ổn định mái dốc đất gia cường với RÑ = 9.8 Im sec sec: 110Bang 4.10: Tinh hệ số ồn định với dat gia cường có ban kinh cung trượt R= 8.4m 111Bang 4.11: Hệ số an toàn theo các ban kính cung trượt của dat dap được gia cường

Hình 1.2: Mặt cắt dia chất (điển hình) khu vực tỉnh Đơng Tháp -c-sc- 18Hinh 1 3: SEM - cot soi gia cĩ được nhúng vào ma trận các hạt đất [ 10] 27Hình 1 4: SEM - sự bám dính của các hạt đất lên bê mặt của cốt sợi khi bị kéo ra [10]

Hình 1 6: Phát thảo cơ bản về sự tiếp xúc trực tiếp của các hạt đất cưng lên bê mặtcủa cốt sợi Bia cường dẻo Khi bị NEN | Ï] Ă Ă cc cv nà 28Hinh 1 7: Anh phong dai về sự hình thành các vếch lõm trên bê mặt của cốt sợi déo

sau khi chịu nén (Tang và các cộng sự 2007a,b) [ IỰ' << 2S SSSssssssses 29

Hình 1 8: Phát thảo cơ bản về sự tiếp xúc trực tiếp của các hạt đất cưng lên bê mặtcủa cốt sợi Bia cường dẻo Khi bị NEN | Ï] Ă Ă cc cv nà 29

Hình 1 9- Lưới nơng HghiỆD cà KT nhà 30

Hình 1 10: Cầu tạo khối xi măng At và ÏƯỚi - xxx SE SE tre rererkko 3]Hình 1 11: Sự làm việc của khối AGt Zid CUONG sececcececccsssessscssesesctsesssctsvevsetsvecseesvaven 3]

Hình 1 12: Quan hệ cường độ nén don qu theo ham WONG xi măng 32Hình 1 13: Cuong độ nén don qu theo hàm lượng lưới và thoi gian bảo dưỡng 32

Hình 1 14: Quan hệ cường độ nén don qu và biến dạng theo hàm lượng lưới 32Hình 1 15: Anh hưởng của hàm lượng nước lên IPS và IRS cccsececseseeo 35Hình 1 16: Anh hưởng của dung trọng khơ lên IPS và IRS - se csesecersesees 36Hình 1 17: Anh hưởng của hàm lượng xi măng lên IPS va IRS theo thời gian 36Hình 1 18: Anh phĩng dai của các tinh thé xi măng ngậm nước tại bê mặt tiếp xúc 37Hình 2 1: Sơ đơ thí nghiệm nén dat một trục và vịng trịn Mohr tương ứng 36Hình 2 2: Các dạng đường sức chong cắt theo các loại đất, -.- sec csececsesees 39Hình 2 3: Các luc tác dung lên điểm M trong nên đÌất - Sex EsEseceEseseei 39Hình 2.4: Vong trịn ứng suất MOhIF St SE S SE SE ST HT HT ru 40

Hình 2.5: Cách vẽ vịng trOn IMOH-F c1 1v K1 v1 ng nha 40

Hình 2.6: Vịng trịn Mohr và đường bao sức CHONG CỐT - c-c Set secerseseei 4]

Hình 2.7: Vòng tròn Mohr của GGt rời -«- csskkSkkSE SE KTS ngu 42Hình 2.8: Vòng tròn Mohr của Gt đínhh -s- + ket SkEsk+kEEESEEkEeEEkekrreskrkeserkeo 42Hình 2.9: Ứng suất của một điểm trong AGt HỄN - «St SE SESEEEEEeEskrersereeo 43

Hình 2 10: Thi nghiệm nén mot trục không giới hạn nở HÔng «««« «<< <2 44

Hình 2 11: Quan hệ ứng suất và biẾn dÍQHg «+ Set kk SE kg ngu 45Hình 2 12: Sơ đô thí nghiệm cắt Irực LÍẾJ) - «ca ket SE TT ng tr 46Hình 2 13: Biến dạng trong băng trượt do cắt của mẫu đất bi cắt trực tiếp [13J 46Hình 2 14: Ung suất chính và mặt bị tác động trong mau đất bị cắt trực tiếp [13] 47Hình 2 15: Cơ chế gia tăng luc chong cắt trong mẫu dat có gia cường xi măng cùngvới cốt sợi lưới nông nghiệp [ Ä] - «ke k SE ST TT HT HH He 486Hình 2 16: Hệ số nén lún từ đường cong nen ÏÚH ác + Set srEekskrersereeo 49Hình 2 17: Xác định chỉ số nén Covet Chỉ SỐ HỞ CỀ ccccccccererererrrrrrererkea 50Hình 2 18: Xác định áp lực tiên CO Ket ÌPQ - ca k St S11 E1 1x ngu 50Hình 2 19: Mô tả định luật thấm TÔ(FCV, Ặ SG Q1 111 11v cv ca 51Hình 2 20: Gradian thuỷ lực ban đầu trong GGt SÉK it ESEsEeEekskrerseseeo 52Hình 2 21; Các dạng trượt mái 2E 53Hình 2 22: Sự trượt của khối đất trên mái AOC ceccccccccsccsccsccssccsccsccscessccsccssessesscsssesseses 53Hình 2 23: Sự trượt mái dốc có xét đến khe HIÍF it SE SE SEESEESEEESEESEseesseea 54Hình 2 24: On định mái dốc theo ứng suất hiỆU quở - + sec + EsEsecerseseei 55

Hình 2 25: Manh đơn giản hóa của BLSHOD Ặ S5 111 xa 57

Hình 3 1: Ban đồ địa lý khu vực tỉnh Đông TGP vececccccssessessscsessvscssessecevscssvecseeseaven 59Hình 3 2: Vị trí khu vực lấy mẫu — huyện Hong Ngự, Đông Tháp 59Hình 3 3: Mẫu dat được bảo quản dé làm các thí nghiệm trong phòng - ó0Hình 3.4: Xi măng dùng để gia cường đẾT - - 5: Set S SE rcrrynu ó0Hình 3.5: Mẫu lưới trộn đã được cắt nhỏ CO 22 CM eecececesccseccsccsccsccsscscssssssesscessesseses 6]

Hình 3.6: Nước dùng trong thi 1g hiÄỆPH - c1 1v 1 1 1 1v ca 61

Hình 3 7: Chuẩn bị các /74/2/2/81/2718/12/87427/57000n 63Hình 3 8: Trộn thô hỗn hợp Gat, xi măng, lưới - -cSscsk St SE srEekskrerserkeo 63Hình 3 9: Máy trộn (bộ môn Dia Cơ Nên Móng DH BK TP.HCM) - 5: 64Hình 3 10: Hon hợp sau khi máy trOn XONG cccccccecccsesecsessesessssvsescescsecssssescnsvscesvaeeeeees 64

Hình 3 13: Dao vòng tạo mẫu cho thí nghiệm nén có kết, cắt trực tiẾp - ó5Hình 3 14: Mẫu sau khi được tạo vào các dao 2722 ó5Hình 3 15; Dao vòng tao mau cho thí nghiém xac dinh hé SO thiẳm ccccc sec: ó6Hình 3.16: Dùng dao vòng lấy mẫu đÌẾ - - + + Set Sk BE SE SE BE ru 67Hinh 3.17: Dat trong dia khép lai một đoạn đài 12.7mm ( 1⁄2 Inch) -«««- 68Hình 3.18: Mẫu đất trong Gia ÄÌhiUHH 5+ E3 S SE ST T 1T HT ru 68Hình 3 19: Máy nén đơn (bộ môn Địa Co Nên Móng DH BK TP.HCM) ó9Hình 3 20: Các bộ phận trong hộp CỐT - -c-c-+k SE SES ST SEE HH tr 71Hình 3 21: Máy cắt trực tiếp (bộ môn Địa Cơ Nên Mong PH BK TP.HCM) 71Hình 3 22: Tiến hành thí nghiệm Cắt trurc ti€P ccecccccccccsssessesssesesssscssssssvevscssvscseesvaven 72Hình 3.23: Dụng cụ nén cô kết (a.Hộp nén-b.Đồng hô do chuyển vị-C Cục tai trọng) 73Hình 3 24: Máy nén cô kết (bộ môn Cơ Địa Nên Móng - DH Bách Khoa TP.HCM) 73

