Tương quan giữa súc chống cắt không thoát nước (Su) với kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh của sét mềm bão hòa nước - trường hợp đất cải tạo khu Nhà Bè, cảng Thị Vãi, Việt Nam

Trong bài viết này, dữ liệu thu thập được về sức chống cắt không thoát nước (Su) từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường và sức kháng côn của thí nghiệm xuyên tĩnh của sét mềm bão hòa nước được sử dụng để thiết lập tương quan.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 TƯƠNG QUAN GIỮA SÚC CHỐNG CẮT KHƠNG THỐT NƯỚC (𝑺𝒖 ) VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUN TĨNH CỦA SÉT MỀM BÃO HỊA NƯỚC - TRƯỜNG HỢP ĐẤT CẢI TẠO KHU NHÀ BÈ, CẢNG THỊ VÃI, VIỆT NAM Phạm Văn Nhơn8 Tóm tắt: Sức chống cắt khơng nước đất sét thường nhận từ kết thí nghiệm phòng đo trực tiếp từ thí nghiệm cắt cánh trường Do thí nghiệm xuyên tĩnh trở thành phương pháp phổ biến để khảo sát địa chất cơng trình, nên hữu ích để ước tính sức chống cắt 𝑆𝑢 đất sét dựa kết thí nghiệm xuyên tĩnh tương quan sức chống cắt khơng nước sức kháng côn thiết lập Trong viết này, liệu thu thập sức chống cắt không nước (𝑆𝑢 ) từ thí nghiệm cắt cánh trường sức kháng thí nghiệm xun tĩnh sét mềm bão hòa nước sử dụng để thiết lập tương quan Thông thường, sức chống cắt không nước sét mềm bão hòa nước gia tăng theo độ sâu Một tương quan thực nghiệm 𝑆𝑢 với áp lực tổng hữu lớp đất phủ phía thừa số (𝑁𝑘 ) tính tốn dựa kinh nghiệm địa phương Thừa số lấy trung bình 17 (theo Kjekstad cộng 1978) 𝑞 −𝜎 sử dụng công thức 𝑆𝑢 = 𝑐 𝑣0 Giá trị 𝑁𝑘 độc lập với tỉ số cố kết Một số 𝑁𝑘 𝑞 người có kinh nghiệm sử dụng quan hệ 𝑆𝑢 = 𝑁𝑐 , lấy 𝑁𝑐 thay đổi từ đến 20, trung 𝑐 bình 15 Các kết nghiên cứu dự án Metro City cho thấy giá trị 𝑁𝑘 phù hợp với tương quan khác công bố Kết luận thừa số tương quan nhận từ nghiên cứu sử dụng cho sét mềm bão hòa nước khu vực nghiên cứu áp dụng cho việc thiết kế móng Từ khóa: Sức chống cắt khơng nước (𝑆𝑢 ), sức kháng (𝑞𝑐 ), thừa số côn (𝑁𝑘 ) Abstract: The undrained shear strength (𝑆𝑢 ) of clay is generally obtained from laboratory tests on undisturbed soil or direct measure using field vane shear test As cone penetration test (𝐶𝑃𝑇) has become a popular method for exploring the subsoil stratification, it will be useful for pratising engineers to evaluate the 𝑆𝑢 of clay based on 𝐶𝑃𝑇 results if the correlation between the 𝑆𝑢 and the cone resistance (𝑞𝑐 ) is established In this paper, the data of 𝑆𝑢 from the field vane shear tests and cone resistance (𝑞𝑐 ) from the sites located on typical saturated soft soil in several regions in Ho Chi Minh City where they are collected and used for establishing an empirical correlation An empirical cone factor (𝑁𝑘 ) in the range of Thạc sĩ Trường Đại học Nam Cần Thơ 75 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 numbers is obtained This 𝑁𝑘 value can be used to evaluate the 𝑆𝑢 of clays This obtained 