Tuyn tp Hi ngh Khoa hc thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
259
MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG DỰ ĐOÁN LÚN
CỦA KÈ BIỂN TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CÓ XÉT TỚI TỪ BIẾN
Tạ Minh Hiếu, Dương Bảo Phúc, Nguyễn Quang Huy, Hoàng Thị Lụa, Đỗ Tuấn Nghĩa
Trường Đại hc Thy li, email: hieutaming@gmail.com
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Tính từ biến một trong những đặc điểm
quan trọng nhất của đất sét yếu do tính nhớt
của chúng (Bjerrum, L., 1967; v.v...). Ứng xử
này sẽ ảnh hưởng đến quá trình nén thứ cấp
dưới tải trọng, dụ như xây dựng đê biển,
đắp nền, v.v., điều này dẫn đến sự gia tăng độ
lún dự đoán thời gian kết thúc của nó.
Tính t biến ca đt yếu có th đưc biu
diễn bằng chỉ số nén thứ cấp, Cα, được định
nghĩa tỷ lệ giữa sự thay đổi của hệ số rỗng
(Δe) thời gian tương ứng logt) trên
thang logarit. Giá trị của chỉ số này thay đổi
tùy thuộc vào các loại đất khác nhau, phụ
thuộc vào tính dẻo, phân bố kích thước hạt,
v.v. Cho đến nay, đất sét yếu Hải Phòng đã
được nghiên cứu bởi nhiều nhà nghiên cứu
(Phuc Giao, 2020, v.v.). Tuy nhiên, rất ít
trong số họ tập trung vào tính từ biến của đất
sét yếu Hải Phòng.
Trong nghiên cứu này, tính từ biến của đất
sét yếu Hải Phòng sẽ được khảo sát, đặc biệt
chỉ số nén thứ cấp. Ảnh hưởng của ứng xử
này đến sự lún dự đoán của một đê biển đặt
trên loại đất sét này cũng sẽ được nghiên cứu.
2. KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Đê biển được áp dụng trong nghiên cứu
này được xây dựng để bảo vệ một khu công
nghiệp lớn diện tích 220 ha tại quận Hải
An, thành phố Hải Phòng. Như thể hiện trong
Hình 1, đê biển dài 13,2 km từ K2+253 đến
K15+033. Mặt cắt ngang được nghiên cứu
tại K13+433. Trong số nhiều lỗ khoan được
thực hiện trong dự án này, một số trong số
chúng đã được lựa chọn cẩn thận để thể
đại diện cho các điều kiện địa chất khác nhau
của dự án. Mặt cắt K13+433 nằm gần vị trí lỗ
khoan BS43.
Vị trí nghiên cứu
K13+433
Hình 1. Mt bng d án
và khu vc nghiên cu
Hình 2 mặt cắt ngang của đê biển tại
K13+433. Như thể hiện trong hình, đê biển
rộng 47 m cao 5,5 m. Đgiảm chiều cao
của đê, tường chắn trên cùng cao 1,2 m được
áp dụng. Thân đê chủ yếu bao gồm cát lấp
bên trong đá bên ngoài. Mực nước cực đại
cao với xác suất 3,33%, mực nước cao
mực nước thấp với xác suất 95% được ước
tính lần lượt +3,3 m, +1,85 m -1,10 m
theo cao độ quốc gia. Chiều cao sóng được
tính toán cao độ +5,5 m. Trước khi xây
dựng đê chính, đê ống địa kỹ thuật tạm thời
đã được xây dựng trước sau đó cát được
lấp đầy đến cao độ +2,0 m để áp dụng tải
trọng trước vào nền đất. Đê ống địa kỹ thuật
tạm thời được xây dựng bằng cách sử dụng 3
lớp ống địa kỹ thuật có chiều cao 1 m và 2 m.
Ngoài ra, vị trí 3 mốc quan trắc A, B, C cũng
được đánh dấu trong Hình 2.
Tuyn tp Hi ngh Khoa hc thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
260
3. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT
Điều kiện đất tại công trường xây dựng
bao gồm 4 lớp đất. Lớp đất trên cùng lớp
1c. Đây là lớp bùn rất yếu trộn với cát mịn và
vỏ sò độ dày 3,1 m, được phân loại là MH
trong hệ thống phân loại đất thống nhất
(USCS), PI = 17,9%, W = 49,51%, tn = 17,1
kN/m3, c = 10,0 kN/m2, = 543. Lớp 2
nằm bên dưới lớp này với độ dày 12,2 m.
