
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
80
BÀI BÁO KHOA HỌC
MỘT SỐ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CẢI THIỆN VẬT LIỆU ĐẤT TRONG LÒNG HỒ
KHU VỰC BẮC TRUNG BỘ ĐỂ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
Mai Lâm Tuấn1, Trần Văn Toản1
Tóm tắt: Các kết quả nghiên cứu khoa học đã chỉ ra một số giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện các chỉ
tiêu cơ lý của các loại đất có trong phạm vi vùng lòng hồ chứa nước thủy lợi, thủy điện để sử dụng làm
vật liệu xây dựng các công trình vật liệu địa phương (đập đất, đê chắn nước, đường giao thông, san nền
công trình hạ tầng,…). Các giải pháp kỹ thuật thường được sử dụng bao gồm các giải pháp về vật lý
(trộn vật liệu như tro bay, xỉ than từ nhà máy nhiệt điện, S95; bentonite, cát, dăm sạn, vải địa kỹ thuật,
lưới rọ, bao tải, sơ dừa, neoweb,…) và hóa học (trộn vật liệu như xi măng, thủy tinh lỏng, vôi,…). Để
hiệu chỉnh và đánh giá sự phù hợp với thực tế của các kết quả thí nghiệm trong phòng, cần thực hiện thí
nghiệm hiện trường các giải pháp kỹ thuật xử lý đối với các loại đất có trong vùng lòng hồ chứa nước
thủy lợi. Bài báo giới thiệu một số kết quả thí nghiệm hiện trường về giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện
các chỉ tiêu cơ lý của đất trong phạm vi lòng hồ đáp ứng nhu cầu cấp thiết về nguồn vật liệu đất để xây
dựng, cải tạo và sửa chữa các công trình vật liệu địa phương trên địa bàn khu vực Bắc Trung Bộ.
Từ khóa: Vật liệu xây dựng, đất trong lòng hồ, cải thiện chỉ tiêu cơ lý của đất, hồ chứa nước thủy lợi,
Bắc Trung Bộ.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
Khu vực Bắc Trung Bộ là nơi tập trung phần lớn
các hồ chứa nước thủy lợi trong cả nước (chiếm tới
30%), đa số các hồ thuộc loại vừa và nhỏ. Theo kết
quả khảo sát, đánh giá về trữ lượng đất có trong
phạm vi khu vực lòng hồ chứa nước là rất lớn, có
thể khai thác và xử lý để góp phần đáp ứng nhu cầu
về vật liệu tại chỗ cho hoạt động xây dựng, cải tạo
và sửa chữa các công trình vật liệu địa phương (N.
Đ. Dũng, N. C. Thái, N. C. Thắng, 2020).
Đất trong phạm vi lòng hồ chứa nước thủy lợi
được phân làm 3 loại, gồm: Đất tự nhiên bán ngập
nước, đất tự nhiên ngập nước và đất bồi lắng lòng
hồ. Đất tự nhiên bán ngập nước là phần diện tích
đất thuộc vùng lòng hồ chứa nước nhưng không bị
ngập nước thường xuyên (nằm phía trên mực
nước dâng bình thường). Đất tự nhiên ngập nước
là đất thuộc vùng lòng hồ chứa nước thường
xuyên ngập trong nước (nằm phía dưới mực nước
dâng bình thường). Đất bồi lắng được hình thành
do dòng chảy do mưa lũ cuốn trôi vào lòng hồ và
1 Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi
tích tụ lại tại đây. Mỗi loại đất này có tính chất cơ
lý khác nhau nên cần được phân loại và xử lý để
có thể sử dụng phù hợp với từng loại kết cấu công
trình (Phạm Văn Cơ, 1999).
Kết quả nghiên cứu trong phòng đã cụ thể
hóa các thành phần, chỉ tiêu cơ lý và các giải
pháp cải thiện các chỉ tiêu cơ lý của đất để có
thể sử dụng các loại đất trong phạm vi lòng hồ
chứa nước cho hoạt động đầu tư xây dựng các
công trình vật liệu địa phương (đập dâng, đê
chắn nước, đường giao thông) (N. Đ. Dũng, N.
