CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG
2.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU VÀ DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐNA KỸ THUẬT
2.2.2. Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của đất nền
Theo kết quả báo cáo khảo sát địa chất công trình, địa tầng khu vực trong phạm vi chiều sâu nghiên cứu bao gồm các lớp đất sau [4]:
26
- Lớp Đ : Đất đắp: thành phần sét pha màu xám, xám nâu, trạng thái dẻo chảy, dẻo mềm đến dẻo cứng;
- Lớp 1: Sét pha màu nâu tím, trạng thái dẻo chảy;
- Lớp 2: Cát bụi, màu xám đen, xám tím, trạng thái xốp;
- Lớp 3b: Sét pha, màu xám nâu, xám vàng, xám đen, lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy;
- Lớp 4: Sét pha màu xám nâu, xám đen, nâu tím, trạng thái chảy;
- Lớp 5: Sét màu xám nâu, nâu tím xen kẹp sét pha trạng thái chảy đến dẻo chảy.
- Lớp 6: Sét xám xanh, xám vàng, xám đen, trạng thái dẻo mềm;
- Lớp 7: Sét pha màu xám, xám xanh lẫn vỏ sò trạng thái chảy đến dẻo chảy, đôi chỗ xen kẹp cát pha;
- Lớp 8: Sét pha màu nâu vàng, loang lổ, trạng thái dẻo cứng;
- Lớp 8a: Sét màu xám vàng, loang lổ, trạng thái nửa cứng;
Mặt cắt địa chất công trình dọc tuyến được trình bày ở phụ lục 02
Giá trị các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất phục vụ tính toán xử lý nền đường được tổng hợp ở các bảng 2.2a ÷2.2f.
Bảng 2.2a: Giá trị tiêu chu n chỉ tiêu cơ lý lớp đất Đ và lớp 1
Giá trị tiêu chuNn
TT Chỉ tiêu cơ lý Ký
hiệu Đơn vị
Lớp Đ Lớp 1
1 Độ Nm tự nhiên W % 27,6 35,4
2 Khối lượng thể tích tự nhiên ρw g/cm3 1,91 1,88 3 Khối lượng thể tích khô ρc g/cm3 1,50 1,39
4 Khối lượng riêng ρS g/cm3 2,72 2,75
5 Độ lỗ rỗng n % 44,8 49,4
6 Hệ số rỗng. e - 0,813 0,978
7 Độ bão hoà G % 92,3 99,5
8 Độ Nm giới hạn chảy WL % 29,0 38,7 9 Độ Nm giới hạn dẻo WP % 18,7 24,1
10 Chỉ số dẻo IP % 10,3 14,6
27
11 Độ sệt IS - 0,86 0,77
12 Lực dính kết C kG/cm2 0,078 0,091
13 Góc ma sát trong ϕ độ 9010’ 10007’
14 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0,045 0,108
15 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 0,65 0,75 16 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 74,9 13,6
Bảng 2.2b: Giá trị tiêu chu n chỉ tiêu cơ lý lớp đất 2
TT Chỉ tiêu cơ lý Ký
hiệu Đơn vị Giá trị tiêu chuNn
1 Khối lượng riêng ρS g/cm3 2,69
2 Hệ số rỗng lớn nhất emax - 1,297
3 Hệ số rỗng nhỏ nhất emin - 0,649
4 Góc nghỉ của cát khi khô ϕk độ 33021’
5 Góc nghỉ của cát khi ướt ϕư độ 23000’
6 Giá trị thí nghiệm xuyên SPT NSPT búa 5-6 7 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 1,20
8 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 110,0
Bảng 2.2c: Giá trị tiêu chu n chỉ tiêu cơ lý lớp đất 3a và 3b :
Giá trị tiêu chuNn
TT Chỉ tiêu cơ lý Ký
hiệu Đơn vị
Lớp 3a Lớp 3b
1 Độ Nm tự nhiên W % 39,3 26,1
2 Khối lượng thể tích tự nhiên ρw g/cm3 1,82 1,92
3 Khối lượng thể tích khô ρc g/cm3 1,31 1,52
4 Khối lượng riêng ρS g/cm3 2,72 2,70
5 Độ lỗ rỗng n % 51,8 43,7
6 Hệ số rỗng. e - 1,076 0,776
7 Độ bão hoà G % 99,3 90,8
8 Độ Nm giới hạn chảy WL % 42,0 27,8 9 Độ Nm giới hạn dẻo WP % 26,5 21,1
28
10 Chỉ số dẻo IP % 15,5 6,7
11 Độ sệt IS - 0,83 0,75
12 Lực dính kết C kG/cm2 0,073 0,105
13 Góc ma sát trong ϕ độ 6010’ 15004'
14 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0,048 0,027
15 Hệ số cố kết Cv 10-4cm2/s 16,42 26,83
16 Áp lực tiền cố kết Pc kG/cm2 1,13 1,81
17 Chỉ số nén Cc - 0,339 0,156
18 Chỉ số nở Cs - 0,072 0,041
19 Sức kháng cắt không thoát nước Su kG/cm2 0,164 0,247 20 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 0,54 1,02
21 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 32,2 97,4
Bảng 2.2d: Giá trị tiêu chu n chỉ tiêu cơ lý lớp đất 4 và lớp 5
Giá trị tiêu chuNn
TT Chỉ tiêu cơ lý Ký