Đây là bùn sét rt yếu trn vi cát mn và v
sò và được phân loại là ML trong USCS. Lớp
2 PI = 17,3%, W = 47,62%, tn = 17,0
kN/m3, c = 11,0 kN/m2, = 552. Lớp 5
đất sét xám rất yếu trộn với cát mịn vỏ
sò (ML) có đ dày 11,9 m. Lp này có PI =
17,2%, W = 43,14%, tn = 17,4 kN/m3, c =
9,49 kN/m2, và = 1749. Cuối cùng, lớp 7d
đất sét vàng nửa cứng đến cứng (CL). Lớp
này rất dày với PI = 17,1%, W = 29,94%, tn
= 19,3 kN/m3, c = 29 kN/m2, = 1433,
Nspt = 16-17. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu
đã bổ sung thí nghiệm nén cố kết 1 trục tại
phòng thí nghiệm trường Đại học Thủy lợi để
xác định thông số Cc, Cs, C cho lp 1c
như thể hiện ở các hình 3 và 4.
Hình 3. Thí nghim c kết 1 trc
Hình 2. Mt ct K13+433 và v trí mc quan trc
Hình 4. Kết qu thí nghim c kết 1 trc
Tuyn tp Hi ngh Khoa hc thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5
261
4. MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN
Để phỏng tính từ biến của đất sét yếu
Hải Phòng, hình Soft Soil Creep (SSC)
được sử dụng. Trong hình này, ứng xử từ
biến của đất được thể hiện bởi thông số C.
Bảng 1 tổng hợp các thông số chính của các
lớp đất theo hình SSC gồm lớp 1c, 2,
5. Trong đó, các giá trị của lớp 2 5 được
tham khảo từ báo cáo khảo sát địa chất của
dự án. Hệ số thấm được lấy từ thí nghiệm nén
cố kết. Các thông số trên của lớp 1c, 2 5
được lấy lần lượt theo các cấp tải 50 kPa, 100
kPa, và 200 kPa.
Bảng 1. Thông số đầu vào chính
của các lớp đất theo mô hình SSC
Lớp 1c Lớp 2 Lớp 5
Cc 0.2787 0.4295 0.3474
Cs 0.06507 0.07008 0.05106
Ca 0.0141 0.002803 0.003504
ky (m/ngày) 0.0012 0.0021 0.0007
kx/ky 2.0 2.0 2.0
Hình 5 hình phần tử hữu hạn giai
đoạn thi công đê tạm geotube đắp đất tới
+2.0 m. Thời gian thi công đê tạm là 40 ngày
và thời gian chờ lún là 280 ngày.
Lớp 2
Lớp 5
Lớp 7
Lớp 1c
Đất đắp
Hình 5. Mô hình phn t hu hn mt ct
K13+433 khi đắp ti +2.0 m
5. THẢO LUẬN VÀ KẾT LUẬN
Hình 6 so sánh kết quả quan trắc với kết
quả tính toán sau khi thi công đê tạm, đắp đất
tới +2.0 m chờ cố kết. Trong đó, các điểm
quan trắc A, B, C đã được đánh dấu tại
Hình 2. Dựa vào Hình 6, ta thể thấy kết
quả tính toán phù hợp với giá trị quan trắc
lớn nhất, gần 320 mm. Tuy nhiên, trong khi
kết quả tính toán cho ra các giá trị giống nhau
tại 3 điểm đang xét thì kết quả quan trắc lại
tương đối khác nhau giữa 3 điểm A, B, C.
Sự sai khác này thể do bề mặt địa hình
hiện trạng không hoàn toàn phẳng như trong
mô hình số.
Hình 6. So sánh kết qu tính toán
vi quan trc sau khi đắp ti +2.0 m
và ch c kết
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bjerrum, L. (1967). Seventh Rankine
Lecture. “Engineering geology of normally-
consolidated marine clays as related to
settlements of buildings.” Geotechnique,
17(2):82-118.
[2] Phuc, T.T., Giao, P.H., (2020).
“Geotechnical properties of Hai Phong and
Ninh Binh clays in the Red River delta.
Geotechnics for Sustainable Infrastructure
Development, Lecture Notes in Civil
Engineering 62:751-757.