Ảnh hưởng của độ bão hòa trong đất cát pha sét đến độ ổn định của mái dốc

-i- ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM NGỌC ĐĂNG KHOA ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ BÃO HÒA TRONG ĐẤT CÁT PHA SÉT ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA MÁI DỐC Chuyên Ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm Mã Số Ngành : 60580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 06 – 2015 - ii CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hƣớng dẫn khoa học: TS ĐỖ THANH HẢI Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày … tháng … năm … Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận Văn Trƣởng khoa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA Nguyễn Minh Tâm - iii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -Tp.HCM, ngày 15 tháng 06 năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM NGỌC ĐĂNG KHOA MSHV: 13090081 Ngày, tháng, năm sinh: 23-03-1981 Nơi sinh: Đồng Nai Địa mail: dangkhoa_cocnhoi@yahoo.com Điện thoại: 0919126625 Chuyên ngành: KT Xây Dựng Công Trình Ngầm MN: 60 58 02 04 I- TÊN ĐỀ TÀI: ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ BÃO HÒA TRONG ĐẤT CÁT PHA SÉT ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MÁI DỐC II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1- NHIỆM VỤ: - Làm sáng tỏ chất mơ hình đặc trƣng đất khơng bão hịa so với đất bão hịa - Đƣa quy trình chế bị mẫu đất khơng bão hòa từ tiêu vật lý đất - Thiết lập mối quan hệ độ bão hòa đất khơng bão hịa đến sức chống cắt đất cát pha sét thí nghiệm cắt trực tiếp mẫu chế bị phòng - Thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm đƣờng quan hệ Đất – Nƣớc (SWCC) theo nguyên lý bình chiết áp lực Tempe - Xây dựng đƣờng quan hệ Đất – Nƣớc (SWCC) cho đất cát pha sét - Tính tốn ổn định mái đốc mơ hình đất bão hịa mơ hình đất khơng bão hịa Sự thay đổi hệ số an toàn ổn định mái dốc độ bão hòa hay mực nƣớc ngầm thay đổi phần mềm Geoslope 2- NỘI DUNG: - MỞ ĐẦU - iv - CHƢƠNG 1: Tổng Quan Nghiên Cứu - CHƢƠNG 2: Cơ Sở Lý Thuyểt Đất Khơng Bão Hịa, Sức Chống Cắt Đất Khơng Bão Hịa Và Mái Dốc - CHƢƠNG 3: Thí Nghiệm Trong Phịng Xác Định Cƣờng Độ Chống Cắt Và Đƣờng Cong Đất – Nƣớc (SWCC) Trên Mẫu Đất Khơng Bão Hịa - CHƢƠNG 4: Ứng Dụng Tính Tốn Ổn Định Mái Dốc Thực Tế Bằng Phần Mềm Geoslope - Kết Luận Và Kiến Nghị - Tài Liệu Tham Khảo III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/01/2015 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 15/06/2015 V- CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS ĐỖ THANH HẢI CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TS ĐỖ THANH HẢI Ngày 15 tháng 06 năm 2015 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS LÊ BÁ VINH TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS NGUYỄN MINH TÂM -v- LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn gửi đến Thầy TS Đỗ Thanh Hải lời cảm ơn sâu sắc nhất, ngƣời tạo cho em ý tƣởng thực đề tài ln đồng hành, tận tình hƣớng dẫn, truyền đạt kiến thức cho em suốt q trình hồn luận