PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH CỦA ĐẤT YẾU THE METHOD OF RESEARCHING GEOTECHNICAL OF SOFT SOIL Th.S PHẠM THỊ HẢI YẾN Bộ môn XDD&CN; Khoa Cơng trình thủy TĨM TẮT: Việc nghiên cứu đặc tính địa chất cơng trình đất yếu gặp nhiều khó khăn khó lấy mẫu nguyên dạng đất Mặt khác, trình tiến hành thí nghiệm xác định đặc trưng lại có sai khác kết đơn ngun địa chất cơng trình Bài báo trình bày số phương pháp nghiên cứu đặc tính địa chất cơng trình đất yếu ABSTRACT: The researching work of geotechnical of soft soil faces many problems due to the difficulty in taking undisturbed pattern In addition, there are different resutls in testing the same unit This paper mentions some methods of researching geotechnical of soft soil I Khái niệm đất yếu Đất yếu chưa có khái niệm rõ ràng thống nhất, mối quan hệ tương tác với cơng trình có quy mơ tải trọng khác đất ứng xử khác nhau; có đất yếu với cấp loại cơng trình này, loại khơng yếu với cấp loại cơng trình khác Nhìn chung, có hai quan niệm đất yếu Theo quan điểm thứ nhất, đa số nhà nghiên cứu cho “Đất yếu” đất có sức chịu tải thấp, vào khoảng 0,5 - 1,0 kG/cm2, có tính biến dạng lớn, bão hồ nước, có hệ số rỗng lớn ( e>1), mơ đun tổng biến dạng thấp (thường E0 ≤ 50 kG /cm2), hệ số sức kháng cắt không đáng kể, không áp dụng giải pháp xử lý thích hợp việc xây dựng cơng trình đất yếu khó khăn khơng thực Khi nghiên cứu đất yếu, cần tiến hành thí nghiệm để xác định đặc trưng học (cường độ chống cắt đặc trưng biến dạng) chúng Các tiêu biểu thị sức kháng cắt đất gồm có lực dính kết C góc ma sát Tuỳ theo giải pháp thiết kế khác mà C, xác định theo phương pháp thí nghiệm khác Các tiêu biểu thị tính nén lún đất gồm có: độ bền kiến trúc úc; hệ số nén lún a số nén Cc; hệ số cố kết thẳng đứng Cv; môđun biến dạng Eo Dưới phương pháp xác định tính chất học đất yếu II.Các phương pháp thí nghiệm xác định sức kháng cắt đất yếu 1.Thí nghiệm nén ba trục Thí nghiệm nén ba trục thí nghiệm xác định sức kháng cắt đất áp dụng rộng rãi vị thí nghiệm mơ hình hố trạng thái ứng suất tự nhiên mẫu đất điều kiện nằm tự nhiên Thí nghiệm thực mẫu đất hình trụ có tỉ số chiều cao đường kính 2/1: kích thước mẫu thường 100 x 50mm 76 x 38mm Trong thực tế, sức kháng cắt đất thường thực theo sơ đồ: a) Thí nghiệm khơng cố kết, khơng nước đất bão hoà, ký hiệu UU Đây sơ đồ thí nghiệm đơn giản, vận hành nhanh, giá thành rẻ thơng dụng thí nghiệm nén ba trục Kết sức kháng cắt thu trạng thái ứng suất tổng Những nguyên lý trình bày sau liên quan đến đất bão hồ Trong suốt q trình thí nghiệm, nước lỗ rỗng bị khống chế khơng ngồi, mẫu đất không cố kết tải trọng tác dụng lên Vì nước cốt đất khơng chịu nén giả thiết nước không chứa không khí nên q trình thí nghiệm mẫu khơng bị biến dạng thể tích Khi thí nghiệm với đất bão hoà ( hệ số áp lực nước lỗ rỗng B = 1), độ tăng ứng suất tổng tạo nên tăng tương ứng áp lực nước lỗ rỗng (Δu = Δσ) khơng xảy tăng ứng suất hiệu quả, tức Δσ’ =0 Khi ta có: Su = cu ϕu = Giá trị Su gọi sức kháng cắt khơng nước đất b) Thí nghiệm cố kết, khơng nước đất bão hồ, ký hiệu CU Thí nghiệm theo sơ đồ này, mẫu đất trước tiên cố kết tải trọng tác dụng lên độ chặt đất tăng tới mức tối đa mà đạt tải trọng Sau tăng tải trọng gây cắt đất khơng cho nước Giai đoạn cố kết ban đầu chuyển đất tới trạng thái thể tích áp lực nước lỗ rỗng quy định, từ đo đạc xác thay đổi thể tích áp lực nước lỗ rỗng Kết thu theo sơ đồ sức kháng cắt theo hai trạng thái: + Đặc trưng sức kháng cắt cố kết khơng nước: ccu cu sử dụng cho thiết kế đắp đất theo giai đoạn đất yếu + Đặc trưng sức kháng cắt cố kết, thoát nước: c’ ’ dùng tính ổn định dài hạn c) Thí nghiệm cố kết, nước, ký hiệu CD Giống thí nghiệm cố kết khơng nước, mẫu thí nghiệm trước tiên tiến hành cố kết tải trọng tác dụng lên giai đoạn nén, mãu đất nước tự Sau tăng tải trọng gây cắt Tốc độ tăng tải gây cắt phải chậm đủ để đảm bảo không xảy việc tăng áp lực nước lỗ rỗng + Đặc trưng sức kháng cắt nhận được, theo sơ đồ thí nghiệm này, trạng thái ứng suất hữu hiệu với thông số c’ ’ riêng mẫu 2.Thí nghiệm cắt cánh trường Ta biết, khả thoát nước lỗ rỗng đất dính chậm nên số trường hợp tính tốn móng, đặc biệt