𝑁𝑘 values are compared with 𝑁𝑘 values of other known soft clays Generally, the undrained shear strength of the saturated soft clay increases with depth An emperical correlation of 𝑆𝑢 with effective overburden pressure is developed and the cone bearing factor (𝑁𝑘 ) will be computated based on local experience The cone factor (𝑁𝑘 ) of 17 ± is recommended using 𝑞 −𝜎 𝑞 𝑆𝑢 = 𝑐𝑁 𝑣0 and of 28 ± using 𝑆𝑢 = 𝑁𝑐 The results show that the 𝑁𝑘 values is in the 𝑘 𝑐 agreement with the published correlations It is concluded the correlation factors obtained in this study can be used for saturated soft clay in the study regions and can be applied for computation to evaluate the pile capacity Keywords: Undrained Shear Strength (𝑆𝑢 ), cone resistance (𝑞𝑐 ), cone factor (𝑁𝑘 ) Giới thiệu Trong giai đoạn thực cơng nghiệp hóa, loạt cảng xây dựng dọc theo sông Thị Vải cách thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam khoảng 80 km phía đơng nam Các cảng xây dựng mặt đất khai hoang, phía lớp đất sét dày, mềm, trầm tích, cố kết thường Tại cảng Cái Mép, lớp đất sét dày khoảng 30 đến 40 m Thí nghiệm 𝐶𝑃𝑇𝑢 𝑉𝑆𝑇 xem thiết bị thí nghiệm trường cho độ tin cậy phù hợp để đánh giá tương quan sức kháng cắt khơng nước (𝑆𝑢 ) đất sét bão hòa nước Sự tương quan 𝑆𝑢 hai loại thiết bị thí nghiệm nghiên cứu ứng dụng nhiều nơi giới Do tính đặc thù địa chất vùng miền nên để ứng dụng thành công kết nghiên cứu cho khu vực đất yếu Việt Nam thiết phải có nghiên cứu, đánh giá hiệu chỉnh Trong phạm vi báo phân tích tương quan 𝑆𝑢 thí nghiệm 𝐶𝑃𝑇𝑢 𝑉𝑆𝑇 từ hồ sơ khảo sát địa chất cơng trình dự án Metro City, khu vực Nhà Bè TP Hồ Chí Minh, dự án Cảng Cái Mép Cảng Thị Vải Ở bề dày lớp đất yếu có giá trị đáng kể loại hình thí nghiệm đất yếu đầy đủ nên thuận lợi để phân tích thiết lập tương quan Sức chống cắt 𝑺𝒖 phương pháp nghiên cứu Đất loại sét khu vực nghiên cứu có độ ẩm cao trạng thái mềm nên nước liên kết, lỗ rỗng có hàm lượng đáng kể nước tự Do đó, tính tốn điều kiện đất yếu bão hoà nước, trọng lượng thân lớp đất xác định thông qua giá trị ứng suất hữu hiệu Theo kết tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng, độ sâu mực nước ngầm lớp đất yếu khu vực dao động khoảng 0,0m đến 0,8m, tính tốn xem mực nước ngầm nằm ngang mặt đất tự nhiên 76 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Hình Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Hình Khu vực nghiên cứu - vị trí dự án Khu đô thị Nhà Bè GS Metro City Căn kết khảo sát thu thập từ công trình khu vực này, sức kháng cắt khơng nước 𝑆𝑢 lớp sét yếu khu vực tổng hợp, phân tích Từ rút đánh giá, thiết lập mối quan hệ tương quan, kiến nghị phương pháp hợp lý xác định 𝑆𝑢 sử dụng tính tốn thiết kế móng Hình Một mặt cắt 𝐶𝑃𝑇𝑢 vùng đất nghiên cứu trước đóng cọc thử Tổng hợp giá trị áp lực tiền cố kết 𝜎𝑝′ từ kết nén cố kết 96 mẫu độ sâu ′ khác (có áp lực thân hữu hiệu 𝜎𝑣0 tương ứng), mức độ cố kết trước lớp