văn Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy Bộ mơn Địa - Nền móng Trƣờng Đại học Bách Khoa Tp HCM tận tình dạy bảo suốt trình học tập Em xin chân thành cảm ơn cô Đặng Thị Ngọc bạn Truyền, bạn Vĩnh, quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện tốt suốt thời gian em làm thí nghiệm nghiên cứu phịng thí nghiệm mơn Địa Cơ Nền Móng Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè thầy cô tạo điều kiện giúp đỡ tác giả suốt thời gian học tập thực luận văn thạc sĩ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015 Học viên Phạm Ngọc Đăng Khoa - vi - TĨM TẮT LUẬN VĂN Đất khơng bão hịa thƣờng có đặc tính ứng suất – biến dạng, biến thiên áp lực nƣớc lỗ rỗng, cƣờng độ sức chống cắt, hệ số thấm,… không tuân theo lý thuyết học đất bão hòa Trong thực tế có nhiều tốn địa kỹ thuật liên quan tới mơi trƣờng đất khơng bão hồ nhƣ đất tàn tích, đất trƣơng nở, đất nén sập đất đầm nén… Cƣờng độ chống cắt đất không bão hịa có ảnh hƣởng lớn đến trạng thái ổn định cơng trình đất Việc nghiên cứu xác định thông số cƣờng độ chống cắt đất không bão hịa có ý nghĩa quan trọng cần thiết Luận văn trình bày phƣơng pháp xác định cƣờng độ chống cắt loại đất khơng bão hịa Việt Nam thí nghiệm cắt trực tiếp Đƣờng cong đặc trƣng đất nƣớc (SWCC) thông số trung tâm học đất cho đất khơng bão hồ Dụng cụ thí nghiệm đƣợc chế tạo để xác định giá trị đƣờng cong SWCC với cấp áp lực từ 10kPa đến 400 kPa Kết cho thấy lực hút dính nhỏ giá trị áp suất khí vào 12kPa độ ẩm thể tích khơng đổi (đƣờng nằm ngang), lực hút dính vƣợt qua giá trị khí vào độ ẩm thể tích giảm nhanh Về ảnh hƣởng độ bão hòa ổn định mái cho dốc, kết nghiên cứu hệ số ổn định mái dốc giảm từ 2.07 đến 0.9 độ bão hòa tăng từ 50% đến 80% - vii - SUMMARY OF THESIS The properties of unsaturated soil on stress - strain relationship, pore pressure variation, soil shear strength, and coefficient of seepage are not conformed to the theories of saturated soil mechanics Many geotechnical problems are associated with unsaturated soils such as residual soils, expansive or collapsible soils, and compacted soils Shear strength of an unsaturated soil has a huge effect on the stability of a soil structure The research in determining the shear strength of the unsaturated soils has an important and necessary mean This thesis represents the method of determining shear strength of some unsaturated soils in VietNam by the direct shear tests Soil-water characteristic curve (SWCC) is central to unsaturated soil mechanics Testing apparatus is manufactured to determine the value of SWCC in range of 10kPa to 400kPa It is concluded that the matric suction less than air entry value of 12kPa then the volume water got constant value (horizontal line), when matric suction was over this air entry value then volume water decreased quickly The effect of saturation degree to the slope stability showed that the factor of safety decreased from 2.07 to 0.9 when the saturation degree increased from 50% to 80% - viii - LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, đƣợc