CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÙNG NGHIÊN CỨU
3.5. Nghiên cứu bổ sung các đặc trưng cơ học động của đất
3.5.3. Nghiên cứu tính nén lún của đất bùn ásét hệ tầng Phú Bài khi chịu
động chu kỳ khơng thốt nước
3.5.3.1. Điều kiện cắt trượt động đơn phương
Sau khi kết thúc thí nghiệm cắt trượt động chu kỳ đơn phương và đa phương, tiến hành cho thoát nước lỗ rỗng và đồng thời quan trắc độ lún của mẫu theo thời gian đến khi ứng suất hữu hiệu trong mẫu hoàn toàn phục hồi (u=0). Độ lún quan trắc trong giai đoạn này đặc trưng cho độ lún của đất nền trong giai đoạn tái nén ép do q trình thốt nước lỗ rỗng và thường được gọi là độ lún sau cắt trượt.
Hình 3.24. Quan hệ giữa εv và thời gian của đất bùn á sét trong điều kiện cắt trượt động chu kỳ đơn phương
Kết quả nghiên cứu độ lún εv theo cường độ biến dạng của mẫu đất bùn á sét hệ tầng Phú Bài thể hiện ở hình 3.24, phụ lục 34. Hình 3.24 thể hiện rõ độ lún của đất khi cắt trượt động chu kỳ đơn phương tăng theo độ biến dạng. Độ lún lớn nhất đạt đến 3,5% tương ứng với cường độ biến dạng γ = 1,94%.
89
3.5.3.2. Điều kiện cắt trượt động đa phương
Để thể hiện đặc tính nén lún của đất trong điều kiện cắt trượt động chu kỳ đa phương, từ kết quả nghiên cứu hệ số áp lực nước lỗ rỗng, tác giả lựa chọn kết quả thí nghiệm có độ lún cao nhất khi quan trắc lún sau cắt trượt theo thời gian với thí nghiệm có độ lệch pha θ= 900. Kết quả nghiên cứu ở hình 3.25 và phụ lục 35 cho thấy, dưới tác dụng của tải trọng chu kỳ đa phương khơng thốt nước, độ lún theo độ biến dạng (εv) gia tăng theo cường độ độ biến dạng. Cường độ biến dạng càng cao, độ lún càng tăng. Độ lún sau cắt trượt của mẫu đạt đến εv = 4,47% khi độ biến dạng γ = 1,94%.
Hình 3.25. Quan hệ giữa εv và thời gian của đất bùn á sét hệ tầng Phú Bài trong điều kiện cắt trượt động chu kỳ đa phương
Ảnh hưởng của điều kiện cắt trượt động chu kỳ đơn phương và đa phương lên độ lún sau cắt trượt của mẫu đất bùn á sét hệ tầng Phú Bài được thể hiện thông qua mối quan hệ giữa độ lún theo biến dạng (εv, %) và độ biến dạng cắt trượt (γ, %) (hình 3.26).
Kết quả từ sơ đồ cho thấy độ lún tăng gần tuyến tính so với logarit của độ biến dạng trượt cho tất cả số lượng chu kỳ và phương cắt trượt. Tại cùng độ biến dạng cắt trượt, điều kiện cắt trượt động chu kỳ đa phương có số lượng chu kỳ càng lớn thì gây ra độ lún càng cao. Kết quả này cho thấy điều kiện cắt trượt động gồm phương gia tải, cường độ và thời lượng gia tải đều ảnh hưởng đến độ lún sau cắt trượt của đất bùn á sét hệ tầng Phú Bài.
90
Hình 3.26. Quan hệ giữa εv và γ của đất bùn á sét hệ tầng Phú Bài trong điều kiện cắt trượt động chu kỳ đơn phương và đa phương
Với điều kiện cắt trượt động chu kỳ có độ biến dạng γ ≥ 1,94% thì độ lún sau cắt trượt của nền đất bùn á sét hệ tầng Phú Bài có thể đạt đến εv ≈ 4,47%. Vì vậy với nền đất có bề dày 10m thì độ lún có thể lên tới 44,7cm nếu bị lún dưới tải trọng động. Đồng thời do đặc tính thốt nước nhanh và do đó độ lún sau cắt trượt động xảy ra tức thời nên đây là giá trị ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định của cơng trình xây dựng (hình 3.26).
