Trầm tớch hệ này phõn bố rộng rói trong khu vực nghiờn cứu và cú thành phần khỏ đa dạng. Đất đỏ chưa được nộn chặt nờn cú hệ số rỗng lớn, độ bền thấp. Cỏc thành tạo trầm tớch cú nguồn gốc khỏc nhau, thường cú đặc điểm về thành phần và tớnh chất khỏc nhau. Chớnh điều này lại ảnh hưởng đến việc lựa chọn giải phỏp thớch hợp xử lý nền đất yếu. Bảng 1.4 Bảng tổng hợp chỉ tiờu cơ lý TT Chỉ tiờu Ký hiệu Đơn vị Sột dẻo mềm Sột dẻo chảy Bựn sột hữu cơ 1 Độ ẩm W % 45 50 102 2 Khối lượng thể tớch γ g/cm3 1,71 1,64 1,37 3 Hệ số rỗng eo - 1,222 1,439 2,703 4 Giới hạn chảy LL % 52 55 74 5 Giới hạn dẻo PL % 31 29 43 6 Chỉ số dẻo PI % 21 26 31 7 Độ sệt B - 0,66 0,82 1,89 8 Lực dớnh c KG/cm2 0,13 0,1 0,09 9 Gúc ma sỏt trong ϕ độ 6o18’ 5o30’ 3o06’ 10 Hệ số nộn lỳn a1-2 cm2/KG 0,156 0,308 0,472
- Trầm tớch nguồn gốc Biển: Thường lộ ra ở bậc địa hỡnh cao độ 2 ữ 5 m. Chỳng
được chia thành 2 lớp chớnh:
+ Lớp trờn: Thành phần chủ yếu là sột và sột pha màu xỏm xanh, trạng thỏi dẻo mềm đến dẻo chảy.
+ Lớp dưới: Thành phần chủ yếu là cỏt pha, cỏt sạn lẫn ớt sột bột màu xỏm đen, độ hạt biến đổi thụ dần theo chiều sõu, thường phõn bố ở độ sõu 15 ữ 20 m.
Một số đặc trưng cơ lý chủ yếu như bảng 1.4.
- Trầm tớch nguồn gốc hỗn hợp sụng – biển:
Phõn bố khỏ phổ biến trong khu vực nghiờn cứu và lộ ra ở nhiều nơi, một số nơi bị phủ bởi trầm tớch Cần Giờ (QIV1-2 cg). Thành phần trầm tớch chủ yếu là sột dẻo mềm, dẻo chảy, bựn sột, bựn sột pha, đụi chỗ cú cỏt pha và cỏt mịn. Bề dày trầm tớch khụng lớn. Một số đặc trưng cơ lý của trầm tớch như bảng 1.5.
Bảng 1.5 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tớch nguồn gốc hỗn hợp sụng-biển TT Chỉ tiờu Kớ hiệu Đơn vị Sột dẻo mềm Sột dẻo chảy Bựn sột hữu cơ Cỏt pha dẻo 1 Độ ẩm W % 58 64 42 31 2 Khối lượng thể tớch γ g/cm3 1,64 1,59 1,75 1,83 3 Hệ số rỗng eo - 1,568 1,702 1,128 0,923 4 Gới hạn chảy LL % 61 60 39 34 5 Giới hạn dẻo PL % 33 38 24 28 6 Chỉ số dẻo PI % 28 32 15 6 7 Độ sệt B - 0,89 1,13 1,2 0,5 8 Lực dớnh c KG/cm2 0,1 0,09 0,09 0,08 9 Gúc ma sỏt trong ϕ Độ 5o12’ 3o58’ 4o28’ 18o34’ 10 Hệ số nộn lỳn a1-2 Cm2/kG 0,324 0,427 0,305 0,092 1.2.2.2 Trầm tớch hệ Cần Giờ (QIV2-3cg)
Trầm tớch thuộc hệ tầng này phõn bố khỏ rộng rói và cú nhiều nguồn gốc khỏc nhau. Tuy nhiờn, phổ biến hơn cả là cỏc trầm tớch nguồn gốc sụng Biển, đầm lầy ven biển và đầm lầy sụng.
- Trầm tớch nguồn gốc hỗn hợp sụng biển.
Trầm tớch này cú thể phõn thành 2 lớp:
+ Lớp trờn: Thành phần là cỏt lẫn bột màu vàng, bóo hũa nước. Tuy nhiờn, nhiều nơi khụng cú lớp này và lộ ra lớp dưới.