nghiên cứu đất đắp đất yếu, thí nghiệm theo sơ đồ UU (khơng nước, khơng cố kết) thích hợp Trong đó, việc xác định Cuu phịng thí nghiệm khơng phải lúc thuận lợi, sét yếu than bùn Xuất phát từ vấn đề nêu trên, người ta đề xuất loại thí nghiệm, khơng cần tiến hành lấy mẫu nguyên dạng, xác định nhanh chóng sức kháng cắt khơng nước đất yếu Phương pháp cắt cánh thường sử dụng loại đất mềm yếu, khó có khả lấy mẫu nguyên dạng để thí nghiệm phịng đất loại sét mềm yếu, cát hạt nhỏ mịn bão hoà nước, loại đất bùn than bùn Hiện nay, nước ta, thiết kế đất yếu, thiết kế thi cơng cọc khoan nhồi, hố móng, người ta thường sử dụng phổ biến tài liệu thí nghiệm cắt cánh Thí nghiệm cắt cánh theo nguyên tắc cắt đất mặt phẳng định sẵn Nguyên lý thí nghiệm đơn giản ấn vào đất cánh cắt chữ thập thép, sau quay cánh cắt đất bị cắt xoay tròn (phá huỷ) xung quanh trục đo mơmen xoắn Đất bị cắt thời gian nhanh, nước không kịp ngồi nên thí nghiệm xem theo sơ đồ UU Ta tính ứng suất tiếp τ, từ có sức kháng cắt khơng nước Su (tức cu) đất yếu, ϕu = Thí nghiệm cắt cánh có độ tin cậy tương đối tốt Các sai sót có thí nghiệm cắt cánh thường là: cánh cắt dày, tỷ lệ chiều cao với bề rộng cánh không phù hợp, ma sát cần xuyên với đất không trừ thích hợp, tốc độ cắt khơng phù hợp III Các phương pháp thí nghiệm xác định tính nén lún đất yếu 1.Thí nghiệm nén trục khơng nở hơng Độ lún đất yếu bão hồ nước, tác dụng tải trọng, xảy tượng cố kết Hiện tượng xác định thiết bị nén trục không nở hông thí nghiệm nén ba trục Tuy nhiên, thí nghiệm nén ba trục tiến hành phức tạp, thực tế sử dụng để tính tốn nhiều Thí nghiệm nén lún cố kết tiến hành máy nén trục nhằm xác định thay đổi chiều cao mẫu đất nguyên dạng đựng hộp hình trụ khơng cho phép biến dạng ngang chịu lực nén thẳng đứng Từ kết thí nghiệm, ta xác định trị số áp lực tiền cố kết úc áp lực tiền cố kết áp lực nén giá trị trình cố kết thấm bắt đầu xảy ra, xác định số nén lún Cc (với đất cố kết bình thường, số nén lún hệ số nén lún, Cc lớn đất bị nén lún nhiều) Thí nghiệm nén cố kết cịn xác định tiến trình cố kết diễn theo thời gian tức độ lún theo thời gian cấp tải trọng khơng đổi Cv Thí nghiệm xun tĩnh (CPT) Ngồi thí nghiệm nêu trên, nghiên cứu đất yếu, thí nghiệm sử dụng phổ biến thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT), đặc biệt thí nghiệm có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTU) ứng dụng rông rãi Ưu điểm phương pháp xác nhanh chóng phân chia chi tiết địa tầng thành lớp đất có chất lượng xây dựng khác nhau, đánh giá mức độ đồng đất nền; xác định số đặc trưng biến dạng đất nền; dự báo loại (tên) đất Qua kết thí nghiệm xuyên, ta đưa mối tương quan sức kháng xuyên qc tiêu lý Vì vậy, từ qc cho phép tính tốn số tiêu lý đất sức chịu tải (cọc, móng nơng), mơdun biến dạng Eo Từ phương pháp thí nghiệm trên, đưa đánh giá định lượng đặc trưng học đất yếu Tuy nhiên, đơi lại có sai khác kết thí nghiệm phịng kết thí nghiệm trường phịng thí nghiệm Sự sai lệch số nguyên nhân sau: - Do thao tác trình lấy mẫu đất ngồi trường, làm mẫu bị xáo động mạnh, tính nguyên dạng - Do việc xác định khơng xác tiến hành bước thí nghiệm, việc tính tốn thiếu cẩn thận hay trình độ non người tiến hành thí nghiệm gây - Do sai số máy móc, cố tật thí nghiệm viên tác động môi trường xung quanh Trong địa chất công trình, sai lệch việc phân chia đơn ngun địa chất cơng trình khơng xác có xuất thấu kính, phân lớp móng loại đất lẫn vào Ngồi ra, cịn đặc tính khơng đồng nhất, khơng đẳng hướng đất đá gây Trên phương pháp nghiên cứu đặc tính địa chất cơng trình đất yếu số nguyên nhân gây sai lệch kết thí nghiệm Có thể có nhiều nguyên nhân việc dẫn đến sai lệch kết thí nghiệm, tuỳ trường hợp cụ thể đánh giá xác định qui luật phân phối Để nâng cao độ tin cậy kết thí nghiệm cần phải có kết hợp phương pháp nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO: Nguyễn Quang Chiêu, Nền đắp đất yếu, Nhà xuất giáo dục, 1999 Withlow, Cơ học đất, tập 1,2, Nhà xuất giáo dục, 1995 ... đất yếu, thí nghiệm theo sơ đồ UU (khơng nước, khơng cố kết) thích hợp Trong đó, việc xác định Cuu phịng thí nghiệm khơng phải lúc thuận lợi, sét yếu than bùn Xuất phát từ vấn đề nêu trên, người