Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu đặc tính địa chất công trình của đất loại sét yếu amQ2 2-3 phân bố ở các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Cửu Long phục vụ xử lý nền đường

Chia sẻ: Hoa La Hoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Địa chất ngành Kỹ thuật địa chất của học viên Nguyễn Thị Nụ với đề tài "Nghiên cứu đặc tính địa chất công trình của đất loại sét yếu amQ2 2-3 phân bố ở các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Cửu Long phục vụ xử lý nền đường" nhằm mục đích làm sáng tỏ đặc tính ĐCCT của đất loại sét yếu amQ2 2-3 ở các tỉnh ven biển ĐBSCL để phục vụ và nâng cao hiệu quả xử lý nền đường và khai thác hợp lý nguồn tài nguyên đất xây dựng. Sau đây là bản tóm tắt của luận án.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu đặc tính địa chất công trình của đất loại sét yếu amQ2 2-3 phân bố ở các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Cửu Long phục vụ xử lý nền đường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ NỤ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CỦA ĐẤT LOẠI SÉT YẾU amQ22-3 PHÂN BỐ Ở CÁC TỈNH VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG PHỤC VỤ XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG Ngành: Kỹ thuật Địa chất Mã số: 62.52.05.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI, 2014
Công trình được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất công trình, khoa Địa chất Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS.Đỗ Minh Toàn -Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội 2. TS.Nguyễn Viết Tình -Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Phản biện 1: PGS.TS.Nguyễn Huy Phương Hội Địa chất công trình và Môi trường Việt Nam Phản biện 2: PGS.TSKH. Trần Mạnh Liểu Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Phản biện 3: TS. Phan Sỹ Thanh Tổng Công Ty Tư vấn xây dựng Thủy lợi Việt Nam - CTCP Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp trường, họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, phường Đức Thắng, quận Bắc Từ Liêm, thành phố Hà Nội vào hồi ….. ngày…. tháng .... năm 2014. Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội hoặc Thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội.
-1- MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Các tỉnh ven biển đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) gồm Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên Giang có tiềm năng phát triển kinh tế xã hội to lớn, đặc biệt là trong các lĩnh vực nông và ngư nghiệp. Tuy nhiên, cơ sở hạ tầng giao thông trong vùng phát triển còn yếu, không đáp ứng được nhu cầu thực tế. Các tuyến đường bộ (trừ những tuyến mới được xây dựng vào những năm gần đây) thường bị ngập lụt vào mùa mưa lũ, chỉ các tuyến đường nối các tỉnh là được trải nhựa, còn lại hầu hết là đường đất và đường cấp phối. Do vậy, Nhà nước đang đầu tư cải tạo và nâng cấp hệ thống giao thông vùng này. Việc xây dựng mạng lưới đường giao thông ở các tỉnh ven biển ĐBSCL còn gặp rất nhiều khó khăn. Bởi lẽ, nơi đây là một phần của vùng châu thổ có địa hình trũng thấp, mạng thủy văn dày đặc lại được phủ bởi các trầm tích trẻ với bề dày lớn. Các trầm tích trẻ có nhiều nguồn gốc khác nhau nhưng phổ biến nhất là trầm tích amQ22-3. Trầm tích này nằm ngay trên bề mặt địa hình, đa phần là đất loại sét yếu, có chiều dày tương đối lớn, thường bị nhiễm muối, phèn và có chứa hữu cơ với mức độ khác nhau. Đây là đối tượng chịu tác động trực tiếp của hoạt động xây dựng đường giao thông, do vậy muốn đường đắp ổn định thì cần phải xử lý. Cho đến nay, mặc dù đã có những nghiên cứu về địa chất và địa chất công trình (ĐCCT) nền đất ở các tỉnh ven biển ĐBSCL nhưng vẫn chưa đề cập đầy đủ và toàn diện bản chất các đặc tính ĐCCT của đất yếu. Những tài liệu nghiên cứu phục vụ lựa chọn, đề xuất, tính toán xử lý nền đường đất yếu chưa được hoàn thiện, đã làm hạn chế hiệu quả và phạm vi ứng dụng của các biện pháp xử lý nền, gây lãng phí trong xây dựng. Chính vì vậy, đề tài đặt ra mang tính cấp thiết cao và có ý nghĩa thực tiễn. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích của luận án là làm sáng tỏ đặc tính ĐCCT của đất loại sét yếu 2-3 amQ2 ở các tỉnh ven biển ĐBSCL để phục vụ và nâng cao hiệu quả xử lý nền đường và khai thác hợp lý nguồn tài nguyên đất xây dựng. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích trên, luận án có nhiệm vụ làm sáng tỏ: - Sự ảnh hưởng của một số yếu tố tự nhiên hiện đại tới sự hình thành và tồn tại của trầm tích amQ22-3; - Sự phân bố của đất loại sét yếu amQ22-3 ; - Thành phần vật chất và đặc tính cơ lý của đất loại sét yếu amQ22-3; - Kiến nghị sử dụng các kết quả nghiên cứu trong khảo sát, thiết kế xử lý nền đường đất yếu. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: đất loại sét yếu thuộc trầm tích amQ22-3 .