+ Lớp dưới: Thành phần chủ yếu là bựn sột, bựn sột pha màu xỏm đen, lẫn thực vật phan hủy kộm.
Do cỏc trầm tớch mềm yếu hệ tầng Cần Giờ và hệ tầng Bỡnh Chỏnh trực tiếp phủ lờn nhau nờn bề dày của những khu vực này rất lớn. Một số đặc trưng cơ lý chủ yếu như bảng 1.6.
Bảng 1.6 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tớch mềm yếu hệ Cần Giờ
TT Chỉ tiờu Ký hiệu Đơn vị Bựn sột Bựn sột pha
1 Độ ẩm w % 82 54 2 Khối lượng thể tớch γ g/cm3 1,46 1,67 3 Hệ số rỗng eo - 2,225 1,439 4 Giới hạn chảy LL % 65 34 5 Giới hạn dẻo PL % 39 21 6 Chỉ số dẻo PI % 26 13 7 Độ sệt B - 1,65 2,53 8 Lực dớnh c KG/cm2 0,09 0,16 9 Gúc ma sỏt trong φ độ 3o05’ 4o16’ 10 Hệ số nộn lỳn a1-2 cm2/KG 0,368 0,184 - Trầm tớch nguồn gốc đầm lầy ven biển.
Phõn bố chủ yếu ở vựng đầm lầy Đồng Thỏp Mười với thành phần chủ yếu là bựn sột và bựn chứa sột pha chứa 20 – 30 % hữu cơ và vụn thực vật phõn hủy kộm. Bề dày trầm tớch thường từ 2 – 10 m và lớn hơn. Trầm tớch nguồn gốc đầm lầy ven biển phủ trực tiếp trờn cỏc trầm tớch hệ tầng Bỡnh Chỏnh, bề mặt thường bị ngập nước và phỏt triển thảm thực vật đầm lầy nước mặn. Giỏ trị đặc trưng cơ lý chủ yếu trầm tớch như sau:
Bảng 1.7 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tớch hệ Bỡnh Chỏnh
TT Chỉ tiờu Ký hiệu Đơn vị Bựn sột Bựn sột pha
1 Độ ẩm w % 78 68 2 Khối lượng thể tớch γ g/cm3 1,57 1,61 3 Hệ số rỗng eo - 1,941 1,778 4 Giới hạn chảy LL % 61 54 5 Giới hạn dẻo PL % 42 39 6 Chỉ số dẻo PI % 19 15 7 Độ sệt B - 1,89 1,93 8 Lực dớnh c KG/cm2 0,05 0,04 9 Gúc ma sỏt trong φ độ 3o20’ 5o12’ 10 Hệ số nộn lỳn a1-2 cm2/KG 0,698 0,546 - Trầm tớch nguồn gốc đầm lầy sụng:
Phõn bố chủ yếu ở khu vực Cần Thơ, Vĩnh Long, Cà Mau. Theo đặc điểm thành phần cú thể chia trầm tớch này thành 3 lớp:
+ Lớp trờn: Thành phần là bựn sột màu xỏm đen chứa mựn thực vật, dày 0,1 ữ 0,3 m. + Lớp giữa: Thành phần là than bựn màu nõu xỏm, xốp nhẹ, dày 0,1 ữ 1,5 m. + Lớp dưới: Thành phần là bựn sột màu xỏm nõu, chứa cỏc di tớch thực vật phõn hủy tốt, bề dày 1,5 ữ 3,5 m. Một số đặc trưng cơ lý của trầm tớch như bảng 1.8.
Bảng 1.8 Bảng tổng hợp đặc trưng cơ lý trầm tớch đầm lầy sụng
TT Chỉ tiờu Ký hiệu Đơn vị Bựn sột Bựn sột pha
1 Độ ẩm w % 70 118 2 Khối lượng thể tớch γ g/cm3 1,51 1,34 3 Hệ số rỗng eo - 2,03 2,846 4 Giới hạn chảy LL % 51 82 5 Giới hạn dẻo PL % 22 44 6 Chỉ số dẻo PI % 29 38 7 Độ sệt B - 1,65 1,94 8 Lực dớnh c KG/cm2 0,08 0,05 9 Gúc ma sỏt trong φ độ 2o14’ 4o28’ 10 Hệ số nộn lỳn a1-2 cm2/KG 0,434 0,618 1.2.2.3 Phõn vựng đất yếu
- Theo chiều sõu phõn bốđất yếu (Hỡnh1.1 và 1.2):
Được chia thành 3 khu vực gồm:
+ Khu vực cú chiều dày đất yếu từ 1 ữ 3 m Gồm: Cỏc vựng ven thành phố Hồ Chớ Minh, thượng nguồn cỏc sụng Vàm Cỏ Tõy, Vàm Cỏ Đụng, Phớa tõy đồng bằng Thỏp Mười, quanh vựng Bảy Nỳi cho đến vựng ven biển Hà Tiờn, Rạch Giỏ, đụng bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biờn Hũa;
Hỡnh 1.1. Sơđồ hỡnh trụ hố khoan khu vực Thành phố Hồ Chớ Minh
+ Khu vực cú cỏc lớp đất yếu dày từ 5 ữ 30 m phõn bố kề cận cỏc khu vực núi trờn và chiếm đại bộ phận đồng bằng và trung tõm đồng Thỏp Mười.
