Ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng đối với sự ổn định của đập đất được đắp bằng đất loại sét có tính trương nở

Thí nghiệm xác định hệ số thấm theo đường bão hòa ở hiện trường 64 Chương 3: Nghiên cứu sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình bão hòa của đất loại sét có tính trương nở vμ điề

Trang 2

Luận án tiến sĩ kỹ thuật

Chuyên ngμnh : địa kỹ thuật xây dựng

Trang 3

LờI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây lμ công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận án lμ trung thực, chưa từng được ai công bố Các số liệu tham khảo

đều có nguồn trích dẫn

Tác giả luận án

Nguyễn Kế Tường

Trang 4

MụC LụC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

sét có tính trương nở lμm vật liệu đắp đập Nội dung nghiên cứu

của luận án

6

1.1 những kết quả nghiên cứu của các nhμ khoa học ngoμi nước về đặc

điểm trương nở của đất loại sét

công trình đất đắp

16

Trang 5

Nội dung Trang1.2 Tình hình nghiên cứu vμ sử dụng đất loại sét có tính trương nở vμo

1.2.1 Đặc điểm về tính chất cơ lý của các loại đất vμ khả năng sử dụng

các đặc trưng của đất - áp lực nước lỗ rỗng, hệ số thấm - phục vụ

tính toán ổn định mái dốc đập đất

Trang 6

Nội dung Trang2.4 Vai trò của áp lực nước lỗ rỗng (u) trong tính toán ổn định mái

2.6 Lý thuyết về thấm trong công trình đập đất 55

2.6.3 Phương pháp tính hệ số thấm từ lưới thấm 56

2.7 Xác định hệ số thấm trong phòng thí nghiệm 582.7.1 Thí nghiệm thấm với sơ đồ cột nước cố định 59

2.7.4 Hệ số thấm dựa vμo kết quả thí nghiệm nén cố kết 632.7.5 Thí nghiệm xác định hệ số thấm theo đường bão hòa ở hiện

trường

64

Chương 3: Nghiên cứu sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng trong quá

trình bão hòa của đất loại sét có tính trương nở vμ điều kiện áp

dụng vμo tính toán ổn định công trình đập đất

67

3.1 Thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng (u) theo

mức độ bão hòa (G) của đất

67

Trang 7

Nội dung Trang

N) đến áp lực nước lỗ rỗng (u) trong khối đập được đắp bằng đất loại sét có tính

3.2.3 ảnh hưởng của tính trương nở đến áp lực nước lỗ rỗng của đất

đắp trong điều kiện trương nở có áp

94

Chương 4: Khảo sát nghiên cứu sự thay đổi tính chất trương nở, hệ

số thấm nước, áp lực nước lỗ rỗng vμ sự thay đổi đường bão hoμ

nước trong thân đập được đắp bằng đất loại sét có tính trương nở

sau nhiều năm khai thác

101

4.2 Sự thay đổi dung trọng vμ độ ẩm của đất trong lõi đập Thuận Ninh

Trang 8

Nội dung Trang4.4.3 Hệ số thấm theo thí nghiệm hiện trường tại hồ Thuận Ninh 113

4.4.4 Nhận xét chung về hệ số thấm nước của đất từ trong lõi đập

1134.5 Thí nghiệm xác định áp lực nước lỗ rỗng (u) đối với đất lấy trong

lõi đập sau nhiều năm khai thác

4.8 Kết quả quan trắc sự thay đổi đường bão hoμ nước trong mô hình

được đắp thí nghiệm bằng đất loại sét có tính trương nở

130

Chương 5: ổn định của đập có lõi được đắp bằng đất loại sét có

tính trương nở theo thời gian

Phụ lục

Trang 9

CáC Ký HIệU CủA LUậN áN

Cc(kPa) Lực dính kết cấu cứng

Cw (kPa) Lực dính tổng quát

Cchbị (kPa) Lực dính của mẫu chế bị

Cngdạng (kPa) Lực dính của mẫu nguyên dạng

D ( mm ) Đường kính hạt đất

Đ(m) Chiều dμy lớp gia tải bằng vật liệu không trương nở

ech Hệ số rỗng của mẫu đất tương ứng ở giới hạn chảy

G (%) Độ bão hoμ nước

h (m ) Chiều cao mẫu thí nghiệm

Hđ (m ) Chiều cao ban đầu của mẫu thí nghiệm trương nở

Hc(m ) Chiều cao cuối cùng của mẫu thí nghiệm trương nở

Trang 10

Wop (%) Độ ẩm thích hợp khi đầm vật liệu đất

Wtn (%) Độ ẩm tự nhiên ở bãi vật liệu

Wyc (%) Độ ẩm yêu cầu khi đầm nén

γh ( kN/m3, g/cm3) Trọng lượng riêng của hạt đất

γn ( kN/m3, g/cm3) Trong lượng riêng của nước

γo ( kN/m3, g/cm3) Dung trọng khô ban đầu của mẫu thí nghiệm

τf (kPa) Sức chống cắt hiệu quả

c′ (kPa) Lực dính hiệu quả

σ′ (kPa) ứng suất hiệu quả

σkc (kPa) cường độ kết cấu của đất tự nhiên

Cv (cm2/năm) hệ số cố kết

a (cm2/N) hệ số nén lún

uo (kPa) giá trị áp lực nước lỗ rỗng ban đầu

Δu1 (kPa) biến thiên áp lực nước lỗ rỗng

Trang 11

A, B, A , B các hệ số áp lực nước lỗ rỗng,

Γuc hệ số áp lực lỗ rỗng theo sơ đồ không thoát nước

Γuo hệ số áp lực nước lỗ rỗng theo sơ đồ thoát nước;

Hdap (m) Chiều cao đất đắp

tx (ngμy) Thời gian xây dựng lõi đập

Kl (m/s) hệ số thấm của đất xây dựng lõi đập

Vo (m3) thể tích ban đầu của không khí trong một thể tích đất

tz (ngμy) thời gian xây dựng đập đến chiều cao z

Ptr (Tấn) tải trọng toμn phần trên một lớp phân tố đang xét ;

α′(i) = 1 khi giá trị của i chẵn

α′(i) = 2α′ - 1 khi giá trị của i lẻ

γn (T/m3) dung trọng của nước;