sét yếu khu vực xem xét đánh giá Biểu đồ ứng suất trọng lượng thân áp lực tiền cố kết theo độ sâu thể hình 4a, hình 4b, cho thấy giá trị hệ số cố kết 𝑂𝐶𝑅 theo độ sâu 77 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Hình Hình Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Hình Biểu đồ phân bố độ ẩm trung bình (𝒘%) theo chiều sâu Càng xuống sâu, ứng suất trọng lượng thân (hữu hiệu) lớn nên độ chặt đất có khuynh hướng tăng theo độ sâu Trong trường hợp bỏ qua góc ma sát khơng nước (𝜑𝑢 ≈ 0), sức chống cắt khơng nước đánh giá thơng qua lực dính 𝑐𝑢 (𝑐𝑢 = 𝑞𝑢 ⁄2) từ kết thí nghiệm nén nở hơng Sức chống cắt theo độ sâu lấy mẫu từ kết thí nghiệm cắt phẳng nén nở hông tổng hợp nhiều phương pháp thí nghiệm phòng trường khác cho ta thấy 𝑆𝑢(𝐷𝑆𝑇) < 𝑆𝑢(𝑈𝑈) < 𝑆𝑢(𝐶𝑈) < 𝑆𝑢(𝑉𝑆𝑇) có khác biệt so với kết thu nhận từ trường điều kiện nằm tự nhiên đất Giá trị 𝑆𝑢 sử dụng phân tích tuỳ thuộc vào tốn thiết kế Việc phân tích số liệu tương quan giúp chọn lựa thông số hợp lý phục vụ tính tốn thiết kế vào tốn cụ thể Một số phân tích tương quan sức chơng cắt khơng thoát nước (Su ) với kết xuyên tĩnh sét mềm bão hòa nước cơng bố theo cách phân tích tương quan truyền thống 𝑞𝑐 = 𝑁𝑘 𝑆𝑢 + 𝜎0 Trong đó: 𝜎0 - Áp lực thân trường, tùy vào lý thuyết sử dụng, 𝜎𝑣0 , 𝜎ℎ0 hay 𝜎𝑚𝑒𝑎𝑛 𝑁𝑘 (𝑁𝑐 ) - Hệ số mũi côn lý thuyết, bao gồm hệ số hình học hệ số độ sâu 78 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Hình Giá trị hệ số rỗng (e) theo độ sâu Một dãy rộng giá trị cho 𝑁𝑘 𝑁𝑐 theo Brand cộng sự, Schmertman (1975, 1978), Lunne cộng (1976), Baligh cộng (1979) Lunne Klevin (1981) Jamiolkowski cộng (1982) Yu cộng (2000) lấy 𝑁𝑘 10 cho xuyên tĩnh khơng nước Lunne Klevin (1981) khảo sát giá trị hệ số côn 𝑁𝑘 cho đất sét cố kết thường cố kết Giá trị 𝑁𝑘 nhận cho bảng sau: Bảng Thừa số côn 𝑵𝒌 cho đất sét cố kết thường cố kết (Lunne Klevin 1981) Loại sét Hệ số côn 𝑁𝑘 Cố kết thường Quá cố kết Ở độ sâu nông Ở độ sâu sâu 11÷ 19 15 ÷ 20 12 ÷ 18 Một giá trị 20 dùng cho hệ số côn hai loại đất sét thường cố kết chấp nhận Baligh cộng (1979) giới thiệu bảng giá trị 𝑁𝑘 cho loại sét khác trình bày Bảng 2, dãy giá trị 𝑁𝑘 từ ÷ 28 Giá trị thấp cao 𝑁𝑘 ghi nhận cho loại đất sét có tính dẻo cao độ nhạy cao (𝑆𝑡 > 40) Các đường cong trình bày loạt thừa số giảm tương ứng với loại trầm tích mà độ nhạy giảm theo chiều sâu 79 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Bảng Thừa số côn (𝑵𝒄 ) xác định cho loại trầm tích sét khác (Brand cộng hiệu chỉnh 1984) Tham chiếu Thomas (1965) Ward cộng (1965) Meigh Corbett (1965) Ladanyi Eden (1969) Ladanyi Eden (1969) Pham (1972) Anagnostopoulos (1974) Brand cộng (1974) Brand cộng (1974) Thừa số trung bình 𝑁𝑘 (= 𝑞𝑐 ⁄𝑆𝑢 ) 18 15,5 𝑤(%) 𝑊𝐿 (%) 𝐼𝑝 (%) 𝑆𝑢 (𝑘𝑃𝑎) 20÷30 22÷26 80÷85 60÷71 50 36÷43 49÷285* 206÷510* - Dẻo Dẻo Sét vịnh Arabian 16 30÷47 38÷62 20÷35 4,9÷39** Dẻo Sét Leda (Gloucester) Sét Leda (Ottawa) Sét TP Bankok Sét Patras 7,5 50÷57 