Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu giải pháp cọc đất vôi - Ximăng để xử lý nền đất yếu

II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc đất trộn vôi-ximăng để xử lý nền đất yếu nhằm gia tăng khả năng chịu tải, độ ổn định và giảm độ lún cho công t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HUỲNH VƯƠNG TRUNG

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CỘT ĐẤT TRÔN VÔI- XI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

LUẬN VĂN CAO HỌC

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦMP

NĂM 2004

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

ƒ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: HUỲNH VƯƠNG TRUNG PHÁI: NAM

ƒ NGÀY THÁNG NĂM SINH: 17-10-1973 NƠI SINH: TÂY NINH

ƒ CHUYÊN NGÀNH: CẦUTUYNEN, CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN

ƒ KHÓA : 13 NĂM 2002 -2004 I/-TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu giải pháp cọc đất trộn vôi-ximăng để xử lý nền đất yếu II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1.NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc đất trộn vôi-ximăng để xử lý nền đất yếu nhằm gia tăng khả năng chịu tải, độ ổn định và giảm độ lún cho công trình trên đất yếu, tính toán khả năng thoát nước theo phương đứng của cọc, áp dụng tính toán cho công trình cụ thể

2.NỘI DUNG: PHẦN I: TỔNG QUAN

♦ Chương 1: Tổng quan về việc áp dụng cọc đất gia cố vôi-ximăng để xử lý nền đất yếu PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN

♦ Chương 2 : Phân tích đi sâu về điều kiện và đặc điểm đất yếu của Việt Nam

♦ Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo giải pháp cọc đất- vôi-ximăng để gia cố nền đất yếu

♦ Chương 4: Nghiên cứu tính toán cọc đất gia cố vôi-ximăng để gia cố nền

♦ Chương 5: Ứng dụng tính toán cho các công trình cụ thể PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

♦ Chương 6: Nhận xét, kết luận và kiến nghị

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

Nội dung và Luận án cao học đã được thông qua Hội đồng chuyên ngành

TP.HCM, ngày tháng năm 2005

Cán bộ hướng dẫn Phòng Đào Tạo Sau Đại Học CHỦ NHIỆM NGÀNH

TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

TÊN ĐỀ TÀI:” NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT TRỘN VÔI-XIMĂNG

ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU”

ƒ Phân tích đi sâu về điều kiện địa hình và đặc điểm đất yếu của Việt Nam để từ đó xác định được các thông số kỹ thuật của cọc đất gia cố

ƒ Nghiên cứu cấu tạo cọc đất-vôi-ximăng để gia cố nền đất yếu

9 Các ứng dụng của cọc gia cố 9 Quá trình hình thành cường độ của cọc gia cố vôi-ximăng 9 Các thông số kỹ thuật về đường kính, khoảng cách cọc, cách bố trí mặt bằng

cọc thường dùng cho từng loại công trình 9 Các phương pháp thi công thích hợp ƒ Tập trung nghiên cứu tính toán cọc đất gia cố vôi-ximăng để gia cố nền

9 Các cơ sở lý thuyết tính toán khả năng chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc 9 Tính toán độ lún, ổn định của nền công trình được xử lý bằng

cọc đất trộn vôi-ximăng 9 Tính toán độ lún theo thời gian ƒ Áp dụng tính toán công trình: Nâng cấp bồn chứa kho A,B,C, kho Trà Nóc Cần Thơ

9 Tính toán khả năng chịu tải của nền gia cố 9 Tính toán độ lún, ổn định

9 Tính độ lún cố kết theo thời gian 9 Xác định sự tăng khả năng thấm của đất nền sau khi gia cố

ƒ Study structure of lime-cement and soil column to stabilize soft soil

9 Applications of stabilzed columns 9 Process to create intensity of lime-cement and soil column 9 Technical parameters of diameter, interspace of columns and methods to

arrange plane ussually used in each kind of work 9 Available methods to work out

ƒ Focus on studying methods to calculate lime-cement and soil column to stablize soft soil

9 Thoeretical base to calculate bearing capacity of single column and group of column

9 Calculate transfiguration, stability of background created by lime-cement and soil column

9 Calculate intensity of fall in time ƒ Apply to works: upgrade tank A, C, … in Nha Be petrol-tank

9 Calculate bearing capacity of stabilized background 9 Calculate transfiguration, stability

9 Calculate cohesive capacity in time 9 Specify method to rise absorbable capacity of background after stabilizing

columns

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ƒ Cán bộ hướng dẫn khoa học chính : TS LÊ BÁ VINH

ƒ Cán bộ chấm nhận xét 1 :

ƒ Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN ÁN CAO HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỐ CHÍ MINH, ngày tháng năm 2005

PHỤ LỤC BỒN CHỨA KHO A

CHỨA A30, A31

PHỤ LỤC BỒN CHỨA KHO

TRÀ NÓC-CẦN THƠ

CHỨA SỐ 5

PHỤ LỤC BỒN CHỨA KHO C

CHỨA KHO C

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VIỆC ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT-VÔI-XIMĂNG ĐỂ GIA CỐ ĐẤT NỀN ĐẤT YẾU 4

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT-VÔI, CỌC

1.3 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT GIA CỐ TẠI VIỆT NAM:

1.4 NHỮNG TỒN TẠI CHÍNH TRONG VIỆC TÍNH TOÁN GIA CỐ NỀN BẰNG CỌC

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐI SÂU VỀ ĐIỀU KIỆN VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐẤT YẾU

2.2 KHÁI QUÁT VỀ CẤU TẠO ĐỊA CHẤT KHU VƯC NAM BỘ: 16 2.3 NHẬN XÉT CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN, ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT YẾU Ở VIỆT NAM TRONG VIỆC ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT TRỘN VÔI-XIMĂNGĐỂ GIA CỐ NỀN: 39

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CẤU TẠO GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT VÔI-XIMĂNG ĐỂ GIA CỐ NỀN ĐẤT 41

3.1 BẢN CHẤT VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CỌC ĐẤT GIA CỐ VÔI XIMĂNG41

3.3 BẢN CHẤT SỰ HÌNH THÀNH CƯỜNG ĐỘ CỦA ĐẤT GIA CỐ VÔI-XIMĂNG44

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CỌC ĐẤT TRỘN VÔI-XIMĂNG ĐỂ

CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÁC CÔNG TRÌNH CỤ THỂ 74

5.1 CÔNG TÁC KHẢO SÁT, THÍ NGHIỆM NGOÀI HIỆN TRƯỜNG VÀ TRONG

5.2 PHẦN TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THỰC TẾ BỒN A30,A31,C14 KHO XĂNG

PHẦN III: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 140

CHƯƠNG 6: NHẬN XÉT KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 146

PHAÀN I: TOÅNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VIỆC ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT-VÔI-XIMĂNG ĐỂ GIA

CỐ ĐẤT NỀN ĐẤT YẾU

1.1 KHÁI NIỆM VỀ CỌC ĐẤT-VÔI, CỌC ĐẤT-XIMĂNG

Từ rất lâu, phương pháp trộn vôi-ximăng đã được dùng cải tạo đất Sự ổn định dưới sâu của đất yếu bằng cọc vôi hay bằng cọc ximăng là một đề tài nghiên cứu trong một thời gian khá dài ở Thụy Điển, Nhật và một số nước khác Viện địa kỹ thuật của Thụy Điển (SGI) cùng với Liden – Alimak A.B và giáo sư Bengt Broms đã áp dụng rộng rãi kỹ thuật cọc vôi cho móng và công tác đất, bao gồm cả khối đắp và hố đào sâu trong đất sét yếu Phương pháp cọc vôi-ximăng được sử dụng và phát triển đều đặn kể từ năm 1967 khi lần đầu tiên một phương pháp mới gia cố đất được giới thiệu tại Thụy Điển và những ứng dụng mới được tìm ra Cọc vôi và cọc hỗn hợp vôi-ximăng được sử dụng chính thức tại Thụy Điển và Phần Lan để gia tăng ổn định và giảm lún cho các công trình xây dựng trên đất yếu

