Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của mưa lên mái dốc đất đắp không bão hòa

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH H ỞNG<br /> C A M A LÊN MÁI DỐC ĐẤT ĐẮP KHÔNG BÃO HÕA<br /> PHẠM HUY DŨNG*<br /> HOÀNG VIỆT HÙNG**<br /> <br /> <br /> Experiments on the influence of rainfall on compacted unsaturated soil<br /> slope<br /> Abstract: Rainfall is an important factor causing the slope failure. Due to<br /> the rainfall, water infiltrates into the slope, leading to an increase of soil<br /> moisture and a decrease of shear strength. The rainfall infiltration into a<br /> slope is a complex mechanism, depending on many factors such as rainfall<br /> intensity, rainfall duration, slope gradient, soil type, initial water content,<br /> surface cover, etc. This paper reports the results of experiments on the<br /> effect of rainfall on compacted unsaturated soil slope. In the study, the<br /> effect of relative compaction and slope gradient to the runoff rate are<br /> considered. For unsaturated soils, the matric suction or negative pore<br /> water pressure are important factors controlling the shear strength of soil.<br /> Therefore, the studies on the change of matric suction on the slope during<br /> the rainfall and after rainfall are also considered.<br /> Keywords: relative compaction, slope gradient, runoff rate, matric suction<br /> <br /> 1. GIỚI THIỆU CHUNG* Tambe (2010). Do đó, cần thiết nghiên cứu ổ<br /> 1.1. Mở đầu sung quy luật trên để áp d ng đƣợc v i những<br /> Khi mƣa rơi xu ng đất, m t phần nƣ c mƣa mái d c có đ d c l n hơn. Sự ảnh hƣởng c a<br /> sẽ ngấm vào đất, m t phần chảy tràn trên ề mặt loại đất, l p ph ề mặt, cƣờng đ mƣa và đ<br /> và m t phần c hơi. Nƣ c mƣa ngấm vào mái m an đầu cũng đã đƣợc đề cập trong các<br /> d c là m t quá trình phức tạp, ph thu c vào nghiên cứu c a Duley và Kelly (1939), Nassif<br /> nhiều tham s nhƣ cƣờng đ mƣa, thời gian và Wilson (1975), Poesen (1984) và Mu và nnk.<br /> mƣa, đ d c mái, loại đất, đ m an đầu, l p (2015). Tuy nhiên đ i v i những công trình đắp<br /> ph ề mặt, v.v… Đã có nhiều nghiên cứu thực ằng đất nhƣ đê, đập, đƣờng, v.v… thì đ chặt<br /> nghi m nhằm đánh giá ảnh hƣởng c a các nh n đất đắp là m t nh n t quan trọng ảnh hƣởng t i<br /> t trên. Các kết quả nghiên cứu đều chỉ ra rằng, sự x m nhập c a nƣ c mƣa vào mái d c. Trong<br /> cƣờng đ mƣa x m nhập tăng khi đ d c mái x y dựng công trình đất, đ chặt đất đắp đƣợc<br /> giảm, tuy nhiên hầu hết các nghiên cứu chỉ tập đặc trƣng ởi h s đầm chặt K là tỷ s giữa<br /> trung cho những mái d c thoải, có đ d c nhỏ kh i lƣợng riêng khô ở hi n trƣờng và kh i<br /> hơn 20 nhƣ trong nghiên cứu c a Nassif và lƣợng riêng khô l n nhất trong phòng thí<br /> Wilson (1975), Poesen (1984) và Joshi và nghi m. Trong ài áo này, các kết quả nghiên<br /> cứu cho 3 trƣờng hợp đất đắp có đ chặt thấp<br /> *<br /> Trường Đại học Thủ lợi;<br /> (K=0,70), đất đắp có đ chặt trung ình<br /> E-mail: phamhuydung0403@tlu.edu.vn (K=0,90) và đất đắp có đ cao (K=0,95) sẽ đƣợc<br /> **<br /> Trường Đại học Thủ lợi;<br /> trình ày. Ngoài ra, sự thay đổi c a lực hút dính<br /> E-mail: hoangviethung@tlu.edu.vn<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 51<br /> ở các đ s u khác nhau trên mái d c trong quá mƣa và sau khi mƣa là m t ƣ c quan trọng<br /> trình mƣa, sau khi dừng mƣa cũng đƣợc xem trong vi c đánh giá ổn định c a mái d c đất<br /> xét, đánh giá. không bão hòa.<br /> 1.2. Biến trạng thái ứng suất 1.3. Phƣơng pháp nghiên cứu<br /> V i những công trình đất đắp nhƣ đê, đập, Phƣơng pháp thực nghi m đã đƣợc sử d ng<br /> đƣờng, v.v… thƣờng đƣợc ph n chia thành hai trong nghiên cứu này. Thiết bị thí nghi m chính<br /> đ i, đ i ão h a nằm dƣ i mực nƣ c ngầm và bao gồm căng kế, giàn tạo mƣa và máng thí<br /> đ i không ão h a nằm trên mực nƣ c ngầm. nghi m. Căng kế là m t loại thiết bị để đo trực<br /> Đ i v i đất không ão h a thì lực hút dính hoặc tiếp lực hút dính trong môi trƣờng đất đƣợc chế<br /> áp lực nƣ c lỗ rỗng m là những thông s quan tạo bởi Công ty Soilmoisture Equipment Corp.<br /> trọng ảnh hƣởng đến sức kháng cắt c a đất. Để Dàn tạo mƣa và máng thí nghi m sẽ đƣợc trình<br /> xác định trạng thái ứng suất c a đất, các iến bày chi tiết trong phần sau.<br /> trạng thái ứng suất thƣờng đƣợc sử d ng. V i 2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM<br /> đất không ão h a, các iến trạng thái ứng suất 2.1. Dàn tạo mƣa<br /> đƣợc iểu thị ằng các ứng suất đo đƣợc nhƣ Để mô phỏng quá trình mƣa xảy ra trong<br /> ứng suất tổng , áp lực nƣ c lỗ rỗng uw và áp thực tế, nhóm nghiên cứu đã chế tạo dàn tạo<br /> lực khí lỗ rỗng ua. Tổ hợp ứng suất pháp thực mƣa ằng máng nhựa mica dạng hình h p chữ<br /> (- ua) và lực hút dính (ua-uw) thƣờng đƣợc lựa nhật v i kích thƣ c chiều dài 150cm, chiều r ng<br /> chọn để iểu thị trạng thái ứng suất c a đất 50cm và chiều cao 20cm (hình 1). Để tạo ra<br /> không ão h a. Trong trƣờng hợp đất ão h a hình dạng giọt mƣa tƣơng tự nhƣ trong thực tế,<br /> thì áp lực nƣ c lỗ rỗng uw c n ằng v i áp lực đáy máng trƣ c tiên đƣợc khoan tạo mặt khum<br /> khí lỗ rỗng ua, khi đó lực hút dính (ua-uw) ằng l m v i đƣờng kính mũi khoan 2mm, sau đó sử<br /> không. Khi đó phƣơng trình cƣờng đ ch ng cắt d ng mũi khoan đƣờng kính 0,5mm khoan<br /> dành cho đất không ão h a theo Fredlund và xuyên qua đáy máng. Các lỗ khoan đƣợc trí<br /> nnk. (2012) có dạng: theo các đỉnh c a hình vuông v i chiều dài các<br /> ff = c’+ f – ua)f tan’+ ua – uw)f tanb cạnh là 5,65cm. Để duy trì cƣờng đ mƣa không<br /> Trong đó: thay đổi trong quá trình thí nghi m, quy tắc “c t<br /> ff: là ứng suất cắt trên mặt trƣợt ở trạng thái nƣ c không đổi” đã đƣợc áp d ng ằng cách<br /> phá hoại, cho nƣ c trong máng chảy tràn liên t c qua<br /> c’: giao điểm c a đƣờng ao phá hoại Mohr- thành