BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
LƯƠNG NGUYỄN HOÀNG PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC
ĐẾN ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC
CỦA ĐẤT KHÔNG BÃO HOÀ
ÁP DỤNG CHO NỀN ĐƯỜNG ĐẮP
TẠI KHU VỰC DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG
Ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình đặc biệt
Mã số: 95.80.206
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trần Đình Nghiên
2. TS. Tống Anh Tuấn
HÀ NỘI – 2023
Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Trần Đình Nghiên
2. TS. Tống Anh Tuấn
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3
Luận án được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận án tiến sĩ
họp tại Trường Đại học Giao thông vận tải
vào hồi ngày tháng năm 2023
Có thể tìm hiểu Luận án tại:
- Thư viện Quốc gia
- Trung tâm Thông tin Thư viện, tng Đại học Giao tng Vận tải
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Miền Trung - Việt Nam là nơi điều kiện địa hình khí hậu khác
biệt so với các khu vực khác trên cả nước. Theo thống kê của các tổ chức
khí hậu trong nước và thế giới, lượng mưa trung bình năm ở Miền Trung
lớn nhất cả nước (>2800mm), dẫn đến các tuyến đường ven sông, đặc biệt
các tuyến cao tốc qua những địa hình đắp cao đã đang được xây dựng
sẽ có nguy cơ bị ngập cục bộ gây sụt trượt mất ổn định nhiều đoạn.
Hiện nay chưa những đánh giá đúng mức về vấn đnày, cần
những thực nghiệm tìm ra đặc trưng học của khu vực nghiên cứu
đánh gảnh hưởng của ớc đến các đặc trưng này, trên sở kết hợp mô
hình số FEM để phân tích ổn định tổng thể hình số DEMPFV trong
việc phân tích tương tác học trong cấu trúc hạttỉ lệ vi mô.
Xuất phát từ những u cầu thực tế về việc mrộng hệ thống giao thông
toàn quốc và khu vực duyên hải Miền Trung, xuất phát từ ảnh hưởng của
KH, những cấp thiết trong bài toán an toàn của nền đường đắp, đề tài
‘Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưnghọc của đất khôngo
hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung’ được
lựa chọn để nghiên cứu nhằm giải quyết một phần bài toán ổn định nền
đường đắp trong những tồn tại hiện nay.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyếtthực nghiệm nhằm xác định bộ thông số (các
đặc trưng cơ học) của đất không bão hòa thuộc khu vực duyên hải miền
Trung làm cơ sở phân tích ổn định tổng thể và cục bộ của nền đường đắp
khu vực nghiên cứu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là đất không bão hòa
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nền đường đắp khu vực duyên hải miền Trung.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần làm bản chất các
ứng xử cơ học của đất không bão hòa.
2
- Xác định bộ thông số của đất tại khu vực duyên hải miền Trung
gồm đường cong đặc trưng đất nước; các quan hệ giữa hệ số thấm
cường độ chống cắt với lực hút dính làm sở phân ch đánh giá ảnh
hưởng của nước đến sự thay đổi các đặc trưng này.
- Kết hợp mô hình số FEM để phân tích ổn đnh tổng thể hình
số DEMPFV để phỏng cục bộ các vị trí bên trong nền đường đắp
nhằm giải quyết vấn đề tồn tại trong nghiên cứu ổn đnh nền đường.
4.2. Ý nghĩa thực tin
Nghiên cu ảnh hưởng các thông s (Các đặc trưng học) của đất
không bão hòa đến s ổn định nền đường đắp cho phép la chn mt ct,
kích thước hp lý v k thut kinh tế trong tính toán và thiết kế công
trình giao thông ti khu vc duyên hi min Trung.
5. Bố cục luận án
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về ảnh hưởng của nước đến các đặc trưng
học của công trình nền đường đắp trong điều kiện không bão hoà.