Cọc vôi, cọc hỗn hợp vôi-ximăng đã và đang phát triển rộng rãi để thay thế những biện pháp gia cố đất khác tại Thụy Điển và Phần Lan Tại Đông Nam Á, cọc đất-vôi, cọc đất hỗn hợp vôi-ximăng chưa được thông dụng, chỉ có cọc đất-ximăng và cọc vôi được sử dụng Lý do chính hầu hết là do thiếu đề án liên quan, máy móc thi công cọc ximăng-vôi không sẵn có và chi phí khai thác vôi sống tinh khiết cao hơn chi phí ximăng Đất sét ven biển cố kết thông thường hoặc quá cố kết nhẹ, bùn hữu cơ được gia cố bằng cọc đất-vôi-ximăng hoặc cọc đất-vôi tại một số thành phố lớn Đông Nam Á như Băng Cốc, Rangoon, Singapore, Hà Nội, Manila và Jarkata Tại đây, cọc đất-vôi và cọc đất-vôi-ximăng sẽ là một phương pháp thay thế hấp dẫn và kinh tế Cần phải ghi nhận rằng đất yếu tại Đông Nam Á ở một vài khía cạnh thì tương tự như đất sét yếu và bùn hữu cơ tại Thụy Điển và Phần Lan Ta biết, nếu trộn đất sét với một lượng vôi, ximăng hoặc một chất kết dính tương tự thì sẽ được một vật liệu mới có tính chất cơ học cao hơn hẳn đất sét chưa gia cố

Lúc ban đầu người ta thi công các cọc vôi như sau: khoan lỗ có đường kính từ 30 50 cm, cách nhau 2 – 5 cm rồi cho vôi cục chưa tôi vào Khi tác dụng với nước, vôi sống được tôi sẽ tăng thể tích (có thể tăng đường kính cọc lên 60 – 80%), do đó có tác dụng nén chặt đất xung quanh; đồng thời vôi còn có tác dụng gia cố đất xung quanh cọc làm tăng cường độ, hút

÷

quanh cọc vôi Tuy nhiên, do độ thấm của đất sét nhỏ nên sự lan truyền của vôi trong khối đất bị hạn chế, nên việc cải thiện tính chất của đất yếu của cọc vôi còn rất cục bộ

Để khắc phục nhược điểm nêu này, năm 1975, chuyên gia Thụy Điển đã trộn trực tiếp vôi hoặc ximăng với đất sét mềm ngay trong nền đất yếu làm thành các cọc đất-vôi hoặc đất-ximăng đường kính 50cm bằng một thiết bị đặc biệt Lưỡi khoan được xoắn vào trong đất đến độ sâu yêu cầu tương ứng với chiều dài thiết kế của cọc và được rút lên khi xoay ngược chiều; vôi sống hoặc ximăng khô sẽ được chuyển đồng thời với khí nén từ hệ thống xilô qua ống dẫn trong cần khoan vào đất Tốc độ rút lên có liên quan đến hiệu quả khuấy trộn vật liệu, có thể điều khiển theo tính chất của đất Quá trình khuấy trộn đồng thời cũng làm chặt đất trong cọc Tác dụng hoá lý giữa vôi và đất hoặc ximăng và đất đã xảy ra, quá trình rắn chắc của đất gia cố phát triển theo thời gian tạo thành các cọc có sức chịu tải nhất định

Ngày nay người ta có thể sử dụng các loại chất kết dính (binder) như sau:Vôi, Ximăng,Vôi + ximăng, Tro xỉ (fly ash) + vôi, Tro xỉ + enzymes

Hình 1-1: Thi công gia cố nền bằng cọc đất trộn ximăng

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT-VÔI, CỌC ĐẤT-XIMĂNG

ƒ Phương pháp gia cố nền đất dính yếu bằng chất phụ gia (Soil stabilization by admixtures) – những chất phụ gia thường sử dụng bao gồm vôi, vôi trộn xi măng, vôi trộn tro, ximăng và nhựa đường Một vài những ứng dụng của phương pháp này là cọc đất – vôi, đất – ximăng, đất – vôi-ximăng

9 Ở Liên Xô, năm 1925 người ta đã dùng vôi tôi cải tạo tính chất của đất nền để phục vụ xây dựng đường giao thông, thủy lợi, xây dựng dân dụng và công nghiệp nhưng chủ yếu để lớp đất mặt gia cố dày 0,3m

9 Năm 1954, IU.B.Osipov đã dùng vôi sống để cải tạo tính chất xây dựng của đất; vôi sống có khả năng ngưng kết (đông cứng) trong vòng 5 10 phút ở điều kiện xác định, tức nó ngưng kết nhanh gấp 50

÷ 100 lần vôi tôi

÷9 Năm 1954, Công ty Intrusion Prepakt (Mỹ) ứng dụng và phát triển kỹ thuật Cọc Trộn tại chỗ (MIP – Mix In Place Pile) Vào những năm 1960, qui trình gia cố nền đất bằng vôi trộn đất cho lớp đất mặt dày 1m đã được thực hiện ở Mỹ và Đức bằng cách nhồi vôi vào các lỗ khoan sẵn đường kính 100mm Đến năm 1961, kỹ thuật MIP đã được áp dụng tại Nhật Bản với hơn 300.000m dài cọc dùng gia cố hố đào và kiểm soát mực nước ngầm Tiếp tục đến những năm đầu của thập niên 70, công ty Seiko Kogyo đã thực hiện thành công kỹ thuật tường ngăn SMW (Soil Mixture Wall)

9 Năm 1967, Viện Nghiên cứu Hải Cảng và Bến tàu (PHRI – Port and Harbour Research Insitute) thuộc Bộ Giao Thông Vận Tải Nhật Bản bắt đầu tiến hành các thí nghiệm trong phòng sử dụng vôi cục hoặc vôi bột để xử lý cải tạo đất biển bằng phương pháp Deep Lime Mixing DLM – Phương pháp trộn vôi dưới sâu

9 Cũng vào năm 1967, Kjeld Paus, Linden Alimak AB và Byggproduktion AB tiến hành nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa cho phương pháp cọc vôi Thụy Điển để xử lý đất sét yếu dưới nền đường

9 Cũng vào năm 1974, người ta tiến hành các thử nghiệm với cọc vôi (lime piles) tại sân bay Ska Edeby, Thụy Điển với cọc dài 15m, đường kính 0.5m

9 Cũng vào năm 1974, Arrasson, Linden Alimark AB và một số nhà nghiên cứu khác đã công bố chi tiết các phương pháp cọc vôi

9 Cũng vào năm 1974, tại Phần Lan, lần đầu tiên người ta sử dụng phương pháp cọc vôi với Thụy Điển để xử lý nền đường đất sét yếu: nền đường cao 6m, cọc vôi-ximăng đường kính 0,5m

9 Năm 1975, PHRI đã nghiên cứu phát triển phương pháp trộn ximăng dưới sâu (CDM – Ximăng Deep Mixing) bằng việc sử dụng vữa ximăng lỏng và áp dụng xử lý nền đất sét yếu bờ biển

9 Năm 1976, Viện Nghiên Cứu Công Trình Công Cộng (PWRI – Public Works Research Institute) thuộc Bộ Xây Dựng Nhật Bản hợp tác với Viện Nghiên Cứu Máy Xây Dựng Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu phương pháp DJM – Deep Jet Mixing – Trộn phun khô sử dụng bột ximăng khô hoặc đôi khi sử dụng vôi sống Giai đoạn thử nghiệm đầu tiên hoàn thành vào năm 1980