Hình 3 25: Thi nghiệm xác định ty trong QÍ ĂĂ cc c cv Y1 xxx 74

Hình 3 26: So đồ thiết bị thí nghiệm thắm đâu nước thay đổi - 5c c5: 75Hình 3 27: Thiết bị thí nghiệm thấm dau nước thay đổi (Phòng thí nghiệm Viện KhoaHọc Thuỷ Lợi Miễn Nam — Thuận Giao — Thuận An — Bình Dương) ««<s 76Hình 3 28: Chuẩn bị mẫu từ hộp ngâm bão hodeicccccccccccccssscsssssscssssvssevsesseesseeevaven 77Hình 3 29: Các thao tác thí nghiệm xác định hệ số thấm bằng cột áp thay đổi 78Hình 3 30: Biểu đô thé hiện sự thay đổi dung trọng theo ham lượng sợi (28 ngày) 79Hình 3 31: Biểu đô thể hiện sự thay đổi hệ số rỗng theo hàm lượng sợi (28 ngày) 80Hình 3 32: Biéu đô thể hiện sự thay doi dung trọng theo thời gian «c5: SOHình 3 33: Biéu đô thé hiện sự thay đổi hệ số rỗng theo thời gian c5: SOHình 3 34: Biểu đồ quan hệ ứng suat-bién dạng theo hàm lượng xi măng (28 ngày) 81Hình 3 35: Biểu đồ quan hệ ứng suất-biến dạng theo hàm lượng sợi (28 ngày) 6ÏHình 3 36: Biểu đồ quan hệ ứng suất-biến dang theo ngày tuổi (mẫu 12/0) Š2Hình 3 37: Biểu đồ quan hệ ứng suất-biến dạng theo ngày tuổi (mẫu 12/0.25) Š2Hình 3 38: Biểu đồ quan hệ ứng suất-biến dang theo ngày tuổi (mẫu 12/0.5) Š2Hình 3 39: Biểu đồ quan hệ ứng suất-biến dang theo ngày tuổi (mẫu 12/1.0) 83

-10-Hình 3 40: Biểu đồ sức chống cat thay đổi theo hàm lượng xi măng (28 ngày) 65

Hình 3 41: Biểu đồ sức chống cat thay đổi theo hàm lượng sợi (28 ngày) le)Hình 3 42: Biểu đồ lực dính thay đổi theo hàm lượng xi măng (28 ngày) 56

Hình 3 43: Biểu đồ gĩc ma sát trong thay đổi theo hàm lượng xi măng (28 ngày) 86

Hình 3 44: Biểu đồ lực dính thay đổi theo hàm lượng sợi (12% xi măng) 6ĩHình 3 45: Biểu đồ gĩc ma sát trong thay đổi theo hàm lượng sợi (12% xi măng) 87

Hình 3 46: Biểu đồ thé hiện thay đổi hệ số thắm theo hàm lượng sợi (28 ngày) 59

Hình 3 47: Biểu đồ thé hiện thay đổi hệ số thắm theo thời gian ( Mẫu 12/0.5) 89

Hình 3 48: Biéu đơ thé hiện thay đổi hệ số nén và nở theo hàm lượng sợi (28 ngày) 91Hình 3 49: Biểu đồ thé hiện thay đổi hệ số nén và nở theo thời gian (Mẫu 12/0.5) 91

Hình 3 50: Biểu đồ quan hệ e-logp theo hàm lượng sợi (28 ngày) c5: 92Hình 3 51: Biểu đồ quan hệ e-logp theo thời gian (mẫu 12/0.5) -s-scscsse: 92Hình 3 52: Biểu đồ quan hệ S-logt theo thời gian (P=0.25 kG/cm?, mẫu 12/0.5) 93

Hình 3 53: Biểu đồ quan hệ S-logt theo thời gian (P=0.5 kŒ/cm2, mẫu 12/0.5) 93

Hình 3 54: Biểu đồ quan hệ S-logt theo thời gian (P=1 kG/cm2, mẫu 12/0.5) 93

Hình 3 55: Biểu đồ quan hệ S-logt theo thời gian (P=2 kG/cm2, mẫu 12/0.5) 94

Hình 3 56: Biểu đồ quan hệ S-logt theo thời gian (P=4 kG/cm2, mẫu 12/0.5) 94

Hình 3 57: Biểu đồ quan hệ S-logt theo thời gian (P=8 kG/cm2, mẫu 12/0.5) 94

Hình 3 58: Biểu đồ quan hệ độ lún theo hàm lượng Xi mng -c-scsesecsr sec: 9ĩHình 3 59: Biểu đơ quan hệ độ lún theo hàm lượng SỢI ÏƯỚI « «<< << <2 96Hình 3 60: Biểu đồ quan hệ độ lún theo thời @ÌAï - + Sex seEekskrersereeo 9ĩHình 3 61: Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hệ số thẩm theo thời GIđH Ă cà 98Hình 3 62: Biéu đồ thé hiện sự thay đổi hệ số thẩm theo ham lƯỢNG SỢI 98

Hình 4.1: Dap đường-đê bao ở khu vực huyện Hong Ngự (Đơng Tháp) vào mùa lũ 99Hình 4.2: Mặt bằng tong thể cơng trÌHh -«- skkkSk SE SE re, 100Hình 4.3: Mặt cắt ngang HỆ AUON ST HT HT HH ru 100Hình 4.4: Mặt cắt địa chất cơng trình thực T 10]Hình 4 5: Mặt cắt xứ lý nén đÏưỜNHG can T ST TT HT HH ru 101

Hình 4.6: Xác định sơ ĐỘ tA CUNG ÍTHQẨ cv x1 xa 102

Hình 4.7: Xác định dịng thấm qua nén đẪưỜïg - - SE EEESESkreeekrkesrsees 103

Hình 4.6: Phân manh CUNG ÍFỢQẨ Gv vn ca 104Hình 4.9: Phân mảnh cung truot VỚI ÔIN1 Q QG cv vs 105Hình 4.10: Cung trượt với Ñ—6.{I c1 111 1 1v cv se 106

Hình 4.11: Phân mảnh cung trượt đất Zid CHỜIG Sa SE srekekrkrsrskeo 107Hình 4.12: Cung trượt với R=9.1 m với đất đắp được gia CƯỜng cccssc: 108Hình 4.13: Cung trượt với R=9.8 m với đất dap được gia CƯỜng ccc sec: 109Hình 4.14: Cung trượt với R=8.4 m với đất dap được gia CƯỜng ccc sec: 110

Hình 4.15: Mô Ninh Ì Ặ cv kh 112Hình 4.16: Mô HÌHH 2 Ặ ch 112Hình 4.17: Mô Ninh È, Ặ cv kh 112Hình 4 18: Mô hình 4Ẳ Ặ Ặ KH HH kh 113Hình 4.19: Mô Ninh Ê Ăn ng kh 113

Hình 4.20: Kết quả mô phỏng phân tích ồn định — Mô hình 1 se se csse: 114Hình 4.21: Kết quả phân tích 6n đình theo các phương pháp-Mô hình 1 114Hình 4.22: Kết quả mô hình phân tích dong thấm-Mô hình 1 se cscsxe: 114Hình 4.23: Kết quả mô phỏng phân tích ồn định — Mô hình 2 - se se csse: 115Hình 4.24: Kết quả phân tích ôn đình theo các phương pháp-Mô hình 2 115Hình 4.25: Kết qua mô hình phân tích dòng thấm-Mô hình 2 «sex: 115Hình 4.26: Kết quả mô phỏng phân tích ồn định — Mô hình 3 se cecsse: 116Hình 4.27: Kết quả phân tích ồn đình theo các phương pháp-Mô hình 3 116Hình 4.28: Kết qua mô hình phân tích dòng thấm-Mô hình 3 se sex: 116Hình 4.29: Kết quả mô phỏng phân tích ồn định — Mô hình 4 - se se sec: 117Hình 4.30: Kết quả phân tích 6n đình theo các phương pháp-Mô hình 4 117Hình 4.31: Kết qua mô hình phân tích dòng thấm-Mô hình 4 - se ce xe: 117Hình 4 32: Kết quả mô phỏng phân tích ôn định — Mô hình Š se se csse: 118Hình 4.33: Kết quả phân tích ôn đình theo các phương pháp-Mô hình 5 118Hình 4.34: Kết qua mô hình phân tích dong thấm-Mô hình 5 «se sex: 118Hình 4 35: Biểu đô hệ số 6n định ứng với các mô hình nghiên CỨM s 119Hình 4 36: Biểu đô lưu lượng thấm ứng với các mô hình nghiên cứu - 120

-12-MỞ ĐẦU

I Đặt van đề nghiên cứuViệc xây dựng các công trình trên nền đất yếu ở Việt Nam cũng như là trên thếgiới luôn đặt ra nhiều van dé cho các chuyén gia Trong điều kiện tự nhiên, dat nền cóthé có độ chặt, độ bên và độ 6n định không đủ; độ âm tự nhiên, độ thắm nước, độ biếndạng cao và những tính chất bất lợi khác ảnh hưởng đến các công trình được xây dựng,đến điều kiện thi công Vì vậy, việc cải thiện tính chất của đất nhằm tăng độ bên, khảnăng chịu tai, độ ôn định, giảm độ biến dạng: làm mat các đặc tính lún ướt, tan rã, trươngnở và co ngót của đất là những yêu cầu cân thiết khi xây dựng các công trình bên trên.Dé đạt được những yêu câu do, người ta áp dụng các biện pháp công trình khác nhau,kế cả những phương pháp cải thiện tính chất cơ lý của đất theo chiều hướng cần thiết,tức là theo chiêu hướng tăng độ chat; tính liền khối; độ bền và độ ồn định, giảm độbiến dạng và độ thắm nước

Cùng với mục đích xử lý nên đất, làm cho đất nên trở nên tốt hơn, phục vụ cho cáccông trình xây dựng, có rất nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và thực hiện

Phương pháp thay nền, đây là một phương pháp ít được sử dụng Dé khắc phụcvướng mac do đất yếu, nhà xây dựng thay một phần hoặc toàn bộ nên đất yếu trong

phạm vi chịu lực công trình băng nên đất mới có tính bền cơ học cao, như làm gối cát,

đệm cát Phương pháp nay đòi hỏi kinh tế và thời gian thi công lâu dài, áp dụng đượcvới mọi điều kiện địa chất Bên cạnh đó cũng có thể kết hợp cơ học bằng phương pháp

nén thêm đất khô với điều kiện địa chất đất mùn xốp

Các phương pháp cơ học, là một trong những nhóm phương pháp phổ biến nhất,bao gôm các phương pháp làm chặt đất bằng cách sử dụng tải trọng tĩnh(phương phápnén trước), sử dụng tải trọng động(đầm chan động), sử dung các coc không thấm, sửdụng lưới nền cơ học và sử dụng thuốc nỗ sâu, phương pháp làm chặt bằng giếng cát,các loại coc (cọc cát, cọc xi măng đất, cọc vôi ), phương pháp vải dia kỹ thuật, phươngpháp đệm cát để gia cô nền băng các tác nhân cơ học Sử dụng tải trọng động khá phốbiến với điều kiện địa chất đất cát hoặc đất sỏi như dùng máy đầm rung (đầm mặt hayđầm rung sâu), đầm lăn Cọc không thắm như cọc tre, cọc cir tram, cọc 26 chac thuongđược áp dụng với các công trình dân dụng Sử dụng hệ thống lưới nên cơ hoc chủ yếu

áp dung dé gia có đất trong các công trình xây mới như đường bộ và đường sắt Sử dụngthuốc nỗ sâu tuy đem lại hiệu quả cao trong thời gian ngắn, nhưng không thích hợp vớiđất sét và đòi hỏi tính chuyên nghiệp của nhà xây dựng.

Phương pháp vật lý: Gồm các phương pháp hạ mực nước ngầm, phương pháp dùnggiếng cát, phương pháp bắc thấm, điện thắm

Phương pháp nhiệt học Là một phương pháp độc đáo có thể sử dụng kết hợp vớimột số phương pháp khác trong điều kiện tự nhiên cho phép Sử dụng khí nóng trên800°C dé làm biến đổi đặc tính lí hóa của nền đất yếu Phương pháp nay chủ yếu sử dụngcho điều kiện dia chất đất sét hoặc đất cát mịn Phương pháp đòi hỏi một lượng nănglượng không nhỏ, nhưng kết quả nhanh và tương đối khả quan

Các phương pháp hóa học Là một trong các nhóm phương pháp được chú ý trong

vòng 40 năm trở lại đây Sử dụng hóa chất dé tăng cường liên kết trong đất như xi măng.thủy tinh, phương pháp Silicat hóa hoặc một số hóa chất đặc biệt phục vụ mục đíchđiện hóa Phương pháp xi măng hóa và sử dụng cọc xi măng đất tương đối tiện lợi vàpho biến Trong vòng chưa tới 20 năm trở lại đây đã có những nghiên cứu tích cực vềviệc thêm cốt cho cọc xi măng đất Sử dụng thủy tinh ít pho biến hon do độ bền củaphương pháp không thực sự khả quan, còn điện hóa rất ít dùng do đòi hỏi tương đốinhiều về công nghệ

Phương pháp sinh học, là một phương pháp mới sử dụng hoạt động của vi sinh

vật dé làm thay đôi đặc tính của đất yếu, rút bớt nước ung trong vùng địa chất công trình.Đây là một phương pháp ít được sự quan tâm, do thời gian thi công tương đối dài, nhưnglại được khá nhiều sự ủng hộ về phương diện kinh tế

Các phương pháp thủy lực Đây là nhóm phương pháp lớn, như là sử dụng cọc

thấm, lưới thắm, sử dụng vật liệu composite thấm, bắc thắm, sử dụng bơm chân không,sử dụng điện thấm Các phương pháp phân làm hai nhóm chính, nhóm một chủ yếumang mục đích làm khô đất, nhóm này thường đòi hỏi một lượng tương đối thời gian vàcòn khiêm tốn về tính kinh tế Nhóm hai, ngoài mục đích trên còn muốn mượn lực nénthủy lực dé gia cô đất, nhóm nay đòi hỏi cao về công nghệ, thời gian thi công giảm divà tính kinh tế được cải thiện đáng kê

Ngoài ra còn có các phương pháp mới được nghiên cứu như rung hỗn hợp, đâm

-14-xuyên, bơm cát

Các biện pháp trên déu có những ưu nhược điểm khác nhau, tuy nhiên nhóm các biệnpháp gia cố nền hướng về việc tận dụng các nguồn vật liệu phế thải hay các nguồn vật liệusinh học có nguôn gốc tự nhiên đang được chú ý hơn cả

Đối với khu vực Đồng băng Sông Cửu Long, một trong những trung tâm lớn về kinhtế nông nghiệp của cả nước Hàng năm, tổng sản lượng nông nghiệp của khu vực về lúagạo, trái cây, thuỷ sản hầu như luôn đứng đầu cả nước Đặc biệt là các tỉnh miền Tây NamBộ, không những cung cấp các sản phâm cho thị trường nội dia, nó còn đóng góp một phanrất lớn vào sản lượng xuất khâu về mặt hàng lúa gạo, trái cây, thu lại ngoại tệ cho quốcgia, góp phần vào sự tăng trưởng kinh tế của cả nước Bên cạnh đó, mật độ dân cư khu vực

ngày càng trở nên đông đúc, càng gay sức ép lên các cơ quan chức năng trong việc hoạch