C. Thái, N. C. Thắng, 2020). Để đánh giá đầy
đủ và hoàn thiện quy trình kỹ thuật xử lý nhằm
cải thiện các chỉ tiêu cơ lý của các loại đất này
đảm bảo phù hợp với thực tiễn thì công tác thí
nghiệm hiện trường là cần thiết.
Nhóm tác giả giới thiệu một số kết quả thí
nghiệm hiện trường về giải pháp kỹ thuật nhằm
cải thiện các chỉ tiêu cơ lý của đất trong phạm vi
lòng hồ đáp ứng nhu cầu cấp thiết về nguồn vật
liệu đất để xây dựng, cải tạo và sửa chữa các công
trình vật liệu địa phương trên địa bàn khu vực Bắc
Trung Bộ.

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
81
2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
Kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực hiện thí
nghiệm trong phòng đã chỉ ra các giải pháp kỹ
thuật để cải thiện các chỉ tiêu cơ lý của các loại
đất có trong vùng lòng hồ chứa nước như sau:
- Đối với đất tự nhiên bán ngập nước thường có
khả năng chịu lực tốt nhưng khả năng chống thấm
yếu do có hàm lượng hạt thô, dăm sạn nhiều, thiếu
thành phần hạt mịn và hạt sét. Giải pháp xử lý là
pha trộn vật liệu hạt mịn như: tro bay, S95,
bentonite hoặc kể cả xi măng hoặc hỗn hợp các
vật liệu này để tăng khả năng chống thấm;
- Đối với đất tự nhiên ngập nước thường có khả
năng chịu lực yếu nhưng khả năng chống thấm
khá tốt do có hàm lượng hạt mịn hoặc hạt sét
nhiều, thiếu thành phần hạt thô. Giải pháp xử lý là
pha trộn vật liệu như: xi măng, xi măng+tro bay,
xi măng+S95, xi măng+bentonite, vôi bột hoặc xi
măng+vôi bột để tạo chất kết dính nhằm tăng khả
năng chịu lực (Nguyễn Trọng Tư, 2016);
- Đối với đất bồi lắng thường có thành phần hạt
và chỉ tiêu cơ lý biến đổi rất nhiều nên cần phân
loại để sử dụng cho phù hợp. Theo dòng chảy của
nước vào hồ, các cỡ hạt được phân bố như sau:
thành phần hạt thô tập trung ở phía thượng lưu,
gần nguồn nước đổ vào lòng hồ, tiếp theo là thành
phần hạt mịn và cuối cùng là bùn. Thành phần hạt
thô và hạt mịn chỉ cần phân loại, khai thác và có
thể sử dụng ngay nhưng đối với bùn thì khả năng
chịu lực yếu, tính co ngót và trương nở lớn nên
giải pháp kỹ thuật xử lý là pha trộn vật liệu như:
xi măng, xi măng+vôi, xi măng+S95, … để tạo
chất kết dính nhằm tăng khả năng chịu lực, hạn
chế tính co ngót và trương nở (N. Đ. Dũng, N. C.
Thái, N. C. Thắng, 2020);
Trong phạm vi bài báo này, nhóm tác giả giới
thiệu kết quả thí nghiệm hiện trường các giải pháp
kỹ thuật xử lý điển hình đối với 3 loại đất trong
vùng lòng hồ của Hồ chứa nước Yên Mỹ, huyện
Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa thuộc khu vực Bắc
Trung Bộ, Việt Nam (Hình 1). Thành phần cấp
phối hạt của ba loại đất như Bảng 1. Các vật liệu
pha trộn với đất trong vùng lòng hồ Yên Mỹ được
sử dụng gồm: Xi măng Nghi Sơn PCB40 (XM),
tro bay của nhà máy nhiệt điện Nghi Sơn 2 (TB),
bentonite Tân Đức (BEN), S95 Hòa Phát (S95).
