Nghiên cứu giải pháp cải tạo đất địa phương bằng vôi kết hợp vải địa kỹ thuật làm đất đắp nền đường khu vực tỉnh Hậu Giang

Bài báo trình bày phương pháp sử dụng đất sét yếu địa phương đã được cải tạo với vôi để đắp nền đường có trải vải địa kỹ thuật. Bằng thí nghiệm cắt trực tiếp và nén một trục nở hông, nghiên cứu xác định hàm lượng vôi hợp lý nhất về mặt hiệu quả cải tạo đất, từ đó áp dụng vào nền đất đắp để làm giảm hàm lượng vải địa kỹ thuật cần sử dụng.

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI TẠO ĐẤT ĐỊA PHƯƠNG BẰNG VÔI KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT LÀM ĐẤT ĐẮP NỀN ĐƯỜNG KHU VỰC TỈNH HẬU GIANG STUDY ON THE APPROACH TO USING LOCAL EARTH REINFORCED WITH LIME AND GEOTEXTILE FOR ROAD EMBANKMENT IN HAU GIANG PROVINCE PGS TS Võ Phán, KS Nguyễn Hữu Trung Tín Trường Đại học Bách Khoa-ĐHQG TP.HCM TĨM TẮT Bài báo trình bày phương pháp sử dụng đất sét yếu địa phương cải tạo với vơi để đắp đường có trải vải địa kỹ thuật Bằng thí nghiệm cắt trực tiếp nén trục nở hông, nghiên cứu xác định hàm lượng vôi hợp lý mặt hiệu cải tạo đất, từ áp dụng vào đất đắp để làm giảm hàm lượng vải địa kỹ thuật cần sử dụng Các hàm lượng vôi xét đến: 0%, 6%, 8%, 10 Ứng dụng kết vào công trình đường Thành phố Vị Thanh - tỉnh Hậu Giang ABSTRACT This paper presents a solution of using local soft clay mixed with lime for road embankment reinforced with geotextile By using Direct Shear Test and Unconfined Compression Test, with different contents of lime: 0%, 6%, 8%, 10%, the research figures out the optimum content of lime in respect of earth reinforcement efficiency, apply to road embankment to decrease the content of geotextile required In addition, the author considers to apply this result to a road in Vi Thanh city – Hau Giang province ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, nhu cầu khai thác tiềm kinh tế nâng cao đời sống người dân khu vực Đồng sông Cửu Long, hệ thống giao thông khu vực đà phát triển nhanh Trước nhu cầu tăng cao đó, việc tận dụng đất địa phương làm đất đắp giúp tiết kiệm đáng kể chi phí thời gian thi cơng Tuy nhiên, lịch sử hình thành địa chất Đồng Sơng Cửu Long bồi tích nên lớp đất bề mặt khu vực thường đất yếu, việc sử dụng lớp đất mặt để làm đất đắp đường mà trở nên khơng khả thi Vì vậy, nghiên cứu phương pháp gia cường đất khu vực trở nên ngày thiết yếu Trong phương pháp cải tạo đất nay, phương pháp cải tạo đất vôi đánh giá hiệu mặt chi phí, đất sau cải tạo có cường độ cao, nhiên lại có khuyết điểm trở thành vật liệu giịn Để cải thiện khuyết điểm đất trộn vơi, nghiên cứu xem xét giải pháp kết hợp vải địa kỹ thuật làm vật liệu chịu kéo vào đất cải tạo vôi việc ổn định đất đắp đường VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 367 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Thí nghiệm phịng: Tiến hành thí nghiệm cắt trực tiếp nén trục nở hông đất trộn với hàm lượng vơi 6%, 8%, 10% - Tính tốn mơ phỏng: Sử dụng phần mềm Geo Slope/W để tính tốn chiều cao lớp đất đắp đường KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1 Nguyên vật liệu dùng thí nghiệm Đất dùng cho thí nghiệm thuộc khu vực Thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang với thông số lý sau: Bảng Các thông số lý đất tự nhiên Trọng Giới hạn Độ Tỷ trọng hạt lượng riêng ẩm chảy Gs WL W γw kN/m3 % % 16,31 72,32 2,64 76,40 Góc ma Giới hạn Lực dính sát dẻo c φ WP % kPa Độ 30,9 4,2 3°20' Môđun nén E1-2 kPa 2.100 Bảng Hàm lượng thành phần hóa học vơi dùng thí nghiệm (%) CaO 69,67 SiO2 12,25 Al2O3 7,78 Fe2O3 3,82 MgO 0,88 3.2 Kết thí nghiệm cắt trực tiếp 3.2.1 Góc ma sát ϕ lực dính c hỗn hợp đất trộn vôi Bảng Bảng tổng hợp lực dính c hỗn hợp đất – vơi (kN/m2) Vôi (%) Bảo dưỡng (ngày) 10 