50 23 25** 30÷50 Chảy 5,5 72÷84 40 20 56** 10÷35 Chảy 16 17 60÷70 30 70÷80 35 19 60÷130 60÷130 60÷120 12,8÷37,3** 5÷7 Chảy 14 100÷130 100÷135 60÷80 12,8÷19,6** 6÷8 Chảy Sét Sét London Sét London Sét Bankok (Bangpli) Sét Bankok phong hoá (Bangpli) * - nén nở hông ** - cắt cánh Bản chất sét Hình Tóm tắt chất thừa số cho vài loại sét Scandinavian (Theo Lunne cộng 1976) 𝑁𝑘(𝐹𝑉𝑆𝑇) = 80 Độ Trạng nhạy thái 40÷50 12,8÷28,5** 5÷7 18 29,4÷68,7** 1,5÷3 Dẻo Dẻo Hình Hệ số côn thực nghiệm 𝑁𝑘 theo độ sâu với loại trầm tích sét khác (Theo Baligh cộng sự) 𝑞𝑐 − 𝜎𝑣0 𝑆𝑢(𝐹𝑉𝑆𝑇) TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Bảng Tóm tắt chất vật liệu đất hệ số côn cho vài loại sét Scandinavian (Theo Lunne cộng 1976) Địa điểm Phạm vi 𝜏𝑓 (𝑡/𝑚2 ) 2÷2,5 2÷4,5 2,5÷4 2÷3 2÷4 3÷2 1,3÷2,5 1,2÷1,4 1,8÷4,8 0,6÷1,2 0,8÷2,0 1,5÷2,5 2,5÷4,2 4,5÷5,5 Chỉ số dẻo Độ nhạy Thừa số côn 𝑁𝑘 (%) (𝑆 ) 𝐼𝑃 𝑡 Sunland 22,28 10÷15 17÷18 Drammen 20 ∼ 10 ∼2 15,5 ∼ 10 3÷4 Dansvigsgate 14÷15 20÷25 6÷9 Drammen 14÷16 10÷11 2÷4 16÷20 B∅rresens gate 15÷25 ∼ 15 20÷24 Drammen 50÷160 ∼5 16÷18 Ons∅y 5÷10 20÷30 13÷18 4÷7 35÷40 8÷9 Skå-Edeby 6÷10 45÷80 10÷12 10÷15 30÷50 13,5÷14,5 15÷24 G∅teborg 50÷60 13÷14 13÷19 50÷55 13÷14 13÷17 ∼ 15 Trong hình cho ta thấy xu hướng chung thừa số (𝑁𝑘 ) tăng tính dẻo giảm hệ số (𝑁𝑘 ) có xu hướng giảm độ nhạy tăng Các nghiên cứu xác định sức chống cắt khơng nước đất dựa vào kết thí nghiệm xuyên tĩnh (𝐶𝑃𝑇) cho thấy sức kháng cắt không nước TP Hồ Chí Minh phân tích theo tương quan truyền thống xác định 𝑁𝑘𝑡 = 15 (Hoàng Thế Thao, Châu Ngọc Ẩn, Võ Phán) Ngoài ra, tác giả thiết lập tương quan sức chống cắt khơng nước (𝑆𝑢 ) đất sét yếu TP Hồ Chí Minh theo thí nghiệm xun tĩnh với thí nghiệm cắt trực tiếp phòng cho đất sét trạng thái nhão trạng thái dẻo nhão Chiều sâu (m) 4÷9 9÷14 14÷22 5÷10 11÷30 5,5÷12 12÷30 1÷9 10÷20 1÷4 4÷12 3÷10 10÷21 21÷30 Bảng Các nghiên cứu xác định sức chống cắt khơng nước đất dựa vào kết thí nghiệm xuyên tĩnh (𝑪𝑷𝑻) TP Hồ Chí Minh Tên đất Đất sét Hàm tương quan = 0,6086 𝑆𝑢(𝐶𝑃𝑇) − 9,745 Trạng thái Nhão 𝑆𝑢(𝐷𝑆) Dẻo nhão 𝑆𝑢(𝐷𝑆) = 0,618 𝑆𝑢(𝐶𝑃𝑇) − 25,443 Đối với đất sét trạng thái nhão, tỉ số 𝑆𝑢(𝐶𝑃𝑇) 𝑆𝑢(𝐷𝑆) Đối với đất sét trạng thái dẻo nhão, tỉ số Hệ số tương quan 𝑅 0.9769 0.9963 = (3,0 ÷ 4) 𝑆𝑢(𝐶𝑃𝑇) 𝑆𝑢(𝐷𝑆) = (2,2 ÷ 2,8) Kết thí nghiệm cho thấy tỉ số giảm theo độ sâu cho loaị đất trạng thái đất 81 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Số liệu khảo sát địa chất Dữ liệu dùng để phân tích sức kháng cắt khơng nước 𝑆𝑢 từ thí nghiệm trường phòng thu thập từ kết khảo sát Dự án Đô thị Nhà Bè GS Metro City Dự án dự kiến xây dựng xã Phước Kiển Nhơn Đức, thuộc huyện Nhà Bè, thành phố Hồ chí Minh, cách trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh (chợ Bến Thành) khoảng 12km Khối lượng khảo sát: + 63 lỗ khoan với độ sâu 40m ÷ 50m cho việc thu thập liệu lớp đất yếu 25 lỗ khoan với độ sâu 80m ÷ 90m cho vị trí cầu + 30 vị trí