TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
374 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CỐ ĐẤT BẰNG XI MĂNG KẾT HỢP
VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐỂ ĐẮP ĐƯỜNG
RESEARCH ON THE METHOD OF SOFT SOIL IMPROVEMENT FOR ROAD
EMBANKMENT WITH CEMENT AND GEOTEXTILE
PGS. TS. Võ Phán và KS. Nguyễn Tấn Thành
Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP. HCM
TÓM TẮT
Nội dung bài báo nghiên cứu khả năng cải tạo đất yếu khu vực tỉnh Trà Vinh
bằng xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật để đắp đường. Bằng thí nghiệm cắt
trực tiếp và nén một trục nở hông với các hàm lượng xi măng thích hợp. Xi măng
sử dụng loại PCB40, các hàm lượng xi măng được xét đến: 6%, 8%, 10%. Ứng
dụng của hỗn hợp vật liệu này vào đắp đường có gia cường vải địa kỹ thuật tại
Khu kinh tế Định An - Huyện Duyên Hải - Trà Vinh.
ABSTRACT
Contents of research papers capable Ground Improvement Area Tra Vinh
province have reinforced cement geotextile to line up. By direct shear test and
unconfined compression with appropriate cement content. Cement used PCB40
types, the cement content be taken into account: 6%, 8%, 10%. Application of the
mixed material in road embankment reinforcement geotextile Dinh An economic
zone - Coastal District - Tra Vinh.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, nhu cầu phát triển về cơ sở
hạ tầng rất lớn và cấp thiết. Phần lớn các công trình được xây dựng trên nền đất hình
thành một cách tự nhiên trong những môi trường khác nhau. Do nền đất tự nhiên một số
khu vực chưa đáp ứng được yêu cầu chịu tải, biến dạng lún và ổn định của các công
trình nhưng việc thay thế đất yếu đó bằng loại đất thích hợp thì lại rất tốn kém. Vì vậy,
để tiết kiệm chi phí, các giải pháp gia cường cho đất tự nhiên cần được quan tâm.
Tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, các công trình giao thông đường bộ đều
được đắp bằng đất địa phương, do không đủ thời gian cố kết nên rất dễ bị trượt, lở do tải
trọng bản thân, mưa lũ. Do đó, gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ để đắp đường nhằm tăng
cường độ của đất và tăng tính ổn định của nền đường; đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thực hiện các thí nghiệm trong phòng: nén đơn, cắt trực tiếp với các hàm lượng
xi măng: 6%, 8%, 10%, và đất. Sử dụng xi măng Pooclăng đa dụng Holcim PCB40.
Tính toán và mô phỏng: Sử dụng phần mềm Geo Slope/W và Plaxis để tính toán
ổn định nền đường.
TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 375
3. THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.1. Nguyên vật liệu dùng trong thí nghiệm
3.1.1. Đất dùng trong thí nghiệm
Đất dùng cho thí nghiệm thuộc khu vực huyện Duyên Hải - tỉnh Trà Vinh với
các thông số cơ lý như sau:
Bảng 1. Các thông số cơ lý của đất yếu xác định trong phòng thí nghiệm.
Dung
trọng ướt
γw
Độ
ẩm
W
Tỷ
trọng
Gs
Chỉ số
dẻo IP
Dungtrọng
khô
γ
d Lực
dính c
Góc ma
sát
trong φ
Sức
kháng
qu
Mô đun
E50
kN/m3 % % kN/m3 kPa Độ kN//m2 kPa
15,2 74,15
2,64 21,4 8,7 5,5 4058’ 143 1.270
3.1.2. Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp
Bảng 2. Bảng tổng hợp của hỗn hợp đất – xi măng.