định, tổ chức, sắp xếp và bồ trí các tuyến dân cư hợp lý nhằm 6n định dân sinh, phát triểnkinh tế cho địa phương, khu vực nói riêng và cho cả nước nói chung

Song song với nhu cầu đang ngảy cảng gia tăng về việc xây dựng các cụm, tuyếndân cư thì việc xây dựng các đường liên huyện, liên xã ngày càng trở nên cân thiết Cáctuyến đường này có hai vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động giao thông Thứ nhất,làm nhiệm vụ giao thương, ôn định va phát triển kinh tế cho địa phương Thứ hai, nócòn là các tuyến đê bao ngăn lũ mỗi khi lũ về hằng năm của các xã huyện vùng sâu,vùng xa đặc biệt với khu vực Đồng Tháp Mười, khu vực Tứ Giác Long Xuyên điển hìnhlà các tỉnh đầu nguồn sông Cửu Long như An Giang, Đồng Tháp

Một trong những đặc điểm của các công trình giao thông đường bộ hiện tại ở khuvực này là hầu hết các tuyến đường đều được đắp từ nguôn vật liệu là đất yếu tại chỗ,do không có đủ thời gian để cô kết nên rất dé bị trượt, lở do tải trọng bản thân, mưa, lũhang năm nên can phải duy tu bảo dưỡng thường xuyên

Bên cạnh đó, ở các khắp các nơi trong khu vực này, vấn đề về rác thải từ nồngnghiệp đang ngày càng gia tăng theo từng năm, nên việc nghiên cứu xử lý đất đắp đườngsao cho vừa có thé giải quyết các van dé về môi trường, vừa nhanh chóng đưa vào sửdụng với giá thành hợp lý mà van đảm bảo độ bên công trình, hạn chế được các hư hỏng

của nên đường do các yêu tô bat lợi đã nêu là rat cân thiệt.

Xuất phát từ những yêu câu như đã phân tích ở trên, đã có một số tác giả nghiêncứu cải tạo đất yếu tại chỗ dé đắp đường cho khu vực, góp phan làm phong phú thêmcác phương pháp cải tạo nền đường với day đủ các cơ sở lý thuyết mang tính khoa học.Cùng với lý do đó, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu các đặc tính kỹ thuật của đất trộnxi măng có cốt sợi lưới nông nghiệp và ứng dụng vào nền đường” nhăm nghiên cứu

các đặc tính về độ 6n định, sức chồng cat hay tinh thắm của hỗn hợp phối trộn tối ưu

giữa đất yếu tại chỗ với xi măng và vụn lưới nông nghiệp một cách đầy đủ hơn Songsong với việc phân tích, khảo sát các đặc tính kỹ thuật, tác giả cũng tiễn hành mô phỏngứng dụng vào nên đường, từ đó có thé đề xuất một vài phương án tối ưu nhất dé có thélựa chọn thi công, ứng dụng cho các cong trình thực tế sẽ thực hiện trên địa bàn các tỉnhDong băng Sông Cửu Long nói chung và tỉnh Đồng Tháp nói riêng

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, đánh giá tính ôn định của hỗn hợp phối trộn tối ưu gôm đất tự nhiên,

xI măng và cốt sợi là vụn lưới nồng nghiệp so với hỗn hợp đất tự nhiên chỉ trộn xi măngvà chỉ sử dụng đất yếu tự nhiên khi đắp đường

Đánh giá về tính thắm của dat trộn xi mang, đất trộn xi măng có tăng cường thêm

cốt sợi so với đất tự nhiên dưới sự tác động của nước trong mùa mưa lũ

Đề xuất phương án đắp đường tối ưu với hỗn hop đất trộn xi măng có gia cườngcốt sợi lưới nông nghiệp

3 Phương pháp nghiên cứu của đề tàiTrong nghiên cứu này, tác giả tiễn hành nghiên cứu với các mục tiêu đã đặt ra.Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết tính toán

Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của đất tự nhiên khu vực huyệnHong Ngự tỉnh Dong Tháp

Phối trộn vào đất yếu các loại vật liệu gồm xi măng, nước và sợi lưới với các ty lệkhác nhau và tiễn hành các thí nghiệm nén đơn xác định sức kháng nén đơn của đất saukhi phối trộn

Tương ứng với các tỷ lệ phối trộn được thực hiện trong thí nghiệm nén đơn, tác

gia chế bị và tiến hành một số thí nghiệm như nén cô kết, cat trực tiếp và thí nghiệm xácđịnh hệ số thắm Với những số liệu từ các thí nghiệm, tác giả sẽ tong hợp, phân tích,

Thi nghiém xac dinh

các chỉ tiêu cơ lý fa)

|

Thí nghiệm nén đơn | (7 ngày, 14 ngày, 28 ngày)

ke Xd Xe Xh)Nén cố kết Cắt trực tiếp Xác định hệ số thắm(aXpbXdXeXh) ŒXbXcXdXeXfXoXhX)

(7 ngày, 14 ngày, 28 ngày) (7 ngày, 14 ngày, 28 ngày) (14 ngày, 28 ngày)

Rút ra kết luận các đặc tính cơhọc của các hỗn hợp đất

I

Tinh 6n dinh

(aXe) (28 ngày)

|Mô phỏng so sánh độ ồn định đất nền

với 5 phương án thi công

| | |Dapcanén Đắpcảnền Đắp đắpthành Đắp trên mặt và Đắp trên mặt, hai bên

đườngbằng đườngbằng từng lớp xenkễ hai bên mái dốc mái dốc và chân mái

đất a đất e băng đâta+e bằng đấta+e dốc bằng đất a+e| |

|Chọn ra phương án tối ưu

ứng dụng vào thực tế

Hình 1 1: Sơ đồ quy trình — phương pháp nghiên cứu của Luận Văn

Với các thông số thu được từ các kết quả thí nghiệm nén có kết, cắt trực tiếp, thínghiệm xác định hệ số thắm, tác giả sử dụng phan mềm GeoSlope va GeoSeep dé môphỏng một nền đường được dap bang vật liệu đất tự nhiên và đất được xử lý, từ đó đánhgiá, so sánh tính ôn định của nên đường khi sử dụng vật liệu đất trộn xi măng có cốt sợi

lưới nông nghiệp và rút ra được mô hình thi công phù hợp.

4 Ý nghĩa khoa học của đề tàiNghiên cứu, khảo sát một cách day đủ hơn về các đặc trưng cơ học, tính thấm, độôn định của hỗn hợp vật liệu mới dùng để dap đường

So sánh, đánh giá được tính hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật giữa các phươngán dap khác nhau, từ đó có cơ sở khoa học dé lựa chọn một phương án tối ưu nhất.5 Giá trị thực tiễn

Xử lý tốt các van dé mat ôn định cũng như xói lở các tuyến đường giao thông trongmùa mưa lũ cũng như giải quyết tốt vẫn đề rác thải nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của

địa phương.

6 Pham vi và giới hạn của đề tàiChưa khảo sát một cách đây đủ các yếu ảnh hưởng đến cường độ, tính chất cơ họccủa hỗn hợp đất trộn xi măng có cốt sợi lưới nông nghiệp như loại xi măng kích thướcsợi lưới thay đôi, hay tính chất của đất nhiễm phèn

Tính toán và đánh giá công trình ở một khu vực của tỉnh Đồng Tháp chưa kiểm tra

được ở các khu vực khác ở vùng đông băng sông Cửu Long.