thực sở nghiên cứu lý thuyết tiến hành thí nghiệm thực tiễn dƣới hƣớng dẫn khoa học TS Đỗ Thanh Hải Các số liệu, kết thí nghiệm, mơ hình tính tốn kết luận văn trung thực Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015 Học viên Phạm Ngọc Đăng Khoa - ix MỤC LỤC MỞ ĐẦU VẤN ĐỀ THỰC TIỄN VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU ĐỀ TÀI PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA ĐỀ TÀI ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN .4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 MÁI DỐC 1.2 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT BÃO HỊA VÀ ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 12 1.3.1 Trên Thế Giới 12 1.3.1.1 Tổng quan nghiên cứu đặc trƣng lý đất khơng bão hịa 12 1.3.1.2 Tổng quan nghiên cứu cƣờng độ chống cắt đất bão hịa đất khơng bão hịa 14 1.3.2 Ở Việt Nam .16 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYỂT ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA, SỨC CHỐNG CẮT ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA VÀ MÁI DỐC 19 2.1 ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA 19 2.1.1 Định Nghĩa Một Pha .19 2.1.2 Mặt Phân Cách Khí Nƣớc Hay Mặt Ngồi Căng .19 2.1.3 Tính Chất Của Các Pha Riêng Rẽ 20 2.1.4 Các Quan Hệ Thể Tích Và Khối Lƣợng 22 2.1.4.1 Độ rỗng .23 2.1.4.2 Hệ số rỗng 23 -x2.1.4.3 Độ bão hòa 23 2.1.4.4 Độ ẩm 24 2.1.4.5 Dung trọng đất 24 2.1.5 Quan Hệ Khối Lƣợng - Thể Tích Cơ Bản 24 2.1.6 Những Thay Đổi Trong Các Tính Chất Thể Tích Khối Lƣợng .25 2.1.7 Các Biến Trạng Thái Ứng Suất 26 2.1.8 Đƣờng Cong Đặc Trƣng Đất – Nƣớc (SCWW) .30 2.1.8.1 Phƣơng trình đƣờng đặc trƣng đất – nƣớc (SWCC) 32 2.1.8.2 Xác định đƣờng cong đặc trƣng đất – nƣớc (SWCC) thực nghiệm.34 2.2 ĐỘ BỀN CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA 36 2.2.1 Phƣơng Trình Cƣờng Độ Chống Cắt Của Đất Bão Hịa 36 2.2.2 Phƣơng Trình Cƣờng Độ Chống Cắt Của Đất Khơng Bão Hịa 37 2.2.3 Thí Nghiệm Cắt Trực Tiếp Trên Đất Khơng Bão Hịa 42 2.3 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 43 2.3.1 Mơ Hình Cân Bằng Mái Dốc Của Đất Khơng Bão Hịa 43 2.3.2 Phƣơng Trình Cân Bằng Giới Hạn Tổng Quát (GLE) .45 2.3.3 Cơng Thức Tính Hệ Số An Tồn Ổn Định Theo Cân Bằng Mômen .46 CHƢƠNG 3: THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT VÀ ĐƢỜNG CONG ĐẤT – NƢỚC (SWCC) TRÊN MẪU ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA 48 3.1 TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA ĐẤT DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM 48 3.1.1 Vị Trí Khu Vực Nghiên Cứu 48 3.1.2 Lấy Mẫu Nguyên Dạng 49 3.1.3 Tính Chất Cơ Lý Đất Nguyên Dạng .53 3.2 THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP .55 3.2.1 Thiết Bị Thí Nghiệm Cắt Trực Tiếp 55 3.2.2 Qui Trình Thí Nghiệm 56 -91bão hòa áp lực nƣớc lỗ rỗng tăng theo chiều sâu (tính từ mặt đất), ngƣợc lại trị số độ lớn giảm theo độ sâu đât khơng bão hịa Lực hút dính tăng từ MNN lên mặt đất, xa MNN lực hút dính tăng độ lớn 4.2.3.2 Kết tính tốn 0.900 Hình 4.12: Kết tính ổn định mái dốc trường hợp đất bão hòa b = Hình 4.12 cho thấy hệ số an tồn nhỏ trƣờng hợp 0.90 hệ số an tồn trƣờng hợp cho đất bão hịa (Hình 4.4) Trong hai trƣờng hợp có hệ số an toàn (0.9) mặt trƣợt hoàn toàn giống Nhƣ vậy, Geo – Slope, có xét đến độ hút dính âm nhƣng b = đất đƣợc xem nhƣ đất bão hịa 4.2.4 Phƣơng Pháp Phân Tích Với Đất Khơng Bão Hịa (b = 14.40) 4.2.4.1 Thơng số dưa vào mơ hình Theo kết nghiên cứu nhiều tác giả giá trị b phi tuyến thƣờng nhỏ ’ [2, 3, 8, 9, 10] Ta chọn giá trị b áp lực hút dính lớn áp lực khí vào, lúc đƣờng biểu giá trị b gần nhƣ tuyến tính ( Hình 3.38) Giống nhƣ phƣơng pháp phân tích với đất bão hịa (b = 0), nhƣng khác chỗ vật liệu lớp có b =14.40 Trên MNN đất khơng bão hịa dƣới đất bão hòa, đƣờng đẳng áp trƣờng hợp đƣợc chia nhƣ Hình 4.10 -92- Hình 4.13: Thơng số lớp 1, trường hợp dùng b = 14.40 4.2.4.2 Kết tính tốn 1.689 Hình 4.14: Kết tính ổn định mái dốc trường hợp đất bão hịa b = 14.40 Hình 4.14 cho thấy hệ số an toàn nhỏ trƣờng hợp 1.689 lớn kết tính tốn b = (0.90) 82.1% -934.2.5 Phƣơng Pháp Phân Tích Với Đƣờng Cong Đất – Nƣớc ( SWCC ) 4.2.5.1 Thơng số dưa vào mơ hình Giống nhƣ phƣơng pháp phân tích trên, vùng đất MNN đất khơng bão hịa dƣới đất bão hịa, đƣờng đẳng áp trƣờng hợp đƣợc chia nhƣ Hình 4.10 Nhƣng trƣờng hợp này, vùng đất khơng bão hịa, ta dùng thơng số lớp đất với lực hút dính âm dựa vào kết thí nghiệm đƣờng cong đất – nƣớc (trong mục 3.3.3, bảng 3.11) để đƣa vào mơ hình Hình 4.15: Thơng số lớp 1, trường hợp dùng SWCC Hình 4.16: Đường cong SWCC Geo – Slope dùng tính tốn -94Trên hình 4.16 ta thấy, ta nhập thơng số thí nghiệm (Bảng 3.11) đƣờng cong SWCC, Geo –Slope vẽ đƣờng cong SWCC nhƣ kết Hình 3.36 Geo – Slope dùng đồ thị để tính cho đất khơng bão hịa phần có lực hút dính âm thay đổi 4.2.5.2 Kết tính tốn 1.82 Hình 4.17: Kết tính ổn định mái dốc trường hợp dùng đường cong SWCC Hình 4.17 cho thấy hệ số an toàn nhỏ trƣờng hợp 1.820 tăng gấp (102%) lần so với trƣờng hợp khơng xét đến lực hút dính đất khơng bão hịa, tăng gấp 7.76% lần so với trƣờng hợp b =14.40 4.2.6 Phƣơng Pháp Phân Tích Với Thông Số ( a,m,n)Theo Fredlund - Xing 4.2.6.1 Thông số dưa vào mơ hình Giống nhƣ phƣơng pháp phân tích trên, vùng đất MNN đất khơng bão hịa dƣới đất bão hòa, đƣờng đẳng áp trƣờng hợp đƣợc chia nhƣ Hình 4.10 Nhƣng trƣờng hợp này, vùng đất không bão hịa, ta dùng thơng số lớp đất với lực hút dính âm dựa vào kết tính tốn đƣờng cong SWCC theo Fredlund – Xing (w=0.294, a=12, m=0.28, n=2.5) -95- Hình 4.18: Thơng số lớp 1, trường hợp dùng thơng số theo Fredlund - Xing Hình 4.19: Đường cong Theo Fredlund - Xing Geo – Slope dùng tính tốn Trên hình 4.19 ta thấy, ta nhập thơng số a, m, n đƣợc tính theo Fredlund – Xing từ đƣờng cong SWCC, Geo –Slope vẽ đƣờng cong SWCC gần nhƣ kết Hình 3.36 Geo – Slope dùng đồ thị để tính cho đất khơng bão hịa phần có lực hút dính âm thay đổi -964.2.6.2 Kết tính tốn 1.754 Hình 4.20: Kết tính ổn định mái dốc với thơng số Theo Fredlund - Xing Hình 4.20 cho thấy hệ số an toàn nhỏ trƣờng hợp 1.754 tăng 94.9% so với trƣờng hợp khơng xét đến lực hút dính đất khơng bão hòa, tăng 7% so với trƣờng hợp b = 14.40 giảm 3.4% so với trƣờng hợp tính theo điểm SWCC Phân Tích Kết Quả Kết tính tốn ổn định mái dốc theo phƣơng pháp cho Bảng 4.3 Hình 4.21 Bảng 4.3: Kết tính ổn định mái dốc theo phương pháp STT Phƣơng pháp Fs Phƣơng pháp giả thiết không dùng b (đất bão hòa) 0.900 Phƣơng pháp giả thiết b = 14.40 (Đất khơng bão hịa) 1.689 3 Phƣơng pháp dùng đƣờng cong SWCC (Đất không bão hịa) Phƣơng pháp dùng thơng số Fredlund - Xing (Đất khơng bão hịa) 1.820 1.754 -972,0 1,820 1.689 1,8 1,754 Hệ số an toàn 1,5 1,3 1,0 0,900 0,8 0,5 0,3 0,0 ĐBH fb=14.4 (độ) b=14.4 SWCC F-X Phương pháp Hình 4.21: So sánh hệ số ổn định mái dốc theo phương pháp Từ kết cho thấy, hệ số an tồn nhỏ khơng xét đến b có nghĩa khơng xét đến phần đất khơng bão hịa, khơng có lực hút dính mà coi tồn mái dốc đất bão hịa Phần MNN khơng có lực hút dính âm, phần dƣới MNN có áp lực nƣớc thủy tĩnh Khi xem xét đến vùng đất khơng bão hịa, hệ số ổn định phƣơng pháp dùng SWCC lớn nhất, phƣơng pháp với thông số theo Fredlund – Xing 3.8%, phƣơng pháp giả thiết b = 14.40 11% 102% với phƣơng pháp giả thiết đất bão hịa 4.3 ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ BÃO HỊA HAY MỰC NƢỚC NGẦM THAY ĐỔI ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA MÁI DỐC Để xét đến ảnh hƣởng độ bão hòa ảnh hƣởng đến hệ số ổn định mái dốc, ta cho MNN mơ hình nhập vào phần mềm Geo – Slope thay đổi độ sâu khác tính hệ số ổn định Để làm đƣợc việc đó, lấy MNN (cách mặt đất 12m), mục 4.2 làm chuẩn, tăng MNN lên khoảng 1m MNN nằm mặt đất Việc chia đƣờng đẳng áp cho phần đất bão hòa khơng bão hịa đƣợc cho Phụ Lục III Theo hình vẽ cho thấy, MNN tăng từ dƣới lên gần -98mặt đất, diện tích vùng đất bão hịa tăng theo diện tích vùng đất khơng bão hịa giảm Kết hệ số an tồn MNN tăng lên cấp 1m đƣợc phân tích với phƣơng pháp: phƣơng pháp tính theo SWCC, phƣơng pháp tính Fredlund – Xing, phƣơng pháp tính theo b = 14.40, phƣơng pháp tính theo b = Phụ lục III đƣợc tổng hợp Bảng 4.4 Hình 4.19 Bảng 4.4: Kết tính hệ số ổn định MNN thay đổi theo phương pháp Fs Phƣơng pháp STT Phƣơng pháp MNN nhƣ mục 4.2.4 mục 4.2.5 Tính theo Tính theo Tính theo Tính theo SWCC F-X b= 14.40 b= 1.820 1.754 1.689 0.9 Giả thiết MNN tăng thêm 1m 1.751 1.668 1.594 0.9 Giả thiết MNN tăng thêm 2m 1.647 1.581 1.499 0.9 Giả thiết MNN tăng thêm 3m 1.543 1.493 1.405 0.9 Giả thiết MNN tăng thêm 4m 1.438 1.403 1.310 0.9 Giả thiết MNN tăng thêm 5m 1.332 1.308 1.216 0.9 Giả thiết MNN tăng thêm 6m 1.215 1.201 1.123 0.9 Giả thiết MNN tăng thêm 7m 1.095 1.086 1.033 0.893 Giả thiết MNN tăng thêm 8m 0.97 0.965 0.929 0.843 10 Giả thiết MNN tăng thêm 9m 0.849 0.847 0.825 0.776 11 Giả thiết MNN tăng thêm 10m 0.737 0.748 0.738 0.699 12 Giả thiết MNN tăng thêm 11m 0.628 0.637 0.630 0.618 13 Giả thiết MNN tăng thêm 12m 0.543 0.548 0.544 0.539 14 Giả thiết MNN Ở Mặt Đất 0.393 0.393 0.393 0.393 -992 1,8 1,6 Hệ số ổn định 1,4 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 10 11 12 13 14 Mức Tăng MNN (m) Tính theo SWCC Fredlund-Xing  B=14.4 tính theo Phi =14.4 b Tính theo Phi B=0(BH)  =0 b Hình 4.22: So sánh hệ số ổn định MNN thay đổi theo phương pháp Phân Tích Kết Quả Hình 4.22 cho thấy: Khi MNN tăng lên gần mặt đất hệ số ổn định giảm, phƣơng án khác có phƣơng thức giảm khác Khi tính theo phƣơng pháp tính theo SWCC, phƣơng pháp tính theo Fredlund - Xing phƣơng phá b = 14.40 hệ số ổn định giảm gần nhƣ tuyến tính ( đƣờng thẳng) Khi tính theo phƣơng pháp tính giả thiết b = ( đất bão hịa) MNN nằm dƣới sâu ( lớn 8m) hệ số ổn định khơng thay đổi, MNN tăng lên đến vao ranh giới lớp thí hệ số ổn định bắt đầu giảm Khi MNN tăng lên gần mặt đất hệ số ổn định phƣơng án giảm hội tụ điểm Điều giải thích MNN tăng diện tích vùng đất bão hịa tăng ngƣợc lại diện tích vùng đất khơng bão hịa giảm, đến MNN nằm mặt đất đất hồn tồn bão hịa Lúc đó, việc tính hệ số ổn -100định mái dốc theo phƣơng án với SWCC, phƣơng pháp tính theo Fredlund Xing phƣơng án với b = 14.40 không cịn ý nghĩa hệ số ổn định phƣơng án (cùng giá trị 0.393) Trong trƣờng hợp chung nhất, xét đất từ trạng thái bão hịa chuyển sang trạng thái khơng bão hịa, có nghĩa ta xét MNN mặt đất, diện tích đất hồn tồn bão hịa, MNN giảm xuống hệ số ổn định tính theo phƣơng án tăng khác Hệ số ổn định tích theo phƣơng án với SWCC tăng nhiều nhất, sau đến phƣơng pháp tính theo Fredlund – Xing, đến phƣơng án với giả b = 14.40 tăng phƣơng án với giả thiết b = ( đất bão hòa) Hệ số ổn định phƣơng án với giả thiết b = tăng khơng tuyến tính theo chiều sâu, đến độ độ sâu khì hệ số ổn định không tăng ( phần nằm ngang) mà số Kết luận chương 4: Ứng dụng thông số đặc trưng cường độ chống cắt đất khơng bão hịa thu từ nghiên cứu thực nghiệm vào tính tốn ổn định mái dốc theo phương án (phương án “lực dính tồn phần, phương án giả thiết không xét tới b, phương án b =14.40, phương pháp tính theo Fredlund - Xing phương án tính với SWCC) với mục đích xét ảnh hưởng cường độ chống cắt đất khơng bão hịa đến ổn định mái dốc Kết phân tích cho thấy khối đất khơng bão hịa: Độ bão hịa giảm từ 80% xuống 50% hệ số ổn định mái dốc tăng 0.9 đến 2.070 độ bão hịa giảm lực hút dính lực dính đất tăng làm tăng tính ổn định khối đất, dẫn đến làm tăng hệ số an toàn ổn định Khi xét xác biến thiên thơng số đất khơng bão hịa hệ số an tồn ổn định mái dốc tăng Đối với mái dốc luận văn, hệ số ổn định theo phương án khơng xét đến b = ( đất bão hịa) nhỏ nhất, phương án không xét đến b =14.40 tăng 87.7%, phương pháp tính theo Fredlund – Xing tăng 94.9% phương án không xét SWCC tăng 102% Ứng dụng tính tốn ổn định mái dốc theo phương án ( phương án giả thiết không xét tới b, phương án b =14.40, phương án tính theo Fredlund – Xing phương án tính với SWCC) MNN thay đổi cho thấy: MNN giảm hệ số ổn -101định tăng Độ tăng phương án khác nhau, theo phương án tín với SWCC hệ số ốn định tăng lớn đến phương pháp tính theo Fredlund – Xing, sau đến phương án giả thiết b =14.40, cuối phương án b = ( đất bão hòa) Khi xem xét mối quan hệ đất bão hịa đất khơng bão hịa, qua hệ số ổn định