mỏng có chiều cao 4,0cm. Để xác định<br /> Coulom “kéo dài” v i tr c ứng suất cắt khi lƣợng mƣa rơi vào mái d c, các đồng hồ đo lƣu<br /> ứng suất pháp thực và lực hút dính ằng không, lƣợng đƣợc gắn vào các đầu cấp nƣ c vào và<br /> (f – ua)f: ứng suất pháp thực ở trạng thái đầu thu nƣ c ra. Khi đó, tổng lƣu lƣợng mƣa<br /> phá hoại, chính là chênh l ch lƣợng nƣ c vào và ra khỏi<br /> (ua – uw)f: lực hút dính ở trạng thái phá hoại, dàn tạo mƣa.<br /> ’: góc ma sát trong ứng v i ứng suất pháp Cấu tạo nhƣ trên c a dàn tạo mƣa sẽ khắc<br /> thực (f – ua), ph c đƣợc nhƣợc điểm ph n mƣa không<br /> b: góc má sát iểu kiến iểu thị lƣợng tăng đều lên ề mặt mái d c do hình thức tạo mƣa<br /> c a ứng suất cắt theo lực hút dính. dƣ i dạng tia nƣ c nhƣ trong m t vài nghiên<br /> Vi c xác định đƣợc giá trị lực hút dính (ua – cứu trƣ c đ y c a Poesen (1984) và Joshi và<br /> uw) ở các thời điểm khác nhau trong quá trình Tambe (2010).<br /> <br /> <br /> 52 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018<br />  2.3. Căng kế<br /> Căng kế là m t loại thiết bị để đo trực tiếp<br /> lực hút dính trong môi trƣờng đất đƣợc chế tạo<br /> bởi Công ty Soilmoisture Equipment Corp.<br /> Căng kế bao gồm m t c c g m tiếp nhận khí<br /> cao làm mặt phân cách giữa h đo và áp lực<br /> nƣ c lỗ rỗng m trong đất (hình 3).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Cấu tạo dàn tạo mưa<br /> <br /> 2.2. Máng thí nghiệm<br /> Máng thí nghi m cũng có cấu tạo dạng hình<br /> h p chữ nhật v i kích thƣ c chiều dài 150cm,<br /> chiều r ng 50cm và chiều cao 70cm (hình 2).<br /> Khung kim loại và kính cƣờng lực đƣợc sử d ng<br /> để đảm bảo khả năng chịu lực c a máng. Để tạo<br /> mái d c, máng thí nghi m đƣợc đặt trên m t tr c<br /> quay ở vị trí giữa đáy máng. Theo cấu tạo này,<br /> góc d c sẽ dễ dàng điều chỉnh bằng cách xoay<br /> máng thí nghi m theo tr c quay. Trong thí nghi m<br /> mẫu đất có kích thƣ c chiều dài 150cm, chiều Hình 3: Thiết bị c ng kế của Công ty<br /> r ng 50cm và chiều cao 50cm. Dƣ i đáy mẫu đất Soilmoisture Equipment Corp<br /> là l p dăm lọc có chiều dày 10cm nhằm m c đích<br /> thoát nƣ c. Để xác định lƣợng nƣ c tràn trên bề C c g m đƣợc n i v i thiết bị đo áp ằng<br /> mặt mái d c, m t van xả mặt và đồng hồ đo lƣu ng dẫn bằng chất dẻo. Trƣ c khi đo lực hút<br /> lƣợng đƣợc gắn vào mặt bên c a máng (hình 6). dính trong đất cần phải làm bão hòa c c g m<br /> bằng cách ng m trong nƣ c khoảng vài giờ. Sau<br /> đó ơm đầy nƣ c vào ng dẫn và c c g m rồi<br /> lắp đặt c c g m t i vị trí cần đo lực hút dính<br /> trong kh i đất. Khi đạt cân bằng giữa đất và h<br /> đo, nƣ c trong căng kế sẽ có cùng áp lực âm v i<br /> nƣ c trong lỗ rỗng c a đất.<br /> Trong thực tế, giá trị gi i hạn đo c a căng<br /> kế là -90kPa do hi n tƣợng sinh bọt khí c a<br /> nƣ c trong căng kế. Trong thực tế, đ i v i<br /> các ài toán địa kỹ thuật thì áp lực nƣ c lỗ<br /> rỗng âm có trị s bằng lực hút dính vì áp lực<br /> khí lỗ rỗng là áp lực khí quyển (ua = áp lực kế<br /> Hình 2: Cấu tạo máng thí nghiệm bằng không).