thí nghiệm cắt cánh thiết bị 𝐸𝑉𝑇2000 hãng Geotech + 30 vị trí thí nghiệm xun tĩnh điện có đo áp lực nước lỗ rỗng 𝐶𝑃𝑇𝑢 thiết bị Geotech (Thụy Điển) Căn kết khảo sát thu thập từ cơng trình khu vực này, sức kháng cắt khơng nước 𝑆𝑢 lớp sét yếu khu vực tổng hợp, phân tích Từ rút đánh giá, thiết lập mối quan hệ tương quan, kiến nghị phương pháp hợp lý xác định 𝑆𝑢 sử dụng tính tốn thiết kế móng Hình 10 Quan hệ 𝒄𝒖 theo độ sâu (từ thí nghiệm cắt phẳng) 82 Hình 11 Quan hệ 𝒄𝒖 theo độ sâu (từ thí nghiệm 𝑼𝑪) TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Từ kết thể hình 3.9 thấy sức chống cắt thể thông qua lực dính khơng nước có khuynh hướng tăng theo độ sâu gần với qui luật tuyến tính Sự gia tăng sức chống cắt khơng nước từ kết nén nở hơng (hình 3.10 nhận thấy với độ biến động lớn Ngồi ra, thấy giá trị lực dính khơng nước từ kết thí nghiệm nén nở hơng có khuynh hướng lớn so với kết cắt phẳng Điều hoàn toàn hợp lý sở cân giới hạn Khi mẫu đất trạng thái cân giới hạn, quan hệ thành phần ứng suất biểu diễn theo biểu thức: 𝜑 𝜑 𝜎1 = 𝜎3 𝑡𝑔2 (45𝑜 + ) + 2𝑐𝑡𝑔 (45𝑜 + ) 2 𝜑 Với 2𝑐 𝑡𝑔 (45𝑜 + ) = 𝑞𝑢 Trong trường hợp 𝜑𝑢 = 𝑞𝑢 = 2𝑐𝑢 Thí nghiệm nén ba trục cho phép mô tả ứng xử đất thuận lợi thí nghiệm phòng khác Thực vậy, ưu điểm phương pháp thí nghiệm trình thí nghiệm, phương tác dụng thành phần ứng suất (𝜎3 , 𝜎1 ) kiểm sốt chặt chẽ Ngoài ra, việc nén trước mẫu cho phép mô tả lại trạng thái ứng suất gần với điều kiện thực tế đất điều kiện nước Kết thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ 𝑈𝑈 thể kết hình 12 ′ Với số liệu phân tích, quan hệ tỷ số 𝑆𝑢 ⁄𝜎𝑣0 theo mức độ nén chặt thiết lập lại Một phương pháp thí nghiệm trường đánh giá sức chống cắt khơng nước sét mềm đáng tin cậy cắt cánh Để đảm bảo thể sức chống cắt điều kiện nằm tự nhiên, việc cắt cánh thực cách ấn trực tiếp cánh cắt xuống đến độ sâu thí nghiệm tiến hành cắt (không cắt lỗ khoan) Kết tổng hợp 30 vị trí cắt cánh khu vực thể hình 13 Hình 12 Quan hệ cu theo độ sâu (từ thí nghiệm nén ba trục 𝑼𝑼) 83 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Hình 13 Kết thí nghiệm cắt cánh 30 vị trí Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Hình 14 Quan hệ 𝑺𝒖 theo độ sâu cho lớp 1-bùn sét (từ thí nghiệm cắt cánh 𝑽𝑺𝑻 30 vị trí thí nghiệm) Do đất yếu phạm vi khảo sát hầu hết trạng thái cố kết thường nên sức chống cắt khơng nước tăng tuyến tính theo độ sâu với tương quan chặt chẽ Việc phân tích sức chống cắt khơng nước có xét đến ứng suất nén trước thể ′ thông qua giá trị tỷ số không thứ nguyên 𝑆𝑢 ⁄𝜎𝑣0 Nhận xét: Từ độ sâu 10m trở xuống, tỷ số độ bền khơng nước ′ (𝑆𝑢 ⁄𝜎𝑣0 ) 𝑉𝑆𝑇 gần không đổi, phù hợp với biểu đồ OCR hình 3.7 (b) từ m÷ 10 m: đất cố kết nhẹ (𝐿𝑂𝐶); 10m trở xuống: đất cố kết thường (𝑁𝐶) Hình 15 Biểu đồ quan hệ tỷ số 𝑺𝒖 ⁄𝝈′𝒗𝟎 theo chiều sâu 84 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Kết phân tích tương quan 𝑺𝒖 thí nghiệm cắt cánh thí nghiệm xuyên