TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 307
Phần III
ÑÒA CHAÁT NEÀN MOÙNG – VAÄT LIEÄU
XAÂY DÖÏNG – COÂNG NGHEÄ MÔÙI –
VAÄT LIEÄU MÔÙI TRONG XAÂY DÖÏNG
THUÛY LÔÏI
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
308 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 309
ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA SÉT MỀM BÃO HÒA NƯỚC THEO ĐỘ SÂU
TRƯỚC VÀ SAU KHI XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM GIA TẢI TRƯỚC
PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF SATURATED
SOFT CLAY VS. DEPTH BEFORE AND AFTER TREATMENT BY
PRELOADING WITH PVD
PGS. TS. Bùi Trường Sơn
Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM
TÓM TẮT
Bấc thấm kết hợp gia tải trước là biện pháp phổ biến xử lý nền đất yếu có bề dày lớn.
Do bị xáo trộn và nén chặt trong thời gian ngắn, đặc trưng cơ lý của đất nền thay
đổi. Kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường cho thấy đặc trưng cơ lý đất
thay đổi không đồng đều theo độ sâu. Trong phạm vi độ sâu từ 6 m trở lên, tính chất
cơ lý của đất nền được cải thiện đáng kể. Từ độ sâu 12 m trở xuống, sức chống cắt
không thoát nước (FVT), sức kháng mũi qT không có sự thay đổi rõ ràng. Kết quả
nghiên cứu là dữ liệu có ích để tham khảo trong tính toán xử lý nền đất yếu có bề
dày lớn.
ABSTRACT
Preloading with PVD (prefabricated vertical drains) is a popular method treating
soft ground with great thickness. Because of disturbance and condense in short term,
physical mechanical properties of soil are changed. The testing results in laboratory
and in-situ show that the change of physical mechanical properties of soil is not
same according to depth. With the depth up to 6 m, physical mechanical properties
of soil are improved significantly. From the depth down to 12 m, undrained shear
strength (FVT), cone resistance qT is not changed clearly. The research results is the
useful data for reference to calculate treatment of soft ground with great thickness.
1. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ
CỦA SÉT MỀM BÃO HÒA SAU KHI XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP
GIA TẢI TRƯỚC
Dự án Sân bay quốc tế Suvarnabhumi (Thái Lan) nằm trên vùng đầm lầy được xử
lý bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước. Học viện AIT (Thái Lan) được giao thực hiện
thử nghiệm với ba khối đắp (TS1, TS2, TS3) trên nền được xử lý bấc thấm với chiều
sâu cắm L = 12 m, khoảng cách bấc thấm 1,0; 1,2; 1,5 m theo lưới ô vuông. Công tác thí
nghiệm nghiên cứu được thực hiện trong 2 năm (1993 - 1995) nhằm đánh giá hiệu quả
của phương pháp trước khi thi công đại trà. Công tác khảo sát địa chất công trình trước
và sau khi xử lý được tiến hành gồm: lấy mẫu nguyên dạng và thí nghiệm đất trong
phòng, thí nghiệm cắt cánh hiện trường, xuyên tĩnh điện CPTu. Kết quả nghiên cứu cho
thấy sau khi xử lý, độ ẩm giảm, dung trọng tự nhiên và sức chống cắt không thoát nước
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
310 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
của đất tăng. Trung bình độ ẩm giảm 24% (giảm mạnh ở lớp đất có độ sâu từ 2 m đến 8
m), dung trọng tăng 13% và sức chống cắt không thoát nước từ kết quả cắt cánh hiện
trường tăng đến 90%. Lớp đất yếu trạng thái chảy, dẻo chảy trở thành dẻo mềm. Khi
nghiên cứu ở dự án đường cao tốc Bangkok - Chonburi (Thái Lan), Begado và cộng sự
(1990) rút ra rằng sức chống cắt không thoát nước dự tính theo phương pháp SHANSEP
phù hợp với kết quả thí nghiệm kiểm tra. Ở đây, sự gia tăng sức chống cắt không thoát
nước xảy ra đồng đều theo độ sâu trong phạm vi xử lý.
Chu J., Yan S.W. & Yang H. (2000) khi nghiên cứu nền được xử lý bấc thấm kết
hợp bơm hút chân không ở khu vực dự án bồn chứa dầu gần bờ biển Tianjin (Trung
Quốc) cũng rút ra các kết luận tương tự về sự gia tăng sức chống cắt không thoát nước
sau khi xử lý.
Chu J., Yan S.W (2005) ở dự án mở rộng cảng Tianjin nhận thấy rằng độ ẩm giảm
lên đến khoảng 20% ở độ sâu 0 – 13 m. Ở độ sâu lớn hơn 13 m độ ẩm thay đổi ít hơn.