<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 53<br />  3. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM pháp C nhƣ chỉ dẫn trong tiêu chu n thí nghi m<br /> 3.1. Đất dùng trong thí nghiệm ASTM (2003). Kết quả thí nghi m cho mẫu đất<br /> Vật li u đất dùng trong thí nghi m đƣợc lấy đƣợc chế bị v i h s đầm chặt K = 0,97 đƣợc<br /> tại mỏ đất Đại Phong, huy n Chí Lính, tỉnh Hải trình bày ở hình 4, từ kết quả cho thấy đất có đ<br /> Dƣơng nhƣ trong nghiên cứu trƣ c đ y c a m thể tích bão hòa là s = 0,343 và giá trị t i<br /> Dũng và Hùng (2017). Đ y là loại đất á sét màu hạn khí vào là 22,0kPa.<br /> xám n u, xám vàng lẫn sạn sỏi có nguồn g c tàn Từ đƣờng cong đặc trƣng đất nƣ c ở hình 4,<br /> tích, tính dẻo trung ình (CL). Tính chất vật lý sử d ng phƣơng trình hàm thấm c a Leong và<br /> c a mẫu đất đƣợc tổng hợp trong ảng 1 và 2. Rahardjo (1997) để xác định h s thấm tại các<br /> Các đặc trƣng đầm nén c a mẫu thí nghi m ao giá trị lực hút dính khác nhau. Theo Leong và<br /> gồm đ m t i ƣu wopt = 10,85 và kh i lƣợng Rahardjo thì phƣơng trình hàm thấm có dạng:<br /> riêng khô l n nhất dmax = 1,822 (T/m3). kw = ks  p<br /> Trong đó: kw là h s thấm c a đất không bão<br /> Bảng 1: Thành phần hạt của mẫu đất hòa (m/s); ks là h s thấm c a đất bào hòa, ks =<br /> 4,52.10-7 (m/s);  = w / s là chu n hóa đ m<br /> Nhóm hạt Sạn sỏi Cát Bụi Sét thể tích; w là đ m thể tích; s là đ m thể<br /> tích bão hòa; p là hằng s , theo Fredlund và<br /> Tỷ l ( ) 10,59 40,28 33,19 15,94<br /> nnk.(2001b) thì giá trị trung bình c a p cho mọi<br /> loại đất là 3,29.<br /> Bảng 2: Chỉ tiêu tính chất vật lý của đất V i các thông s nhƣ trên thì hàm thấm c a<br /> đất dùng trong thí nghi m (hình 5) có dạng<br /> Chỉ tiêu Gs WL (%) WP (%) IP tƣơng tự nhƣ đƣờng cong đặc trƣng đất nƣ c ở<br /> Giá trị 2,70 41,44 28,18 13,27 hình 4. H s thấm có xu thế giảm nhanh khi lực<br /> hút dính vƣợt qua giá trị t i hạn khí vào.<br /> Ghi chú: G s: tỷ trọng hạt; W L : độ m giới<br /> hạn chả ; W P: độ m giới hạn dẻo; I P: ch<br /> số dẻo.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5: Hàm thấm<br /> <br /> 3.2. Chuẩn bị thí nghiệm<br /> Hình 4: Đường cong đặc trưng đất nước Ban đầu, điều chỉnh máng thí nghi m ở trạng<br /> thái c n ằng (nhƣ hình 2) để thuận ti n trong<br /> Đƣờng cong đặc trƣng đất nƣ c c a đất dùng quá trình đầm nén mẫu đất. Sau đó l p dăm lọc<br /> trong thí nghi m đƣợc thực hi n theo phƣơng có chiều dày 10cm đƣợc ph dƣ i đáy máng<br /> <br /> <br /> 54 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018<br /> nhằm thu nƣ c thấm qua mẫu đất và tránh hi n trình mƣa đƣợc tiến hành liên t c trong thời<br /> tƣợng đọng nƣ c ở đáy máng. Tiếp đó, đầm nén gian 2 giờ v i cƣờng đ mƣa 105mm/giờ cho<br /> mẫu đất ở đ m