Mục tiêu là nghiên cứu, xác định thành phần vật chất, tính chất cơ lý của đất yếu vùng đồng bằng ven biển Quảng Nam - Đà Nẵng, đặc biệt là đặc tính biến dạng, cố kết thấm, độ bền chống cắt và quan hệ tương quan của chúng phục vụ cho lựa chọn, tính toán, thiết kế các giải pháp xử lý nền được chính xác và phù hợp.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN QUẢNG NAM - ĐÀ NẴNG PHỤC VỤ XÂY DỰNG ĐƢỜNG GIAO THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN QUẢNG NAM - ĐÀ NẴNG PHỤC VỤ XÂY DỰNG ĐƢỜNG GIAO THÔNG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 9580211 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS BÙI VĂN TRƢỜNG NGND.GS.TSKH NGUYỄN THANH HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn dƣới thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) đƣợc thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Chữ ký Nguyễn Thị Ngọc Yến i LỜI CÁM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trân trọng đến PGS.TS Bùi Văn Trƣờng NGND.GS.TSKH Nguyễn Thanh hai Thầy hƣớng dẫn trực tiếp tận tình bảo, giúp đỡ động viên tác giả suốt trình thực luận án Xin cảm ơn hai Thầy dành nhiều cơng sức, trí tuệ để tác giả hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám hiệu, khoa Công trình, phòng Đào tạo Đại học Sau đại học - Trƣờng Đại học Thủy lợi tạo điều kiện thuận lợi, hổ trợ tác giả suốt thời gian làm luận án Đặc biệt tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy/Cô giáo môn Địa kỹ thuật - Trƣờng Đại học Thủy lợi tạo điều kiện đóng góp ý kiến quý báu cho tác giả trình thực luận án Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến anh chị em công tác công ty Tƣ vấn Khảo sát xây dựng đóng địa bàn Quảng Nam - Đà Nẵng tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả thu thập tài liệu, số liệu, lấy mẫu thí nghiệm để phục vụ nghiên cứu luận án Tác giả gửi lời cảm ơn đến Thầy/Cơ giáo khoa Xây dựng Cầu đƣờng, phòng thí nghiệm Địa khoa Xây dựng Cầu đƣờng, trƣờng ĐHBK Đà Nẵng, Thầy/Cơ giáo mơn Địa chất cơng trình - Địa chất thủy văn trƣờng Đại học Khoa học Huế, động viên, giúp đỡ tác giả trình thực luận án Đồng thời tác giả gửi lời cảm ơn chân thành đến nhà Khoa học đóng góp ý kiến quý báu cho tác giả q trình hồn thiện luận án Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, khuyến khích để tác giả hoàn thành luận án ii MỤC LỤC Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ viii CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .2 Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Bố cục luận án CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ỨNG DỤNG CHO XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Tổng quan nghiên cứu tính chất lý đất yếu .5 1.2 Tình hình nghiên cứu, xử lý đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng 17 1.3 Các thành tựu, tồn nghiên cứu xử lý đất yếu vấn đề luận án tiếp tục giải 19 1.4 Phƣơng pháp luận cách tiếp cận 21 1.5 Kết luận chƣơng 23 CHƢƠNG ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG 24 2.1 Quan điểm điều kiện địa kỹ thuật .24 2.2 Điều kiện địa kỹ thuật khu vực nghiên cứu .24 2.3 Đặc điểm đất yếu đồng ven biển Quảng Nam - Đà Nẵng .48 2.4 Kết luận chƣơng 51 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT YẾU 53 3.1 Vị trí, địa điểm lấy mẫu nghiên cứu 53 3.2 Nghiên cứu thành phần vật chất đất yếu 53 iii 3.3 Nghiên cứu tính chất học đất yếu 63 3.4 Kết luận chƣơng 92 CHƢƠNG CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THƠNG SỐ ĐẤT NỀN TRONG TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 94 4.1 Các vấn đề chung .94 4.2 Đặc điểm đơn vị cấu trúc đất yếu giải pháp xử lý đất yếu .97 đƣờng 97 4.3 Ứng dụng