-2- Phạm vi nghiên cứu: không gian phân bố đất loại sét yếu amQ22-3 ở các tỉnh ven biển ĐBSCL với chiều sâu nghiên cứu hết bề dày của nó (khoảng 20m). 5. Nội dung nghiên cứu Để thực hiện nhiệm vụ đặt ra, nội dung luận án tập trung nghiên cứu: - Tổng quan về nghiên cứu tính chất ĐCCT của đất loại sét yếu ở ĐBSCL; - Lịch sử phát triển trầm tích Đệ tứ và ảnh hưởng của một số yếu tố tự nhiên hiện đại (khí hậu, địa hình, địa mạo, mạng lưới thủy văn và hải văn, địa chất thủy văn) tới sự hình thành và tồn tại của trầm tích amQ22-3; - Sự phân bố trên diện và theo chiều sâu của đất loại sét yếu amQ22-3; - Thành phần (hạt, khoáng vật, hoá học), khả năng trao đổi hoá lý, độ pH, hàm lượng muối, hữu cơ của đất loại sét yếu amQ22-3; - Tính chất cơ học của đất loại sét yếu amQ22-3 bao gồm: tính biến dạng (cố kết theo các phương thẳng đứng và nằm ngang, từ biến) và sức kháng cắt; - Các nhân tố ảnh hưởng và bước đầu nghiên cứu sự biến đổi của các tính chất cơ lý phụ thuộc vào hàm lượng muối, hữu cơ trong đất; - Trên cơ sở phân chia cấu trúc nền và nghiên cứu thành phần và tính chất cơ lý của đất loại sét yếu amQ22-3, phân tích và đề xuất về các vấn đề khảo sát ĐCCT, kiến nghị các biện pháp xử lý và sử dụng các chỉ tiêu cơ lý trong tính toán xử lý nền đường đất yếu. 6. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu: - Tổng hợp, phân tích tài liệu đã có trong vùng; - Địa chất: nghiên cứu sự thành tạo và sự phân bố trầm tích amQ22-3; - Thực nghiệm: thí nghiệm trong phòng xác định tính chất cơ lý; - Thống kê và địa thống kê: xử lý để tìm ra các giá trị đặc trưng của kết quả thí nghiệm, lập mối tương quan, ….; - Tính toán lý thuyết: dự báo độ lún, tính toán các chỉ tiêu cơ lý của đất; - Phân tích hệ thống: định hướng cho nghiên cứu đề tài, sử dụng để phân tích logic các vấn đề lý thuyết và thực nghiệm. 7. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Đất loại sét amQ22-3 thuộc nhóm đất đặc biệt, nằm ngay trên mặt và phân bố rộng rãi nhất ở các tỉnh ven biển ĐBSCL. Đất bị nhiễm muối dễ hòa tan ở mức độ ít và nhiễm muối, có chỗ nhiễm phèn và chứa hữu cơ tùy thuộc vào vị trí phân bố và điều kiện tồn tại. Trong giới hạn nghiên cứu, các đặc trưng cơ học của đất thay đổi phụ thuộc khá chặt chẽ vào hàm lượng muối và hữu cơ. Tỷ số ch/cv của đất loại sét yếu amQ22-3 thay đổi phức tạp, trong một phạm vi rộng nên cần được xét đến khi thiết kế xử lý nền bằng thiết bị tiêu thoát nước thẳng đứng.