Chương 2: sở thuyết nghiên cứu về các đặc trưng học của
đất không bão hòa.
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm xác định các đặc trưng học
của đất không bão hòa.
Chương 4: Phân tích ảnh hưởng của các đặc trưng cơ học đất không
bão hoà đến ổn định khối đắp nền đường .
Kết luận – Kiến ngh
Tài liệu tham khảo và danh mục công bố của tác giả
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
CỦA NƯỚC ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG HỌC CỦA NỀN
ĐƯỜNG ĐẮP TRONG ĐIỀU KIỆN KHÔNG BÃO HÒA
1.1. Tổng quan về môi trường đất bão hòa và không bão hòa
Đất bão hòa trạng thái đất khi các lỗ rỗng bị lấp đầy nước, đất không
bão hòa khi nước chỉ lấp đầy một phần các lỗ rỗng cho nên sẽ
thêm sự tham gia của khí. Đất chuyển trạng thái từ bão hòa sang trạng
thái không bão hòa khi xảy ra quá trình bốc hơi, ngược lại đất chuyển từ
trạng thái không bão hoà sang trạng thái bão hoà trong điều kiện chịu tác
động của mưa hoặc mực nước ngầm dâng cao.
3
Nước được bổ sung vào đất do mưa hoặc mất đi từ đất do bốc hơi làm
thay đổi độ ẩm của đất. Nước mưa thấm vào đất làm thay đổi thể tích pha
nước trong đất, làm thay đổi dòng thấm do trọng lực thấm do chênh
lệch gradient thuỷ lực, áp suất nước lỗ rỗng sẽ tăng theo chiều dương, từ
đó làm giảm cường độ chống cắt của đất và kết quả dẫn đến nguy cơ mất
ổn định mái dốc nền đường.
1.2. Tổng quan vấn đề về đặc trưng cơ học của đất không bão hòa
Đất không bão hòa khác biệt bản về các đặc trưng học so với
đất bão hòa. Lực hút dính, đường cong đặc trưng đất nước, hệ số thấm
và cường độ chống cắt là các đặc trưng cơ bản của đất không bão hòa.
1.3. Ảnh hưởng của nước đến đặc trưng học của nền đường
đắp ở Việt Nam và ở khu vực duyên hải miền Trung
Với điều kiện biến đổi bất thường của khí hậu, với đặc trưng khác biệt
về địa hình của Miền Trung, thời gian mưa kéo dài, nước mưa càng được
thấm sâu vào đất làm mở rộng vùng bão hòa giảm ờng độ chống cắt
của đất làm giảm hệ số ổn định của mái dốc nền đường dẫn đến nguy cơ
mất ổn định.
1.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu các đặc trưng học của đất
không bão hòa trên thế giới và ở Việt Nam
1.4.1.
Nghiên cứu các đặc trưng cơ học của đất không bão hòa trên
thế giới
Các phương trình biểu diễn thay đổi thể tích, cường độ chống cắt
thấm của đất không bão hoà ngày càng được quan tâm nghiên cứu. Các
nghiên cứu thực nghiệm về đất không bão hòa nhằm xây dựng quan hệ
giữa độ ẩm với lực hút dính đối với các lớp đất không bão hòa ở bề mặt
(Thấm, cường độ chống cắt và biến thiên thể tích).
Đã những nghiên cứu phân tích ảnh hưởng của thấm đối với ổn
định tổng thể của mái dốc, tác động của thấm do ảnh hưởng của độ rỗng,
ảnh hưởng đến lún độ bền chống cắt tổng thể nền đất đắp. Tuy nhiên
sự thay đổi các đặc trưng học của đất không bão hoà những vị trí
cục bộ do xói ngầm gây ra và nguyên nhân gây mất ổn tổng thể từ những
vị trí cục bộ này phần lớn vẫn chưa được giải quyết.
1.4.2.
Nghiên cứu các đặc trưng học của đất không bão hòa