tính tốn cho cơng trình thực tiễn 102 4.4 Kết luận chƣơng 122 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .123 Các kết đạt đƣợc luận án 123 Những đóng góp luận án .123 Những tồn hƣớng nghiên cứu 123 Kiến nghị 123 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Bản đồ địa chất ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng tỉ lệ 1/50.000 (thu nhỏ) .28 Hình 2.2 Bản đồ địa kỹ thuật ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng tỉ lệ 1/50.000 (thu nhỏ) 35 Hình 2.3 Lún ổn định mái taluy đƣờng đắp đất yếu .42 Hình 2.4 Bản đồ phân bố đất yếu vùng ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng tỉ lệ 1/50.000 (thu nhỏ) 50 Hình 3.1 Hàm lƣợng khoáng vật đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng 54 Hình 3.2 So sánh hàm lƣợng khoáng vật sét đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng với ĐBSCL 56 Hình 3.3 Sự thay đổi hàm lƣợng hữu theo chiều sâu thành tạo mbQ22 .57 Hình 3.4 Hàm lƣợng hữu số thành tạo đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng khu vực khác .58 Hình 3.5 Thành phần hóa học đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng .60 Hình 3.6 So sánh thành phần hóa học đất yếu Quảng Nam - Đà Nẵng với khu vực khác 60 Hình 3.7 Hàm lƣợng nhóm hạt thành tạo bùn sét pha ĐBVB Quảng Nam Đà Nẵng ĐBSCL 62 Hình 3.8 Hàm lƣợng nhóm hạt thành tạo bùn sét ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng khu vực khác Việt Nam 62 Hình 3.9 Thiết bị nén trục không nở hông 64 Hình 3.10 Sơ đồ hộp nén không nở hông 64 Hình 3.11 Cách xác định áp lực tiền cố kết 65 Hình 3.12 Đồ thị đƣờng cong lún theo thời gian theo Casagrande .65 Hình 3.13 Hệ số cố kết thấm đứng thay đổi theo cấp áp lực nén mẫu bùn sét pha 69 Hình 3.14 Hệ số cố kết thấm đứng thay đổi theo cấp áp lực nén mẫu bùn sét .69 Hình 3.15 Quan hệ Cv với tiêu lý đất bùn sét pha ambQ23 70 Hình 3.16 Cơng tác gia cơng mẫu (a, b, c) tiến hành thí nghiệm nén cố kết ngang (d) 72 Hình 3.17 Các bƣớc phân tích lún theo Asaoka để xác định Ch 72 Hình 3.18 Hệ số cố kết thấm ngang theo cấp áp lực nén khác .75 Hình 3.19 Tỉ số Ch(tp)/Cv theo cấp áp lực nén khác 75 Hình 3.20 Đồ thị Si=f(Si-1) mốc SP-07 đoạn Km12+480 dự án đƣờng cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi 76 Hình 3.21 Đồ thị Si=f(Si-1) mốc SP-01 Km1+270 dự án đƣờng Nguyễn Tất Thành .76 Hình 3.22 Hệ số cố kết thấm theo phƣơng đứng phƣơng ngang xác định theo phƣơng pháp khác 76 Hình 3.23 Mẫu buồng ba trục trƣớc thí nghiệm 81 v Hình 3.24 Mẫu bị phá hủy sau kết thúc thí nghệm 81 Hình 3.25 Quan hệ cƣờng độ lực dính đơn vị cuu với tiêu vật lý trạng thái đất yếu .85 ' Hình 3.26 Sự thay đổi Su, Su / v (VST) theo độ sâu Z bùn sét pha mbQ22 .85 Hình 3.27 Cƣờng độ lực dính đơn vị khơng cố kết - khơng nƣớc thành tạo đất yếu ĐBVB Quảng Nam- Đà Nẵng khu vực khác Việt Nam 87 Hình 3.28 Mối quan hệ c’, ' với số dẻo PI hàm lƣợng hạt sét bùn sét pha ambQ23 89 Hình 3.29 Cƣờng độ lực dính đơn vị cố kết - khơng nƣớc đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng khu vực khác Việt Nam .90 Hình 4.1 Sơ đồ phân chia cấp cấu trúc ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng 98 Hình 4.2 Bản đồ cấu trúc ĐBVB Quảng Nam- Đà Nẵng tỉ lệ 1/50.000 (thu nhỏ) 99 Hình 4.3 Phân tích lún trƣớc xử lý phần mềm Plaxis 8.5 MC1 108 Hình 4.4 Sơ đồ xác định chiều cao đắp bù lún 115 Hình 4.5 Mơ hình tính tốn xử lý bấc thấm phần mềm Plaxis 8.5 MC1 .117 Hình 4.6 Mơ hình tính tốn giếng cát phần mềm Plaxis 8.5 MC1 118 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Đặc điểm tầng chứa nƣớc vùng ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng 31 Bảng 2.2 Giá trị trung bình tiêu lý nhóm đá