9 Cũng vào năm 1976, ở Ấn Độ, HUNAD S.M.Etel thuộc Viện Kỹ Thuật và Công Nghệ Shri (Shri G.S.Institute of Technology and Science) và tiếp sau đó Swarajyamal Hunad đã nghiên cứu và đề xuất sử dụng cọc vôi (lime piles) để xử lý nền đất yếu trương nở black cotton soil là loại đất phổ biến khắp miền Trung Ấn Độ với diện tích 500.000 km2

9 Ở Thụy Điển, năm 1977 Viện Địa Kỹ Thuật Thụy Điển SGI (Swedish Geotechnical Institute) đã xuất bản lần đầu tiên sách Hướng dẫn thiết kế cọc vôi (nghĩa là cọc sét mềm gia cố bằng vôi) (Assarson Broms & Bowman) Kỹ thuật này bao gồm việc trộn tại chỗ với tỉ lệ 6% vôi sống (quicklime CaO) với đất sét mềm bằng máy khoan (auger) Kết quả ghi nhận ở các cọc vôi nói trên cho thấy sau một năm cường độ đạt được gấp 50 lần cường độ đất chưa xử lý, sau một tháng đạt được 1/3 và sau hai tháng đạt được ½ Các cọc vôi cũng trở nên thấm nước hơn đất chưa xử lý và chúng làm việc như một giếng cát thoát nước thẳng đứng để tăng nhanh quá trình cố kết

9 Năm 1977, lần đầu tiên phương pháp trộn ximăng dưới sâu CDM (Ximăng Deep Mixing) áp dụng cho các công trình thực tế Nhật Bản

9 Năm 1980, phương pháp DJM được áp dụng thực tế tại Nhật Bản

9 Những năm đầu thập niên 80, Hiệp Hội DJM thành lập tại Nhật Bản

9 Năm 1983, tại Helsink Phần Lan, Eggstad xuất bản báo cáo State – of – Institute về hiệu quả gia cố của cọc vôi

9 Năm 1985, Viện Địa Kỹ Thuật Thụy Điển SGI (Sweden Geotechnics Instiutute) xuất bản tuyển tập tổng kết quá trình suốt 10 năm phát triển của phương pháp trộn sâu DMM (Ahnberg & Bolm)

9 Năm 1986, Miura đã kết luận là việc cải tạo nền đất sét yếu Ariake ở Nhật Bản bằng cách trộn vôi sống có hiệu quả với đất sét ven bờ hơn là đất sét ở trên bờ Để thiết kế móng đè trên đất sét đã cải tạo bằng phương pháp DJM, người ta đưa ra một tiêu chuẩn tạm thời (Miura, … 1986); tiêu chuẩn yêu cầu độ bền nén nở hông của đất đã cải tạo tại hiện trường phải lớn hơn 400 kPa sau 28 ngày bảo dưỡng

9 Năm 1986, SMW Seiko Inc bắt đầu ứng dụng DMM tại Mỹ dưới sự bảo trợ của Công ty Seiko Kygyo Nhật Bản

9 Năm 1987, từ kết quả nghiên cứu được Cục Đường Bộ và Đường Sắt Quốc Gia Pháp tài trợ Công ty Bachy (Pháp) ứng dụng và phát triển qui trình Cọcmix trong đó việc thi công trộn và đầm chặt đất – ximăng được thực hiện bằng cách đảo ngược chiều xoay của máy khoan trong khi rút lên trên

9 Năm 1989, các công ty Trevi tại Italy phát triển DMM theo kỹ thuật riêng Trevimix method; trước hết bằng phương pháp phun trộn khô và tiếp theo là phương pháp trộn ướt

9 Năm 1989, tại Thụy Điển việc sử dụng cọc hỗn hợp vôi + ximăng (LCC – Lime Ximăng Cọcumn) phát triển

9 Năm 1990, tại Phần Lan, giáo sư Tersashi người ta có quá trình nghiên cứu DLM (Deep Lime Mixing), CDM (Ximăng Deep Mixing) và DJM (Dry Jet Mixing) từ năm 1970 với Viện Nghiên Cứu Hải Cảng và Bến Tàu PHRI Nhật Bản tổ chức các buổi hội thảo tại Phần Lan; trong đó giới thiệu hơn 30 loại chất dính (binder) bao gồm thành phần xỉ, thạch cao, hoặc ximăng đang được sử dụng trong thực tế Nhật Bản

9 Năm 1991, Viện Hàn Lâm Khoa học Bungari công bố các kết quả nghiên cứu tại Bungari về gia cố bằng cọc đất – ximăng

9 Trong thập niên 1990, việc sử dụng phương pháp gia cố sâu cho nền đất bằng cọc vôi-ximăng đã gia tăng ở Nauy

9 Năm 1993, Hiệp Hội Deep Jet Mixing – DJM Nhật Bản phát hành tài liệu hướng dẫn thiết kế và xây dựng theo phương pháp DJM

9 Năm 1995, các nhà nghiên cứu Kukko và Ruohomaki báo cáo các chương trình nghiên cứu địa kỹ thuật Thụy Điển SGI Trung tâm này có nhiệm vụ chủ trì nghiên cứu lập kế hoạch, tạo cơ sở dữ liệu về các đặc tính kỹ thuật của đất gia cố, mô hình cấu trúc đất gia cố, qui trình đảm bảo chất lượng, phương pháp thi công

9 Năm 1995 tại Thụy Điển có một công trình tiêu biểu đó là từ

Gia Thụy Điển (the Swedish National Railways Administration) trong dự án mở rộng đường sắt West Coast nối liền Satinge và Lekarekulle:

9 Từ năm 1975 Ỉ 1996, đã có hơn 5.000.000m cọc đất -vôi và đất -vôi-ximăng đã được thi công tại Thụy Điển

9 Năm 1996, Hội nghị về DMM (Deep Mixing Method) được tổ chức tại Nhật Bản

9 Năm 1996, lần đầu tiên tai Mỹ, Công ty Stabilator USA Inc., NewYork đã sử dụng cọc đất – vôi-ximăng trong thực tiễn

9 Năm 1997, trong dự án xây dựng mới hệ thống đường bộ E18/E20 Arboga – Obrebro – Thụy Điển, công ty Hercules đã thi công đến 800.000m cọc vôi-ximăng Công việc gia cố cọc đất – vôi-ximăng hoàn thành vào năm 1999, toàn bộ dự án hoàn thành vào năm 2000 Chủ đầu tư của công trình là NCC Anylagging

9 Từ tháng 10/1997 đến tháng 12/1998 Công ty Hercules đã thi công cọc vôi-ximăng cho dự án đường bộ giữa Slyte và Grasnas:

o Chủ đầu tư : The Swedish National Roads Administration

o Nhà thầu : NCC – AB o Số lượng cọc vôi-ximăng : 140.000 cọc o Khối lượng cọc vôi-ximăng : 730.000m o Chiều dài trung bình cọc vôi-ximăng : 5,2m

o Chiều cao lớn nhất của nền đất đắp : 4m o Kích thước cọc : Φ 600mm o Hàm lượng pha trộn chất pha trộn : 23 kg/m vôi/ximăng o Tỉ lệ pha trộn vôi-ximăng : 50/50

Hình 1-3: Thi công cọc đất-vôi-ximăng cho dự án đường

Slyte-Grasnas

9 Năm 1998, Ratio Inc lập văn phòng đại diện tại Carlifornia, Mỹ nhằm ứng dụng kỹ thuật DMM của Nhật Bản và trúng thầu dự án đầu tiên tại California vào năm 1999