-18-CHUONG 1TONG QUAN CAC VAN DE NGHIEN CUU CAI TAO DAT YEU TAI CHO

DUNG LAM VAT LIEU DAP Ở DONG THAP1.1 Đặc điểm chung về đất yếu khu vực tỉnh Đồng Tháp:

Đông Tháp là một trong 13 tỉnh của vùng đồng băng sông Cửu Long, năm ở đầunguồn sông Tiền, có đường biên giới quốc gia giáp với Campuchia Địa hình Đồng Tháptương đối bằng phăng với độ cao phô biến 1-2 mét so với mặt biển Đồng Tháp nămtrong vùng khí hậu nhiệt đới, đồng nhất trên địa giới toàn tỉnh, khí hậu ở đây được chia

làm 2 mùa rố rệt là mùa mưa va mùa khô.

Dat dai của Đồng Tháp có kết cầu mặt bằng kém bên vững lại tương đối thấp, cóthé chia làm 4 nhóm đất chính là nhóm đất phù sa (chiếm 59,06% diện tích dat tự nhiên),nhóm đất phèn (chiếm 25,99% diện tích tự nhiên), đất xám (chiếm 8,67% diện tích tựnhiên), nhóm đất cát (chiếm 0,04% diện tích tự nhiên)

+ 0.00 +0.00

Yj -19.00

(1) Bun sét - trang thái dẻo chảy

- 20.00

-28.00 2222722 2 222222222214 -28.00 Q) Sét pha - trang thái dẻo cứng

(3) Cát pha - trạng thái chặt vừa,

" bão hòa nước

-45.00 |: ———>—>Ì-s.00

-ø0.00 LÍ 7721 cân vn -50.00 (4) Set - trang thái dẻo cứng

Hình 1.2: Mặt cat địa chất (điển hình) khu vực tỉnh Đồng Tháp

Bảng 1 1: Tinh chất co lý của đất ở Đồng ThápThanh phân | Cát bụi (0.1+0.05) 3 8 66 15

Cỡ hat (mm) | Bui to (0.05+0.01) 30 27 9 22

Bui nhỏ (0.01+0.005) | 7 7 3 5

% Hat sét <0.005 59 54 6 40Độ Am tự nhiên W (%) 77 297 | 225 | 248

Dung trọng tự nhiên yin (g/cm?) 1.51 1.88 1.935 1.94Dung trọng khô yx (g/cm?) 0.85 1.50 1.58 1.55

Dung trong day nồi Yan (g/cm?) 0.52 0.91 0.99 0.98

Silicate (C3SHx, C3S2Hx), Hydrated Calcium Aluminate (C3SAx, C3S2Ax) và Hidrocidvôi Ca(OH)a.

Hai sản phẩm kết dính xi măng chính được hình thành và thủy hóa vôi được sửdụng như pha tinh thé ran tách biệt Những phan tử xi măng này kết hợp các hạt xi măng

Cac Silica va Alumina ngậm nước sau đó sẽ từ từ phản ứng với các ion Calcium

tự do từ sự thủy phân xi măng để tạo thành hợp chất không hòa tan Phản ứng thứ yếunày được gọi là phản ứng puzzola hợp chất thủy hóa xi măng thì vẫn chưa được xácđịnh rõ ràng bởi các công thức hóa học, vì thế quan tâm đến các biến thể là khả thi Cáchợp chất trong xi măng Portland được biến thé khi có nước như sau:

2(3CaO.SIO2) + 6H20 = 3CaO.Si02.3H20 + 3Ca(OH)2 (1-1)2(2CaO.Si02) + 4H20 = 3CaO.Si02.3H2 + Ca(OH)2 (1-2)4CaO.Al203.Fe203 + 1OH20 + 2Ca (OH)2 = 6CaO.Al203.Fe203.12H20 = (1-3)3CaO.AI203 + 12H20+ 2Ca(OH)2 = 6CaO.Al203.Ca(OH)2.12H20 (1-4)3CaO.AI203 + 10H20 + CaSO4.2H20 = 3CaO.Al203.CaSO4.12H20 (1-5)

Hai phan ung (1-1) va (1-2), những chất của chung hợp thành từ 75% xi măngPortland, chỉ ra rằng sự thủy hóa của hai loại Calcium Silicate tạo ra các hợp chấtmới: vôi và tobermorite gel, sau đó đóng vai trò quan trọng liên quan đến cường độ vàthé tích chủ yếu được quyết định bởi vôi và tobermorite gel Những phản ứng diễn ratrong gia cỗ xi măng - đất có thé được trình bày trong những phương trình được đưa ra

sau đây:

CaS +H20 — C5:H;( hydrated gel) + Ca(OH)›s (1.1)Ca(OH)2> Ca'**+2(OH} (1.2)Ca** + 2(OH) > CSH (1.3)Ca** + 2(OH) + AlL2O3> CAH (1.4)Khi do pH < 12.6 thi phan tng sau xay ra:

C3S2Hx + HO > C¿SŠS:H; + Ca(OH)2 (1.5)

1.2.2 Dac tính của hỗn hop dat trộn xi măng

Ở nước ta và trên thé giới, việc nghiên cứu và ứng dụng các nghiên cứu vào việccải tạo xử lý đất yếu băng các loại vật liệu trộn đã và đang được thực hiện một cách liêntục và đạt được nhiều thành tựu

Theo nghiên cứu của Law (Viện Kỹ Thuật Châu A-1989) [2], nghiên cứu đối vớiđất sét yêu ở Băng Cốc, sau khi trộn 10% xi măng theo trọng lượng đất gia cô thì cườngđộ nén nở hông xi măng-đất tăng lên 10 lần so với đất mềm tự nhiên

Theo Miura (1987) [3], thí nghiệm bang cách trộn 100 kG xi măng pooclan /mỶđất sét ở phòng thí nghiệm và bão dưỡng 28 ngày thì độ bền nén nở hông có giá trị tănggấp 20 lần ban đâu

Theo các nghiên cứu trong nước [1], đối với đất yếu trộn với ham lượng xi măngtừ 150-250 kG/m đất gia cô nghĩa là từ 7-15% trọng lượng đất gia cô thì cường độ nénnở hông của xi măng — đất lớn hon gấp mấy chục cho đến hang trăm lần đất mềm tựnhiên Vài thông số cơ bản trong quá trình nghiên cứu của đất trộn xi măng:

Bang 1.2: Các nghiên cứu về sự gia tăng cường độ xi măng đất so với đất tự nhiên [1]

SỰ GIA TANG CƯỜNG ĐỘ DAT TRỘN XI MĂNG qu

NGHIÊN CƯU TREN THE GIỚI NGHIÊN CUU TRONG NƯỚCLaw (1989) Miura (1987) Dau Van Ngo (2009) Nguyễn Minh TâmTăng 10 lần Tăng 20 lần Tăng 10-100 lần Tăng 20-125 lân

_22-1.2.3 Nhận xét về quá trình thuỷ hoá xi măng trong datNhư vậy, nguyên lý cơ bản của việc gia cô xi măng-đất sau khi trộn là một loạt cácphản ứng xảy ra tạo ra các chất kết dính liên kết rồi dần đóng rắn lại Các phản ứng chủyếu là:

" Phản ứng thủy hóa xi măng

= Tác dụng của các hạt đất đối với các chất thủy hóa của xi măng

m Tác dụng cacbonat hóa

Qua các đặc tính của xi măng cũng như các đặc điểm của quá trình thủy hóa ximang trong nước, ta có thể nhận định được hai tác động chính của các phản ứng này đếntính chất các loại đất dính, đó là làm giảm tính dẻo của đất và tăng cường độ dính kếtgiữa các hạt đất

Giảm tính dẻo của đất: Khi xi măng được trộn với một loại đất dính, các ion canxiđược giải phóng trong suốt quá trình của phản ứng thủy hóa xi măng, đây là yếu tố đầutiên được ghi nhận để giảm tính dẻo của đất Sự trao đổi các cation xảy ra liên tục, cáccation được bố sung vào trong đất trở nên nhiều hơn Các tiễn trình nay làm thay đổimật độ điện tích xung quanh các hạt đất, và đây chính là nguyên nhân thay đối ứng xửcủa hỗn hợp đất có trộn xi măng