hiệu Đơn vị
Lớp 4 Lớp 5
1 Độ Nm tự nhiên W % 39,0 44,6
2 Khối lượng thể tích tự nhiên ρw g/cm3 1,81 1,75
3 Khối lượng thể tích khô ρc g/cm3 1,30 1,21
4 Khối lượng riêng ρS g/cm3 2,73 2,68
5 Độ lỗ rỗng n % 52.4 54,9
6 Hệ số rỗng. e - 1,100 1,215
7 Độ bão hoà G % 96,8 98,4
8 Độ Nm giới hạn chảy WL % 37,8 45,3 9 Độ Nm giới hạn dẻo WP % 25,2 27,6
10 Chỉ số dẻo IP % 12,6 17,7
11 Độ sệt IS - 1,10 0,96
12 Lực dính kết C kG/cm2 0,068 0,068
13 Góc ma sát trong ϕ độ 5049' 5056’
14 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0,059 0,072
29
15 Hệ số cố kết Cv 10-
4 2
22,47 13,60
16 Áp lực tiền cố kết Pc kG/cm2 1,16 1,42
17 Chỉ số nén Cc - 0,301 0,396
18 Chỉ số nở Cs - 0,078 0,116
Lực dính kết Cu kG/cm2 0,150 0,144
Góc ma sát trong ϕu độ 20018’ 17036’
Lực dính hiệu quả C’u kG/cm2 0,073 0,105 19
TN nén ba trục sơ đồ CU
Góc ma sát hiệu quả ϕ’u độ 32002' 30029' 20 Sức kháng cắt không thoát nước Su kG/cm2 0,186 0,228 21 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 0,50 0,52
22 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 22,1 15,5
Bảng 2.2e: Giá trị tiêu chu n chỉ tiêu cơ lý lớp đất 6 và lớp 7
Giá trị tiêu chuNn
TT Chỉ tiêu cơ lý Ký
hiệu Đơn vị
Lớp 6 Lớp 7
1 Độ Nm tự nhiên W % 38,7 33,2
2 Khối lượng thể tích tự nhiên ρw g/cm3 1,81 1,87 3 Khối lượng thể tích khô ρc g/cm3 1,30 1,40
4 Khối lượng riêng ρS g/cm3 2,69 2,70
5 Độ lỗ rỗng n % 51,7 48,2
6 Hệ số rỗng. e - 1,069 0,929
7 Độ bão hoà G % 97,4 96,5
8 Độ Nm giới hạn chảy WL % 45,0 33,2 9 Độ Nm giới hạn dẻo WP % 27,4 21,5
10 Chỉ số dẻo IP % 17,6 11,7
11 Độ sệt IS - 0,64 1,00
12 Lực dính kết C kG/cm2 0,116 0,091
13 Góc ma sát trong ϕ độ 10047’ 7038’
14 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0,063 0,055
15 Hệ số cố kết Cv 10-4cm2/s 11,66 10,71
30
16 Áp lực tiền cố kết Pc kG/cm2 1,77 1,81
17 Chỉ số nén Cc - 0,376 0,317
18 Chỉ số nở Cs - 0,081 0,083
19 Sức kháng cắt không thoát nước Su kG/cm2 0,328 0,313 20 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 0,85 0,66
21 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 55,2 21,8
Bảng 2.2f: Giá trị tiêu chu n chỉ tiêu cơ lý lớp đất 8 và lớp 8a
Giá trị tiêu chuNn
TT Chỉ tiêu cơ lý Ký
hiệu Đơn vị
Lớp 8 Lớp 8a
1 Độ Nm tự nhiên W % 25,4 27,1
2 Khối lượng thể tích tự nhiên ρw g/cm3 1,97 1,96 3 Khối lượng thể tích khô ρc g/cm3 1,57 1,54
4 Khối lượng riêng ρS g/cm3 2,72 2,72
5 Độ lỗ rỗng n % 42,3 43,4
6 Hệ số rỗng. e - 0,732 0,766
7 Độ bão hoà G % 94,4 96,2
8 Độ Nm giới hạn chảy WL % 34,1 42,0 9 Độ Nm giới hạn dẻo WP % 20,9 24,0
10 Chỉ số dẻo IP % 13,2 18,0
11 Độ sệt IS - 0,34 0,17
12 Lực dính kết C kG/cm2 0,232 0,336
13 Góc ma sát trong ϕ độ 14015’ 16003’
14 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0,028 0,030
15 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 1,59 2,23 16 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 153,4 148,.3
Qua đặc điểm phân bố của các lớp đất và giá trị các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất như trên, cho thấy tuyến đường xây dựng trên cấu trúc nền đất yếu. Trong đó, các lớp đất yếu là lớp đất 1, lớp đất 3a, lớp đất 4, lớp đất 5 phân bố gần ngay mặt
31
đất, có tổng chiều dày tương đối lớn và biến đổi khá mạnh theo dọc tuyến. Nằm dưới các lớp đất yếu này là các lớp đất tốt (lớp 8 và lớp 8a).
Ở một số đoạn, phía trên lớp đất yếu có thể bắt gặp các lớp cát bụi (lớp 2) và cát pha (lớp 3b) phân bố ngay gần mặt đất. Chúng phân bố không liên tục và có chiều dày biến đổi mạnh.
Như vậy, dọc theo chiều dài đoạn đường (9.500m) cấu trúc đất nền biến đổi mạnh, có nơi đất yếu phân bố ngay mặt đất, có nơi đất yếu nằm ở dưới các lớp đất tốt. Để có giải pháp xử lý nền phù hợp, hiệu quả cần phân chia cấu trúc nền đất yếu.