9 Năm 1999 tai Na Uy, SINTEF Civil and Environmental Engineering (Ủy Ban Kỹ Thuật Công Chánh và Môi Trường SINTEF – Na Uy) và Đại học Khoa Học và Công Nghệ Na Uy NTNU đã lập báo cáo tổng kết kinh nghiệm về việc sử dụng cọc vôi-ximăng để ổn định mái dốc và nền đất đắp Ngoài ra, dự án R & D – Grunforsterkning Medkaksementpler do Cục Đường Sắt Na Uy hoàn thành năm 1998 cũng đã góp phần làm sáng tỏ đặc tính làm việc của cọc vôi-ximăng – một phần tử kết cấu tương tác với đất xung quanh (the behavior of lime – ximăng cọcumns as a structural element interacting with surrounding soil)

9 Năm 1999, Hội Nghị quốc tế về DMM (Dry Mix Methods International Conference for Deep soil stabilization) được tổ chức tại Stockholm, Thụy Điển từ 13/10 đến 15/10 do Trung tâm Nghiên Cứu Gia Cố Sâu Nền Đất Thụy Điển SD (Swedish Deep Stabilization Center) SD tiến hành chương trình nghiên cứu về gia cố sâu nền đất dưới sự tài trợ của chính phủ, các Nhà thầu, Nhà tư vấn, Nhà sản xuất và các tổ chức nghiên cứu khác; đối tượng nghiên cứu bao gồm tất vả các hoạt động liên quan đến sự phát triển của lĩnh vực gia cố sâu nền đất đặc biệt là cọc vôi-ximăng Chương trình SD kéo dài đến hết năm 2001 Mục tiêu chính của hội nghị là nhằm phổ biến các thông tin liên quan đến lý thuyết và thực tiễn của việc sử dụng phương pháp DMM trong gia cố nền đất Hội nghị đã tổng kết như sau:

o Trong hơn 20 năm qua, DMM đã được xem là phương pháp rất có hiệu quả ở vùng Scandinavia Hầu hết việc sử dụng DMM là cho công trình đường giao thông, gia cố nền đất cho hệ thống đường sắt

o Đến nay đã có hơn 30 triệu m cọc gia cố được sử dụng ở các quốc gia Bắc Âu

o Phương pháp phát triển DMM sẽ dẫn đến một phương pháp hiệu quả và kinh tế hơn và sẽ được áp dụng rộng rãi ngoài bán đảo Scandinavia

o Trong suốt thời gian ba ngày của hội nghị Stockholm, nhiều đề tài quan trọng liên quan đến DMM gia cố nền đất đã được trình bày và thảo luận bao gồm các lĩnh vực ứng dụng: cho nền đất gia cố thi công, thiết kế, thông số địa kỹ thuật

Quốc Tế về Cơ học đất và Địa kỹ thuật ISSMGE (International Society of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering ISSMGE), Hiệp hội Địa kỹ thuật Thụy Điển SGF cũng như dự án EuroSoilStab do EC tài trợ

MỘT SỐ KẾT QUẢ TRÊN THẾ GIỚI SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA

CỐ NỀN BẰNG CỌC ĐẤT TRỘN VÔI-XIMĂNG

1.3 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT GIA CỐ TẠI VIỆT NAM:

Nhìn chung, rất nhiều nước trên thế giới đã sử dụng một cách rộng rãi các kết cấu áo đuờng bằng vật liệu đất gia cố nói chung và đất gia cố vôi từ nhiều năm nay Ở nước ta, việc nghiên cứu để sử dụng đất gia cố như một vật liệu trong xây dựng đường được tiến hành tương đối sớm, từ những năm 1961

ỹ Thuật Nhà

lợi đã dùng phương pháp phụt vữa xi măng để gia cố nền đập của thủy điện Thác Đà, bù lấp khuyết tật th ûy điện sông Đà Viện

ết hường, hướng nghiên cứu tập trung vào gia cố đất với xi măng và vôi Vì là vật liệu rẻ tiền và dễ kiếm nên vôi và xỉ vôi được nghiên cứu

ơn Chất liên kết hữu cơ chưa được nghiên cứu đáng kể

Û

.3.1.1 Làm kết cấu mặt đường:

Đoạn thí điểm trên phần mở rộng đường Hàng Bột cũ do trường Đại học Xây dựng kết hợp với Công ty Xây dựng cầu đường Hà Nội làm năm 1974 Kết cấu gồm có lớp móng dưới bằng đất gia cố 8% vôi, dày 18cm; lớp móng trên đất gia cố 12% vôi, dày 15cm; lớp mặt nhựa thấm nhập sâu dày 8cm Kết quả đo cường độ chung của cả kết cấu từ năm 1974 – 1978

Trước đây, Viện Kỹ thuật Giao thông (nay là Viện Khoa học công nghệ giao thông vận tải ) đã có những thí điểm đất gia cố vôi ở Xuân Đỉnh – Từ Liêm, Thị xã Hưng Yên, Dốc Má – Kép trên QL1A, bến than Nam Định, X49 Phú Thọ, Hà Bắc, Các thí điểm đều cho kết quả tốt

–1962 ở bộ môn Đường trường Đại học Bách khoa Về sau, các cơ quan nghiên cứu khác như Viện Kỹ thuật giao thông, Viện Thiết kế giao thông, Viện Quy hoạch thành phố thuộc Bộ Kiến trúc, trường Đại học Giao thông, trường Đại học Xây dựng,… đã tiến hành các nghiên cứu này với quy mô ngày càng mở rộng Đề tài này đã được Ủy Ban Khoa Học và K

nước coi là đề tài quan trọng Viện Kỹ thuật giao thông (nay là Viện KHCNGTVT ) và Phân Viện KHCN GTVT Phía Nam kết hợp với các đơn vị địa phương đã xây dựng thí điểm nhiều đoạn đường đất gia cố vôi, đất gia cố xi măng ở nhiều địa phương khác nhau như: Hà Nội, Hà Nam Ninh cũ, Vĩnh Phúc, Hà Bắc, Long An, An Giang,… và gần đây là Hà Tây với công nghệ thi công hiện đại Ngoài ra, ngành thủy

ân đê, phun tạo màng chống thấm ở nền đập thua học kỹ thuật Xây dựng đã ứng dụng phương pháp cọc vôi đất, vôimăng thi công bằng thiết bị đồng bộ khoan trộn ngay trong lỗ khoan đạt kquả tốt

Thông tphổ biến h

1.3.1 CÁC CÔNG TRÌNH THỬ NGHIỆM ĐẤT GIA CỐ VÔI-XIMĂNG ƠVIỆT NAM

1

đường mới chỉ có một lớp đất gia cố vôi 8% dày 20cm Mặc dù vậy, mặt đường vẫn được khai thác bình thường trong thời gian hơn một năm Cường độ chung của mặt đuờng đo được dao động từ 980 – 1130 daN/cm2

Năm 1995, Viện đã kết hợp với Sở GTVT Hà Tây ứng dụng thí điểm đất gia cố vôi trên TL21 (nay là TL80) thuộc địa bàn Hà Tây bằng thiết bị phay trộn đất chuyên dùng Tại đoạn thí điểm trên TL80 có kết cấu đất gia cố 10% vôi dày 30cm, lớp mặt đá dăm thâm nhập nhựa sâu dày 7cm Độ võng đàn hồi đặc trưng dưới bánh xe có tải trọng trục 10 tấn đạt 0,86mm, Eđh = 1318 daN/cm2 (kết quả đo ngày 17/6/1995)