Kết luận chương 3:
Từ các kết quả nghiên cứu ở chương 3, có thể rút ra các kết luận như sau:
- Đất loại sét yếu Holocen phân bố rộng khắp vùng nghiên cứu, bề dày thay đổi từ 1,0-5-10m đến xấp xỉ 30m, được hình thành trong điều kiện địa hình, địa mạo, chế độ thủy động lực và khí hậu rất đặc trưng ở miền Trung với nguồn gốc khác nhau. Trong đó phổ biến nhất là đất bùn sét và bùn á sét thuộc 2 hệ tầng Phú Vang và Phú Bài (ambQ21-2pb, ambQ22-3pv).
- Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh, illit, kaolinit; hàm lượng hữu cơ trong đất cao đạt 11,4% và có xu hướng giảm dần theo chiều sâu. Thành phần hóa học chủ yếu trong đất là các oxit SiO2, Al2O3 chiếm tỉ lệ cao; nhóm hạt cát và bụi chiếm ưu thế.
- Đất thuộc hệ tầng Phú Bài: lực dính cu của bùn á sét trong khoảng 7,8 đến 10,5kPa, trung bình 9,12kPa, thay đổi trong một phạm vi hẹp; tương tự bùn sét - 6,2 đến 9,41kPa, trung bình 8,01kPa. Đất thuộc hệ tầng Phú Vang: cu của bùn á sét thay
91
đổi trong khoảng từ 8,5 đến 13,4kPa, trung bình 10,2kPa, thay đổi trong 1 phạm vi hep; tương tự bùn sét - 10,2 đến 12,9kPa, trung bình 11,23kPa. Chỉ tiêu lực dính ở đất thuộc hệ tầng Phú Vang thường cao hơn so với hệ tầng Phú Bài. Sức kháng cắt hữu hiệu đạt giá trị cao: ccu’ = 4,6- 13,5; cu’ = 13002’- 20017’ trong bùn á sét và 16020’-21012’; 3,6-9,7 trong bùn sét.
- Áp lực tiền cố kết (Pc) của đất nhỏ và có sự thay đổi giữa các thành tạo phụ thuộc vào thành phần của đất: Bùn á sét Pc = 54,7-65,1 kPa thấp hơn bùn sét Pc = 58,15-69,525kPa. Hệ số nén Cc, hệ số trương nở Cs của bùn á sét biến đổi trong phạm vi rộng: Bùn á sét Cc= 0,355-0,395; hệ số nở Cs= 0,0585-0,118; Cc/Cs =3,51-7,32. Bùn sét có Cc = 0,365-0,42; hệ số nở Cs =0,063-0,10; Cc/ Cs = 3,945-6,45. Nhìn chung Cc khá lớn, Cs nhỏ, hệ số thấm rất nhỏ (bùn á sét kv(1-2) = (0,195-0,0,23).10-7cm/s, bùn sét kv = (0,185-0,203).10-7cm/s). Hệ số cố kết thấm (Cv) của nền thấp: bùn á sét Cv= 0,28-0,335cm2/s; bùn sét Cv= 0,22-0,285cm2/s. Các hệ số này hoàn toàn phù hợp với đất loại sét yếu mới thành tạo và chưa được nén chặt.
- Khả năng chịu nén thứ cấp của đất bùn á sét thuộc hệ tầng Phú Bài tương đối thấp với hệ số cố kết thứ cấp Cα = 0,005-0,020.
- Kết quả thí nghiệm cắt trượt động chu kỳ đơn phương và đa phương cho thấy, khi đất bùn á sét hệ tầng Phú Bài chịu tải trọng động chu kỳ đa phương, áp lực nước lỗ rỗng của đất lớn hơn so với khi đất chịu cắt trượt động đơn phương, đặc biệt là khi độ lệch pha (θ) càng lớn thì áp lực nước lỗ rỗng càng cao. Đất có độ lún cao nhất khi trong điều kiện cắt trượt động chu kỳ đa phương có độ lệch pha θ = 900, độ biến dạng γ = 1,94%. Độ lún sau cắt trượt của đất trong điều kiện cắt trượt động chu kỳ đa phương lớn hơn đơn phương.
- Thành phần vật chất, tính chất cơ lý của đất yếu cùng với cấu trúc nền quyết định giải pháp xử lý nền móng và ổn định cơng trình. Để có cơ sở khoa học lựa chọn, tính tốn, thiết kế các giải pháp xử lý nền được chính xác và phù hợp thì cần phải phân chia cấu trúc nền kết hợp kết quả nghiên cứu về đặc tính xây dựng của đất loại sét yếu Holocen.
92
CHƯƠNG 4
NGHIÊN CỨU, KHAI THÁC SỬ DỤNG HỢP LÝ CÁC ĐẤT LOẠI SÉT YẾU HOLOCEN