cứng nửa cứng 36 Bảng 2.3 Giá trị trung bình thành phần hạt tiêu lý nhóm đất rời 37 Bảng 2.4 Giá trị trung bình thành phần hạt tiêu lý nhóm đất dính 38 Bảng 2.5 Giá trị trung bình thành phần hạt tiêu lý nhóm đất yếu 39 Bảng 2.6 Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đƣờng 47 Bảng 2.7 Đặc điểm phân bố thành tạo đất yếu khu vực nghiên cứu .49 Bảng 3.1 Kết xác định thành phần khoáng vật đất yếu 54 Bảng 3.2 Hàm lƣợng vật chất hữu đất yếu nghiên cứu 57 Bảng 3.3 Kết xác định thành phần hóa học đất yếu 59 Bảng 3.4 Thành phần nhóm hạt đất yếu 61 Bảng 3.5 Tổng hợp kết thí nghiệm nén cố kết thấm theo phƣơng thẳng đứng thành tạo đất yếu .66 Bảng 3.6 Hàm tƣơng quan dự báo Cc từ W, LL, e0 giới Việt Nam .68 Bảng 3.7 Hàm tƣơng quan dự báo Cc từ e0, W, LL đất yếu nghiên cứu 68 Bảng 3.8 Kết xác định Ch(tp) m=Ch(tp)/Cv phòng đất yếu 74 Bảng 3.9 Kết xác định Ch từ toán phân tích ngƣợc quan trắc lún trƣờng .77 Bảng 3.10 Kết tính toán hệ số cố kết thấm ngang hệ số tỉ lệ m=Ch/Cv theo phƣơng pháp khác 79 Bảng 3.11 Hệ số tỉ lệ m=Ch/Cv số loại đất yếu Việt Nam giới 80 Bảng 3.12 Các thông số sức kháng cắt khơng nƣớc đất yếu 83 Bảng 3.13 Kết thí nghiệm thơng số sức kháng cắt đất yếu theo sơ đồ CU88 Bảng 3.14 Kiến nghị đặc trƣng lý sử dụng tính tốn thiết kế xử lý đất yếu thiết bị tiêu thoát nƣớc thẳng đứng 91 Bảng 4.1 Lựa chọn mặt cắt tính tốn đặc trƣng dự án đƣờng Nguyễn Tất Thành 104 Bảng 4.2 Lựa chọn mặt cắt tính tốn dự án đƣờng Cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi 105 Bảng 4.3 Tổng hợp kết phân tích lún chƣa xử lý 109 Bảng 4.4 Kết phân tích độ lún theo chiều cao đắp .109 Bảng 4.5 Bảng tổng hợp kết tính tốn hệ số ổn định .110 Bảng 4.6 Tổng hợp thông số đƣờng thiết kế 115 Bảng 4.7 Kết tính tốn xử lý bấc thấm 117 Bảng 4.8 Kết tính tốn xử lý giếng cát 119 Bảng 4.9 Kết tính tốn theo hồ sơ thiết kế kỹ thuật thực tế quan trắc .120 Bảng 4.10 So sánh kết tính tốn theo phƣơng pháp khác 121 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ALNLR CTN CKD CKDVC CU ĐBBB ĐBVB ĐBSCL ĐCCT - ĐKT ĐN-QN ĐT ĐH ĐHBK GPXL HSTK KCN TLĐVTT KSXD MKN MC1 MTĐC NGI QL1A QL14B QL14G PTHT PVD SD TCCL TCN TCVN TCXD TNHT TNHH MTV TN-KT TPVC TPHH TPKV UU : Áp lực nƣớc lỗ rỗng : Cấu trúc : Chất kết dính : Chất kết dính vơ : Cố kết - khơng nƣớc : Đồng Bắc Bộ : Đồng ven biển : Đồng sông Cửu Long : Địa chất cơng trình - Địa kỹ thuật : Đà Nẵng - Quảng Ngãi : Đƣờng tỉnh : Đƣờng huyện : Đại học Bách Khoa : Giải pháp xử lý : Hồ sơ thiết kế : Khu công nghiệp : Trọng lƣợng đơn vị thể tích : Khảo sát xây dựng : Mất nung : Mặt cắt : Môi trƣờng địa chất : Viện Địa kỹ thuật Nauy : Quốc lộ 1A : Quốc lộ 14B : Quốc lộ 14G : Phân tích hệ thống : Bấc thấm : Giếng cát : Tính chất lý : Tầng chứa nƣớc : Tiêu chuẩn Việt Nam : Tính chất xây dựng : Thí nghiệm trƣờng : Trách nhiệm hữu hạn thành viên : Tự nhiên – kỹ thuật : Thành phần vật chất : Thành phần hóa học : Thành phần khống vật : Khơng cố kết - khơng nƣớc GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ viii ... LỢI NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN QUẢNG NAM - ĐÀ NẴNG PHỤC VỤ XÂY DỰNG ĐƢỜNG GIAO THÔNG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 9580211 NGƢỜI... CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ỨNG DỤNG CHO XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Tổng quan nghiên cứu tính chất lý đất yếu .5 1.2 Tình hình nghiên cứu, xử lý đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng. .. Chƣơng 3: Nghiên cứu thành phần vật chất tính chất lý đất yếu Chƣơng 4: Cấu trúc đất yếu phân tích lựa chọn thơng số đất tính tốn xử lý đất yếu CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