1.3.1.2 Xử lý gia cố đất yếu móng công trình:

Xửù lý nền móng các bồn chứa xăng dầu kho A, B, C thuộc tổng kho xăng Nhà Bè – Tp.HCM vào năm 2000, do công ty Liên Doanh kỹ thuật nền móng và công trình COFEC Consulting Engineers thực hiện, hiện đang sử dụng tốt

Hiện nay công ty đang thi công tiếp kho C và kho B trong giai đoạn gia tải trước

Tiếp theo công ty cũng đang có dự án nâng cấp mở rộng sức chứa kho XD Miền Tây-Khu công nghiệp Trà Nóc - Cần thơ

Hình 1-4: Cải tạo bồn chứa xăng kho A30

Hình 1-5: Cải tạo bồn chứa xăng kho C21

Hình 1-6: Cải tạo bồn chứa xăng kho C14

1.4 NHỮNG TỒN TẠI CHÍNH TRONG VIỆC TÍNH TOÁN GIA CỐ NỀN BẰNG CỌC ĐẤT TRỘN XIMĂNG MỤC TIÊN NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN NÀY

Qua việc phân tích phần tổng quan, tác giả nhận thấy còn một số tồn tại sau đây cần nghiên cứu sau đây :

- Cấu tạo hợp lý cọc đất-ximăng (Vật liệu kết dính, Dạng lưới cọc, đường kính cọc, khoảng cách… cho từng loại công trình khác nhau)

- Tính thấm thoát nước của cọc đất-ximăng - Cách xác định môđun đàn hồi Eđh của cọc đất-ximăng, hệ số cố kết ngang của đất bằng các thí nghiệm tại hiện trường

- Tính lún theo thời gian của nền được gia cố Đây cũng là những mục tiêu nghiên cứu của luận án này

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI

SÂU PHÁT TRIỂN

ƒ Chương 2: Phân tích đi sâu về điều kiện và đặc điểm đất yếu của Việt

nam

ƒ Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo giải pháp cọc đất vôi-ximăng để gia cố nền

đất yếu

ƒ Chương 4: Nghiên cứu tính toán cọc đất gia cố vôi-ximăng để gia cố nền

ƒ Chương 5: Ứng dụng tính toán cho các công trình cụ thể

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐI SÂU VỀ ĐIỀU KIỆN VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐẤT YẾU VIỆT

NAM

2.1 ĐỊNH NGHĨA ĐẤT YẾU: là đất có khả năng chịu lực khoảng 1 kg/cm², có tính nén lún mạnh, phải xử lý nền đất mới có thể xây dựng công trình, đất yếu hầu như bão hòa nước hoàn toàn, có hệ số rỗng lớn (thường >1), hệ số nén a lún lớn, môđun biến dạng nhỏ Eo< 50kg/cm², sức chống cắt không đáng kể

0,5-Đất yếu bao gồm các loạt đất sét mềm, các loại cát hạt mịn, nhỏ, rời rạc, than bùn, các loại trầm tích bị mùn hoá, than bùn hóa v.v…chúng rất đa dạng về thành phần khoáng chất, khoáng vật nhưng thường có tính chất cơ lý như nhau

Nguồn gốc đất yếu được hình thành trong điều kiện lục địa, vũng vịnh hoặc biển Nguồn gốc lục địa có thể là tàn tích (eluvi), sườn tích (deluvi), hồng tích (proluvi), lở tích (koluvi), do gió, do lầy, do băng, hoặc do con người (đất đắp) Nguồn gốc vũng vịnh có thể là cửa sông, tam giác châu hoặc vịnh biển Trong thực tế ta thường gặp nhiều nhất là đất sét bảo hòa nước Vì vậy chúng ta phải chú ý về loại đất này

2.2 KHÁI QUÁT VỀ CẤU TẠO ĐỊA CHẤT KHU VƯC NAM BỘ:

+ Khu vực có lớp đất yếu từ 1-30m bao gồm các vùng ven TP.HCM, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Tây,Vàm Cỏ Đông, phía tây Đồng Tháp Mười, vùng ven biển Hà Tiên, Rạch Giá, rìa đông bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biên Hòa

+ Khu vực có lớp đá đất yếu dày 5-30m phân bố kế cận khu vực trên và chiếm diện tích lớn đồng bằng và khu vực trung tâm Đồng Tháp Mười + Khu vực có chiều dày 15-30m chủ yếu thuộc Vĩnh Long, Bến Tre tới các vùng duyên hải thuộc các tỉnh như Tiền Giang, Cần Thơ, Sóc Trăng

Đất yếu khu vực Nam bộ được tạo thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trong điều kiện biển nông, cùng với dòng chảy của các sông ra biển (sông Cửu Long, sông Vàm Cỏ, sông Sài Gòn….)

Đặc điểm chung của đồng bằng này là địa hình bằng phẳng (cao độ 0.5 – 1.5m) hơi nghiêng ra biển với độ dốc không đáng kể, các trầm tích có tuổi kỷ thứ tư, đang ở thời kỳ đầu của quá trình tạo thành đá, nên độ bền yếu, đặc tính biến dạng lớn Các trầm tích này thuộc 3 nhóm đất: bời rời, mềm dính và đất có thành phần, trạng thái, tính chất đặc biệt

Do điều kiện thành tạo của đồng bằng, phần chính của khoáng sét tạo đá có nguồn gốc lục địa, với điều kiện hóa lý mới của đới tạo đá, khoáng vật sét bị phá hoại và chuyển thành những khoáng vật mới Chất hữu cơ đóng vai trò đáng kể, quyết định một loạt các tính chất đặc biệt của đồng bằng mà ở nơi khác không có Đó là tính trương nở, co ngót và nén lún Quá trình tạo đá của các trầm tích sét ở đồng bằng là quá trình khử nước và nén chặt, nhờ các quá trình lý hóa và áp lực của trọng lượng bản thân Bởi vậy các trầm tích trẻ ở đồng bằng có độ bền tăng theo chiều sâu, các trầm tích nằm ở tầng tiếp xúc với đá gốc có độ cốâ kết lớn nhất và có độ bền lớn hơn so với lớp trên Ơû cùng một nơi, độ cố kết của các trầm tích trẻ tăng theo chiều sâu; ở cùng một chiều sâu, độ cố kết của các trầm tích sẽ tăng theo chiều ngang từ biển vào phía Đông Bắc và từ đông, tây về phía sông Tiền, sông Hậu

2.2.1.VỀ ĐỊA TẦNG:

Về mặt địa tầng thuộc thạch học của đệ tứ, đồng bằng Nam bộ chia ra

2 phạm vi địa tầng khá rõ rệt:

- Tầng bồi tích cổ có tuổi Pleitoxen (QI.III) - Tầng bồi tích trẻ có tuổi Holoxen (QIV)

2.2.1.1 Tầng bồi tích trẻ hay gọi là trầm tích Holoxen:

Được phân chia thành 3 bậc: - Bậc Holoxen dưới – giữa QIV 1-2 gồm cát màu vàng và xám tro, chứa sỏi nhỏ cùng kết von sắt, phủ lên tầng đất sét loang lổ Pleitoxen, chiều dày đạt tới 12m

- Bậc Holoxen giữa QIV.2 gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và xám vàng, chiều dày từ 10 – 70m

- Bậc Holoxen trên QIV.3 gồm tầng trầm tích khác nhau về điều kiện tạo thành, thành phần vật chất, tuổi và diện phân bố:

a) Tầng trầm tích biền, sông biển hỗn hợp và sinh vật m QIV.3, mab QIV.3 gồm cát hạt mịn, bùn sét hữu cơ…

b) Trầm tích sinh vật – đầm lầy ven biển mab QIV.3 gồm bùn sét hữu cơ, than bùn

c) Tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp và sinh vật mab QIV.3 gồm bùn sét hữu cơ

d) Tầng bồi tích a QIV.3 gồm sét, á sét chảy, bùn á sét hoặc bùn sét hữu cơ

Chiều dày của thành tạo trầm tích Holoxen trên biến đổi từ 9 – 20m, trung bình 15m Toàn bộ chiều dày trầm tích Holoxen đạt tới