t i ƣu w = 10,85 và đ chặt tất cả các chuỗi thí nghi m. Trong quá trình<br /> yêu cầu. Kh i đất trong mô hình thí nghi m có thí nghi m, tiến hành ghi chép và đo đạc<br /> chiều dày 50cm đƣợc chia thành thành 10 l p lƣợng nƣ c mƣa chảy tràn trên ề mặt mái<br /> đầm nén, mỗi l p có chiều dày 5cm để đảm ảo d c (QT ) sau từng khoảng thời gian 5 phút<br /> tính đồng nhất c a kh i đất. Sau đó sử d ng trong 1 giờ mƣa đầu tiên và 10 phút trong 1<br /> kích th y lực để điều chỉnh máng thí nghi m về giờ mƣa tiếp theo.<br /> đ d c thiết kế. Trong nghiên cứu này, đ d c<br /> mái đƣợc thay đổi 3 trƣờng hợp ứng v i h s<br /> mái m = 1; m = 2 và m = 4, đ chặt đất đắp<br /> cũng đƣợc thay đổi 3 trƣờng hợp ứng v i h s<br /> đầm chặt K = 0,70; K = 0,90 và K = 0,95.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7: Hình ảnh thí nghiệm<br /> <br /> 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> Hình 6: Sơ đồ thí nghiệm 4.1. Tổng h p kết quả thí nghiệm<br /> Từ các kết quả đo đạc lƣợng nƣ c mƣa chảy<br /> 3.3. Tiến hành thí nghiệm tràn trên ề mặt mái d c (QT), tính toán đƣợc<br /> Ban đầu, mở van cấp nƣ c vào dàn tạo cƣờng đ tràn trên ề mặt mái d c trong từng<br /> mƣa, chờ đến khi tạo thành d ng chảy tràn ổn thời đoạn tƣơng ứng (hình 8, 9 và 10). Kết quả<br /> định thì ắt đầu tiến hành thí nghi m. Quá thí nghi m đƣợc tổng hợp trong ảng 3.<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 55<br />  Bảng 3: Bảng tổng h p kết quả thí nghiệm tỷ s giữa tổng lƣợng chảy tràn và tổng lƣợng<br /> mƣa). Khi h s đầm chặt tăng lên K = 0,90 và<br /> RR K = 0,95 thì h s chảy tràn tăng thêm tƣơng<br /> STT m K RC<br /> (mm/giờ) ứng 10 và 16 .<br /> 1 1,0 0,70 86,9 0,74 Khi mái d c thoải nhất và đ chặt thấp nhất (m<br /> 2 1,0 0,90 96,9 0,84 = 4 và K = 0,70) thì h s chảy tràn có giá trị thấp<br /> 3 1,0 0,95 101,5 0,91 nhất 0,68 và tăng lên t i 0,91 khi mái d c d c nhất<br /> 4 2,0 0,70 84,4 0,72 và đ chặt cao nhất (m = 1 và K = 0,95).<br /> 5 2,0 0,90 96,4 0,85<br /> 6 2,0 0,95 100,2 0,90<br /> 7 4,0 0,70 80,7 0,68<br /> 8 4,0 0,90 93,6 0,80<br /> 9 4,0 0,95 98,6 0,87<br /> Ghi chú: m: hệ số mái; K: hệ số đầm<br /> chặt; RR: cường độ tràn ổn định; RC: hệ số<br /> chả tràn.<br /> <br /> Kết quả thực nghi m cho thấy, hi n tƣợng Hình 8: Sự tha đổi của cường độ tràn khi hệ<br /> nƣ c chảy tràn chỉ ắt đầu sau m t khoảng thời số mái m = 1<br /> gian mƣa nhất định. Đ i v i đất có đ chặt trung<br /> ình và cao (K=0,90 và K=0,95) thì hi n tƣợng<br /> chảy tràn ắt đầu xuất hi n sau thời gian mƣa từ<br /> 3 đến 5 phút, c n đ i v i đất có đ chặt thấp<br /> (K=0,70) thì hi n tƣợng này xảy ra chậm hơn,<br /> sau thời gian mƣa từ 8 đến 10 phút. Kể từ khi<br /> ắt đầu xuất hi n chảy tràn, thì cƣờng đ tràn có<br /> xu thế tăng dần và tiến t i ổn định sau khoảng<br /> thời gian từ 30 đến 40 phút (hình 8, 9 và 10).