Điều tương tự cũng được nêu trong nghiên cứu của Shang và cộng sự (1998), Jan và
Chu (2003) tại các dự án khác. Do đó, sự thay đổi độ ẩm không đồng nghĩa với sự gia
tăng sức chống cắt không thoát nước Su. Như vậy, các kết quả nghiên cứu này cho thấy
độ ẩm không phải là căn cứ quan trọng để đánh giá hiệu quả xử lý.
Các kết quả tổng hợp các trường hợp xử lý cho thấy các đặc trưng cơ lý của đất
thay đổi rõ rệt sau khi xử lý. Trong một số trường hợp, ở các độ sâu lớn, các đặc trưng
cơ lý của đất có thể thay đổi không đáng kể. Việc phân tích mức độ và phạm vi thay đổi
các đặc trưng cơ lý đất nền có thể cho phép rút ra các nhận định có ích về phạm vi cần
xử lý. Ngoài ra, các kết quả tổng hợp các đặc trưng cơ lý cho phép đánh giá khả năng ổn
định của nền sau khi xử lý.
2. SỰ THAY ĐỔI ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA SÉT MỀM BÃO HÒA NƯỚC
THEO ĐỘ SÂU SAU KHI XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP GIA TẢI
TRƯỚC
Dữ liệu phục vụ phân tích đánh giá sự thay đổi đặc trưng cơ lý của sét mềm bão hòa
nước trước và sau khi xử lý bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước được thu thập từ kết quả
khảo sát thí nghiệm trong phòng và hiện trường ở giai đoạn trước và sau khi xử lý ở Dự
án Nhà máy chế biến gỗ MDF Kiên Giang. Địa điểm xây dựng Nhà máy chế biến gỗ
MDF Kiên Giang ở khu công nghiệp Thạnh Lộc, huyện Châu Thành, tỉnh Kiên Giang.
2.1. Cấu tạo địa chất và quá trình xử lý nền đất yếu
Căn cứ kết quả khảo sát địa kỹ thuật giai đoạn thiết kế cơ sở thực hiện năm 2012
và báo cáo khảo sát địa chất công trình giai đoạn Thiết kế bảng vẽ thi công thực hiện
tháng 10 năm 2013, phân bố khắp khu vực là lớp sét xám đen mềm, rất mềm. Lớp đất
yếu này phân bố ngay bề mặt tự nhiên hoặc dưới lớp đất trồng trọt có bề dày thay đổi từ
9,5 m (góc phía Tây của dự án) đến trên 25 m (phần còn lại của dự án). Bên dưới là các
lớp sét, sét pha xám nâu, dẻo mềm, dẻo cứng. Tính chất cơ lý của lớp sét mềm được
tổng hợp trong Bảng 1.
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 311
Bảng 1. Đặc trưng cơ lý của sét mềm bão hòa nước khu vực nhà máy chế biến gỗ MDF
Kiên Giang.
Chỉ tiêu Đơn vị
Giá trị
Độ ẩm W % 77,3
Khối lượng thể tích tự nhiên ρ
(g/cm3) 1,510
Khối lượng riêng hạt ρs (g/cm3) 2,640
Hệ số rỗng eo 2,099
Giới hạn chảy LL % 73,4
Giới hạn dẻo PL % 37,4
Chỉ số dẻo PI % 36,0
Độ sệt LI 1,14
Góc ma sát trong ϕ độ 3o48’
Lực dính c
kG/cm
2
0,057
Chỉ số nén Cc 0,947
Chỉ số nở Cr 0,120
Chiều sâu cắm bấc thấm từ -14,0 đến -30,0 m tính từ cao trình +2,0 m (cách đỉnh
lớp cát san lấp 2 m để tránh thoát áp lực chân không bơm hút). Bấc thấm được bố trí
theo lưới ô vuông cách nhau 1,0 m.
Với cao độ giả định bề mặt lớp sét mềm là +0,0 m, trình tự thi công xử lý như sau:
- Cao độ san lấp giai đoạn 1: +1,0 m
- Cao độ đắp nền đợt 1: +3,0 m
- Cao độ đắp nền đợt 2: +5,0 m
- Cao độ sau khi xử lý nền dự tính: +1,65 m (bao gồm 0,5 m để thi công lớp cát
đầm chặt cho kết cấu bãi chứa).
Giá trị tải trọng gia tải trước được chọn lựa xấp xỉ 1,2 lần tải trọng làm việc: 1,2.(50,0
+ 24,6) = 87,5 kN/m2. Tải trọng này bao gồm áp lực chân không 70 kPa kết hợp với lớp đắp
nền gia tải trước 1,0 m (tương đương 17,5 kN/m2).
Độ lún lớn nhất khi đất nền đạt cố kết ổn định dự tính theo tiêu chuẩn xấp xỉ 3,25
m sau 270 ngày. Biểu đồ cao độ đắp và kết quả quan trắc độ lún theo thời gian trong quá
trình xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước bằng đất đắp và bơm hút chân không
thể hiện ở Hình 1.