Xi măng % Góc ma sát trong (độ) Lực dính c (kN/m2) Sức chống cắt (kN/m2)
6 05048’ 50,955 94,51
8 12004’ 63,196 113,87
10 24011’ 98,779 152,01
0
5
10
15
20
25
30
4681012
Góc ma sat trong φ
Hàm lư
ợ
n
g
xi măn
g
0
20
40
60
80
100
120
4 6 8 10 12
Lực dính C
Hàm lượng xi măng
Hình 3. Biểu đồ quan hệ sức chống cắt theo hàm lượng xi măng tại cấp áp lực 200 Kpa.
Hình 1. Biểu đồ quan hệ góc ma sát trong
và hàm lượng xi măng
Hình 2. Biểu đồ quan hệ lực dính và hàm
lượng xi măng
TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
376 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
3.2. Thí nghiệm nén đơn (ASTM D2166)
Kết quả thí nghiệm nén đơn
Bảng 3. Bảng tổng hợp của hỗn hợp đất – xi măng.
Xi măng
%
Sức kháng nén đơn
qu (kN/m2)
Module E50
(kPa)
Biến dạng phá
hoại ε (%)
Dung trọng
γ (kN/m3)
Độ ẩm
W (%)
6 509,702 7.346 0,42 15,7 21,43
8 710,337 10.237 0,41 15,9 27,35
10 849,222 12.239 0,35 16,0 22,37
4. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP SAU KHI GIA CỐ
XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
4.1. Số liệu địa chất
Bảng 4. Các thông số địa chất
Tính chất cơ lý Ký
hiệu Đơn vị Lớp đất
Lớp Sét dẻo mềm Lớp Bùn sét chảy
+ Độ ẩm tự nhiên
+ Dung trọng tự nhiên
+ Dung trọng khô
+ Góc nội ma sát
+ Lực dính
ω
γw
γd
ϕ
c
%
g/cm3
g/cm3
độ
kg/cm2
43,28
1,74
1,22
12042’
0,226
74,15
1,52
0,87
04058’
0,055

4.2. Tính toán ổn định cho công trình đắp bằng đất tự nhiên
4.2.1. Phân tích bằng phần mềm SLOPE/W
Phần mềm sử dụng để tính toán là Geo Studio 2007 - Slope/W. Hệ số ổn định
cho phép [FS] = 1,4.
Hình 4. Biểu đồ quan hệ hàm lượng xi
măng và sức kháng nén đơn qu
Hình 5. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng
xi măng và module E50
TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 377
Gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
Hình 6. Mô hình bài toán đắp bằng đất sau khi gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
trong Geo Slope.
Hình 7. Mô hình bài toán đắp bằng đất sau khi gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
trong Geo Slope
4.2.2. Phân tích bằng phần mềm Plaxis 8.5
Nhằm tìm ra chiều cao đắp tối đa, chịu được tải trọng xe 19 kN/m2 mà không bị
trượt nếu sử dụng đất gia cường xi măng 10%.
Sử dụng phương pháp phân tích Plastic Analysic và Phi/c reduction. [FS] = 1,4
TUYE
Å
N TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
378 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
Gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
Hình 8. Mô hình Plaxis khi đắp bằng đất gia cường xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
Hình 9. Kết quả Plaxis khi đắp bằng đất gia cường xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
Như vậy, bằng các thí nghiệm trong phòng và thử nghiệm trên mô hình, có thể
rút ra một số kết luận về đất yếu khu vực huyện Duyên Hải – tỉnh Trà Vinh khi gia
cường với xi măng, như sau:
1. Hàm lượng xi măng 10% khi gia cường vào đất có hiệu quả tăng sức kháng cắt
cao nhất: C tăng 1.795 % ( từ 5,5 kPa lên 98,779 kPa), φ tăng 526% (từ 4058’
lên 24011’).
2. Hàm lượng xi măng 10% khi gia cường vào đất có hiệu quả tăng sức kháng nén
đơn qu cao nhất: 501 % (từ 169,3 kN/m2 lên 849,2 kN/m2).
3. Hàm lượng xi măng 10% khi gia cường vào đất có hiệu quả tăng module E50
nhiều nhất: 963 % (từ 12,7 kPa lên 122,36 kPa).