Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
9
NGHIÊN CỨU HA LNG CA CÁT NỀN ĐÊ HỮU HỒNG,
K73+500-K74+100, CHU TI TRNG CHU K
KHÔNG THOÁT NƯỚC
Ngô Th Ngc Vân1, Nguyn Hng Nam2
1Đi hc Thy li, email: vanntn@tlu.edu.vn;
2Đi hc Thy li, email: hongnam@wru.vn;
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Hóa lỏng do động đất hầu nca được
xem xét khi thiết kế các công trình thủy lợi tại
Việt Nam. a lỏng thể gây ra những hậu
quả nghiêm trng đối với công trình, y sụt
lún mặt đất, n nền công trình, làm mất khả
năng chu tải của nền, gây phá hủy nghiêm
trng công trình. Việt Nam ít xảy ra những
trận động đất lớn so với thế giới, tuy nhiên
nguy về khả năng hóa lỏng nền khi động
đất luôn tiềm ẩn bởi diện tích đng bằng châu
thổ và ven biển lớn và cũng là nơi có trầm tích
bở rời tuổi Đệ tứ chiếm diện tích đáng kể.
Để đánh giá đnh lượng khả năng kích hoạt
hóa lỏng, bước quan trng đầu tiên cần cho
hầu hết các dự án chính liên quan đến khả
năng hóa lỏng do động đất. hai xu hướng
tổng hợp cho việc này (Seed et al., 2003), đó
là: 1) Sử dụng thí nghiệm trong phòng trên
các mẫu đất; 2) Sử dụng các quan hệ kinh
nghiệm dựa trên tương quan ứng xử quan sát
hiện trường với các thí nghiệm hiện trường
khác nhau.
2. PHƯƠNG PHP NGHIÊN CU
2.1. Thiết bị thí nghiệm
Nghn cứu đưc thực hin ti phòng thí
nghiệm Đa k thut động đất, Trưng Đi
hc Thy li trong khn kh đề i
KC.08.23/11-15. H thng thiết b thí
nghiệm 3 trục đng, model DTC 367D do
hng Seiken, Nhật Bản chế to và kim
đnh, bao gm: Máy n khí to áp lực
bung và áp lc ngược lên tới 1000 kPa;
y hút chân không, áp suất lớn nht -
95kPa; thiết b gia tải động cho các tần số
tải t 0.001 đến 1Hz. Tất c c đầu đo
lc và chuyn v đưc kết ni với một
y vi tính thông qua các giao din
cảm biến Kyowa PCD-300B-F. Biến dng
dc trc đưc đo bằng một cảm biến không
tiếp xúc có độ chính xác bng 0.1mm lp
n trong bung 3 trc và 1 đầu đo biến
dạng LVDT có độ chính xác bng 0.05 mm,
lp bên ngoài bung 3 trc. Sthay đi th
ch của mẫu được đo bằng đầu đo th tích
t động có dung tích 25ml. Đầu đo ti trng
load cell có công sut 2kN đưc lp trc
tiếp trên np mẫu, phía trong bung 3 trc,
nhm gim thiu lc ma sát gia piston và
ng trc.
2.2. Vt liệu thí nghiệm quy tnh thí
nghiệm
Vật liệu thí nghiệm loại cát nền lớp 3a
được lấy mẫu tại hố khoan HK3, tại độ
sâu 6.8-7.05m, K73+750 trong phạm vi
K73+500-K74+100 đê hữu sông Hng -
Nội (ĐHTL, 2015). Các chỉ tiêu của
mẫu đất thí nghiệm như sau: hàm lượng ht
mn fc =4.46%; khối lượng riêng hạt s=2.65
Mg/m3; hệ số rỗng lớn nhất emax =0.993; hệ
số rỗng nhỏ nhất emin=0.554; đường kính
D60=0.299mm, D10=0.118mm. Thí nghiệm
phân tích thành phần hạt của đất được thực
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
10
hiện theo theo tiêu chuẩn ASTM D421-85.
Biểu đ cấp phối hạt của đất 3a được thể hiện
trong hình 1.
Hình 1: Biểu đồ cấp phối ht đất thí nghiệm
Các mu đất thí nghiệm hình tr có đường
kính 50mm, chiu cao 100mm, được chế b
theo phương pháp mưa t trong không khí
để đảm bo mẫu có cng một đ chặt tương
đối, Dr. Sau khi thiết lập mẫu trong bung 3
trục, làm bo hòa mẫu (B>0.95) bằng cách s
dng khí CO2, sau đó các mu chu quá trình
c kết đng hướng vi áp lc c kết hiu qu
tăng t 30 kPa đến 100 kPa. Sau thời gian cố
kết tại cấp áp lực này, mu chu tác dng ca
các ti trng chu k hình sin có tn s 0.1Hz
vi các biên đ ti trng khác nhau, sao cho
t s ng sut chu k thay đổi trong khong
t 0,1 đến 0,3. T s ng sut chu k CSR =
d/2o’, trong đó: o là ứng suất hiệu qu
ban đầu; d là độ lệch ứng suất, d = v-h;
v ứng suất theo phương đứng, h ứng
suất theo phương ngang. Thí nghim kết thúc
khi mu b hóa lng sau mt s chu k ti
trng (JGS 0541-2000).