Gắn kết các hạt đất: Khi hỗn hợp đất — xi măng được nén chặt lại, liên kết hóa họcphát triển giữa bề mặt của các hạt xi măng liền ké và giữa các hạt xi măng với bề mặtcủa các hạt đất Trong các loại đất bùn hạt mịn và đất sét, phản ứng thủy hóa xi măngphát trién tao ra một sự liên kết mạnh mẽ giữa các hạt khoáng và tập hợp các liên kết đódé tạo ra một cấu trúc kiểu tô ong, kiểu liên kết mà trong đó các hạt đất không thé trượtlên nhau được nữa Không chỉ xi măng triệt tiêu dần tính dẻo của đất, nó còn làm tăngsức chống cat và làm giảm khả năng giữ nước của đất sét Vì những tính chat đó của ximăng, nó không chỉ ngăn chặn sự trương nở hay hóa lỏng của đất do hấp thu độ âm màcòn ngăn cản cả các tác nhân khác làm ảnh hưởng xấu đến dat

1.2.4 Các yếu tố ảnh hướng đến hỗn hợp đất trộn xi măng [2]Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cũng như là cường độ hay kha nănglàm việc của dat được gia có bằng xi măng Theo Netterberg và Paige-Green(1984) haySherwood (1993) thì các yếu tố đó có thể là hàm lượng các chất hữu cơ có trong đất, các

loại muối của axit sunfuric (sulphates), các hợp chat của lưu huỳnh với các nguyên tốkhác (sulphides) hay nông độ của carbon dioxide.

Việc ứng dụng ngày càng nhiều công nghệ đất gia cỗ xi măng trong lĩnh vực xâydựng đã thúc day các nhà nghiên cứu tìm hiểu một cách thấu đáo hơn về vẫn dé này.Đến năm 1997, Terashi đã công bố nghiên cứu của mình về các yếu tố ảnh hưởng đếnhỗn hợp đất trộn xi mang, cả tính chất của đất hiện trường và các tác nhân ôn định đềuảnh hưởng mạnh tới cường độ của đất được xử lý

Bảng 1 3 Các nhân tố ảnh hưởng tới cường độ xi măng - đất [2]

1 Loại chất tạo ôn địnhI Thành phân của chất tạo ôn định | 2 Chất lượng

Loại xi măng có ảnh hưởng đến cường độ nén của xi măng — đất Hàm lượng hữu

cơ càng cao làm ngăn cản quá trình hydrat hóa của xi măng, làm giảm cường độ nén.

Lượng sét mịn càng cao làm tăng lượng xi măng can dùng.Đối với bùn sét hữu cơ trong các công trình thuộc dự án đại lộ Đông tây Sài Gòn[1], mỗi quan hệ giữa cường độ nén 7 ngày và 28 ngày của xi măng — đất theo phương

trình quas = 1.13qu7 + 401.5 (KN/m”).

Cường độ chat kêt dính càng cao cho cường độ nén xi măng — dat càng cao.

-24-Ty lệ xi măng cần dùng có ảnh hưởng tuyến tính đến cường độ chịu nén nở hôngcủa mẫu xi măng — đất Điều này cho thấy rang chúng ta có thé dé dàng dự đoán đượclượng xi măng cần dùng để cho ra sản phẩm hỗn hợp xi măng — đất có cường độ nénnhư yêu cầu

Độ am trong đất ảnh hưởng lớn đến cường độ của mẫu xi măng — đất Mối quanhệ này giống như sự ảnh hưởng của tỷ lệ nước / xi măng đến cường độ chịu nén của mẫu

bê tông nặng.

Dat có độ pH trong phạm vi 5.0-6.3 thì độ pH càng tang, cường độ của xi măng —đất càng tăng Ngược lại, trong phạm vi từ 6.3 — 6.9 độ pH tăng làm giảm cường độ củamẫu xi măng đất

Độ rỗng trong đất càng lớn thì khi trộn xi măng vào đất, khả năng lắp đầy của ximăng vào các 16 rỗng trong đất càng cao, tạo nên khả năng gia cô nền đất đang yếu làrất lớn

1.3 Cốt sợi gia cường đất như thé nào1.3.1 Nghiên cứu ứng dụng cốt sợi gia cường đất trên thé giới [10]

Các khái niệm về cốt sợi gia cường không còn là sự mới mẻ ở các nước tiên tiễntrên thế giới Tuy nhiên, ở Việt Nam, công tác nghiên cứu cũng như ứng dụng công nghệnày vẫn chưa thực sự phát triển Phương pháp gia cường này liên quan đến việc các loạicốt sợi được liên kết trên bề mặt hay bên trong với đất Các cốt sợi này được trộn mộtcách ngẫu nhiên với đất trước khi được nén chặt Hiệu quả của việc trộn này được cácnước trên thế giới đánh giá qua các thí nghiệm CBR (California Bearing Ratio), thínghiệm nén một trục không giới hạn nở hông (nén đơn - UCS), thí nghiệm cắt trức tiếp,

hay thí nghiệm nén ba trục.

Đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu được tiễn hành đã chỉ ra được sự liênquan giữa các tính chất thể hiện cường độ của đất với sự phân phối ngẫu nhiên của cáccốt sợi gia cường Sự đa dạng về chủng loại cũng như là về hình dạng cũng được tìmthay kha nhiéu trong các tài liệu Cốt sợi thép mỏng được sử dụng bởi Verma và Char[4] đã tạo ra một sự gia tăng đáng kế về cường độ khi so sánh với đất không được gia

cuong.

Hoare [5] lưu ý răng việc gia cố sẽ sản sinh ra một sức kháng nén trong việc chốnglại áp lực nén từ bên ngoài Mật độ của dat gia có là thấp hơn so với đất không gia cô.Ông quan sát được cường độ của đất được tăng cường khi gia cô thêm các cốt liệu sợi.

Ông thay rang, bang cách sử dung 2 loại vật liệu sợi khác nhau sẽ cho ra hiệu quả khác

nhau trong việc làm tăng hoặc giảm cường độ của đất khi được tiễn hành đầm chặt cùng

một năng lượng.

Freitag [6] đã nghiên cứu các dữ liệu về ảnh hưởng của sợi gia cố đến cường độcủa một loại đất hạt mịn khi được nén chặt Một loại đất sét pha cát với giới hạn chảy42 và chỉ số dẻo 22 đã được trộn lẫn với ba loại sợi tong hop khac nhau Ong luu y rangcác vật liệu sợi có bề mặt thô ráp luôn có xu hướng bám dính trong quá trình trộn Cườngđộ của đất được gia cỗ với một lượng nước tối ưu luôn lớn hơn cường độ của đất ngoài

hiện trường ở hàm lượng nước như nhau Đã có không ích sự hiệu quả khi pha trộn với

các hàm lượng nước tối ưu Các loại sợi sử dụng trong thí nghiệm này không có ảnhhưởng đáng ké đến cường độ Ông kết luận rằng các loại sợi phân phối ngẫu nhiên trongđất hạt mịn khi được đầm chặt sẽ gia tăng được cường độ và độ dẻo dai

Các vật liệu từ chất xơ có tác dụng làm tăng cường độ cho hỗn hợp (ví dụ như nhựa

nhiệt dẻo, polyester và vật liệu xốp), hiệu suất và tính chất của vật liệu hỗn hợp cũng

phụ thuộc vào sự tương tác tại mặt các tiếp xúc của chúng (Valadez-Gonzalez và cộngsự, 1999) [7] Độ bám dính giữa sợi và ma trận hỗn hợp là một yếu tố quan trọng trongviệc xác định ứng xử của bé mặt và tính toàn vẹn của nó dưới ứng suất

Sức kháng cắt tại mặt tiếp xúc là một yếu tố quan trọng để kiểm soát tính dẻo daivà các thuộc tính cơ học của các vật liệu hỗn hợp (Jacob và các cộng sự., 2005) [8] Vìvậy, các kỹ thuật vi cơ như kéo thử nghiệm một cốt sợi đơn cũng đã được sử dụng rộngrãi để đánh giá ứng xử liên kết tại mặt tiếp xúc và độ bền cắt, ví dụ như cường độ caonhất tại mặt tiếp xúc (interfacial peak strength - IPS) và cường độ dư tiếp tại mặt tiếp

xúc (interfacial residual strength - IRS) (Beyerlein và cộng sự, 2001; Brandstetter vacộng sự, 2005; Li và cộng sự, 2005) Trong trường hợp này, các nghiên cứu thực

nghiệm trước đây đã chỉ ra rằng tại VỊ trí tiếp xúc cường độ của sợi/hỗn hợp chịu ảnh

hưởng đáng kê bởi độ nhám của côt sợi, hình dạng của côt sợi và vận tôc kéo ra.