Cụ thể các nội dung thí nghiệm như Bảng 2.
a) Đất bán ngập b) Đất bồi lắng
Hình 1. Đất có thể khai thác trong lòng hồ Yên Mỹ, tỉnh Thanh Hóa
Bảng 1. Thành phần cấp phối hạt ba loại đất trong lòng hồ Yên Mỹ
Phân tích thành phần hạt (Hàm lượng phần trăm nhóm hạt)
Cỡ rây (mm)
Sạn sỏi Cát Bụi Sét
STT
Loại đất
>
40.0
mm
>
20.0
mm
20.0 -
10.0
mm
10.0 -
5.0
mm
5.0
-
2.0
mm
2.0
-
1.0
mm
1.0
-
0.5
mm
0.5
-
0.25
mm
0.25
-
0.1
mm
0.1
-
0.05
mm
0.05
-
0.01
mm
0.01
-0.005
mm
<
0.005
mm
1 Đất bán ngập nước
0,0 6,6 7,7 21,1 17,1 3,2 1,7 3,4 4,2 7,5 11,4 4,0 11,9
2 Đất ngập nước 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2,9 3,0 4,7 7,6 23,5 31,0 9,7 17,5
3 Đất bồi lắng 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,5 2,0 40,5 15,6 19,9 6,2 15,4

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
82
Bảng 2. Thí nghiệm giải pháp cải thiện đất trong lòng hồ Yên Mỹ
Loại đất Giải pháp pha trộn
Đất tự nhiên bán ngập nước TB 6%, 9% và 12% XM 3,5%++TB 6%, 9% và 12% BEN 5%, 8% và 11%
Đất tự nhiên ngập nước XM 2%, 3,5% và 5% XM 3,5%+TB 6%, 9% và 12% XM 3,5%+S95 5%, 8% và 11%
Đất bồi lắng lòng hồ XM 3,5%, 5% và 6,5% XM 3,5%+TB 6%, 9% và 12% XM 3,5%+S95 5%, 8% và 11%
Mỗi giải pháp đắp 04 mẫu thí nghiệm bằng đầm
cóc, đầm chặt K≥0,95; trong đó có 03 mẫu với 3 tỷ
lệ pha trộn khác nhau, 01 mẫu không pha trộn để so
sánh. Đất được lấy từ trong vùng lòng hồ lên bãi thí
nghiệm, thực hiện các biện pháp giảm ẩm, khi độ ẩm
của đất giảm về gần với độ ẩm tối ưu (sai số ±3%)
mới đưa vào thí nghiệm để đảm bảo đầm đất đạt
hiệu quả cao nhất (Hình 2), trộn đất bằng máy trộn
bê tông cưỡng bức 200 lít, cân đo đất và vật liệu pha
trộn bằng xô nhựa kết hợp cân đồng hồ (Hình 3).
a) Khai thác đất b) Giảm ẩm đất
Hình 2. Công tác chuẩn bị đất thí nghiệm
a) Trộn đất b) Đắp đất
Hình 3. Công tác đắp đất thí nghiệm
Thí nghiệm kiểm tra, đánh giá hiệu quả xử lý
thông qua thí nghiệm hệ số thấm ngang tại hiện
trường bằng phương pháp đổ nước hố khoan đối
với các mẫu đất cần cải thiện hệ số thấm (Hình 4);
kiểm tra chỉ tiêu cơ lý của đất bằng lấy mẫu
nguyên dạng mang về phòng thí nghiệm để thí
nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất sau xử lý. Riêng
đối với các giải pháp pha trộn vật liệu xi măng,
sau khi đắp các mẫu thí nghiệm xong sẽ bảo
dưỡng mẫu đến 28 ngày để đánh giá đầy đủ hiệu
quả của giải pháp thông qua kết quả thí nghiệm
chỉ tiêu cơ lý của đất.