-3- Luận điểm 2: Đặc điểm biến đổi không gian, thành phần và tính chất cơ lý của đất loại sét yếu amQ22-3 tại các tỉnh ven biển ĐBSCL được điển hình hóa thành 2 kiểu và 5 phụ kiểu cấu trúc nền. Đặc trưng của mỗi kiểu cấu trúc nền đã là cơ sở khoa học để nghiên cứu, đề xuất công tác khảo sát ĐCCT và lựa chọn, thiết kế các giải pháp xử lý nền đất yếu khi xây dựng đường. 8. Những điểm mới của luận án - Luận án nghiên cứu một cách đầy đủ và có hệ thống về đặc tính ĐCCT, sự biến đổi các đặc tính đó của đất loại sét yếu amQ22-3 phân bố ở các tỉnh ven biển ĐBSCL phục vụ xây dựng đường; - Đã xác định được tỷ số giữa hệ số cố kết theo phương ngang và theo phương thẳng đứng của bùn sét và bùn sét pha amQ22-3 ở các tỉnh ven biển ĐBSCL; - Đã thiết lập được quan hệ giữa chỉ số nén và hệ số nén thứ cấp cho đất bùn sét và bùn sét pha amQ22-3 ở các tỉnh ven biển ĐBSCL; - Đã chỉ ra ảnh hưởng của hàm lượng muối, độ pH (phèn), hữu cơ và điều kiện môi trường bảo dưỡng khi cải tạo đất yếu bằng chất kết dính vô cơ (xi măng); - Đã phân chia cấu trúc nền có phân bố đất loại sét yếu amQ22-3 theo mức độ thuận lợi đối với các giải pháp xử lý nền đường cũng như đề xuất và kiến nghị các chỉ tiêu cơ lý định hướng cho việc thiết kế xử lý nền đường. 9. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Kết quả của luận án góp phần vào việc nghiên cứu ĐCCT khu vực: đã làm sáng tỏ đặc tính ĐCCT của các loại đất chủ yếu của tầng trầm tích amQ22-3 phân bố rộng rãi nhất ở ĐBSCL. Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo tốt và là cơ sở để định hướng cho công tác khảo sát, thiết kế xử lý nền đất yếu trong xây dựng đường giao thông và các dạng xây dựng khác ở các tỉnh ven biển ĐBSCL và những vùng khác có điều kiện ĐCCT tương tự. 10. Cơ sở tài liệu Cơ sở tài liệu trong luận án gồm 01 đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ tác giả tham gia và là thư ký của đề tài; 03 đề tài nghiên cứu khoa học cấp Cơ sở do tác giả chủ trì cùng với 14 công trình nghiên cứu được đăng tải trên các hội nghị khoa học và tạp chí. Luận án còn sử dụng các kết quả nghiên cứu ĐCCT của nhiều cơ quan và tác giả khác nhau đã được công bố và lưu trữ có liên quan đến đề tài nghiên cứu. Các tài liệu sử dụng đã được trích dẫn cụ thể trong luận án. 11. Cấu trúc luận án Nội dung luận án gồm 4 chương và minh họa bởi 55 bảng số liệu, 80 hình vẽ và đồ thị, 1 phụ lục tính toán cùng với 14 công trình nghiên cứu đã công bố và danh mục 129 tài liệu tham khảo.