<br /> 4.2. Ảnh hƣởng của độ chặt đất đắp đến Hình 9: Sự tha đổi của cường độ tràn khi hệ<br /> số mái m = 2<br /> cƣờng độ tràn<br /> Kết quả thí nghi m trên các hình 8, 9 và 10<br /> cho thấy quy luật chung c a đ chặt đất đắp và<br /> cƣờng đ tràn đó là cƣờng đ tràn giảm (hay<br /> cƣờng đ mƣa x m nhập tăng) khi đ chặt đất<br /> đắp giảm. Ảnh hƣởng này ở mức đ l n khi đ<br /> chặt đất đắp thấp (K = 0,70) và giảm dần khi đ<br /> chặt đất đắp tăng dần. Trong trƣờng hợp h s<br /> mái m = 1 và h s đầm chặt K = 0,70 thì cƣờng<br /> đ tràn ổn định RR = 86,9 mm/giờ tƣơng ứng Hình 10: Sự tha đổi của cường độ tràn<br /> v i h s chảy tràn có giá trị RC = 0,74 (RC là khi hệ số mái m = 4<br /> <br /> 56 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018<br />  4.3. Ảnh hƣởng của độ dốc mái đến cƣờng 4.4. Sự thay đổi của lực hút dính trong<br /> độ tràn quá trình mƣa và sau khi mƣa<br /> Khi đ d c mái tăng (h s mái giảm) thì Phƣơng pháp đo trực tiếp lực hút dính ằng<br /> cƣờng đ tràn tăng (hay cƣờng đ mƣa x m căng kế đã đƣợc sử d ng để nghiên cứu sự thay<br /> nhập giảm dần), tuy nhiên sự ảnh hƣởng là đổi c a lực hút dính trong mái d c. Ở thí<br /> không l n khi so sánh v i đ chặt đất đắp. Khi nghi m này, mẫu đất đƣợc đầm nén ở đ m t i<br /> đ chặt đất đắp thấp (K = 0,70) thì sự ảnh ƣu w = 10,85 và h s đầm chặt K = 0,97.<br /> Căng kế đƣợc lắp đặt tại 2 vị trí ở đ s u lần<br /> hƣởng này khá r ràng c n khi đ chặt đất đắp<br /> lƣợt là 10cm và 35cm tính từ ề mặt mái d c.<br /> trung bình và cao (K = 0,90 và K = 0,95) thì<br /> Quy trình tạo mƣa có cƣờng đ 105mm/giờ<br /> sự ảnh hƣởng hầu nhƣ không đáng kể (hình 11<br /> trong thời gian liên t c 2 giờ vẫn đƣợc tiến hành<br /> và 12).<br /> tƣơng tự nhƣ ở trên.<br /> Để đo đạc sự thay đổi c a lực hút dính, các<br /> căng kế đƣợc liên kết v i chuyển đổi dữ li u<br /> và kết n i v i máy tính. Dữ li u sẽ đƣợc đọc tự<br /> đ ng liên t c theo khoảng thời gian định sẵn là<br /> 5 phút/s li u.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 11: Sự tha đổi của cường độ tràn khi<br /> hệ số đầm chặt K = 0,70<br /> <br /> Khi đất có đ chặt cao nhất (K = 0,95) thì h<br /> s chảy tràn chỉ thay đổi từ 0,87 đến 0,91 khi h<br /> s mái thay đổi từ m = 4 đến m = 1.<br /> Hình 13: Sự tha đổi của lực hút dính<br /> sau thời gian mưa 1 ngà<br /> <br /> Hình 13 cho thấy quy luật thay đổi c a lực<br /> hút dính theo thời gian c a mẫu thí nghi m<br /> trong quá trình mƣa và sau khi mƣa. Kết quả thí<br /> nghi m cho thấy, an đầu lực hút dính tại đ s u<br /> 10cm l n hơn lực hút dính tại đ s u 35cm v i<br /> khoảng chênh l ch là 2,8 kPa. Trong thời gian<br /> mƣa liên t c 2 giờ thì lực hút dính tại 2 điểm đo<br /> không thay đổi. Điều này chứng tỏ nƣ c mƣa<br /> trên ề mặt mái d c chƣa x m nhập t i 2 vị trí<br /> Hình 12: Sự tha đổi của cường độ tràn khi hệ<br /> số đầm chặt K = 0,95 này. Tuy nhiên, tại đ s u 10cm thì lực hút dính<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 57<br />  ắt đầu giảm