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
83
a) Bảo dưỡng đất b) Khoan lấy mẫu và thí nghiệm hệ số thấm
Hình 4. Công tác bảo dưỡng đất thí nghiệm và khoan lấy mẫu đất nguyên dạng
3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Các kết quả thí nghiệm thu được chi tiết đối
với từng loại đất. Các kết quả này được so sánh
với kết quả thí nghiệm trong phòng nhằm đánh giá
các yếu tố ảnh hưởng và hiệu chỉnh tỷ lệ pha trộn
cho phù hợp với thực tế. Cụ thể như sau:
3.1. Đối với đất bán ngập nước
Đất tự nhiên bán ngập nước trong lòng hồ chứa
nước Yên Mỹ có sức chịu tải CBR lớn hơn 5 nên
đáp ứng được yêu cầu của nền đường giao thông ở
độ sâu từ 30cm trở xuống theo TCVN 9436:2012
(Tiêu chuẩn quốc gia, 2012) nhưng có hệ số thấm
lớn hơn yêu cầu về vật liệu dùng để đắp đập đất
đồng chất (1.10-4 cm/s) và cũng không đáp ứng
được yêu cầu về vật liệu dùng cho khối chống thấm
của đập đất (1.10-5 cm/s) theo TCVN 8216:2018
(Tiêu chuẩn quốc gia, 2018). Khi trộn đất với 9%
TB thì đáp ứng được yêu cầu của vật liệu dùng để
đắp khối đồng chất và với 12% TB thì đáp ứng
được yêu cầu của vật liệu dùng cho bộ phận chống
thấm của đập đất. Tương tự khi trộn đất với 8%
BEN thì đáp ứng được yêu cầu của vật liệu dùng để
đắp khối đồng chất và với 11% TB thì đáp ứng
được yêu cầu của vật liệu dùng cho bộ phận chống
thấm của đập đất. Khi trộn đất với hỗn hợp 3,5%
XM và 6% TB thì đáp ứng được yêu cầu của vật
liệu dùng để đắp khối đồng chất và với hỗn hợp
3,5% XM và 9% TB thì đáp ứng được yêu cầu của
vật liệu dùng cho bộ phận chống thấm của đập đất
(Bảng 3 và Hình 5).
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm đối với đất tự nhiên bán ngập nước
Hệ số thấm hiện trường/trong phòng (cm/s)
Giải pháp xử lý và tỷ lệ pha trộn Không trộn Tỷ lệ 1 Tỷ lệ 2 Tỷ lệ 3
Trộn TB 6%, 9% và 12% (6,5÷8,2).10-4
/(3,2÷4,6).10-4
(3,2÷4,5).10-4
/(0,3÷2,2).10-4
(8,2÷9,4).10-5
/(3,4÷5,6).10-5
(8,2÷8,8).10-6
/(7,6÷8,4).10-6
XM 3,5%+TB 6%, 9% và 12% (6,5÷8,2).10-4
/(3,2÷4,6).10-4
(5,6÷7,3).10-5
/(2,9÷5,5).10-5
(6,8÷7,5).10-6
/(6,0÷7,1).10-6
(2,8÷3,4).10-6
/(2,3÷2,6).10-6
BEN 5%, 8% và 11% (6,5÷8,2).10-4
/(3,2÷4,6).10-4
(6,0÷7,8).10-5
/(3,8÷6,8).10-5
(3,7÷5,9).10-5
/(2,9÷4,2).10-5
(5,4÷7,8).10-6
/(4,9÷6,3).10-6
Hình 5. Hệ số thấm sau xử lý đối với đất tự nhiên
bán ngập nước
Kết quả thí nghiệm hiện trường cho thấy hệ số
thấm thường lớn hơn thí nghiệm trong phòng,
nguyên nhân do ngoài hiện trường công tác trộn đất
chưa được đồng đều so với thí nghiệm trong phòng.
3.2. Đối với đất ngập nước
Đất tự nhiên ngập nước trong lòng hồ chứa
nước Yên Mỹ có hệ số thấm đáp ứng yêu cầu của
vật liệu dùng cho khối chống thấm của đập đất
(1.10-5 cm/s) theo TCVN 8216:2018 (Tiêu chuẩn
quốc gia, 2018); có sức chịu tải CBR đáp ứng

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
84
được yêu cầu của vật liệu sử dụng cho nền đường
cấp III và IV nhưng không đáp ứng được cho nền
đường cấp I và II ở độ sâu từ 150cm trở xuống theo
TCVN 9436:2012 (Tiêu chuẩn quốc gia, 2012).
Khi trộn đất với 3,5% XM thì đáp ứng được yêu
cầu của vật liệu dùng cho nền đường giao thông
cấp III, IV ở độ sâu từ 80cm đến 150cm và cấp I, II
ở độ sâu từ 150cm trở xuống. Khi trộn đất với 5%
xi măng thì đáp ứng được yêu cầu của vật liệu dùng
cho nền đường giao thông cấp III, IV ở độ sâu từ
30cm đến 80cm và cấp I, II ở độ sâu từ 80cm đến
150cm. Tương tự, khi trộn đất với hỗn hợp 3,5% xi
măng và 9% TB thì đáp ứng được yêu cầu của vật
liệu dùng cho nền đường giao thông cấp III, IV ở
độ sâu từ 80cm đến 150cm và cấp I, II ở độ sâu từ
150cm trở xuống; và với hỗn hợp 3,5% xi măng và
12% TB thì đáp ứng được yêu cầu của vật liệu
dùng cho nền đường giao thông cấp III, IV ở độ sâu
từ 30cm đến 80cm và cấp I, II ở độ sâu từ 80cm
đến 150cm.