Hn (m) cột nước tính từ mực nước ngầm đến đầu đo

Hm (m) khoảng cách đứng tính từ áp kế đến đầu đo

cw (kPa) Lực dính của đất ứng với trạng thái bão hòa

ϕw (độ) Góc ma sát của đất ứng với trạng thái bão hòa

B (m) chiều rộng cột đất thẳng đứng

αn (độ) góc tạo bởi đường thẳng đứng qua tâm trượt vμ đường pháp

tuyến của tâm đoạn cung trượt

Wo (kPa) áp lực thuỷ tĩnh tác dụng vμo mái dốc

Ln (m) chiều dμi từng đoạn cung trượt ở đáy phân đoạn cột đất của

Trang 12

ΔLij (m) Khoảng cách trung bình giữa hai đường đẳng cột nước trong lưới i, j

hi (m) cột nước tại đường đẳng cột nước thứ i của lưới thấm

i số thứ tự của đường đẳng cột nước thứ i

t (m) chiều rộng trung bình của lõi giữa với hệ số thấm kl

to (m) chiều rộng lõi giữa sau khi biến đổi ra hệ số thấm kđ

T50 hệ số thời gian để cố kết đạt 50% ứng với t50

t50 (phút) thời gian cố kết đạt 50%

± ΔW (%) Trị số dao động của độ ẩm theo từng loại đất có cấp hạt

khác nhau

Trang 13

Danh mục hình vẽ v y đồ thị

1 Hình 1.1 Sự thay đổi hệ số tr}ơng nở (RN) v áp lực tr}ơng nở (PN) theo độ

ẩm ban đầu của các mẫu đất chế bị đất Sét Kaolinite (K) v sét Montmorillionite (M)

2 Hình 1.2 Quan hệ giữa độ ẩm tr}ơng nở của đất sét lấy từ mỏ Neliđov v độ

ẩm ứng với giới hạn dẻo của đất

3 Hình 1.3 Quan hệ của hệ số tr}ơng nở (RN) v áp lực tr}ơng nở (PN) với

dung trọng khô ban đầu (Jc) của đất kaolinite (K) v đất montmorillonite (M)

8 Hình 1.8 Mặt cắt mái dốc đ}ợc xử lý bằng vải địa kỹ thuật

9 Hình 1.9 Quan hệ 'RN v 'C của một số loại đất khác nhau

10 Hình 2.1 Mô tả ứng suất tổng v các ứng suất thnh phần trong nền đất

11 Hình 2.2 Biểu đồ xác định Vkc theo [2]

12 Hình 2.3 Biểu đồ phân bố ứng suất trong đất khi Vz không đổi theo chiều sâu

13 Hình 2.4 Biểu đồ phân bố ứng suất trong đất khi Vz = z

H

Vtheo chiều sâu

14 Hình 2.5 Biểu đồ ứng suất trong đất khi Z

H

V theo chiều sâu

15 Hình 2.6 Biểu đồ ứng suất trong đất khi tải trọng phân bố đều v thoát n}ớc

theo hai ph}ơng

16 Hình 2.7 Sơ đồ tính toán theo ph}ơng pháp sai phân

Trang 14

17 Hình 2.8 Đồ thị dùng để xác định hệ số áp lực lỗ rỗng *uc

18 Hình 2.9 Đồ thị xác định thông số 3 tính giá trị áp lực n}ớc lỗ rỗng

19 Hình 2.10 Biểu đồ quan hệ giữa hệ số áp lực n}ớc lỗ rỗng òou v Cvo

20 Hình 2.11 các tr}ờng hợp để xác định hệ số áp lực n}ớc lỗ rỗng òou

21 Hình 2.12 Mô tả cách xác định áp lực lỗ rỗng trong lõi giữa của đập đất

22 Hình 2.13 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm ba trục

23 Hình 2.14 Mô tả sức chống cắt trong đất bão hòa n}ớc

24 Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý của piezometer thủy lực nối trực tiếp với áp kế

25 Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý piezometer thủy lực đối áp

26 Hình 2.17 Piezometer điện

27 Hình 2.18 Mô tả tính toán cung tr}ợt theo TSUGAEV

28 Hình 2.19 Mô tả tính toán cung tr}ợt theo Terzaghi

29 Hình 2.20 Mô tả tính toán cung tr}ợt theo A A Nichipropovich

30 Hình 2.21 Tính l}u l}ợng thấm v vẽ đ}ờng bão hòa trên nền không thấm

31 Hình 2.22 L}ới thấm trong thân đập

32 Hình 2.23 Mô hình đ}ờng bão hòa trong thân đập có vật thoát n}ớc lăng trụ

33 Hình 2.24 Đ}ờng bão hòa trong thân đập có lõi giữa v vật thoát n}ớc

34 Hình 2.25 Sơ đồ thí nghiệm xác định hệ số thấm với cột n}ớc không đổi

35 Hình 2.26 Sơ đồ thí nghiệm thấm với cột n}ớc giảm dần

36 Hình 2.27 Xác định hệ số thấm bằng hộp thấm Rowe

37 Hình 2.28 Hộp thấm Rowe

38 Hình 2.29 Biểu đồ quan hệ độ lún - log thời gian theo thí nghiệm cố kết

39 Hình 2.30 Mô tả ph}ơng pháp xác định hệ số thấm tại hiện tr}ờng

40 Hình 3.1 Sự thay đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian (t) v mức độ

bão hòa n}ớc (G) d}ới áp lực V3 = 50 kPa của các mẫu đất chế bị

có cùng dung trọng khô Jc = 15,4 kN/m3, (bảng 3-3)

Trang 15

stt Ký hiệu Nội dung hình vẽ

41 Hình 3.2 Sự thay đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (U) theo thời gian (t) v mức độ

có cùng dung trọng khô Jc = 15,4 kN/m3

42 Hình 3.3 Sự thay đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian (t) v mức độ

có cùng dung trọng khô Jc = 15,4 kN/m3

43 Hình 3.4 Sự thay đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo áp lực nén (V3) của các

mẫu đất có độ bão hòa (G) khác nhau, có cùng dung trọng khô

Jc = 15,4 kN/m3

44 Hình 3.5 Vòng tròn Mohr biểu diễn ứng suất tổng v ứng suất hiệu quả

trong đất loại sét có tính tr}ơng nở trong quá trình ngấm n}ớc bão ho

45 Hình 3.6a Hệ số tr}ơng nở tự do theo thời gian của các loại đất dùng nghiên

cứu, (bảng 3.7), mẫu thí nghiệm đ}ợc chế bị với hệ số đầm chặt

K = 0,95;