mạnh sau khi dừng mƣa khoảng giảm sức kháng cắt c a đất đắp và làm giảm sự<br /> 0,5 giờ, quá trình này giảm liên t c cho đến khi ổn định c a mái d c đất đắp. Nhƣ vậy, đ i v i<br /> sau khi dừng mƣa khoảng 5,0 giờ thì giữ ổn công trình đất đắp có đ chặt cao nhƣ đê, đập,<br /> định ở giá trị 16,5kPa trong ngày đầu tiên sau đƣờng, v.v… thì giai đoạn nguy hiểm nhất<br /> khi dừng mƣa. Sau đó lực hút dính tại đ s u thƣờng là vài giờ sau khi mƣa, sau đó lực hút<br /> 10cm có xu thế tăng ngƣợc trở lại, nguyên nh n dính c a đất ở vùng gần ề mặt mái d c sẽ tăng<br /> là do hi n tƣợng c hơi ở gần ề mặt mái d c. ngƣợc trở lại do hi n tƣợng th m thấu và c<br /> Tuy nhiên, t c đ tăng khá chậm, cho đến 3 hơi, và làm giảm nguy cơ mất ổn định mái d c.<br /> ngày sau khi mƣa thì lực hút dính tại vị trí này 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ<br /> đạt giá trị 20,5kPa (hình 14). Bài áo đã trình ày kết quả nghiên cứu thực<br /> nghi m về ảnh hƣởng c a mƣa lên mái d c đất<br /> đắp không bão hòa. M t s kết luận chính có thể<br /> rút ra từ nghiên cứu này đó là:<br /> - Đã đề xuất và ứng d ng thành công thiết bị<br /> mô phỏng mƣa, thuận ti n sử d ng trong các<br /> nghiên cứu tƣơng tự.<br /> - Cƣờng đ mƣa x m nhập tăng khi đ chặt<br /> đất đắp giảm. Ảnh hƣởng này ở mức đ l n khi<br /> đất đắp có đ chặt thấp và giảm dần khi đ chặt<br /> đất đắp tăng dần.<br /> Hình 14: Sự tha đổi của lực hút dính sau thời - Ngƣợc lại, cƣờng đ mƣa x m nhập giảm<br /> gian mưa 3 ngà dần khi d d c mái tăng, kết quả này phù hợp<br /> v i quy luật trong các nghiên cứu trƣ c đó nhƣ<br /> Trong khi đó, sự suy giảm c a lực hút dính c a Nassif và Wilson (1975) và Joshi và Tambe<br /> tại đ s u 35cm diễn ra chậm hơn và ít hơn (2010). Tuy nhiên sự ảnh hƣởng là không l n<br /> nhiều so v i đ s u 10cm. Sau khi dừng mƣa khi so sánh v i đ chặt đất đắp.<br /> khoảng 1,0 giờ thì lực hút dính tại đ s u 35cm - Đ i v i đất đắp có đ chặt l n hơn thì hi n<br /> m i ắt đầu suy giảm dần từ giá trị an đầu là tƣợng chảy tràn xuất hi n chậm hơn. Kể từ khi<br /> 22,5kPa, cho đến sau khi dừng mƣa khoảng 5,0 bắt đầu xuất hi n chảy tràn, thì cƣờng đ chảy<br /> giờ thì giảm xu ng c n 20,5kPa. Sau đó, lực hút tràn có xu thế tăng dần và tiến t i ổn định sau<br /> dính ở đ s u này không tăng ngƣợc trở lại khoảng thời gian nhất định. Đặc bi t đ i v i mái<br /> gi ng nhƣ ở đ s u 10cm mà tiếp t c giảm d c đất đắp thì h s chảy tràn khá l n thƣờng<br /> xu ng v i t c đ c rất chậm, cho đến 3 ngày sau từ 0,70 đến 0,90. Nhƣ vậy, lƣợng nƣ c mƣa<br /> khi mƣa thì lực hút dính tại vị trí này đạt giá trị xâm nhập vào mái d c khá nhỏ chỉ chiếm 10%<br /> 19,5kPa (hình 14). đến 30% tổng lƣợng mƣa.