Bảng 1: Các thông số mẫu thí nghiệm
No
Đơn v
SH-
HL10
SH-
HL11
SH-
HL12
SH-
HL13
Di
mm
50.06
49.80
49.90
50.04
Hi
mm
98.80
98.50
98.40
98.80
ms
g
274.5
271.2
272.5
274.1
B
%
96
96
97
96
ρdc
g/cm3
1.425
1.425
1.428
1.427
ec
0.860
0.860
0.856
0.857
Dr
%
30.26
30.26
31.15
30.86
Bảng 1 thể hiện thông số của các mẫu thí
nghiệm SH-HL10 ÷ SH-HL13. Trong đó, Di
đường kính mẫu ban đầu; Hi chiều cao
mẫu ban đầu; ms khối lượng mẫu khô; B
hệ số áp lực nước lỗ rỗng; ρdc khối lượng
thể tích của mẫu sau cố kết; ec hệ số rỗng
của mẫu sau cố kết.
3. KT QU TH NGHIM
Kết quả thí nghiệm được thể hiện trong
các hình t hình 2 đến hình 5.
Hnh 2. Quan h gia t s ng sut vi
s chu k tải trng
Hnh 3. Quan h gia h s p lc nưc l
rng dư v s chu k tải trng
T c kết qu thí nghiệm th hin trên
c nh 2 đến nh 5 th thy rằng: khi
biên đứng sut ng thì s chu k gây hóa
lỏng giảm, đt sm xut hin biến dạng ln.
Hệ số áp lực nước l rỗng dư tăng theo số
chu k tải trng tác dng và khi biên đng
sut tăng thì hệ số áp lực nước lỗ rỗng
tăng nhanh.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
11
Hnh 4. Quan h gia bin dng dc trc
v s chu k tải trng
Hnh 5. Quan h gia độ lệch ng suất
v ng suất chính trung bình hiệu quả
T kết qu hóa lng đối vi các mu khác
nhau, đường cong hóa lng đưc xây dng
da trên t s ng sut CSR và s chu k gây
hóa lng mu đất ng vi các giá tr độ cht
xp x nhau trong cng điều kiện ứng suất
khống chế hiệu quả.
Điu kin xut hin hóa lng mẫu đất được
tính da trên các tiêu chí v áp lực nước l
rỗng ru0.95 hoc biến dng dc trc biên
độ kép a5%. Đường cong hóa lỏng của cát
3a th hin quan hệ giữa t số ứng suất với số
chu k gây hóa lỏng, Nc (hình 6) ng vi các
đường đng giá tr biến dng dc trc biên độ
kép khác nhau bằng 1%, 2%, 5% hệ số áp
lực nước lỗ rỗng dư bằng 95%.
Đường cong hóa lỏng của cát 3a nền đê
hữu sông Hng tại K73+750 hình dạng
ph hợp với các kết quả đ công bố đối với
các loại cát khác nhau (Towhata, 2008). Kết
qu nghiên cu thc nghim này là cơ s cho
đánh giá phng bài toán hóa lng của đê
ti hiện trường theo phương pháp phn t
hu hn.
Hnh 6. Đường cong hóa lỏng ca ct 3a
4. KT LUN
Kết qu thí nghim cho thy có th xác
đnh hợp các đc tính hóa lng ca cát nền
đê Hữu Hng thuộc lớp 3a, tại K73+750. T
đó có th xây dựng được đưng cong hóa
lng của cát. Nghiên cu có kh năng dự báo
kh năng a lng ca nền đê sông Hng
chu các ti trng động đất mnh.
5. TÀI LIỆU THAM KHO
[1] ĐHTL (2015). Báo cáo kết quả khảo sát đa
chất đê hữu Hng K73+500-K74+100.
[2] ASTM D421-85 Standard Practice for Dry
Preparation of Soil Samples for Particle-
Size Analysis and Determination of Soil
Constants.
[3] Designation: JGS 0541-2000 Method for
Cyclic Undrained Triaxial Test on Soils.
[4] SeedR.B.et al. (2003). Recent advances in
soil liquefaction engineering: a unified and
consistent framework. Keynote
Presentation, 26th Annual ASCE Los
Angeles Geotechnical Spring Seminar,
Long Beach. Report No. EERC 2003-06.
[5] Towhata I. (2008). Geotechnical earthquake
engineering, Springer - Verlag Berlin
Heidelberg.
─o─a=1%
a=2%
a=5%
─*─ Nu95