46 Hình 3.6b Mô tả các giai đoạn tr}ơng nở theo thời gian

47 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ

hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l t | 24 giờ (mẫu đang tr}ơng nở )

hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt

K = 0,95; dung trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99%, ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l t | 240 giờ

Trang 16

49 Hình 3.9 Đồ thị so sánh áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ

hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99%, ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l t | 24 giờ v t | 240 giờ, có cùng áp lực buồng nénV3 = 100 kPa

50 Hình 3.10 Đồ thị so sánh áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ

Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọngJc = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l t | 24 giờ v t | 240 giờ , có cùng áp lực buồng nén

V3 = 200 kPa

V3 = 300 kPa

V3 = 400 kPa

53 Hình 3.13 Biểu diễn áp lực n}ớc (u) theo thời gian của đất lõi đập hồ Thuận

Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng

Jc = 17,9 kN/m3; W = 8,9% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng

nở l t | 24 giờ, mẫu đang tr}ơng nở

Trang 17

54 Hình 3.14

Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất lõi

hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng Jc = 17,9 kN/m3; W =8,9% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l t | 240 giờ

55 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ

hồ Am Chúa, chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng

Jc = 16,0 kN/m3; W = 12,39% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng

nở l t | 24 giờ, mẫu đang tr}ơng nở

56 Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ

hồ Am Chúa, chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng Jc = 16,0 kN/m3; W = 12,39% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l

t| 240 giờ

hồ vĩnh sơn, bình định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng Jc = 16,3 kN/m3; W= 13,36% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l t | 24 giờ- loại đất Bazan, không có tính chất tr}ơng nở

58 Hình 3.18 Biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ

Vĩnh Sơn, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọngJc = 16,3 kN/m3 ; W = 13,36% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l t | 240 giờ - loại đất Bazan, không có tính chất tr}ơng nở

59 Hình 3.19 Sự thay đổi: a) góc ma sát trong (M ); b) lực dính (C); v c) Hệ số

Trang 18

61 Hình 4.1.* Sơ đồ mặt cắt hố khoan của đập hồ chứa Thuận Ninh, Bình Định

62 Hình 4.2 Sự thay đổi dung trọng (J) đất trong lõi đập hồ Thuận Ninh theo độ

sâu sau 10 năm xây dựng

63 Hình 4.3 Sự thay đổi độ ẩm (W) đất trong lõi đập hồ Thuận Ninh theo độ

sâu sau 10 năm xây dựng

64 Hình 4.4 Sự thay đổi áp lực tr}ơng nở (PN) của các mẫu đất nguyên dạng v

đất chế bị lại cùng dung trọng - độ ẩm theo độ sâu trong lõi đập Thuận Ninh sau 10 năm xây dựng

65 Hình 4.5 Sự thay đổi hệ số tr}ơng nở (RN) của các mẫu đất nguyên dạng v

đất chế bị lại cùng dung trọng - độ ẩm theo độ sâu trong lõi đập hồ Thuận Ninh sau 10 năm xây dựng

66 Hình 4.6 Hệ số thấm (Kt) theo thời gian của mẫu chế bị từ đất trong lõi đập

hồ Thuận Ninh, Bình Định với hệ số đầm nén K = 0,85; dung trọng chế bị Jc = 0,85.Jcmax = 16,0 kN/m3, (Bảng 4.12)

67 Hình 4.7 Biểu diễn hệ số thấm (Kt) theo thời gian của mẫu chế bị từ đất

trong lõi đập hồ Thuận Ninh, Bình Định với hệ số đầm nén

K = 0,90; dung trọng chế bị Jc = 0,90.Jcmax = 16,9 kN/m3, (Bảng 4.13)

68 Hình 4.8 Biểu diễn hệ số thấm (Kt) theo thời gian của đất chế bị từ đất trong

lõi đập hồ Thuận Ninh, Bình Định với hệ số đầm nén K = 0,95; dung trọng chế bị Jc = 0,95.Jcmax = 17,2 kN/m3, (Bảng 4.14)

69 Hình 4.9 Quan hệ giữa áp lực nén v hệ số thấm (Kt) Đất lấy ở trong lõi đập

Thuận Ninh, chế bị với hệ số đầm nén K = 0,90 Jcmax = 16,3 kN/m3(Bảng 4.16)

70 Hình 4.10 Quan hệ giữa áp lực nén v hệ số thấm (Kt) Đất lấy ở lõi đập

Thuận Ninh, chế bị với hệ số đầm nén K = 0,95.Jcmax = 17,2 kN/m3(Bảng 4.17)

Trang 19

84 Hình 4.23 Mặt bằng v mặt cắt bố trí ống quan trắc mực n}ớc đ}ờng bão ho

tại đập hồ A Vĩnh Sơn, Bình Định

71 Hình 4.11 Mặt bằng đập hồ chứa Thuận Ninh, Bình Định v bố trí ống quan

trắc đ}ờng bão hòa trong thân đập

72 Hình 4.12 Mặt cắt ngang bố trí ống quan trắc đ}ờng bão hòa trong thân đập

hồ Thuận Ninh, Bình Định v vị trí các điểm thí nghiệm thấm

73 Hình 4.13 Sự biến đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian (t) của các mẫu

đất nguyên dạng lấy từ lõi đập Thuận Ninh d}ới tác dụng của áp lực buồng V3 = Jbh.h