tính phần mềm Geo – Slope, cho thấy đất bão hòa hệ số ổn định theo phương án (0.393), độ bão hịa đất giảm hệ số ổn định (sức chống cắt) tăng phụ thuộc vào độ xác thơng số đất khơng bão hịa Như vậy, đất bão hòa trường hợp đặc biệt đất khơng bão hịa -1025 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết Luận Với mục đích nghiên cứu thơng số đặc trƣng đất khơng bão hịa cho loại đất cát pha sét tỉnh Đồng Nai phân tích ảnh hƣởng độ bão hịa đất khơng bão hịa đến trạng thái ổn định mái dốc, tác giả tiến hành nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm thiết bị sẵn có phịng thí nghiệm Cơ học đất Trƣờng Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, đồng thời chế tạo dụng cụ thí nghiệm SWCC ứng dụng phần mềm GEO-SLOPE phân tích ổn định mái dốc Kết đạt đƣợc luận án tóm tắt nhƣ sau: Đƣa quy trình chế bị mẫu với độ bão hòa khác dựa việc khống chế hệ số rỗng dung trọng hạt Thí nghiệm xác định cƣờng độ chống cắt đất khơng bão hịa theo độ bão hòa khác cho kết : + Lực hút dính mẫu tăng từ 10.46 kPa đến 46.84 kpa, độ bão hòa mẫu đất giảm từ 80% xuống 50% + Đƣờng bao phá hoại hầu nhƣ đƣờng thẳng tịnh tiến hƣớng lên song song cho thấy góc ma sát khơng đổi gần 260 độ bão hịa thay đổi Góc b = 14.40 + Khi độ bão hịa tăng sức chống cắt giảm với cấp tải trọng nén Thiết kế chế tạo dụng cụ thí nghiệm đƣờng cong quan hệ đất - nƣớc (SWCC) dùng dụng cụ thí nghiệm mẫu đất để xây dựng đƣợc đƣờng SWCC Mẫu đất dùng để xác định đƣờng SWCC với đƣờng kính 62mm, cao 20mm Đƣờng SWCC cho thấy lực hút dính nhỏ giá trị áp suất khí vào 12kPa độ ẩm thể tích khơng đổi (đƣờng nằm ngang), lực hút dính vƣợt qua giá trị khí vào độ ẩm thể tích giảm nhanh, sau độ hút dính có tăng độ ẩm thể tích giảm khơng đáng kể (nằm ngang) Về ảnh hƣởng độ bão hòa ổn định mái cho dốc, kết nghiên cứu hệ số ổn định mái dốc giảm từ 2.07 đến 0.9 độ bão hòa tăng từ 50% đến 80% -1035 Khi sử dụng phần mềm Geo – Slope, giá trị đƣờng cong SWCC thơng số đầu vào để xem xét đến ảnh hƣởng độ bão hòa đến ổn định mái dốc Khi đó, hệ số ổn định tăng 87.8%, 94.9% 102% dùng phƣơng pháp dùng SWCC, phƣơng pháp tính theo Fredlund – Xing phƣơng pháp b =14.40 so với không sử dụng đƣờng cong SWCC Đối với trƣờng hợp mực nƣớc ngầm tăng, hệ số ổn định giảm tuyến tính dùng thơng số đất khơng bão hịa Hệ số ổn định đất bão hịa khơng bão hịa hội tụ giá trị 0.393 MNN tăng lên mặt đất II Kiến Nghị Kết nghiên cứu thực loại đất tự nhiên Để có đƣợc kết luận tổng quát ứng dụng vào thực tế cơng trình cần tiến hành nhiều cơng trình với nhiều mẫu đất khác Dụng cụ thí nghiệm SWCC thực lần mẫu đất nên nhiều thời gian thí nghiệm thí nghiệm xác định SWCC khơng thể thí nghiệm cắt trực tiếp với lực dịnh khác Để thí nghiệm cắt trực tiếp với lực hút dính khác nhau, ta chế tạo buồng áp lực lớn với đĩa gốm (Hình 3.22) với đƣờng kính 300mm Đĩa gốm đƣợc chế tạo từ gạch tầu có kích thƣớc 300 x 300mm Việc ứng dụng tính tốn ổn định mái dốc phần mềm Geo – Studio 2007 thƣờng tính cho mực nƣớc ngầm xác định Nhƣng thực tế hệ số ổn định thay đổi mực nƣớc ngầm