kN/m2 kN/m2
Hỡnh 1.2. Sơđồ hỡnh trụ hố khoan tại thị xó Long Xuyờn – An Giang
+ Khu vực cỏc lớp đất yếu từ 15 ữ 40 m chủ yếu thuộc sụng Cửu Long, Bến Tre tới vựng duyờn hải tỉnh Minh Hải, Hậu Giang, Tiền Giang.
- Theo chiều nguồn gốc hỡnh thành:
Được chia thành 5 khu vực: (1) Vựng đầm lầy; (2) Trầm tớch tam giỏc chõu; (3) Vựng đồng bằng cú đồi nỳi sút; (4) Bồi tớch tam giỏc chõu cũ; (5) Vựng đồi cổ.
Hỡnh 1.3. Sơđồ phõn bốđất yếu theo nguồn gốc hỡnh thành
kN/m2
- Theo đặc điểm địa chất và chiều dày lớp đất yếu:
Viện khoa học thủy lợi Miền Nam [10] căn cứ vào thành phần thạch học, địa chất cụng trỡnh, địa chất thủy văn và chiều dày của cỏc lớp đất yếu đó chia vựng đất yếu Đồng bằng sụng Cửu Long làm 5 khu vực như hỡnh 1.4.
Hỡnh 1.4. Bản đồ phõn vựng đất yếu ởđồng bằng Nam Bộ
Theo cỏch phõn loại này cỏc lớp đất được chia như sau:
(1) Lớp trờn cựng dày từ 0,5 ∼ 1,5 m là lớp sột pha cỏt cú màu xỏm đến xỏm vàng; (2) Lớp sột hữu cơ cú chiều dày thay đổi 3 ∼ 20 m, chiều dày tăng dần về phớa biển. Lớp này thường cú màu xỏm đen, ỏnh sỏng màu xỏm hoặc hơi vàng. Hàm lượng sột chiếm từ 40 ∼ 70 %. Hàm lượng hữu cơ chiếm từ 2 ∼ 8 %. Đất ẩm, thường bóo hũa,
trạng thỏi dẻo mềm đến dẻo chảy. Cỏc chỉ số vật lý như sau: Độ ẩm thường w = 50 ∼
100%; Giới hạn chảy LL = 50 ∼ 100 %; Giới hạn dẻo PL = 20 ∼ 70%; Chỉ số dẻo PI = 20
∼ 65%; Hệ số rỗng e0 =1,2 ∼ 3; Trọng lượng ướt γw =1,35 ∼ 1,65 g/cm3; Trọng lượng khụ γk =0,64 ∼ 0,95 g/cm3
(3) Lớp sột pha cỏt mịn cú chứa vỏ sũ, vỏ hến. Lớp này dày từ 3 ∼ 5 m. Thường xuất hiện khi cú sự thay đổi giữa sột hữu cơ và sột vụ cơ.