74 Hình 4.14 Biểu đồ quan hệ áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo độ sâu của mẫu đất

nguyên dạng từ lõi đập hồ Thuận Ninh, Bình Định

75 Hình 4.14.* So sánh áp lực n}ớc lỗ rỗng khi có tr}ơng nở v hết tr}ơng nở

76 Hình 4.15 Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập

Thuận Ninh tại mặt cắt quan trắc 7-7

77 Hình 4.16 Đồ thị biểu diễn sự so sánh đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của

đập Thuận Ninh, tại mặt cắt quan trắc 7-7

79 Hình 4.18 Đồ thị so sánh đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của đập Thuận

Ninh, tại mặt cắt quan trắc 12-12

81 Hình 4.20 Đồ thị so sánh đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của đập Thuận

Ninh, tại mặt cắt quan trắc 17-17

83 Hình 4.22 Đồ thị biểu diễn đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của đập

Thuận Ninh, tại mặt cắt 22-22

Trang 20

85 Hình 4.24a Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập

91 Hình 4.27 Chi tiết kết cấu mô hình thí nghiệm

92 Hình 4.28 Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi cao trình đ}ờng bão ho n}ớc trong

mô hình thí nghiệm có lõi giữa đ}ợc đắp bằng đất tr}ơng nở

93 Hình 5.1 Mặt cắt mô tả đ}ờng bão hòa trong thân đập Thuận Ninh

94 Hình 5.1* Mô tả cấu tạo vật liệu, kích th}ớc của mặt cắt khảo sát v tính toán

của đập Thuận Ninh, Bình Định

95 H ình 5.2 Lực tác dụng trên mặt trợt thông qua khối trợt với mặt trợt tròn

96 Hình 5.3 Lực tác dụng lên mái trợt thông qua khối tr}ợt với mặt tổ hợp

97 Hình 5.4. Lực tác dụng lên mái trợt thông qua khối tr}ợt với đờng tr}ợt đặc

biệt

98 Hình 5.5 Hệ số ổn định đập khi v}a xây xong, tính cho mái dốc th}ợng l}u

99 Hình 5.6 Hệ số ổn định đập khi v}a xây xong, tính cho mái dốc hạ l}u

100 Hình 5.7 Hệ số ổn định đập khi đập đang khai thác, đất đang tr}ơng nở, tính

cho mái dốc hạ l}u

Trang 21

101 Hình 5.8 Hệ số ổn định đập khi đập đang khai thác, đất đã tr}ơng nở, đang

phục hồi liên kết, tính cho mái dốc hạ l}u

102 Hình 5.9 Hệ số ổn định đập khi đang khai thác, đất đã hết tr}ơng nở, đã phục

hồi liên kết kiến trúc, tính cho mái dốc hạ l}u

103 Hình 5.10 Cột n}ớc áp lực trong thân đập khi đất trong lõi đập đang trong thời

108 Hình 5.15 áp lực n}ớc lỗ rỗng khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ tr}ơng nở

109 Hình 5.16 Vận tốc thấm theo ph}ơng X khi đất trong lõi đập đang trong thời

Trang 22

115 Hình 5.22 Graient thấm theo ph}ơng X khi đất trong lõi đập đang trong thời

Trang 24

STT Bảng Nội dung bảng

Khánh Hòa -Bình Thuận

thuộc nhiều nguồn gốc khác nhau

thí nghiệm

nguyên dạng vμ mẫu chế bị cùng độ ẩm - độ chặt

10 Bảng 3.1 Chỉ tiêu, tính chất vật lý của đất dùng trong thí nghiệm

nghiệm

bão hòa (G) ứng với từng cấp áp lực buồng (σ3)

13 Bảng 3.4 Giá trị áp lực nước lỗ rỗng (u) theo độ bão hòa (G) vμ áp lực

nén

14 Bảng 3.5 Chỉ tiêu tính chất vật lý của đất dùng thí nghiệm trương nở

15 Bảng 3.6 Trạng thái độ chặt (γcb) độ ẩm (Wcb) ban đầu của các mẫu thí

nghiệm

16 Bảng 3.7 Giá trị số liệu thí nghiệm hệ số trương nở (RN) của các loại đất

nêu trên theo thời gian T (giờ )

17 Bảng 3.8 Tổng hợp kết quả thí nghiệm hệ số trương nở (RN) của các loại

đất cùng độ chặt K = 0,95

Trang 25

18 Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm áp lực nước lỗ rỗng (u) theo thời gian của

đất mỏ-hồ Thuận Ninh, Bình Định, chế bị với hệ số đầm chặt

K = 0,95; dung trọng γc = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với thời gian ngấm nước trương nở lμ t ≈ 24 giờ - mẫu đang trương

nở

19 Bảng 3.10 Kết quả thí nghiệm áp lực nước lỗ rỗng (u) theo thời gian của

đất mỏ hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt

K = 0,95; dung trọng γc = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với thời gian ngấm nước trương nở lμ t ≈ 240 giờ

20 Bảng 3.11 Giá trị áp lực nước lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất lõi hồ

Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng γc = 17,9 kN/m3; W = 8,9% ứng với thời gian ngấm nước trương nở lμ t ≈ 24 giờ

21 Bảng 3.12 Giá trị áp lực nước lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất lõi hồ

Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng γc = 17,9 kN/m3; W = 8,9% ứng với thời gian ngấm nước trương nở lμ t ≈ 240 giờ

22 Bảng 3.13 Giá trị áp lực nước lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ am

chúa, khánh hoμ; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng γc = 16,0 kN/m3; W = 12,39% ứng với thời gian ngấm nước lμ t ≈ 24 giờ , (mẫu đang trương nở )

23 Bảng 3.14 Giá trị áp lực nước lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ am

chúa, khánh hòa; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng γc = 16,0 kN/m3; W = 12,39% ứng với thời gian ngấm nước trương nở lμ t ≈ 240 giờ

24 Bảng 3.15 giá trị áp lực nước lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ

Vĩnh Sơn, bình định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng γc = 16,3 kN/m3; W = 13,36% với thời gian ngấm

Trang 26

nước trương nở lμ t =24 giờ, loại đất Bazan, không có tính chất trương nở

25 Bảng 3.16 giá trị áp lực nước lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ

Vĩnh Sơn, Bình Định, chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng γc = 16,3 kN/m3; W = 13,36%, ứng với thời gian ngấm nước trương nở lμ t = 240 giờ, loại đất Bazan, không có tính chất trương nở