Đồng bằng sông Cửu Long gồm 3-5 tập hạt mịn xen kẹp với 3-5 tập hạt thô, mỗi tập tương ứng với Pleistoxen trên, giữa và dưới Mỗi tập hạt mịn có chiều dày từ 1-2m đến 40-45m, các tập hạt thô được đặc trưng bằng bề dày thay đổi từ 4-85m

2.2.2 Về thành phần thạch học:

Trong mỗi tập hạt mịn thường gặp sét, sét nâu trên cùng, sau đó là á sét và dưới cùng mới phát hiện thấy bùn sét, bùn á sét, than bùn Trên bề mặt các tập hạt mịn hầu như đâu đâu cũng phát hiện thấy dấu hiệu Laterite hóa và bào mòn Những dấu hiệu này thường là một trong những chỉ tiêu để phát họa lại lịch sử phát triển địa chất trong kỹ thứ tư, nhất là trong giai đoạn Pleitoxen muộn – Holoxen

2.2.3 Về địa chất thủy văn:

Mực nước ngầm dưới đất trong trầm tích Holoxen rất nông (thường cách mặt đất từ 0.5-2m) và có quan hệ chặt chẽ với nước sông Vùng gần biển và trũng: nước thường lợ vì chịu ảnh hưởng lớn của nước thủy triều Nước trong trầm tích cổ là nước có áp, tương ứng với 3-5 nhịp hạt thô có 3-5 tầng chứa nước có áp

Cũng do nước biển xâm nhập từng thời kỳ tạo ra vùng nước lợ ở những khu vực trũng, hòa vào những phù du thực vật do phù sa sông Cửu Long mang lại, trầm tích tại chỗ trong điều kiện khí hậu nóng ẩm bị phá hủy để hình thành FeS2 Do trên mặt đất không thoát nước được, không bị oxyt sắt hóa nên độ pH thường từ 5-7,5 Còn khi nước biển rút đi, đất chứa các hữu cơ thực vật bị phơi ra, bị bốc hơi nên FeS2 bị oxyt hóa tạo thành H2SO4

Axit này tác dụng rất mạnh với Aluminat có trong đất sét và giải phóng nhôm Kết quả đất thường ngã sang màu vàng nâu chứa nhiều sulfat sắt, sulfat nhôm và bị chua, thường gọi là đất phèn có độ pH từ 1-4

2.2.4 Về địa chất công trình:

Hiện nay hầu hết các công trình xây dựng ở đồng bằng sông Cửu Long đều thuộc loại vừa và nhỏ do đó tải trọng của các công trình truyền xuống đất nền đều tựa trên tầng trầm tích trẻ Holoxen Theo các kết quả khảo sát địa chất cho thấy lớp trầm tích trẻ Holoxen chứa chủ yếu là các dạng đất yếu như: đất sét dẻo, đất sét dẻo chảy, đất bùn sét hữu cơ, đất bùn á sét, đất bùn á cát và đất than bùn Do đó việc nghiên cứu sự phân bố và đặc tính của lớp đất yếu này là cơ sở khoa học để tìm ra những biện pháp xử lý gia cố nền hợp lý, phục vụ cho công tác xây dựng các công trình phưc tạp hơn để đạt hiệu quả cao

13

(M)

Bùn sét màu xám , xám trắng

NIÊN ĐẠIMÔ TẢ TÓM TẮT THÀNH

Sét , sét pha màu vàng loang lổ ( vàng tím , đỏ trắng ) đôi chổ bị đá ong hóa , dưới sét Cát màu vàng , xám tro , chứasỏi nhỏ , kết vón sắt , có xen các ở , thớ cát mịn Phần bẩn , lẩn ít sỏi ông Giưdưới tầng gặp cát mịn mnâu , vàng xám , thình thoảng

ûa tầngàu Sét xám xanh , xám vàngxám , đôi chổ có sét nâu xám

PHẦN THẠCH HỌC , CỔ SINH

Sét màu xám trên mặt có màu 4

31

THEO C14

Bùn sét xám đen xen các lớp 2

cát bụi Bùn sét than bùn , chứa mảnh3

vụn thực vật

4500

4 Bùn sét hửu cơ

có cát mịn màu xám

8000

nơi gặp sò hến 11000

là cát lẫn sỏi sạn

2.2.5 Tính chất cơ lý của các dạng đất yếu ở đồng bằng nam bộ: Các lớp đất tiêu biểu:

Dựa vào kết quả thí nghiệm của GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, trong toàn vùng sông Cửu Long được phân chia thành 7 lớp đất (6 lớp thuộc trầm tích Holoxen và 1 lớp trầm tích Pleistoxen muộn) trong đó có 3 lớp dạng đất bùn mềm yếu

- Lớp 1: Đất sét màu xám nâu, có chỗ xám vàng - Lớp 2: Đất bùn sét (hoặc bùn sét chứa hữu cơ) có màu xám đen, xám

nhạt hoặc vàng nhạt

- Lớp 3: Đất bùn á sét (hoặc bùn á sét chứa hữu cơ) màu đen, xám

nhạt, có khi màu vàng nhạt

- Lớp 4: Đất bùn á cát (hoặc bùn á cát chứa hữu cơ) có màu đen, xám

- Các loại đất ở Đồng Bằng Nam bộ có tính chất phức tạp do sự thay đổi thành phần và tính chất theo cả bề mặt lẫn bề sâu

- Số liệu thu thập về tài liệu thí nghiệm rất lớn, nhưng do nhiều cơ quan tiến hành vào nhiều thời gian khác nhau, với các thiết bị, phương pháp thí nghiệm cũng như quá trình khoan, đào, lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản có khác nhau, nên kết quả tổng hợp chỉ mang tính đại diện cho từng lớp

- Đồng bằng Nam Bộ thuộc miền võng dạng địa hào Nam Bộ, là đồng bằng phù sa bằng phẳng Đồng bằng miền Tây Nam Bộ có địa hình đồng bằng thấp tích tụ với độ cao mặt đất từ 0.5 - 1m đến 5 - 8m và rất phát triển ở miền Tây

- Đồng bằng sông Cửu Long có địa hình bằng phẳng, trầm tích đệ tứ rất dày Các thành tạo Holoxen hầu như phủ kín bề mặt Nước trong đất thường cách mặt đất 0-2m, chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, ở các vùng biển nước có tính chất ăn mòn Lớp đất yếu có chiều dày lớn, có nơi đến 40m và phân bố rộng rãi không thuận lợi cho việc xây dựng công trình

- Theo tài liệu nghiên cứu về động đất, khu vực đồng bằng sông Cửu

Long có động đất cấp 6, một số vùng ven biển động đất cấp 7

Tổng hợp tính chất cơ lý của các nhóm và loại đất

chất đặc biệt

lỗ Sét pha cát Cát pha sét Bùn sét Bùn sét pha cát Bùn cát pha sét >2mm 0÷12 0÷19 0÷5 - - - 2÷0.05mm 20÷29 43÷54 52÷61 17÷25 37÷46 62÷65

0.05÷0.005mm 23÷35 18÷32 28÷31 28÷31 29÷34 27÷30

Thành phần hạt (%)