(4) Lớp sột vụ cơ cú độ sõu thay đổi từ 3 ∼ 26 m tựy thuộc từng khu vực. Lớp này cú màu vàng xỏm hoặc hơi vàng. Trạng thỏi mềm hoặc cứng. Cỏc chỉ số vật lý như sau: Độ ẩm thường w = 25 ∼ 50%; Giới hạn chảy LL = 40 ∼ 65%; Giới hạn dẻo PL= 20 ∼ 30 %; Chỉ số dẻo PI = 17 ∼ 45%; Tỷ số độ rỗng ε0= 0,7 ∼ 1,5; Trọng lượng ướt γw =1,65 ∼
1,95 g/cm3; Trọng lượng khụ γk =1,05 ∼ 1,55 g/cm3
Kết luận:
Kinh nghiệm cho thấy rằng tại cỏc khu vực cú chiều dày đất yếu từ nhỏ từ 1 ữ 3 m bao gồm cỏc vựng ven thành phố Hồ Chớ Minh, thượng nguồn cỏc sụng Vàm Cỏ Tõy, Vàm Cỏ Đụng, Phớa tõy đồng bằng Thỏp Mười, quanh vựng Bảy Nỳi cho đến vựng ven biển Hà Tiờn, Rạch Giỏ, đụng bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biờn Hũa khụng nờn sử dụng cụng nghệ trộn sõu để xử lý nền mà nờn sử dụng cỏc giải phỏp khỏc sẽ hiệu quả hơn về mặt kinh tế.
Cỏc khu vực cũn lại cú chiều sõu nền đất yếu lớn thỡ biện phỏp xử lý nền bằng cụng nghệ trộn sõu làm một phương ỏn cú hiệu quả kinh tế - kỹ thuật so với cỏc phương phỏp xử lý nền khỏc.
1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Từ những vấn đề tổng quan nờu trờn cho thấy rằng việc nghiờn cứu ứng dụng cọc xi măng đất để xử lý nền cụng trỡnh cho cỏc vựng đất yếu núi chung và vựng đồng bằng sụng Cửu Long núi riờng là nhu cầu cấp bỏch của thực tiễn sản xuất. Dự đó cú hàng thập kỷ nghiờn cứu và ứng dụng, vẫn cũn nhiều vấn đề cần được tiếp tục nghiờn cứu và hoàn thiện:
(1) Phỏt triển phương phỏp luận trong thiết kế cấp phối để đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao;
(2)Tiếp tục hoàn thiện cỏc phương phỏp tớnh toỏn thiết kế cọc xi măng đất trong cỏc vựng cú địa chất khỏc nhau. Đặc biệt lưu ý, cỏc phương phỏp tớnh toỏn sức chịu tải
thẳng đứng hiện nay cú kết quả sai lệch nhiều so với kết quả thớ nghiệm thực tế ngoài hiện trường;
(3)Giảm nhỏ kớch thước thiết bị để cú thể thi cụng được trong cỏc cụng trỡnh ngầm, cú khụng gian hạn chế. Đặc biệt là để thi cụng trong vựng đụ thị đụng dõn;
(4)Nghiờn cứu ứng xử của cột đất dưới điều kiện tải trọng động hoặc vựng cú động đất;
(5) Phỏt triển cỏc kỹ thuật đỏnh giỏ chất lượng cọc xi măng đất. Hoàn thiện phương phỏp thớ nghiệm, sử dụng cỏc thớ nghiệm khụng phỏ huỷ hoặc thớ nghiệm tại chỗ nhằm giảm thiểu sai số do lấy mẫu.
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU XI MĂNG THI CễNG BẰNG CễNG NGHỆ TRỘN SÂU QUA KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
2.1 MỤC TIấU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU 2.1.1 Mục tiờu 2.1.1 Mục tiờu
Để cú căn cứ khẳng định tớnh thớch hợp của phương phỏp trộn sõu đối với vựng Đồng bằng sụng Cửu Long, đó tiến hành thớ nghiệm trờn 2 vựng đặc trưng của đồng bằng sụng Cửu Long: (1) Vựng Cần Thơ – Hậu Giang là vựng đất yếu cú chiều sõu lớn, cú hàm lượng hữu cơ cao và đất khụng bị mặn; (2) Vựng Cà Mau là vựng đất yếu cú
chiều sõu lớn, đất vừa cú hàm lượng hữu cơ cao vừa bị ảnh hưởng mặn. Đề tài cũng đó thực hiện thớ nghiệm nộn tĩnh cọc xi măng đất trờn hiện trường để xem cọc thiết kế cú đảm bảo khả năng chịu tải hay khụng. Cỏc kết quả thớ nghiệm thu được là cơ sở cho việc thiết kế cọc xi măng đất.
2.1.2 Nội dung
- Lấy mẫu đất yếu tại vị trớ thử nghiệm cống KG 2 và cống Lung Dừa đưa về phũng thớ nghiệm. Sau đú tiến hành đỳc mẫu trộn với xi măng theo cỏc tổ hợp:
+ Hàm lượng XM 200, 250, 300, 350 kg/m3
+ Thực hiện thớ nghiệm: Kộo, nộn, uốn, thấm ở tuổi 14 và tuổi 28 ngày
- Lấy mẫu nước tại hiện trường vị trớ thử nghiệm cống KG 2 và cống Lung Dừa về phũng thớ nghiệm. Sau đú tiến hành thớ nghiệm xỏc định lượng ion sunfat theo TCVN 2659:1978; Xỏc định lượng ion Clo theo TCVN 2656:1978; Xỏc định độ PH theo TCVN 2655:1978.