26 Bảng 3.17 Phạm vi biến đổi áp lực nước lỗ rỗng (u) trong 3 nhóm mẫu đất

28 Bảng 3.19 Kết quả thí nghiệm trương nở của các mẫu chế bị với γc khác

nhau

29 Bảng 3.20 Kết quả thí nghiệm thấm đất Cμ Giây theo thời gian

30 Bảng 4.1 Chỉ tiêu vật lý của đất trong lõi đập hồ Thuận Ninh sau 10 năm

31 Bảng 4.1.* Kết quả thí nghiệm của đất đắp đập Thuận Ninh ban đầu vμ sau

10 năm khai thác về sự phục hồi liên kết kiến trúc

32 Bảng 4.2.a Các đặc trưng trương nở của đất trong lõi đập Thuận Ninh sau

10 năm khai thác

33 Bảng 4.2.b Các đặc trưng trương nở của mẫu chế bị lại từ đất trong lõi đập

cùng dung trọng khô (γc) vμ độ ẩm (W)

34 Bảng 4.2.* So sánh kết quả về sự phục hồi liên kết với tác giả khác

35 Bảng 4.3 Hệ số thấm của mẫu đất trong lõi đập ở độ sâu 5,18m

Trang 27

40 Bảng 4.8 Hệ số thấm (Kt) được xác định bằng phương pháp nén cố kết

của các mẫu đất nguyên dạng lấy theo độ sâu trong lõi đập Thuận Ninh

lõi đập Thuận Ninh

42 Bảng 4.10 Hệ số thấm (Kt) được xác định theo phương pháp cột nước

giảm dần của các mẫu đất nguyên dạng lấy theo độ sâu lõi đập Thuận Ninh

43 Bảng 4.11 So sánh hệ số thấm (Kt)theo hai phương pháp thí nghiệm thấm

44 Bảng 4.12 Hệ số thấm của mẫu chế bị từ đất trong lõi đập hồ Thuận Ninh,

47 Bảng 4.15 Hệ số thấm nước (Kt) của đất chế bị theo hệ số đầm nén (K)

chế bị từ đất lõi đập hồ Thuận Ninh với K = 0,90.γcmax = 16,3 kN/m3

49 Bảng 4.17 Kết quả thí nghiệm nén cố kết xác định hệ số thấm của mẫu đất

chế bị từ đất trong lõi đập hồ Thuận Ninh với K = 0,95.γcmax = 17,2 kN/m3

đập Thuận Ninh, Bình Định ( tại mặt cắt ngang 7-7 )

nguyên dạng lấy từ trong lõi thân đập hồ Thuận Ninh

Trang 28

52 Bảng 4.19.b Giá trị đo áp lực nước lỗ rỗng (u) của đất nguyên dạng từ lõi

đập Thuận Ninh theo độ sâu mẫu tính từ đỉnh đập

53 Bảng 4.20 áp lực nước lỗ rỗng (u) ứng với áp lực buồng (σ3) của mẫu đất

chế bị γc = 0,95.γcmax vμ mẫu đất nguyên dạng ở lõi đập Thuận Ninh

54 Bảng 4.21.a Kết quả quan trắc đường bão hòa tại mặt cắt 7-7

55 Bảng 4.21.b Kết quả quan trắc đường bão hòa tại mặt cắt 12-12

56 Bảng 4.21.c Kết quả quan trắc đường bão hòa tại mặt cắt 17-17

57 Bảng 4.21.d Kết quả quan trắc đường bão hòa tại mặt cắt 22-22

61 Bảng 4.23 Chỉ tiêu, tính chất của đất dùng trong thí nghiệm

62 Bảng 4.24 Số liệu quan trắc đường bão hoμ trong mô hình thí nghiệm

64 Bảng 5.1 Kết quả tính hệ số ổn định đập Thuận Ninh theo các thời kỳ

Trang 29

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tμi:

Tây Nguyên vμ Nam Trung Bộ cần xây dựng nhiều công trình hồ chứa nước phục vụ việc tưới cho nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt cho dân cư, sản xuất điện năng cho dân cư vμ công nghiệp Những công trình đập dâng nước lμm hồ chứa thường sử dụng đất để đắp phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất, vật liệu địa phương vμ chi phí đầu tư lμ thấp nhất so với các loại vật liệu khác Để chống thấm qua đập người ta thường dùng dạng đập có lõi giữa hoặc tường nghiêng được đắp bằng đất loại sét có tính chống thấm tốt Đất loại sét có tính chống thấm tốt thường

có tính chất trương nở

Loại đất sét có tính chất trương nở cũng đã được nhiều tác giả trong nước vμ

trên thế giới nghiên cứu, nhưng quá trình trương nở sẽ ảnh hưởng như thế nμo

đến áp lực nước lỗ rỗng trong thân đập vμ sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng nμy

ảnh hưởng đến sự ổn định lâu dμi của đập đất thì chưa được nghiên cứu.

Vì vậy, việc nghiên cứu “ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng đối với sự ổn

định của đập đất được đắp bằng đất loại sét có tính trương nở” lμ một vấn đề

cần thiết vμ cấp bách góp phần nâng cao hiệu quả đầu tư xây dựng các công trình hồ chứa nước

2 Mục đích của đề tμi

Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình trương nở của đất đắp đến sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng trong đập đất khi hồ chứa nước, nhằm sử dụng có hiệu quả đất loại sét có tính chất trương nở để đắp đập

3 Nhiệm vụ của đề tμi

- Lμm rõ sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình ngấm nước của đất loại sét có tính trương nở

- Khảo sát nghiên cứu sự thay đổi tính chất trương nở, sức chống cắt, hệ số thấm, đường bão hòa trong thân đập thực tế đã được đắp bằng đất loại sét có tính trương nở sau nhiều năm khai thác

Trang 30

- Kiến nghị xét đến áp lực nước lỗ rỗng trong những thời đoạn khác nhau để tính toán ổn định của đập được đắp bằng đất loại sét có tính trương nở

4 Nội dung nghiên cứu

Chương 1: Tổng quan những kết quả nghiên cứu sử dụng đất loại sét có tính trương nở lμm vật liệu đắp đập

Chương 2: Cơ sở lý thuyết vμ phương pháp thí nghiệm xác định các đặc trưng của đất có tính trương nở (áp lực nước lỗ rỗng trong đất, hệ số thấm nước của đất) phục vụ tính toán ổn định mái dốc đập đất

Chương 3: Nghiên cứu sự biến đổi áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình bão hòa của đất loại sét có tính trương nở vμ điều kiện áp dụng vμo tính toán ổn định đập