<0.005mm 38÷48 18÷26 7÷9 38÷46 20÷23 7÷9

Độ ẩm tự nhiên W% 21.8÷32.7 17.8÷30.0 17.5÷24.1 49.2÷78.1 38.4÷48.58.4÷12.3

Tự nhiên 1.91÷2.04 1.93÷2.06 1.96÷2.08 1.46÷1.72 1.58÷1.79 1.75÷1.79Khối lượng

thể tích γ (g/cm3) Khô 1.44÷1.65 1.48÷1.75 1.59÷1.77 0.82÷1.16 0.97÷1.29 1.27÷1.32Khốilượngriêngγr g/cm3) 2.71÷2.74 2.69÷2.72 2.67÷2.68 2.60÷2.70 2.62÷2.70 2.67÷2.71Hệ số rỗng ε 0.64÷0.89 0.57÷0.83 0.51÷0.69 1.33÷2.17 1.10÷1.70 1.13÷1.17Độ bảo hòa G (%) 92.1÷99.4 82.8÷98.6 88.2÷97.3 93.3÷99.8 95.4÷98.1 90.8÷92.5Giới hạn chảy Wch (%) 41.1÷48.7 29.3÷36.3 20.1÷25.1 47.3÷66.4 37.2÷50.6 30.2÷36.1Giới hạn lăn Wl (%) 21.7÷26.7 17.7÷22.2 15.7÷20.2 26.1÷41.5 23.6÷40.0 24.6÷39.1Chỉ số dẻo Id19.6÷23.6 11.0÷15.1 3.78÷5.23 21.2÷24.8 13.6÷16.2 5.59÷10.1Độ sệt Bằng 0.08÷0.38 0.05÷0.56 0.28÷0.75 1.01÷1.46 1.08÷1.38 2.48÷2.53

Lực dính C (kG/cm2 ) 0.05÷0.67 0.23÷0.40 0.10÷0.15 0.06÷0.14 0.05÷0.08 0.02÷0.06Hệ số nén lún a1-2

(cm2/kg) 0.015 ÷ 0.027 0.013 ÷ 0.026 0.012 ÷ 0.016 0.08 ÷ 0.149 0.065 ÷ 0.110 0.035 ÷ 0.042 Mô đun tổng biến dạng Eo

thành phần thạch học, tính chất địa chất công trình,địachất thuỷ văn và chiều dày của tầng đất yếu có thể chia thành 5 khu vực đất

* Khu Vực I:

Hình 2-2 : Phân vùng đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long

Khu đất sét màu xám nâu, xám vàng (bmQIV) bao gồm các loại đất sét, á sét màu xám nâu, có chỗ đất mềm yếu nằm gối lên trên trầm tích nén chặt QI-II và chiều dày không quá 5m

Khu vực này thuộc đồng bằng tích tụ, có chỗ trũng lầy nội địa, cao độ từ 1 ÷ 3m Nước dưới đất gặp ở độ sâu 1÷ 5m Nước này có tính ăn mòn acid và ăn mòn sulfat

* Khu Vực II:

Bao gồm các loại đất yếu: bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (a,amQIV) xen kẹp với các lớp á cát

• Phân khu II b:

Khu vực này thường gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp, chiều dày tầng đất yếu có thể đạt đến 80m

• Phân khu II c:

Trong thực tế xây dựng công trình gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp gối lên trên nền đất sét chặt chặt QI-III, chiều dày không quá 25m

• Phân khu III a:

Đất nền ở đây thường gặp chủ yếu là các loại á cát, cát bụi, xen kẹp ít bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (m, am, abm QIV), chúng nằm trực tiếp trên nền trầm tích nén chặt QI-III Chiều dày tầng trầm tích yếu ở đây không quá 60m Địa hình ở khu vực này là đồng bằng tích tụ và đồng bằng tích tụ gợn sóng ven biển với độ cao từ 1÷2m đến 5÷7m Mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất 0,5 ÷ 2,0 m, nước có tính ăn mòn

• Phân khu IIIb:

Đất nền ở phân khu này cũng có những đặc trưng giống như Phân khu IIIa, nhưng chiều dày tầng Holoxen không quá 40m

• Phân khu IIIc:

Nền đất yếu ở đây có các tính chất, đặc trưng giống như IIIa, IIIb, nhưng chiều dày của tầng Holoxen không quá 25m

* Khu Vực IV:

Nền đất yếu ở khu vực này thường gặp các loại điển hình là đất than bùn xen kẹp bùn sét, bùn á sét, cát bụi và á cát chúng cũng được chia thành các

Các loại đất hay gặp là: đất than bùn, sét, bùn á sét (mb QIV), chúng thuộc tầng đất yếu Holoxen có chiều dày không quá 25m, gối lên nền trầm tích chặt QI-III

Địa hình ở vùng này có dạng đồng bằng tích tụ sinh vật biển có cao độ từ 1,0 đến 1,5m

Mực nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, nước có tính ăn mòn hóa học đối với kết cấu công trình

• Phân khu IV b:

Đất yếu ở đây bao gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét (abm QIV), thuộc tầng Holoxen, chiều dày của chúng không quá 50 m phủ trên tầng QII-III và N2 Địa hình ở đây là dạng đồng bằng tích tụ trũng lầy, cửa sông bị luồn lạch chia cắt rất mãnh liệt Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất, nước có hoạt tính ăn mòn cao Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ và đáy sông,

* Khu Vực V:

Đất yếu ở khu vực này thường gặp là bùn á sét và bùn á cát ngập nước.Địa hình ở đây là dạng đồng bằng tích tụ, trũng lầy dạng vịnh, cửa sông

Mực nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, chịu ảnh hưởng của chế độ thủy triều, nứớc có tính ăn mòn hóa học

Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ và đáy sông, hiện tượng lầy hóa

Qua số liệu nghiên cứu nhiều năm, đặc trưng cơ lý của đất ở một số tỉnh ở khu vực ĐBSCL được giới thiệu ở bảng 2-1

Độ ẩm tự nhiên W% 14 31.65 101.2 62.03 27.6

Tự nhiên 16 1.9 1.43 1.62 1.96 Khối lượng thể

tích γ (g/cm3) Khô 17 1.44 0.71 0.99 1.53 Khối lượng riêng γr (g/cm3) 17 2.71 2.62 2.64 2.72 Hệ số rỗng ε 18 0.89 2.69 1.66 0.78 Độ bảo hòa G (%) 19 96.95 98.66 99.2 96.24 Giới hạn chảy Wch(%) 20 44.53 74.38 58.63 45.83 Giới hạn lăn Wl(%) 21 25.26 48.65 33.76 23.57 Chỉ số dẻo Id 22 19.27 25.73 24.87 22.26 Độ sệt Bằng 23 0.33 2.04 1.14 0.18 Góc ma sát trong ϕo 24 17 5 6 16 Lực dính C (kG/cm2) 25 0.41 0.04 0.11 0.56 Hệ số nén lún a1-2 (cm2/kg) 26 0.048 0.203 0.105 0.022 Môđun biến dạng Eo (kG/cm2 ) 27 45 8 15 70 Sức chống nén đơn qu (kg/cm2) 28 0.56 0.13 0.39 - Hệ số thấm K (cm/s) 29 - - - - Sức chịu tải Rtc (kG/cm2) 30 - - - -

1 Long An – Tiền Giang

2 Bùn sét Bùn sét pha

cát Sét Cát bụi Sét loang lỗ Sét pha cát 3 0÷2.5 1.5÷5 0÷2.5 2.5÷16 8÷22 3.75÷28.9

6 1 7 11 8 33

25 0.07 0.04 0.39 - 0.58 0.36 26 0.136 0.097 0.052 - 0.019 0.015

1 Minh Hải Kiên Giang

2 Bùn sét Bùn sét Sét loang

lỗ Bùn sét Cát Bùn sét Sét loang lỗ 3 0÷10 7.5÷32 >21 0÷8 0÷13.5 3.1÷20.5 3.1÷29.4