Khi trộn đất với hỗn hợp 3,5% xi măng và 5%
S95 thì đáp ứng được yêu cầu của vật liệu dùng cho
nền đường giao thông cấp III, IV ở độ sâu từ 80cm
đến 150cm và cấp I, II ở độ sâu từ 150cm trở
xuống; và với hỗn hợp 3,5% xi măng và 8% S95
thì đáp ứng được yêu cầu của vật liệu dùng cho nền
đường giao thông cấp III, IV ở độ sâu từ 30cm đến
80cm và cấp I, II ở độ sâu từ 80cm đến 150cm; và
với hỗn hợp 3,5% xi măng và 11% S95 thì đáp ứng
được yêu cầu của vật liệu dùng cho nền đường giao
thông cấp I, II ở độ sâu từ 30cm đến 80cm (Bảng 4
và Hình 6).
Bảng 4. Kết quả thí nghiệm đối với đất tự nhiên ngập nước
Sức chịu tải CBR hiện trường/trong phòng (%) Giải pháp xử lý và
Tỷ lệ pha trộn Không trộn Tỷ lệ 1 Tỷ lệ 2 Tỷ lệ 3
XM 2%, 3,5% và 5% 2,1÷2,4
/2,2÷2,5
2,2÷2,7
/2,3÷2,7
3,1÷3,5
/3,1÷3,7
4,0÷4,2
/4,1÷4,3
XM 3,5%+TB 6%, 9% và 12% 2,1÷2,4
/2,2÷2,5
2,5÷2,9
/2,6÷2,9
3,1÷3,5
/3,1÷3,6
4,1÷4,3
/4,2÷4,5
XM 3,5%+S95 5%, 8% và 11% 2,1÷2,4
/2,2÷2,5
3,0÷3,2
/3,2÷3,3
4,1÷4,3
/4,2÷4,3
5,1÷5,3
/5,2÷5,4
Hình 6. Sức chịu tải CBR sau xử lý đối với đất
tự nhiên ngập nước
Kết quả thí nghiệm hiện trường cho thấy sức
chịu tải CBR thường nhỏ hơn kết quả thu được từ
các thí nghiệm trong phòng nhưng không đáng kể
do các điều kiện bảo dưỡng khác nhau.
3.3. Đối với đất bồi lắng lòng hồ
Đất bồi lắng trong lòng hồ chứa nước Yên Mỹ có
hệ số thấm đáp ứng yêu cầu của vật liệu dùng cho
khối chống thấm của đập đất (1.10-5 cm/s) theo
TCVN 8216:2018 (Tiêu chuẩn quốc gia, 2018); tuy
nhiên sức chịu tải CBR rất nhỏ không đáp ứng được
yêu cầu của vật liệu sử dụng cho nền đường theo
TCVN 9436:2012 (Tiêu chuẩn quốc gia, 2012). Khi
trộn đất với 5% XM thì đáp ứng được yêu cầu của
vật liệu dùng cho nền đường giao thông cấp III,
IV ở độ sâu từ 150cm trở xuống. Khi trộn đất với
6,5% xi măng thì đáp ứng được yêu cầu của vật
liệu dùng cho nền đường giao thông cấp III, IV ở
độ sâu từ 80cm đến 150cm và cấp I, II ở độ sâu từ
150cm trở xuống. Tương tự, khi trộn đất với hỗn
hợp 3,5% xi măng và 9% TB thì đáp ứng được
yêu cầu của vật liệu dùng cho nền đường giao
thông cấp III, IV ở độ sâu từ 150cm trở xuống; và
với hỗn hợp 3,5% xi măng và 12% TB thì đáp ứng
được yêu cầu của vật liệu dùng cho nền đường
giao thông cấp III, IV ở độ sâu từ 80cm đến
150cm và cấp I, II ở độ sâu từ 150cm trở xuống.