đất

Chương 4: Khảo sát nghiên cứu sự thay đổi tính chất trương nở, hệ số thấm nước, áp lực nước lỗ rỗng vμ sự thay đổi đường bão hoμ nước trong thân đập được

đắp bằng đất loại sét có tính trương nở sau nhiều năm khai thác

Chương 5: ổn định của đập có lõi được đắp bằng đất loại sét có tính trương

nở theo thời gian

Kết luận vμ kiến nghị

5 Phương pháp nghiên cứu

Để nghiên cứu của đề tμi, tác giả chọn phương pháp nghiên cứu lμ:

Nghiên cứu lý thuyết: Tổng quan những kết quả đã có của các tác giả trong

nước vμ ngoμi nước, trên cơ sở đó chọn vấn đề chính cần tiếp tục nghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm: Chọn đối tượng nghiên cứu; Thí nghiệm trong

phòng thí nghiệm; Thí nghiệm tại hiện trường; Thí nghiệm bằng mô hình

6 Phạm vi vμ đối tượng nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu bao gồm các khu vực địa hình có thể xây dựng hồ chứa nước bằng vật liệu địa phương vμ có đất loại sét có tính trương nở thuộc khu vực Tây Nguyên, Nam Trung bộ

Đối tượng nghiên cứu lμ ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng đến sự ổn định của đập đắp bằng đất loại sét có tính trương nở trong quá trình dâng nước bão hòa

Trang 31

7 Các luận điểm cần bảo vệ

- áp lực nước lỗ rỗng (u) trong đất loại sét có tính trương nở phụ thuộc vμo

độ bão hòa nước (G), mức độ cố kết vμ đặc điểm trương nở của đất

- trong đất loại sét có tính trương nở, áp lực trương nở (PN) phát sinh

đồng thời với sự phát triển của mức độ trương nở (RN) trong quá trình ngấm nước chuyển dần đến trạng thái bão hòa nước

- Trong điều kiện trương nở tự do, tác động của sự trương nở lμm cho lỗ

rỗng của đất tăng lên, lμm giảm sức chống cắt, tăng tính thấm nước của đất, dẫn đến

sự giảm áp lực nước lỗ rỗng trong đất

- Trong quá trình trương nở có áp, áp lực trương nở (PN) có tác dụng lμm giảm áp lực nước lỗ rỗng (u) Khi trương nở hoμn toμn, kết thúc quá trình trương nở,

áp lực trương nở (PN) không còn, PN → 0, áp lực nước lỗ rỗng (u) ở trong đất không

bị giảm, vμ biến đổi của nó theo thời gian rất lâu, sẽ mất tính chất trương nở vμ tái tạo lại cấu trúc mới

- Trong điều kiện trương nở có áp dần dần lỗ rỗng của đất trong lõi đập sẽ giảm, các liên kết kiến trúc trong đất đắp sẽ phục hồi vμ phát triển lμm cho sức

chống cắt của đất tăng lên, lμm giảm hệ số thấm nước (Kt) , có tác dụng chống thấm tốt, nhưng lμm dâng cao đường bão hòa trong thân đập dẫn đến sự tăng áp lực

nước lỗ rỗng (u) Độ ổn định của đập sẽ tăng dần vμ tiến tới ổn định

8 Những điểm mới khoa học của luận án

a áp lực nước lỗ rỗng (u) trong đất loại sét có tính trương nở phụ thuộc

vμo độ bão hòa nước (G), thay đổi theo mức độ cố kết của đất đắp vμ đặc điểm trương nở của đất

- Trong điều kiện trương nở tự do, tác động của sự trương nở lμm cho lỗ

rỗng của đất tăng lên, lμm giảm sức chống cắt, tăng tính thấm nước của đất, dẫn đến

sự giảm áp lực nước lỗ rỗng trong đất

- Trong quá trình trương nở có áp, áp lực trương nở (P N ) có tác dụng lμm giảm áp lực nước lỗ rỗng (u) Khi trương nở hoμn toμn, kết thúc quá trình trương

nở, áp lực trương nở (PN) không còn, PN → 0, áp lực nước lỗ rỗng (u) ở trong đất

Trang 32

không bị giảm, vμ biến đổi của nó theo thời gian rất lâu, sẽ mất tính chất trương nở

vμ tái tạo lại cấu trúc mới

b Trong điều kiện trương nở có áp dần dần lỗ rỗng của đất trong lõi đập

sẽ giảm, các liên kết kiến trúc trong đất đắp sẽ phục hồi vμ phát triển lμm cho sức chống cắt của đất tăng lên, lμm giảm hệ số thấm nước (Kt), có tác dụng chống thấm tốt, nhưng lμm dâng cao đường bão hòa trong thân đập dẫn đến sự tăng áp lực nước

lỗ rỗng (u)

c Mức độ trương nở (R N ) vμ áp lực trương nở (P N ) của đất nguyên dạng

từ trong lõi đập giảm nhỏ so với mức độ trương nở (RN) vμ áp lực trương nở (PN) của mẫu đất chế bị lại có cùng dung trọng - độ ẩm

d Đường bão hoμ nước trong thân đập có lõi giữa được đắp bằng đất loại

sét có tính trương nở sẽ dâng cao dần theo quá trình trương nở, cố kết vμ phục hồi liên kết kiến trúc của đất vμ tiến dần tới ổn định sau gần 10 năm khai thác

Sự ổn định của đập nhiều khối có lõi giữa đắp bằng đất loại sét có tính

trương nở ổn định tốt theo thời gian nếu được xét đầy đủ các yếu tố

- Kết quả nghiên cứu của luận án cung cấp những cơ sở khoa học vμ lμ tμi liệu tham khảo tốt cho việc thí nghiệm, thiết kế, tính toán ổn định đập sử dụng

đất loại sét có tính trương nở

10 Cơ sở tμi liệu của luận án

Luận án được hoμn thμnh dựa trên cơ sở những kết quả nghiên cứu thí

Trang 33

nghiệm trong phòng, khảo sát, quan trắc vμ thí nghiệm thực tế tại hiện trường của một số công trình đập đất khu vực nghiên cứu trong quá trình khai thác, thí nghiệm mô hình thực nghiệm

11 Cấu trúc của luận án: Toμn bộ luận án được trình bμy trong 5 chương,

phần mở đầu vμ kết luận, phần phụ lục, gồm 153 trang, 64 bảng, 128 hình vẽ - đồ thị

vμ danh mục 68 tμi liệu tham khảo

Trang 34

CHƯƠNG 1 Tổng quan những kết quả nghiên cứu sử dụng đất loại sét có tính trương nở lμm vật liệu đắp đập

Trong xây dựng đập đất thường dùng phần lớn lμ đất loại sét Thí dụ: Theo tμi liệu thống kế các mỏ vật liệu đất đã dùng đắp đập ở tỉnh Khánh Hoμ [28] có:

- 75% số mỏ vật liệu thuộc loại đất á sét

- 20% số mỏ vật liệu thuộc loại đất sét

- 0,5% số mỏ vật liệu thuộc loại đất á cát;

Để giải quyết vấn đề ổn định công trình trong nhiều trường hợp cần phải xét

đến sự ổn định của đất khi tiếp xúc với nước Đặc biệt lμ sự trương nở của đất loại sét vμ ảnh hưởng của nó đến sự ổn định của công trình đất trong điều kiện khí hậu khô ẩm theo mùa

Sự tăng thể tích của đất trong quá trình ướt nước được gọi lμ sự trương nở Theo Сергееев Е М vμ một số tác giả [67], khả năng trương nở có quan hệ với tính hút nước của các khoáng vật sét có trong đất dính vμ tỉ diện lớn của đất dính Sự trương nở - kết quả của sự thuỷ hợp của đất, nó được tạo nên chủ yếu do sự hình thμnh nước liên kết yếu ở trong đất Vỏ nước liên kết được hình thμnh xung quanh các hạt keo, sét, lμm giảm lực dính giữa các hạt, phân ly chúng vμ gây ra sự tăng thể tích Sự trương nở có quan hệ chặt chẽ với tính dẻo của đất Trong quá trình trương

nở, không chỉ thể tích của đất được tăng lên, mμ còn lμm giảm tính dính của nó do

sự lμm yếu đáng kể lực dính kết giữa các hạt đất riêng lẻ Sự trương nở của đất có thể dẫn đến sự phá hoại chúng dưới tác dụng của nước, hình thμnh sự tan rã của đất

Sự tăng thể tích của đất trong quá trình trương nở đã phát sinh ra áp lực, được gọi lμ áp lực trương nở áp lực trương nở có thể quan sát vμ đo được nhờ tải trọng bên ngoμi mμ tại đó sẽ không quan sát thấy sự tăng thể tích của đất Khả năng trương nở của đất được biểu thị bỡi các đặc trưng dưới đây:

a Mức độ trương nở được xác định bởi sự thay đổi chiều cao hay thể tích

mẫu đất vμ được thể hiện bằng phần trăm theo các công thức sau đây:

Trang 35

- Theo chiều cao mẫu (RN):

d

d c N

h

h h

ΔV : Lượng tăng thể tích mẫu đất do trương nở gây ra,(m3)

V : Thể tích ban đầu mẫu đất trước khi thí nghiệm, (m3)

Các nhμ xây dựng phải quan tâm đến hiện tượng trương nở khi mở hố móng,

hố đμo, cũng như khi xây dựng đập đất vμ hồ chứa nước, khi điều kiện địa chất thuỷ văn của địa phương thay đổi vμ tăng độ ẩm của đất khi ngập nước Đất nằm ở đáy hoặc mái dốc hố đμo còn tan rã do cấu trúc tự nhiên của nó bị phá hoại hoμn toμn Vì vậy, nghiên cứu toμn diện tính trương nở của đất loại sét nhằm sử dụng chúng vμo xây dựng công trình có ý nghĩa khoa học vμ thực tiễn to lớn

1.1 những kết quả nghiên cứu của các nhμ khoa học ngoμi nước về đặc điểm trương nở của đất loại sét

Các nhμ khoa học Nga vμ các nước Cộng hoμ thuộc Liên Xô trước đây đã có nhiều kết quả nghiên cứu về đặc điểm trương nở của đất loại sét, đáng chú ý lμ các tμi liệu nghiên cứu đã được công bố của các tác giả: Вяхирев H П , Мливниищвилли О M 1971, Красильников К Г искблинская H

H 1972 [64], Сорган E A 1974 [68], Сергеев E M и др 1971 [67], Харxyты

Trang 36

H Я и Васильева Ю M 1960 [67], Рогаткиной Ж M 1968 [67], Коржуева A C vμ Борисовой З Л [67]

Trong các công trình nghiên cứu của một số nước phương Tây, tμi liệu tham khảo rất quí lμ những tác phẩm được công bố gần đây của Roy Whitlow 1983, 1989 [43], D.G Fredlund, H Rahardjo 1993 [17]

Gần đây một số tác giả Trung Quốc như: Wan Chuan, Lui Chu Te, Tao Chian Sheng (1994) có giới thiệu đặc điểm trương nở của đất loại sét ở Vũ Hán, Hồ Bắc vμ biện pháp tăng cường độ ổn định của mái dốc được đắp bằng đất có tính trương nở

Sự trương nở của đất có liên quan đến sự thay đổi chiều dμy các lớp nước liên kết được hình thμnh xung quanh các hạt keo vμ sét trong quá trình thuỷ hoá, do đó tính trương nở phụ thuộc đáng kể vμo hμm lượng vμ khoáng vật sét trong đất Sự thay đổi khoảng cách giữa các mặt khoáng vật sét khác nhau trong quá trình thuỷ hoá đã được nghiên cứu bởi Barshad (1950), Norrish (1954), Norrish, Rausel-Collom (1961), Вяхирев H П , Мливниищвилли О M (1971), Красильников К Г и Cкблинская H H (1972) [64], Cкблинская H

H к Красильников К Г (1974) [64]

Tổng hợp kết quả nghiên cứu của các tác giả kể trên, năm 1979 Осипов

В И [66] đã nghiên cứu vμ dựa theo khả năng thay đổi khoảng cách giữa các lớp

tinh thể của từng loại khoáng vật trong quá trình thuỷ hoá chia chúng thμnh hai nhóm:

- Nhóm khoáng vật sét có hoạt tính yếu như: kaolinite, pirophilite, muscovite, biotite

- Nhóm khoáng vật sét có hoạt tính mạnh, lμm thay đổi khoảng cách giữa các lớp rất lớn khi tăng độ ẩm như: montmorillonite