tĩnh 3.1 Khu vực Nhà Bè Một áp dụng sớm thí nghiệm xuyên tĩnh đánh giá sức chống cắt khơng nước đất sét Một nhìn tồn diện đánh giá cường độ chống cắt khơng nước Su từ liệu thí nghiệm xuyên tĩnh trình bày Baligh cộng (1980), Jamiolkowski cộng (1982), Lunne Kleven (1981), Robetson cộng (1986) Sức chống cắt thông số tùy thuộc đáng kể vào loại thí nghiệm sử dụng, tốc độ biến dạng hướng mặt phẳng phá hoại Su tính tốn theo cơng thức: 𝑞𝑡 − 𝜎𝑣0 𝑆𝑢 = 𝑁𝑘𝑡 Trong đó: 𝜎𝑣0 - ứng suất thân tổng cộng trường (kPa), ứng suất trung bình trường [𝜎𝑚 = (𝜎𝑣0 + 2𝜎ℎ0 )] 𝑞𝑡 - sức kháng mũi hiệu chỉnh (kPa); 𝑞𝑡 = 𝑞𝑐 + 𝑢𝑡 (1 − 𝑎) a: tỉ diện tích tiết diện ngang mũi phía vòng đá thấm (𝐴𝑁 = 𝜋 diện mủi côn (𝐴𝑇 = 𝜋 𝐷2 𝑑2 ) tiết ), gọi hệ số hiệu chỉnh mũi côn, a thường có giá trị từ 0,6 – 0,9 Xuyên sử dụng dự án có 𝑎 = 0,648 𝑁𝑘𝑡 - hệ số mũi xuyên điện Piezocone 30 vị trí khu vực nghiên cứu, với độ sâu từ 22m đến 39m, giá trị 𝑁𝑘𝑡 tính dựa theo sức chống cắt khơng nước hiệu chỉnh 𝑆𝑢 thí nghiệm cắt cánh Trong sơ đồ đây, kết 𝑆𝑢 tính tốn từ kết thí nghiệm xun với hệ số 𝑁𝑘𝑡 = 12 Giá trị Su từ kết thí nghiệm xuyên với hệ số 𝑁𝑘𝑡 = 12 theo độ sâu tăng theo qui luật tuyến tính với tương quan chặt chẽ Điều thể kết xuyên phù hợp đất trạng thái cố kết thường 85 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Hình 17 Quan hệ Nkt ~𝑧 Hình 18 Quan hệ 𝑵𝒌𝒕 𝝈′𝒗𝟎 ~𝑧 Hình 16 Quan hệ 𝑺𝒖 theo độ sâu (từ thí nghiệm xuyên Piezocone 𝐶𝑃𝑇𝑢 , với 𝑁𝑘𝑡 = 12) N Thiết lập quan hệ giá trị Nkt , σ′kt theo độ sâu hình 17, hình 18 v0 Nhận thấy giá trị 𝑁𝑘𝑡 khu vực Nhà Bè số hàm theo độ sâu (hình 3.16) Tương quan tỷ số 𝑵𝒌𝒕 𝝈′𝒗𝟎 theo độ sâu chặt chẽ tương quan giá trị 𝑁𝑘𝑡 theo độ sâu (hình 3.18) với phương trình quan hệ: 𝑁𝑘𝑡 ′ 𝜎𝑣0 = 𝑐𝑧 −𝑑 ; với 𝑐 = 1,02 𝑑 = 0,6557 với 𝑧 - độ sâu (m) 3.2 Dự án Cảng Thị Vải Giới thiệu GROUP GROUP GROUP Hình 19 Cảng Thị Vải (JICA 2006) vị trí nhóm phân tích tương quan 86 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Cảng Thị Vải có diện tích 470 x 600 m dược xây dựng sơng Thị Vải cách TP Hồ Chí Minh khoảng 90 km hướng Đông Bắc thuộc huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Ba nhóm vị trí khảo sát 𝐶𝑃𝑇𝑢 𝑉𝑆𝑇 điển hình Cảng Thị Vải hình 20 phân tích tương quan Hình 20 Quan hệ đặc trưng vật lý học tiêu biểu cho vị trí VST -7 Các vị trí thí nghiệm cắt cánh gồm vị trí VST – 7, VST − 8, VST − vị trí thí nghiệm xuyên tĩnh tương ứng Xuyên sử dụng dự án có hệ số a = 0,636 Tính hệ số 𝑵𝒌𝒕 vị trí thí nghiệm cắt cánh (𝑽𝑺𝑻 − 𝟕) với kết thí nghiệm xuyên tĩnh (𝑪𝑷𝑻𝒖 ) tương ứng Bảng Tổng hợp số liệu khảo sát, hiệu chỉnh tính giá trị 𝑵𝒌𝒕 vị trí 𝑽𝑺𝑻 − 𝟕 Hình 21 Sơ đồ xuyên vị trí VST - 87 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Tính hệ số 𝑵𝒌𝒕 vị trí thí nghiệm cắt cánh (𝑽𝑺𝑻 − 𝟖), (𝑽𝑺𝑻 − 𝟗) với kết thí nghiệm xuyên tĩnh (𝑪𝑷𝑻𝒖 ) tương ứng Bảng Tổng hợp số liệu khảo sát, hiệu chỉnh tính giá trị 𝑁𝑘𝑡 vị trí 𝑉𝑆𝑇 − Bảng Tổng hợp số liệu khảo sát, hiệu