-26-Cho đến nay, cốt liệu là các chất xơ dang rời rac được vẫn dùng để gia cố lĩnhtrong vực đất đai Tuy nhiên, thông tin vé su tuong tac tai noi tiép giáp giữa bề mặt sợivà ma trận của hạt đất vẫn chưa được làm rõ Đó là do các sợi rời rạc thường rất mỏngvà yếu, việc phân phối sợi trong đất là ngẫu nhiên và khá phức tạp Và rất khó khăn détách biệt tỷ lệ và SỐ lượng có được các thông số cơ học tại mặt tiếp xúc của cốt sợi vàđất Tuy nhiên, các ứng dụng ngày cảng tăng của cốt sợi gia cường dat đòi hỏi phải cónhững nghiên cứu thấu đáo vẻ lĩnh vực này

Các cơ chế tương tác tại mặt tiếp xúc của cốt sợi gia cường với đất phát triển rấtphức tạp Các kiểm tra tại thực địa và trong phòng thí nghiệm đã được tiễn hành để làm

ro và giải thích ứng xử này (Bakeer và cộng sự, 1998; Moraci va Recalcati, 2006;

Khedkar và Mandal, 2009: Sieira và cộng sự , 2009) Các kết quả nghiên cứu trước daycho thay rang ứng xử khi các cốt sợi chịu kéo ra bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, ví dụnhư ứng suất kéo, mật độ đất khô, ty lệ di chuyển, chiều dài của cốt sợi, tính gồ ghé củabề mặt sợi, hình dạng sợi (Lopes và Ladeira năm 1996; Beyerlein và cộng sự, 2001:

Brandstetter va cộng sự, 2005; Li và cộng sự, 2005)[9] Moraci và Gioffre (2006) bao

cáo răng các cơ chế tương tác chính ảnh hưởng đến sức kháng kéo ra khỏi vải địa kỹthuật là do ma sát bề mặt giữa đất với vat ran gia cô, và sức kháng cự phát triển dé chonglại các yếu t6 tác động theo phương ngang Racana và cộng sự (2003) đã nghiên cứuứng xử khi bị kéo của vải địa kỹ thuật, và cũng chỉ ra rằng sự ma sát giữa đất và cốt sợigia cường, tính chất của đất, sự giam giữ các hạt đất là những yếu tố quan trọng nhấtảnh hưởng đến ứng xử của cốt sợi khi chịu kéo

Mặc dù không cung cấp áp lực đặc biệt trong quá trình thí nghiệm kéo một mẫu

cốt sợi trong đất, tuy nhiên van dé ma sát bé mặt giữa các hạt đất với cốt sợi gia cường

không thé bỏ qua Hình ảnh hiện trong hình 1.2 cho thay cốt sợi bị bao quanh bởi cáchạt đất Sau khi được kéo ra, một số hạt đất được gan trên bề mặt của sợi (hình 1.16),nó chỉ ra rằng cầu trúc bề mặt của các hạt đất bị xáo trộn, thậm chí còn bị hỏng trongsuốt quá trình cắt Vì vậy, khi cắt xảy ra, ma sát tại mặt tiếp giáp phụ thuộc rất lớn vàogdc xoay va Sự sap xép lai cdc hat dat (hinh 1.17)

Thông thường, các hạt dat ít có khả năng được sắp xếp lại trong quá trình cắt hoặc

hơn thê nữa là sự cài móc vào của các hạt dat, luc kháng tại bê mặt cao hơn đê cat (Frost

và Han, 1999) Dove và các cộng sự (2006) cho răng sự xoay của các hạt dat sẽ xảy ra,khi sức kháng được cung cap bởi lực ma sát giữa các hạt khoáng vật và sự cải móc cơhọc giữa các hạt đât liên kê nhỏ hơn giữa các hạt đó với bê mặt vật liệu sợi.

EHT = 10.00 kV Date :13 Oct 2006WO= 12mm Time :21:17:34

Hình 1 4: SEM - sự bám dính của các hạt đất lên bề mặt của cốt sợi khi bị kéo ra [10]Trên thực tế, lực ma sát tại bề mặt làm tăng sức kháng cắt (có thể được nhìn thaytừ các phát thao trên hình vẽ 1.4), ngoài lực liên kết giữa các hạt đất với cốt sợi tại bềmặt tiếp xúc còn có sự đóng góp đáng ké của những lỗ rỗng chứa nước liên kết với cốtsợi, và các thành phan liên kết này thường thay đối với các loại khoáng hay các thànhphan hóa học của đất khác nhau Ngoài ra, ma trận hút cũng có thé được phát triển do

nước mao dân giữa các hạt đât và bê mặt côt sợi, và gây ra sự tăng ứng suât hữu hiệu

pore water

pore airfiber with plastic deformation

Hình 1 6: Phát thảo cơ bản về sự tiếp xúc trực tiếp của các hat đất cứng lên bề mặt của

cốt sgi gia cường dẻo khi bị nén [10]

Hình 1.7: Ảnh phóng đại về sự hình thành các vếch lõm trên bề mặt của cốt sợi dẻo

sau khi chịu nén (Tang và các cộng sự 2007a,b) [10]

Hình 1.7 là hình anh được lay từ mẫu sợi đơn gia cường sau khi thử nghiệm kéora, và rõ ràng có thể nhìn thay được một số vết trầy xước doc theo hướng doc sợi đượchình thành trên bé mặt Điều này có thé là kết quả của sự cài móc của các hạt đất cứnglên bề mặt của cốt sợi trong quá trình cắt Điều này khang định một lần nữa rang các cài

móc cơ học được phát triển giữa các hạt đất và bề mặt sợi

Han (1997) cũng tim thay một số vết trầy xước dé lại trên bề mặt của các sợi tăngcường polymer sau khi kiểm tra bề mặt Dove và các cộng sự (2006) cho rằng các vậtliệu sản xuất sẽ phải chịu sự mài mòn nếu các hạt đất cứng hơn so với vật liệu sản xuất.Sự mài mòn thường dẫn đến thiệt hại bề mặt cốt sợi dưới dạng rãnh (hình 1.8)

Hình 1 8: Phát thảo cơ bản về sự tiếp xúc trực tiếp của các hạt đất cứng lên bề mặt của

cốt sgi gia cường dẻo khi bị nén [10]

sử dụng các loại lưới cước (lưới nông nghiệp) Ngoài các hoạt động nông nghiệp có sử

dụng lưới này, các lĩnh vực khác cũng tiêu thụ một lượng khá lớn lưới như việc che chắn

các công trình xây dung, hay lưới che năng các sân bóng đá mini,

:

; \

Pn ca eS ee ss

Hình 1 9: Lưới nông nghiệp

Trước thực trạng lưới nông nghiệp phế thải đang ngày càng gia tăng, việc nghiêncứu tận dụng lại loại lưới này cho việc xây dap cac tuyén đường là cần thiết

1.3.2.2 Sự làm việc đồng thời của khối xi măng — đất — lướiKhi đất được trộn xi măng thì các hạt xi măng sẽ len lỏi vào các lỗ rỗng của đất,các phản ứng thủy hóa xảy ra giữa xi măng và nước trong đất tạo thành các liên kết giữacác hạt đất làm cho khung đất chặt hơn Bên cạnh đó, lưới được gia cường vào đất sẽgiữ các hạt đất dựa vào lực ma sát của đất và bề mặt lưới, tăng tính chồng cắt cho đất

Khi lực tác dụng vào đất các lực sẽ chuyển từ bé mặt hạt đất vào bên trong khunghạt, khi co các lực kéo sẽ truyền lên khung hạt và các lưới sẽ là thành phần chịu kéo

chính.