Lực dính c (kN/m ) 5,5 6,5 10,6 14 21 28 21,1 26,0 32,5 29,0 35,2 42,1 30,2 41,0 47,8 Bảng Bảng tổng hợp góc ma sát φ hỗn hợp đất – vôi (độ) Vôi (%) Bảo dưỡng (ngày) 14 21 28 368 10 Góc ma sát φ (o) 5o26'  8o58'  25o43' 26o33' 26o06' 28o33' 26o32'  28o44'  12o33'  27o33' 29o28' 29o58'  VIEÄN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 60.00 Góc ma sát (o) 35 Lực dính (kN/m2) 50.00 % 40.00 30.00 % 20.00 10.00 0.00 30 25 20 15 10 10 20 30 10 Thời gian bảo dưỡng (ngày) 20 30 Thời gian bảo dưỡng (ngày) Hình Biểu đồ quan hệ lực dính c góc ma sát φ với thời gian bảo dưỡng hàm lượng vơi khác ¾ Khi tăng hàm lượng vơi từ 0% đến 8% lực dính tăng nhanh, tăng vôi từ 8% đến 10% tốc độ tăng lực dính giảm dần Góc ma sát tăng mạnh tăng hàm lượng vơi từ 0% đến 6%, cịn tăng hàm lượng vơi từ 6% đến 10% tốc độ tăng góc ma sát chậm ¾ Theo thời gian, lực dính c phát triển nhanh, cịn góc ma sát φ phát triển chậm Đáng ý đất với hàm lượng vôi 8% 10%, chênh lệch góc ma sát khơng đáng kể ( [FS] = 1.4 (Bishop), sử dụng đất tự nhiên có vải địa kỹ thuật chiều dày lớp đất đắp không 0,4 m Tức để đắp đường cao m, ta cần 10 lớp đất đắp, sử dụng lớp vải địa kỹ thuật ¾ Trong đó, sử dụng đất cải tạo với hàm lượng vôi bột 8% chiều cao lớp đất đắp 0,7 m Tức để đắp đường cao m, ta cần lớp đất đắp, sử dụng lớp vải địa kỹ thuật KẾT LUẬN Qua q trình thí nghiệm mơ loại đất yếu bề mặt khu vực thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang hàm lượng vơi thích hợp để làm tăng cường độ đất 8% Đất cải tạo với hàm lượng vôi 8% gia tăng sức kháng cắt đáng kể: lực dính c tăng 401% (từ 10,5 kN/m2 lên 42,1 kN/m2), góc nội ma sát φ tăng 234% (từ 12,54o lên 29,47o) Đất cải tạo vôi 8% gia tăng cường độ chịu nén đơn: qu tăng 394% (từ 120 kN/m2 lên 473 kN/m2) Khi đắp đường cao m có kết hợp vải địa kỹ thuật, để đạt hệ số an toàn FS > [FS] = 1,4 (theo Bishop), lớp đất dắp dày tối đa 0,4 m đất tự nhiên, lớp đất đắp dày 0,7 m đất cải tạo vơi 8% 372 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHEÄ 2016 TÀI LIỆU THAM KHẢO Võ Phán, Phan Lưu Minh Phượng Cơ học đất Nhà xuất Xây dựng, 2011 Châu Ngọc Ẩn Cơ học đất Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 22 TCN – 211 - 06, “ Áo đường mềm – Các yêu cầu dẫn thiết kế.” Locat J., Bérubé M., Choquet M "Laboratory investigations on the lime stabilization of sensitive clays: shear strength development" Groupe de recherche en géologie de I'ingénieur, Département de géologie, Université Laval, Sainte-Foy (Québec), 1989 Kaur, P., & Singh, G "Soil improvement with lime" IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSRJMCE), 2012 Negi, A S., Faizan, M., Siddharth, D P., & Singh, R (2013) "Soil stabilization using lime" International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology , vol.2, no.2, 2013 Bergado, D T., Anderson, L R., Miura, N., and Balasubramaniam, A S Soft ground improvement, ASCE Press, 1996 Người phản biện: GS TSKH Nguyễn Văn Thơ VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 373 ... dụng đất tự nhiên có vải địa kỹ thuật chiều dày lớp đất đắp không 0,4 m Tức để đắp đường cao m, ta cần 10 lớp đất đắp, sử dụng lớp vải địa kỹ thuật ¾ Trong đó, sử dụng đất cải tạo với hàm lượng vôi. .. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NỀN ĐẤT ĐẮP KHI XỬ LÝ BẰNG GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG VÔI KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT Từ kết thí nghiệm tác giảtiến hành mơ tốn đắp đường đất có gia cường phần Geo Slope/W... cao lớp đất đắp 0,7 m Tức để đắp đường cao m, ta cần lớp đất đắp, sử dụng lớp vải địa kỹ thuật KẾT LUẬN Qua q trình thí nghiệm mơ loại đất yếu bề mặt khu vực thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang