Nghiên cứu đánh giá đặc trưng cơ lý của đất sét trương nở bằng thí nghiệm trong phòng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - TẠ QUANG NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT SÉT TRƯƠNG NỞ BẰNG THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG CHUYÊN NGÀNH: MÃ NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học:GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ TS BÙI TRƯỜNG SƠN Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày ……… tháng……… năm……… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ mơn quản lý chun ngành Để hồn thành chương trình học viết luận văn, nhận giảng dạy, hướng dẫn, góp ý q báu Q thầy Bộ mơn Địa móng, Q thầy cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa - Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh Sự giảng dạy tận tâm, nhiệt tình Quý thầy truyền đạt cho học viên kiến thức khoa học q giá móng, mối quan hệ chặt chẽ việc khảo sát địa kỹ thuật kỹ thuật xây dựng móng Sự hiểu biết giúp thêm tự tin đạt hiểu cao cơng việc Tơi xin chân thành cám ơn anh em công nhân khoan khảo sát địa chất Cơng ty CP Tư vấn Xây dựng Cơng trình Thủy Bộ (SUDEWAT), Công ty Tư vấn Xây dựng tổng hợp (NAGECCO), Công ty CP Khảo sát Kiểm định Trường Sơn điều kiện cơng trường khó khăn nắng mưa mà quan tâm thu thập mẫu thí nghiệm giúp tơi thực luận văn Tơi xin cám ơn anh em thí nghiệm viên Trương Thị Trâm Anh, Nguyễn Bảo Hiên, phịng LAS-XD 312, nhiệt tình, khơng quản thời gian giúp đỡ tơi hồn thành thí nghiệm phục vụ nhiệm vụ luận văn Tơi trân trọng cám ơn thầy Nguyễn Văn Thơ, thầy Bùi Trường Sơn dành nhiều thời gian, tận tâm hướng dẫn giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Tôi cám ơn vợ hai gái nhỏ ln động viên, động lực cho tơi biết vượt khó Tơi chân thành cám ơn ý kiến đóng góp, phê bình Q thầy cơ, bạn học viên, bạn đồng nghiệp cho thiếu sót luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 12 năm 2011 Học viên Tạ Quang Nghiệp ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT SÉT TRƯƠNG NỞ BẰNG THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG TĨM TẮT Hầu hết mẫu đất sét có kết cấu tự nhiên, nửa cứng đến cứng khu vực nghiên cứu có tính trương nở từ thấp đến cao Độ trương nở áp lực trương nở xác định trực tiếp máy nén trục không nở hông phịng Kết thí nghiệm cho thấy độ trương nở áp lực trương nở phụ thuộc đáng kể vào hàm lượng hạt sét, số dẻo, loại khoáng vật sét Tương quan độ trương nở áp lực trương nở tỷ lệ tuyến tính Đặc điểm biến dạng thể thông qua đường cong nén lún loại đất sét trương nở khác biệt so với đường cong nén mẫu đất thông thường Kết nghiên cứu cần thiết cho kỹ sư thiết kế chọn lựa phương án móng hợp lý đất sét trương nở THESIS: STUDYING AND ASSESSING PHYSIC-MECHANICAL PROPERTIES OF SWELLING CLAY SOILS BY LABORATORY TESTING ABSTRACT Most of samples of natural clay very stiff to hard in study area exhibits theirs swelling low to high Swelling potential and swelling pressure have been determined directly with oedometer The testing results show that they depend significantly on the amount of clay particles, plasticity index, and the type of clay minerals The relationship between swelling potential and swelling pressure is directly proportional linear Deformation characteristics of the clays swelling through one-dimensional compressive curves are different from those of normal samples The study results are essential for design engineer to choose proper foundation based on swelling clay soils MỤC LỤC - - MỞ Trang ĐẦU - 1 Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Mục đích đề tài Phương pháp nghiên cứu - CHƯƠNG MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÍNH TRƯƠNG NỞ CỦA ĐẤT - 1.1 Khoáng vật sét đặc trưng sét trương nở 1.1.1 Đặc điểm khoáng vật sét - 1.1.2 Tính trương nở đất sét - 1.1.3 Các đặc trưng sử dụng để đánh giá đất trương nở - 10 1.1.4 Các đề nghị khác phân loại đất trương nở 13 1.2 Một số kết nghiên cứu đất trương nở - 17 1.2.1 Đánh giá khả trương nở - 17 1.2.2 Xác định áp lực trương nở 19 1.2.3 Dự đoán áp lực trương nở - 20 1.2.4 Phương pháp số trương nở - 20 1.2.5 Thí nghiệm hệ số trương nở đất đắp - 21 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính trương nở đất - 24 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính trương nở đất đắp - 28 1.4.1 Ảnh hưởng thành phần khoáng vật đến mức độ trương nở đất loại sét 28 1.4.2 Ảnh hưởng dung trọng khô đất đắp đến đặc trưng trương nở - 29 1.4.3 Ảnh hưởng độ ẩm ban đầu đến hệ số trương nở tự chu kỳ trương nở 30 1.4.4 Ảnh hưởng hàm lượng hạt sét hàm lượng sỏi sạn đến tính trương nở đất loại sét - 31 1.5 Nhận xét phương hướng đề tài 33 CHƯƠNG THÍ NGHIỆM CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐẤT TRƯƠNG NỞ 34 2.1 Địa điểm môi trường thí nghiệm 34 2.2 Định hướng thí nghiệm - 35 2.3 Thí nghiệm độ trương nở - 35 2.3.1 Nguyên lý - 35 2.3.2 Dụng cụ - 36 2.3.3 Trình tự thí nghiệm 37 2.3.4 Tính tốn kết 38 2.3.5 Vẽ biểu đồ độ trương nở theo thời gian - 38 2.4 Thí nghiệm áp lực trương nở 39 2.4.1 Nguyên lý - 39 2.4.2 Dụng cụ - 40 2.4.3 Trình tự thí nghiệm 40 2.4.4 Tính tốn kết 40 2.4.5 Vẽ biểu đồ áp lực trương nở - 40 2.5 Xác định đặc trưng trương nở khác mẫu đất - 42 2.5.1 Chu kỳ trương nở 42 2.5.2 Vận tốc trương nở - 43 2.6 Nhận xét chương 43 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT SÉT TRƯƠNG NỞ BẰNG THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG 44 3.1 Tính chất vật lý mẫu đất sử dụng thí nghiệm xác định đặc trưng trương nở - 44 3.2 Đặc điểm trương nở sét phù sa cổ từ kết thí nghiệm xác định khả trương nở - 50 3.3 Các tương quan thông số trương nở tính chất vật lý - 52 3.4 Đặc điểm nén lún đất sét phù sa cổ có tính trương nở - 54 3.5 Ảnh hưởng thành phần khoáng sét đến đặc trưng trương nở - 57 3.6 Kết luận chương - 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ -60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC HÌNH CHỤP MẪU TRƯỚC VÀ SAU THÍ NGHIỆM TRƯƠNG NỞ PHỤ LỤC KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN KHOÁNG SÉT BẰNG PHƯƠNG PHÁP X-RAY PHỤ LỤC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ TRƯƠNG NỞ PHỤ LỤC KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRƯƠNG NỞ PHỤ LỤC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN LÚN CÁC MẪU ĐẤT CĨ TÍNH TRƯƠNG NỞ -1- MỞ ĐẦU Ý nghĩa khoa học thực tiễn Trong tự nhiên, đất loại sét chiếm diện tích đáng kể nằm bề mặt Hầu hết cơng trình xây dựng sử dụng lớp đất làm Đất loại sét chứa lượng nước liên kết có khả giữ ẩm cao Khi lượng giữ ẩm thay đổi, đa số trường hợp, thể tích đất thay đổi theo đặc tính trương nở hay co ngót Cơng trình xây dựng lớp sét chịu hai lực áp lực trương nở: lực nở thẳng đứng gây tượng đẩy trồi, nứt nẻ gây phá hoại, làm độ ổn định làm hư hỏng cấu kiện; lực ngang gây chuyển vị ngang ảnh hưởng đến làm việc loại cơng trình xây dựng như: tường chắn, tường tầng hầm Ngoài lớp đất loại sét có độ ẩm xấp xỉ giới hạn nhão (đã nở hồn tồn), lớp đất loại sét có độ chặt lớn khơng bị co ngót có tính trương nở bị tẩm ướt Theo Saurin, khu vực Thành phố Hồ Chí Minh Đồng Sơng Cửu Long có lớp phù sa cổ dạng sét loang lổ trạng thái nửa cứng – cứng Lớp đất khu vực châu thổ nằm độ sâu tương đối lớn từ 30 – 50m nghiêng dần theo hướng Tây Bắc – Đông Nam lộ bề mặt Bình Phước – Tây Ninh (còn gọi dải đất xám) Các kết khảo sát địa chất cơng trình đa số hồ sơ khảo sát đánh giá đặc trưng lý lớp đất không đề cập đến yếu tố trương nở - co ngót Nhằm đánh giá đặc điểm trương nở cùa đất loại sét khu vực, lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu đánh giá đặc trưng lý đất sét trương nở thí nghiệm phịng" -2- Kết thí nghiệm, phân tích, đánh giá giúp kỹ sư móng hiểu thêm đặc trưng lý loại đất xét đến