Trong nhiều năm gần đây, các tác giả Roy Whitlow 1983, 1989 [43], Joseph

E Bowles (1979, 1984) đã phát hiện:

• Trong điều kiện biển, mica (muscovite vμ xerisite) bị phân huỷ tạo ra nhóm khoáng vật tương tự nhau về cấu trúc gọi lμ Illite

Trang 37

• Liên kết cấu trúc của Illite kém ổn định hơn so với Kaolinite nên hoạt tính

của Illite lớn hơn Kaolinite

Joseph E Bowles dùng chỉ số hoạt tính của sét, được xác định theo công thức

(1-2) để so sánh hoạt tính của kaolinite, illite vμ montmorrillonite (bảng 1.1a)

0,4 – 0,5 0,5 – 1,0 1,0 – 7,0

Số liệu đó cho thấy rằng: khoáng vật sét montmorrilonite có hoạt tính cao

hơn sét illite vμ kaolinite Theo Roy Whitlow [43], giá trị hoạt tính điển hình của

một số khoáng vật sét sét vμ đất phổ biến trong bảng (1.1b)

Roy Whitlow nhận xét rằng: Khả năng trương nở của sét montmorillonite rất

cao; đất chứa tỉ lệ illite đáng kể, đặc biết khi có nguồn gốc biển, có đặc tính trương

nở cao; trong khi kaolinite kém nhạy cảm hơn

Bảng 1.1b Hoạt tính của một số khoáng vật vμ đất

Các kết quả nghiên cứu trên lμ cơ sở để dựa vμo thμnh phần khoáng vật có thể

phán đoán được tính chất trương nở của đất có chứa chúng Thí dụ đất có chứa nhiều

montmorillonite sẽ trương nở nhiều hơn đất chứa khoáng vật illite vμ kaolinite Tuy

nhiên, ngoμi yếu tố thμnh phần khoáng vật sét, đặc điểm trương nở của đất loại sét

Trang 38

còn phụ thuộc vμo kién trúc, trạng thái của đất vμ môi trường nước tác dụng với đất Các thí nghiệm của tác giả Trần Thị Thanh [29] cho thấy các mẫu đất phèn có hμm lượng montmorillonite không đáng kể nhưng trương nở mạnh khi tiếp xúc với nước ngọt

Tính qui luật về sự trương nở của đất đối với độ ẩm ban đầu khác nhau theo thời gian được nghiên cứu bỡi Holtz, W G vμ Gibbs, H J (1956), Хархуты H

Những kết quả nghiên cứu được thực hiện bởi Горячевой Д С (1968) trên những mẫu chế bị từ đất sét kaolinite vμ montmorillonite cho thấy rằng biến dạng vμ áp lực trương nở có quan hệ đường thẳng với độ ẩm ban đầu (Wo), thể hiện bằng phương trình: RN (PN) = Kw (WN-Wo) (1-3) Trong đó: Kw = tgα - Hệ số về tính trương nở, được xác định như tang góc nghiêng của đường thẳng với trục độ ẩm (hình 1.1)

Trang 39

0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

0,0

0,4 0,2

0,6 0,8 1,0

Hình 1.1 Sự thay đổi mức độ trương nở (RN) vμ áp lực trương nở (PN) theo

độ ẩm ban đầu của các mẫu đất chế bị sét kaolinite (K) vμ sét montmorillionite (M)

Theo tμi liệu [13] được giới thiệu trên hình (1.2) thì độ ẩm trương nở (WN) có mối liên quan nhất định với giới hạn dẻo (WP)

Hình 1.2 Quan hệ giữa độ ẩm trương nở của đất sét lấy từ mỏ Neliđov vμ độ

ẩm ứng với giới hạn dẻo của đất

1.1.4 ảnh hưởng độ chặt ban đầu của đất đến sự trương nở

Công trình nghiên cứu của Ж М Рогаткиной 1968 [67] cho thấy sự liên hệ chặt chẽ giữa mức độ trương nở vμ áp lực trương nở của đất, có quan hệ hμm

số đường thẳng với dung trọng khô ban đầu của đất Theo số liệu nghiên cứu của Д

С.Горячевой 1968 [67], mức độ trương nở vμ áp lực trương nở của đất loại sét

tăng lớn cùng với sự tăng độ chặt của các mẫu thí nghiệm Quan hệ đó, theo tμi liệu của Д С Горячевой, có dạng sau đây:

Trang 40

RN (PN) = Kγ(γ - γo), (1-4) Trong đó: γo: Trọng lượng đơn vị thể tích ban đầu của đất

γ : Trọng lượng đơn vị thể tích của đất sau khi trương nở

Kγ : Hệ số về tính trương nở, được xác định như tang góc nghiêng của

đường thẳng với trục độ chặt (hình 1.3)

Theo kết quả nghiên cứu được trình bμy trong tμi liệu [29] thì các thông số trong công thức (1-4) phải được chú thích lμ:

γo: Trọng lượng đơn vị thể tích khô ban đầu của đất chưa trương nở

γ : Trọng lượng đơn vị thể tích khô của đất sau khi trương nở

Kγ : Hệ số về tính trương nở, thay đổi theo hμm lượng montmorillonite trong đất

30 35 40 45 50 55 60 65

0,0

0,4 0,2

0,6 0,8 1,0

ở trên khi xét đến độ chặt (trọng lượng đơn vị thể tích khô) vμ độ ẩm ban đầu của mẫu đất, cũng có nghĩa lμ xét đến độ bão hoμ của mẫu Năm 1994, một số tác giả Trung Quốc như: Che Luo Rung, Chang Mei In, Tan Wu Mei thuộc Sở nghiên cứu cơ học đất Vũ Hán của Viện khoa học Trung Quốc đã nghiên cứu ảnh hưởng của trọng lượng đơn vị thể tích khô (γc) vμ độ bão hoμ (G) khác nhau đến áp lực trương nở (PN) của đất Kết quả nghiên cứu của các tác giả đã cho thấy rằng: cùng giá trị dung trọng khô, những mẫu đất có độ bão hoμ thấp sẽ có áp lực trương nở lớn; cùng một độ bão hoμ, những mẫu có lớn sẽ có áp lực trương nở lớn

Định dạng
Số trang	245
Dung lượng	4,39 MB