thay đổi Do đó, tính ổn định mái dốc vùng có mực nƣớc ngầm thay đổi theo mùa phải quan tâm đến thơng số -1046 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] WHITLOW, R , “Cơ học đất” (bản dịch), tập 1+2, Ngƣời dịch : Nguyễn Uyên, Trịnh Văn Cƣơng, NXB Giáo dục, (1996) [2] FREDLUND, D.G., H RAHARDJO, “Cơ học đất cho đất khơng bão hịa” (bản dịch), tập 1+2, Ngƣời dịch : Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Uyên, NXB Giáo Dục, (1998) [3] Trịnh Minh Thụ, “ Ảnh hưởng độ hút dính đến cường độ kháng cắt hệ số thấm đất khơng bão hịa”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trƣờng, số 22, (2008) [4] Nguyễn Thị Ngọc Hƣơng, Trịnh Minh Thụ, “ Xác định cường độ chống cắt đất khơng bão hịa thí nghiệm cắt trực tiếp”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trƣờng, số 42, (2013) [5] Trịnh Minh Thụ Nguyễn Uyên (2010) “Phòng chống trượt lở đất đá bờ dốc – mái dốc” NXB Xây dựng, Hà Nội [6] Châu Ngọc Ẩn, “Cơ học đất”, NXB Đại Học Quốc Gia Tp HCM, 2012 [7] TCVN 4199:1995, Tiêu chuẩn Việt Nam: “Đât xây dựng – Phân loại” Bộ Xây dựng, NXB Xây dựng, Hà Nội Tiếng Anh [8] Fredlund D.G., Rahardjo H., (1993), “An Overiew of Unsaturated Soil Behavior”, Unsaturated Soil, Proceedingsof sessions of ASCE Convention, Dallas, Texas, Geotechnical Special Publication No.39, pp.1-31 [9] Fredlund D.G., and Morgenstern, N.R, (1977), “Stress state variables for unsaturated soils”, Journal of the Geotechnical Engineering Division, Proceedings, American Society of Civil Engineering (GT5), 103:447 – 466 [10] Fredlund D.G., and Morgenstern, N.R, and Widger, R.A (1978), “The shear stength for unsaturated soils”, Canadian Geotechnical Journal, 15(3):313-321 [11] ASTM D2325-68 (2000), “Standard Test Method for Capillary-Moisture -105Relationships for Coarse-and Medium-Textured Soils by Porous-Plate Apparatus”, Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.08 [12] ASTM D6836-02 (2002), "Standard Test Method for Determination of the Soil Water Characteristic Curve for Desorption Using Hanging Column, Pressure Extractor, Chilled Mirror Hygrometer, and/or Centrifuge”, Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.09 [13] Fredlund D.G., and Ho D.Y.F, (1982), “ A Multistage Triaxial Test for Un saturated Soils”, American Society for Testing and Materials, Phitadelphia, Oa 19103 ... tính ổn định mái dốc với độ bão hòa 70% 87 Hình 4.6: Kết tính ổn định mái dốc với độ bão hòa 60% 87 Hình 4.7: Kết tính ổn định mái dốc với độ bão hòa 50% 88 Hình 4.8: Kết tính ổn định. .. hịa, thay đổi thể tích nƣớc thể tích độ rỗng xác định trƣớc độ bão hòa thay đổi Do đề tài ? ?Ảnh Hƣởng Của Độ Bão Hòa Trong Đất Cát Pha Sét Đến Độ Ổn Định Của Mái Dốc? ?? có tính cấp bách, ý nghĩa khoa... ĐỀ TÀI: ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ BÃO HÒA TRONG ĐẤT CÁT PHA SÉT ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MÁI DỐC II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1- NHIỆM VỤ: - Làm sáng tỏ chất mô hình đặc trƣng đất khơng bão hịa so với đất bão hịa