6 7 8 9 10

25 0.07 0.07 0.57 0.07 - 0.1 0.63 26 0.124 0.14 0.021 0.126 - - 0.020

28 0.2 0.18 1.45 0.21 - 0.26 1.5

1 Cửu Long – Hậu Giang

2 Sét Sét

pha cát

Bùn sét

Bùn sét pha cát

Cát mịn

Bùn sét Bùn sét

pha cát

Cát mịn

Sét 3 0÷0.2

5 1.5÷4 0÷6.5 0.5÷7.6 0÷8 7.5÷18.9 11.5÷20 12÷22 12÷42 4 5.6 39 198 50 25 172 14 18 61

1 Bến Tre An Giang

2 Sét Bùn sét Bùn sét

pha cát Cát bụi Sét Bùn sét Sét Sét cát loang pha

lỗ 3 0÷1.5 1.5÷3 1.5÷4 4÷13.8 0÷3 0÷10.5 2.5÷1

4 >14 4 5 14 5 24 10 15 45 20

6 1 7 9 8 17 9 28 10

26 23 34

19

27 16 18 43

11 38 32 40 26 32 28 39 31 12 36 40 25 - 41 48 43 26

14 29.75 64.85 44.77 - 32.78 61.89 34.37 24.10 15 1.93 1.59 1.73 - 1.89 1.62 1.89 2.04 16 1.49 0.96 1.20 - 1.42 1 1.40 1.63 17 2.71 2.69 2.70 - 2.71 2.66 2.71 2.70 18 0.83 1.79 1.26 - 0.91 1.67 0.94 0.66 19 98.41 97.38 36.59 - 97.92 98.70 99.36 98.59 20 44.45 66.33 42.17 - 44.27 59.16 47.05 36.12 21 25.18 42.66 27.68 - 24.48 35.34 25.80 21.04 22 19.27 20.67 14.49 - 19.43 23.82 21.17 15.08 23 0.23 1.06 1.18 - 0.4 1.12 - - 24 16 6 7 28 14 6 13 22 25 0.5 0.07 0.05 - 0.37 0.08 0.35 0.43 26 0.039 0.014 0.069 - 0.057 0.118 0.055 0.015 27 50 11 24 - 43 13 41 83 28 1.05 0.19 0.14 - 0.59 0.21 0.75 0.67

ùtư Xét về mặt địa hình, địa mạo, theo V.MFritlan thì đây thuộc địa hình bồi tụ Do điều kiện địa hình, địa chất nên chiều dày của lớp rất dày, từ vài mét đến hàng trăm mét Trong đó, vùng châu thổ và các vùng ven biển, tầng trầm tìch này lớn nhất Riêng miền đồng bằng Bắc Bộ vị trí của vùng đá gốc ở sâu hoặc nông cũng ảnh hưởng đến chiều dày của vùng trầm tích này

Địa chất khu vưc bắc Bộ chủ yếu là loại trầm tích tam giác châu cũ và tam giác châu mới của sông lớn là sông Hồng và sông Thái Bình, với diện tích khoảng 15.000km2 Vùng đòng bằng sông Hồng chiếm diện tích rộng lớn nhất miền này

2.2.1.Đồøng bằng Thanh-Nghệ Tĩnh: có những khu vực bồi tụ điển hình,

trầm tích ở đây cũng rất đa dạng, không dày lắm, có trầm tích bồi tụ tam giác châu, có trầm tích bồi tụ ven biển.Do có những vận động kiến tạo hạ xuống, nâng lên không đều ở đầu và cuối thế kỷ thứ tư nên ở miền này có những khu vực bồi tụ, mài mòn xen kẽ nhau Các sông suối ở miền đồng bằng nói chung ngắn và dốc Tầng trầm tích ở tầng này có những đặc điểm riêng của nó So với đồng bằng Bắc Bộ chiều dày tầng trầm tích ở đây không dày lắm

Các đặc trưng cơ lý Nguồn

gốc và điều kiện tạo thành

Vùng phân bố Loại đất và trạng thái (%) W

γư

(kg/ cm²)

( Wc (%) (%) W1 B c (kg/

cm²)

((độ

Thanh Hóa

Bùn: - Sét - Sét pha cát

52.63 39.51

1.61 1.82

1.46 1.09

44.58 39.51

29.49 22.07

1.53 1.21

- -

- -

Bối tích tam giác châu

Nghệ An

Bùn: - Sét - Sét pha cát Đất dính mềm yếu: - Sét pha cát dẻo mềm đến dẻo chảy

48.50 53.14 26.62 30.83

1.70 1.68 1.85 1.90

1.50 1.46 0.80 0.86

40.85 41.60 23.47 32.50

22.25 29.69 16.63 19.50

1.43 1.99 1.46 0.87

0.16 0.16 - -

5.587.2- -

Vũng vịnh, ven

biển

Biện Sơn và Cầu Hổ Thanh Hoá

Bùn: - Sét Đất dính mềm yếu: - Sét pha cát dẻo mềm

52.7

1.81

1.57 0.80

49.95 30.68 1.13

1.02

0.37 -

8.55-

2.2.2.Đồng bằng ven biển Trung Bộ: là đồng bằng mài mòn bồi tụ điển

hình, trầm tích kỹ thứ tư ở đây thường thấy ở vùng thung lũng các sông và thường là loại phù sa bồi tích Vùng duyên hải thuộc loại trầm tích phát triển trên các đầm phá cạn dần, bối tích trong điều kiện lắng đọng tĩnh

2.2.3 Miền đồng bằng Bình Trị Thiên: được hình thành trên kiến trúc uốn

nếp của dãy trường sơn Dãy núi này chạy dọc theo gần bờ biển làm cho đồng bằng hẹp ngang Những sông chảy trong miền này đều nhỏ và bắt nguồn từ phía đông dãy trường sơn dốc và cao Đặc tính chung của các con sông là ít phù sa, năng lượng yếu Tầng trầm tích thừ tư thường được phân bố ở khu vực bồi tích cát bờ biển mới, các dãy đất trũng được lắp đấy phù sa sông và ở các khu vực đồng bằng bào mòn bồi tích ven biển Do điều kiện địa chất và điều kiện thiên nhiên đó nên ở miền này tầng trầm tích thứ tư khá mỏng

Các đặc trưng cơ lý Nguồn

gốc và điều kiện tạo thành

Vùng phân bố

Loại đất và trạng thái

W (%)

Bồi tích tam giác châu

Hà Tỉnh Quảng Bình

Bùn: - Sét - Sét pha cát Đất dính mềm yếu: - Sét pha cát dẻo mềm

56.49 35.75 39.53

1.67 1.82 1.82

1.55 1.02 1.08

49.70 32.72 44.47

22.77 16.35 23.72

1.25 1.18 0.76

0.31 0.11 0.38

11.18 7.29 8.45

2.2.4 Các đặc trưng cơ lý của đất yếu miền bắc:

Nhằm tận dụng những tài liệu thí nghiệm đã có và phục vụ cho côn gtác xây dựng các công trình Trường Đại Học Thủy Lợi đã thu thập gần 10.000 mẫu đất ( từ năm 1961- 1967) để thống kê tìm mối tương quan giữa các chỉ tiêu vật lý, cơ học của đất dính thuộc vùng đồng bằng Bắc bộ Các số liệu như sau

- Loại đất dính có giới hạn lăn 16-30% - Lượng chứa sỏi sạn của các mẩu đất dưới 10% - Độ bảo hòa nước của các mẫu đất > 85%