ĐẤT CHƯA CÓ CỐT LƯỚI ĐẤT ĐÃ CÓ CỐT LƯỚI

Hình 1 10: Cau tạo khối xi măng đất và lưới

Lực tác đụng xung quanh khối

\ đất if | \

1.3.2.3 Sự gia tang cường độ cua xi măng được gia cường sợi lưới:[ 11]

Theo nghiên cứu sau khi được trộn với xi măng thì cường độ đất tăng lên rấtđáng ké tùy theo hàm lượng xi măng được trộn vao đất

Sau khi được gia cường thêm sợi lưới từ các phế phẩm thì sợi lưới cả cải thiệnđáng kế kha năng chống cắt cho xi măng đất và với hàm lượng xi măng được trộn vàokhoảng 20%, hàm lượng lưới được thêm vào từ 0 +0.5% theo trọng lượng dat xử lý, kết

-32-quả cho thay cường độ đất tăng lên cao nhất đạt 2+2.5 lần so với lúc chưa có sợi lưới vàcường độ cao nhất với hàm lượng lưới là 0.25% theo trọng lượng đất xử lý Qua đógiúp tiết kiệm được đáng kế hàm lượng xi măng

a 100

©

2 80 +

ứ®

5®

2.”

Đụ%0

ø —©— Ni-0.75%

Š 12044 ~— Ni-1%

wW©

°

o

¬o

oRHình | 13: Cường độ nén don qu theo hàm lượng lưới và thời gian bảo dưỡng

180

=C= Ni - 0%, Tc - 7days

160 |ˆ ~@- Ni - 0%, Tc - 28days

+ Ni -0.25%, Tc — 7daysm- Ni - 0.25%, Tc - 28days140 [ƑF

120 100 |ˆ80 +60 +4020†-

-Unconfined compressive stress (kPa) ot

0

Axial strain (%)

Hình 1 14: Quan hệ cường độ nén don qu va biến dạng theo hàm lượng lưới

Nhận xét :

Phương pháp dùng xi măng trộn vào đất dé xử lý các loại đất yếu có độ âm cao làgiải pháp rất khả thi đã được nghiên cứu và ứng dụng từ nhiễu năm nay ở trong và ngoàinước, điều quan trọng để đạt hiệu quả cao nhất trong phương pháp này là cần tìm rađược hàm lượng xi măng/đất hợp lý nhất theo từng loại đất và tương ứng với nó là độâm thích hợp để cường độ xi măng — đất đạt cao nhất

Ngoài việc gia cường đất chỉ băng xi măng thì có thể gia cường vào hỗn hợp nàycác loại sợi như lưới từ các phế phẩm trong các hoạt động nông, ngư nghiệp giúp cảithiện cường độ đất sau khi gia cường có thể tăng lên từ 2+2.5% so với loại đất chỉ trộn

với xi măng ở cùng hàm lượng xi măng/đất tùy thuộc vào cường độ của sợi lưới Qua

đó góp phân tiết kiệm được đáng kế hàm lượng xi măng và giúp giải quyết các van dévề môi trường và xử lý rác thải

1.3.3 Các yếu tổ ảnh hưởng đến hỗn hợp đất trộn xi măng có cốt sợi lưới [10]Việc xem xét và đánh giá các nhân tố ảnh hưởng đến tinh chất của dat có gia cốcốt sợi là rất quan trọng và trở nên cần thiết trong công tác nghiên cứu và ứng dụng cốtsợi gia cường Zhang Yanmei tiến hành nghiên cứu các thông số của cốt sợi phản ánhcác đặc tính của đất gia có bằng sợi Các đặc tính về cường độ của đất được gia cô cốtsợi có thể xem xét bởi các ảnh hưởng sau:

1.3.3.1 Các tính chất vật lý và tính chất cơ học của chính cốt sợi

Ma sát tạo ra một trong những vùng tiếp xúc lớn và hiệu quả của sợi gia cườnglà tốt hơn khi diện tích tiếp xúc giữa sợi và các hat đất lớn Diện tích tiếp xúc bé mặt cóthé được thay đổi bang cách thay đối hình dạng của cốt sợi và ngày nay các hình dạngcủa sợi trên thị trường là "C”, "J", "I", "Y", hay các hình dang tự chế biến khác Vấn đềlà làm thé nao dé chọn hình dạng của cốt sợi một cách hợp lý Đồng thời, các nghiêncứu cũng cho thay sự dẻo dai của sợi có một mối quan hệ nhất định với cường độ củađất gia cô sợi Một sự lựa chon hợp lý của hình dạng sợi và độ dẻo dai là rất quan trọngvề các thuộc tính

1.3.3.2 Loại vật liệu

Sự khác nhau của các loại vật liệu được trộn vào rất có ý nghĩa trong hiệu quả gia

cường Lực ma sát giữa các loại khác của các hạt đât và sợi phân bô liên tục là khác

1.3.3.4 Kích thước cốt sợi

Chiều dai của sợi cũng ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính của hỗn hợp đất gia có cốtsợi Chiều dài tăng, ma sát bề mặt giữa các hạt đất và cốt sợi tích lũy càng nhiều Tuynhiên không phải vì thé mà cốt sợi có thé dài vô hạn Một số nghiên cứu như đã nêu trêncũng chỉ ra rằng chiều dài này bị giới hạn ở một mức nào đó, mà ở mức đó, hiệu quảcủa sợi gia cường vẫn còn mang tính tôi ưu

1.3.3.5 Hàm lượng nước

Hàm lượng nước đóng một vai trò quan trọng tại mặt tiếp giáp giữa đất và cốt sợi.Như hình 1.15, IPS và IRS giảm khi tăng hàm lượng nước Có thể đó là vì sự gia tăngcủa hàm lượng nước làm giảm lực mao dẫn và sự tăng ứng suất hữu hiệu lên các hạt(Fredlund và Rahardjo, 1993) Sức mạnh liên kết và lực ma sát giữa các hạt lân cận do

đó bị giảm xuống Kết quả là các hạt trên mặt cắt tiếp xúc có thé dé dàng bị xáo trộn và

sắp xếp lại trong thời gian cốt sợi bị kéo ra, và sức kháng cắt tại mặt tiếp xúc cũng bịgiảm yếu Ngoài ra, nước sẽ đóng một vai trò quan trọng như là một chất bôi trơn lớptrên bề mặt tiếp xúc của cốt sợi và hạt đất, do đó sự gia tăng nước sẽ làm giảm đi lực masát tại bé mặt tiếp xúc Potyondy (1961) thực hiện một cuộc điều tra toàn diện về ứngxử tại bề mặt giữa các vật liệu trong xây dựng (thép, bê tông và gỗ) và đất, và xác địnhrang hàm lượng nước là một trong những các yếu tố chính làm giảm ma sát tiếp xúc.Ngoài ra, Alwahabva Al-ourna (1995) đã nghiên cứu anh hưởng đáng ké của nước đếnsợi gia cô đất dính trên sức chống cat của chúng, và báo cáo rang sự gia tăng trong cường

độ cat là không đáng kê khi hàm lượng nước cao hơn 5% so với lượng nước tôi ưu của