đặc điểm trương nở tính tốn thiết kế móng cơng trình, biện pháp thi cơng Mục đích đề tài Trên sở tổng hợp kết nghiên cứu đánh giá đặc trưng lý đất trương nở, tiến hành thí nghiệm mẫu đất lấy từ trường khu vực Kết thí nghiệm cho phép thiết lập mối tương quan đặc điểm trương nở (độ trương nở, áp lực trương nở tiêu vật lý hàm lượng hạt sét, số dẻo, độ sệt) Phương pháp nghiên cứu Phương pháp chọn lựa cho đề tài thí nghiệm phịng xây dựng tương quan Trong nội dung luận văn chủ yếu xét đến yếu tố trương nở liên quan đến biến dạng thể tích chiều, yếu tố độ bền, sức chống cắt chưa thí nghiệm đánh giá Phục lục 4.5 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/5 Phục lục 4.6 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/6 Phục lục 4.7 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/7 Phục lục 4.8 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/8 Phục lục 4.9 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/9 Phục lục 4.10 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/10 Phục lục 4.11 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/11 Phục lục 4.12 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/12 Phục lục 4.13 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/13 Phục lục 4.14 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/14 Phục lục 4.15 Vận tốc theo thời gian mẫu LV2/15 PHỤ LỤC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN LÚN CÁC MẪU ĐẤT CĨ TÍNH TRƯƠNG NỞ Phục lục 5.1 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/1 Phục lục 5.2 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/2 Phục lục 5.3 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/3 Phục lục 5.4 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/4 Phục lục 5.5 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/5 Phục lục 5.6 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/6 Phục lục 5.7 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/7 Phục lục 5.8 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/8 Phục lục 5.9 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/9 Phục lục 5.10 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/10 Phục lục 5.11 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/11 Phục lục 5.12 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/12 Phục lục 5.13 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/13 Phục lục 5.14 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/14 Phục lục 5.15 Biểu đồ nén lún mẫu LV2/15 TÓM TẮT LÝ LỊCH CÁ NHÂN Họ tên : Tạ Quang Nghiệp Sinh ngày : 24 – 01 – 1974 Nơi sinh : Bình Đại – Bến Tre Địa liên lạc : 302 Nguyễn Công Trứ – Quận – Tp.HCM Điện thoại : 0918 223 686 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Năm 1992 – 1996: Khoa Địa chất – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Tp.HCM Năm 2003 – 2008: Khoa Ngữ văn Anh – Trường Đại học Khoa học xã hội Nhân văn Đại học Quốc gia Tp.HCM Năm 2010 – 2012: Cao học ngành Địa kỹ thuật Xây dựng – Trường Đại học Bách khoa Đại học Quốc gia Tp.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC Cơng tác Phịng Địa chất cơng trình thuộc Cơng ty cổ phần Tư vấn xây dựng cơng trình Thủy – Bộ (SUDEWAT) – 302 Nguyễn Cơng Trứ, phường Nguyễn Thái Bình, quận 1, Tp.Hồ chí Minh từ năm 1997 đến ... NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT SÉT TRƯƠNG NỞ BẰNG THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG 44 3.1 Tính chất vật lý mẫu đất sử dụng thí nghiệm xác định đặc. .. ? ?Nghiên cứu đánh giá đặc trưng lý đất sét trương nở thí nghiệm phịng" -2- Kết thí nghiệm, phân tích, đánh giá giúp kỹ sư móng hiểu thêm đặc trưng lý loại đất xét đến đặc điểm trương nở tính tốn... lực trương nở (psw) Phân loại đất trương nở theo độ trương nở áp lực trương nở thể bảng 1.3 Bảng 1.3 Phân loại đất theo mức độ trương nở áp lực trương nở Loại đất Độ trương nở Không trương nở