chỉnh tính giá trị 𝑵𝒌𝒕 vị trí 𝑽𝑺𝑻 − 𝟗 Tính hệ số 𝑵𝒌𝒕 vị trí thí nghiệm cắt cánh với kết thí nghiệm xuyên tĩnh (𝑪𝑷𝑻𝒖 ) tương ứng Tổng hợp kết phân tích lựa chọn 𝑵𝒌𝒕 vị trí dự án Bảng 𝑵𝒌𝒕 vị trí dự án 𝑵𝒌𝒕 Khu vực Nhà Bè Metro City 12 Cảng Thị Vải VST-7 VST-8 VST-9 17 19 18 Dự án Metro City dựa vào kết phân tích đánh giá vị trí 30 lỗ khoan, giá trị 𝑁𝑘𝑡 tác giả lựa chọn 12 giá trị 𝑁𝑘𝑡 từ kết vị trí lỗ khoan cho khu vực Cảng Thị Vải 18 Nhận xét: Qua kết khảo sát, lớp sét yếu khu vực có tính cố kết thường gần mặt đất từ độ sâu 10m trở lên có tính q cố kết nhẹ Cường độ kháng cắt khơng nước 𝑆𝑢 từ phương pháp thí nghiệm có xu hướng tăng theo độ sâu với qui luật tuyến tính, điều thể rõ nét thí nghiệm cắt cánh Giá trị 𝑆𝑢 thu nhận từ phương pháp thí nghiệm có xu hướng: 𝑆𝑢(𝐷𝑆𝑇) < 𝑆𝑢(𝑈𝑈) < 𝑆𝑢(𝐶𝑈) < 𝑆𝑢(𝑉𝑆𝑇) ′ Tỷ số 𝑆𝑢 ⁄𝜎𝑣0 có đặc điểm phi tuyến đất cố kết tăng theo gia tăng hệ ′ số cố kết 𝑂𝐶𝑅 Trong đất cố kết thường, tỷ số 𝑆𝑢 ⁄𝜎𝑣0 có đặc điểm tuyến tính theo độ sâu Giá trị 𝑆𝑢 thu từ thí nghiệm nén nở hơng xấp xỉ gần với giá trị 𝑆𝑢 thu từ 88 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 thí nghiệm nén ba trục 𝑈𝑈 Tuy nhiên, kết nén nở hông biến động lớn tương quan theo độ sâu Kết thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ 𝐶𝑈 phù hợp với điều kiện thực tế so với thí nghiệm phòng khác Tương quan 𝑆𝑢 𝑈𝑈 𝐶𝑈 chặt chẽ khác biệt 𝑆𝑢 hai phương pháp đánh giá thông qua tỷ số 𝑆𝑢(𝑈𝑈) ⁄𝑆𝑢(𝐶𝑈) Tỷ số tăng theo gia tăng hệ số 𝑂𝐶𝑅, với đất có giá trị 𝑂𝐶𝑅 lớn giá trị 𝑆𝑢(𝑈𝑈) gần với giá trị 𝑆𝑢(𝐶𝑈) Do đó, với đất cố kết thường có giá trị 𝑂𝐶𝑅 bé 𝑆𝑢(𝑈𝑈) 𝑆𝑢(𝐶𝑈) khác biệt đáng kể Việc so sánh kết thí nghiệm nén ba trục 𝐶𝑈 với thí nghiệm cắt cánh trường 𝑉𝑆𝑇 cho thấy 𝑆𝑢(𝐶𝑈) có xu hướng tương đồng với giá trị 𝑆𝑢 hiệu chỉnh theo Bjerrum đất cố kết tương đồng với giá trị 𝑆𝑢 trường chưa hiệu chỉnh đất cố kết thường Kết tương quan hai thí nghiệm cắt cánh 𝑉𝑆𝑇 xuyên tĩnh điện 𝐶𝑃𝑇𝑢 phù hợp với quan hệ 𝑁𝑘𝑡 ′ 𝜎𝑣0 = 𝑓(𝑧) Điều chứng tỏ giá trị 𝑁𝑘𝑡 số lâu thường dùng mà thay đổi theo độ sâu 𝑧 theo hàm ′ số có dạng 𝑁𝑘𝑡 = 𝜎𝑣0 𝑐 𝑧 −𝑑 với 𝑐, 𝑑 hệ số xác định từ thí nghiệm Kết luận Từ việc tổng hợp phân tích hàng loạt kết thí nghiệm phòng trường xác định sức chống cắt khơng nước tương quan thiết lập, rút kết luận sau: Sức chống cắt không nước hợp lý thu nhận từ kết thí nghiệm cắt cánh Do thí nghiệm đánh giá ứng xử thực tế đất nằm tự nhiên giá trị 𝑆𝑢 có xu hướng tăng tuyến tính theo độ sâu đất cố kết thường ′ - Từ độ sâu 10 m trở lại, tỷ số cố kết 𝑆𝑢 ⁄𝜎𝑣0 thay đổi phạm vi 0,44 ÷1,33; từ độ ′ sâu 10 m trở tỷ số 𝑆𝑢 ⁄𝜎𝑣0 dao động phạm vi hẹp 0,35 ÷ 0,4 𝑁𝑘𝑡 - Giá trị 𝑁𝑘𝑡 thay đổi phạm vi 7,1 ÷ 16,3 tăng tuyến tính độ sâu theo quan hệ: = 0,504 𝑧 + 6,13, với sai số bình phương cực tiểu 𝑅 = 0,8853 - Tương quan 𝑁𝑘𝑡 ′ 𝜎𝑣0 𝑁𝑘𝑡 ′ 𝜎𝑣0 độ sâu chặt chẽ đáng kể thể biểu thức = 1,02 𝑧 −0,6557 với sai số bình phương cực tiểu 𝑅 = 0,9599 Do sức kháng cắt khơng nước phụ thuộc đáng