- Tạo cọc xi măng đất tại hiện trường, sau đú tiến hành lấy mẫu đem về thực hiện cỏc thớ nghiệm trong phũng:
+ Cọc xi măng đất thớ nghiệm được thi cụng theo hai cụng nghệ: kiểu trộn tia và kiểu trộn cơ khớ.
+ Hàm lượng XM 300, 350, 400 kg/m3
+ Lấy mẫu thớ nghiệm ở tuổi 14 và tuổi 28 ngày. + Thực hiện thớ nghiệm trong phũng: nộn, khỏng nộn.
b. Thớ nghiệm hiện trường
+ Thi cụng cọc thử và tiến hành thớ nghiệm nộn tĩnh với cọc đơn C-1 cú D 600mm, dài 10 m, hàm lượng xi măng 350 kg/m3
+ Thi cụng 02 cọc thử và tiến hành thớ nghiệm nộn tĩnh cọc C2 và C3 cú D600mm, dài 10m, hàm lượng 350 kg/m3.
2.1.3 Phương phỏp nghiờn cứu
- Nghiờn cứu trong phũng:
+ Thực hiện thớ nghiệm cỏc mẫu xi măng đất bằng cỏc thiết bị chuyờn dụng xỏc định Rk, Rn, Ru, K, E;
+ Thực hiện thớ nghiệm mẫu nước xỏc định ion sunfat, ion Clo, độ PH. - Nghiờn cứu trờn hiện trường:
+ Thi cụng tạo cọc xi măng đất với cỏc hàm lượng khỏc nhau và tiến hành lấy mẫu thớ nghiệm đưa về phũng.
+ Thực hiện thớ nghiệm nộn tĩnh xỏc định sức chịu tải
2.2 KẾT QUẢ NGHIấN CỨU 2.2.1 Kết quả nghiờn cứu ở Cần Thơ và Hậu Giang 2.2.1 Kết quả nghiờn cứu ở Cần Thơ và Hậu Giang 2.2.1.1 Địa chất tại khu vực thớ nghiệm Bảng 2.1 Thụng số vật lý của cỏc lớp địa chất tại khu vực thớ nghiệm Thụng số thớ nghiệm Đơn vị Lớp địa chất Thành phần hạt 1a 1 1b 2 Sột % 29 48 27 41 Bụi % 32 24 16 21 Cỏt % 39 28 57 38 Giới hạn chảy % 43 63 49 48 Giới hạn dẻo % 25 37 26 25 Chỉ số dẻo % 18 26 23 23 Độ sệt B -0,02 1,75 0,31 -0,03 Độẩm tự nhiờn % 24,7 82,6 33,2 24,3 Dung trọng Khụ T/m3 1,44 0,81 1,36 1,6 Ướt T/m3 1,79 1,49 1,81 1,99 Tỷ trọng ∆ 2,6 2,56 2,63 2,65 Độ khe hở n % 44,79 68,17 48,46 39,64 Tỷ lệ khe hởε 0,811 2,142 0,94 0,657 Độ bóo hũa G % 79,2 98,7 92,7 98,1 Hàm lượng hữu cơ % 2,1 6 2,2 1 Lực dớnh C Kg/cm2 0,46 0,09 0,14 0,45 Gúc ma sỏt trong ϕ Độ 16o03’ 03o38’ 05o46’ 15o40’ Hệ số thấm K (cm/s) 5,2x10-4 4,25x10-5 4,25x10-4 1,86x10-5
Địa chất tại khu vực thử nghiệm gồm 4 lớp:
- Trờn cựng lớp 1a là lớp sột mặt màu xỏm nõu, nõu đen chứa xỏc thực vật dẻo cứng - đến cứng. Độ sõu phõn bố từ 1,8 ữ 1,9m.
- Tiếp đến là lớp 1 là lớp bựn hữu cơ, màu xỏm xanh, xỏm đen trạng thỏi chảy lẫn vỏ sũ hến đụi chỗ xen kẹp lớp mỏng cỏt. Phõn bố đến cao độ -17,1 ữ -18,5 m. Lớp này