<br /> Tại 2 điểm đo thì lực hút dính đều có xu thế - Đ i v i đất đắp có đ chặt cao thì quá trình<br /> giảm rất nhanh khi lực hút dính nhỏ hơn giá trị suy giảm lực hút dính trễ hơn so v i thời gian<br /> t i hạn khí vào. Điều này cũng tƣơng tự quy xuất hi n mƣa. Giai đoạn nguy hiểm nhất đ i<br /> luật ảnh hƣởng c a lực hút dính t i hàm thấm. v i mái d c đất đắp thƣờng là vài giờ sau khi<br /> Sự suy giảm c a lực hút dính kéo theo sự mƣa, sau đó lực hút dính c a đất ở vùng gần ề<br /> <br /> <br /> 58 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018<br /> mặt mái d c sẽ tăng ngƣợc trở lại và làm giảm Effect of slope angle and grass-cover, J.Earth<br /> nguy cơ mất an toàn cho mái d c. Syst.Sci.119, Indian Academy of Sciences,<br /> p.763-773.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO 6. Leong, E.C. and Rahardjo, H., (1997).<br /> Permeability functions for unsaturated soils,<br /> 1. ASTM D6838-2 (2003). Standard test ASCE Jounal of Geotechnical and<br /> methods for determination of soil water Geoenvironmental Engineering (United States),<br /> characteristic curve for desorption using a Vol. 123, No. 12, p 1118 - 1126.<br /> hanging column, pressure extactor, chilled 7. Mu, W., Yu, F., Li, C., Xie, Y., Tian, J.,<br /> mirror hygrometer, and/or centrifuge, Annual Liu, J., and Zhao, N., (2015). Effect of rainfall<br /> book of ASTM standards, Volume 04.08. intensity and slope gradient on runoff and soil<br /> 2. Duley, F.L., and Kelly, L.L., (1939). moisture content on different growing stages of<br /> Effect of soil type, slope and surface conditions Spring maize, Water 7, p. 2990-3008.<br /> on intake of water, University of Nebraska, 8. Nassif, S.H., and Wilson, E.M., (1975).<br /> College of Agriculture, Agricultural experiment The influence of slope and rain intensity on<br /> station, Research bulletin 112. runoff and infiltration, Hydrological Sciences<br /> 3. Fredlund, D.G., Fredlund, M.D. and Jounal, Taylor & Francis Group, p. 539-553.<br /> Zakerzadeh, N., (2001). Predicting the 9. Poesen, J., (1984). The influence of slope<br /> permeability functions for unsaturated soils. angle on infiltration rate and Hotornian<br /> Proc. Inter. Symp. on Swelling, permeability overland flow, Z.Geomorph. N.F, Suppl-49,<br /> and structure of clays. Berlin. Stuttgart, p.117-131.<br /> 4. Fredlund, D.G., Rahardjo, H. and 10. Dũng, P.H. và Hùng, H.V., (2017).<br /> Fredlund, D.M., (2012). Unsaturated soil Nghi n c u ảnh hưởng của mưa tới lực hút dính<br /> mechanics in engineering practice, ISBN 978- của đất không b o hòa trong mái dốc đắp,<br /> 1-118-13359-0, John Wiley&Sons. Tuyển tập h i nghị nghiên cứu khoa học thƣờng<br /> 5. Joshi, V.U., and Tambe, D.T., (2010). niên trƣờng Đại học Th y lợi.<br /> Estimation of infiltration rate, run-off and<br /> sediment yield under simulated rainfall<br /> experiments in in upper Pravara Basin, India:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 59<br />  Người phản biện: PGS.TS. TRẦN MẠNH LIỂU<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 60 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018<br />