kể vào độ sâu lớp đất nên khó tiến hành thống kê để chọn lựa giá trị tiêu chuẩn hay tính tốn Trong trường hợp sử dụng hàm tốn xấp xỉ trường hợp tính tốn Sức kháng cắt khơng nước từ kết thí nghiệm nén nở hơng có giá trị biến động lớn không tuân theo qui luật nên kiến nghị khơng nên sử dụng tính tốn thiết kế 89 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ Tạp chí Khoa học Kinh tế phát triển số 05 Sức kháng cắt khơng nước Su nên đánh giá theo mức độ nén chặt (thông qua hệ số rỗng 𝑒, độ ẩm 𝑤% hay biến dạng thể tích 𝜀𝑣 % từ thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ 𝐶𝑈 (hay nén ba trục 𝐶𝐾0 𝑈 xét đến tính bất đẳng hướng đất nền) với nhiều cấp nén tương ứng với nhiều trạng thái độ chặt khác Sự gia tăng sức kháng cắt khơng nước theo mức độ gia tải đánh giá thơng qua quan hệ 𝑆𝑢 với mức độ nén chặt thu từ thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ 𝐶𝑈 Tương quan thí nghiệm cắt cánh trường thí nghiệm nén theo sơ đồ 𝐶𝑈 nên nghiên cứu thêm số liệu thực tiễn đầy đủ quan hệ chặt chẽ tin cậy Từ thay thí nghiệm cắt cánh trường thí nghiệm nén 𝐶𝑈 phòng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc Ẩn, (2010) Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] Vũ Cơng Ngữ, Nguyễn Thái, (2003) Thí nghiệm đất trường ứng dụng phân tích móng - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] Võ Phán (2010) Các phương pháp khảo sát trường thí nghiệm đất phòng, [4] Võ Phán, Hoàng Thế Thao, Đỗ Thanh Hải (2005) Thiết lập tương quan module biến dạng đất khu vực TP.HCM theo thí nghiệm xuyên tĩnh với kết thí nghiệm phòng [5] Tài liệu khảo sát địa chất dự án Metro City, khu vực Nhà Bè TP Hồ Chí Minh [6] Tài liệu khảo sát địa chất dự án Cảng Cái Mép - Thị Vải, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu [7] Bùi Trường Sơn (2009), Địa chất cơng trình NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh [8] Trần Văn Việt, (2004) Cẩm nang dùng cho kỹ sư Địa kỹ thuật - Nhà xuất Xây dựng [9] ASTM D3441-05 - Standard Test Method for Mechanical Cone Penetration Tests of Soil [10] ASTM D5578-07 - Standard Test Method for Electronic Friction Cone and Piezocone Penetration Testing of Soils [11] Fellenius, B H., and Eslami, A., (2000) Soil Profile from CPT and CPTu data - “Year 2000 Geotechnics” Geotechnical Engineering Conference, Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand, November 27 - 30, 2000 [12] P.K Robertson and K.L Cabal (Robertson), (2010) Guide to Cone Penetration Testing for Geotechnical Engineering Gregg Drilling and Testing, Inc 90 ... cánh thí nghiệm xuyên tĩnh 3.1 Khu vực Nhà Bè Một áp dụng sớm thí nghiệm xuyên tĩnh đánh giá sức chống cắt khơng nước đất sét Một nhìn tồn diện đánh giá cường độ chống cắt khơng nước Su từ liệu thí. .. phân tích tương quan sức chơng cắt khơng nước (Su ) với kết xuyên tĩnh sét mềm bão hòa nước cơng bố theo cách phân tích tương quan truyền thống