-4- Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐẤT LOẠI SÉT YẾU VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về nghiên cứu tính chất ĐCCT đất loại sét yếu trên thế giới và ở Việt Nam Trên thế giới, đề cập các nghiên cứu về: phương pháp đánh giá chất lượng mẫu của Ladd, Lambe (1963), Poirier (2005), Andresen và Kolstad (1979), Shibuya và nnk (2000), Landon và nnk (2004); thành phần vật chất, nhiễm muối, phèn của các tác giả Ohtsubo và nnk(2005), V.Đ.Lomtadze, A.P.Kpabrenko, V.P.Petrukhin; Larsson (2007); Pusch (1973); Eriksson (2000); Westerberg (2005); Eriksson (1992); Andersson (2012), các tính chất cơ lý của các tác giả Bjerrum (1967), Hanzawa (1989), Larsson (1986), Hiroyuki Tanaka (2002), hệ số cố kết theo phương ngang của P.W Rowe (1966); Tavenas (1983); Seah và nnk (2004). Các nghiên cứu về thành phần vật chất phục vụ cải tạo đất bằng chất kết dính vô cơ cũng ngày càng được hoàn thiện của các tác giả Kuno (1889), Anon (1990), Mitchell (1981), Balasubramaniam (1988), Bell (1990), Bergado (1996). Trong nước, đề cập các nghiên cứu của tác giả: Đỗ Minh Toàn, Phạm Văn Tỵ (1993); Nguyễn Văn Thơ, Tô Văn Lận (1999) nghiên cứu về đất nhiễm muối; các tác giả Nguyễn Viết Tình(2001), Bùi Đức Hải (2003) nghiên cứu về thành phần, tính chất của đất chứa hữu cơ; nhóm các tác giả Suzuki và nnk (2008), Nguyễn Duy Quang và nnk (2010), Koji Suzuki và nnk (2011), Tan và Chew (1996) xác định ch của đất yếu tại một số dự án ở Việt Nam. Đây là những chỉ dẫn quan trọng trong nghiên cứu đất yếu tại vị trí cụ thể. 1.2. Sơ lược lịch sử nghiên cứu trầm tích Đệ tứ vùng ĐBSCL Lịch sử nghiên cứu trầm tích Đệ tứ gắn liền với lịch sử nghiên cứu địa chất chung vùng đồng bằng Nam Bộ. Trước năm 1975, chủ yếu là nghiên cứu của các nhà Địa chất Pháp. Thời kỳ sau năm 1975, vùng ĐBSCL đã được đo vẽ và thành lập các tờ Bản đồ địa chất và khoáng sản, Bản đồ địa chất Đệ tứ khác nhau. Một số công trình tiêu biểu gồm: “Bản đồ vỏ phong hóa và trầm tích Đệ tứ Việt Nam”, tỷ lệ 1/1.000.000 do Ngô Quang Toàn chủ biên (1999); “Phân chia địa tầng N - Q và nghiên cứu cấu trúc địa chất đồng bằng Nam Bộ” do Nguyễn Huy Dũng (2004) chủ trì; đề tài cấp nhà nước KC09/06- 10 “Nghiên cứu biến động cửa sông và môi trường trầm tích Holocen - hiện đại vùng ven bờ châu thổ sông Cửu Long, phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội” do Nguyễn Địch Dỹ (2010) chủ trì. 1.3. Tổng quan về nghiên cứu tính chất ĐCCT đất loại sét yếu vùng ĐBSCL Các công trình nghiên cứu địa chất và ĐCCT có liên quan đến TT 2-3 amQ2 gồm: bản đồ ĐCCT- ĐCTV vùng Nam Bộ, các báo cáo điều tra Địa chất Đô thị.
-5- Các nghiên cứu ĐCCT thể hiện ở các khía cạnh: nghiên cứu một số tính chất ĐCCT của đất của Nguyễn Thanh (1984), Lê Trọng Thắng (2005, 2006),….; nghiên cứu đất nhiễm phèn trong lĩnh vực nông nghiệp của Huỳnh Công Thọ và K.Egashira (1976); Nguyễn Thị Bích Thu, Vũ Cao Thái (1995); đất phèn trong lĩnh vực ĐCCT của Nguyễn Văn Thơ và nnk, Nguyễn Ngọc Thọ (2005), Huỳnh Đăng Vinh (2002); đất nhiễm muối trong ĐCCT có Trần Thị Thanh; một số luận án tiến sỹ nghiên cứu phục vụ cho xây dựng CT thủy lợi; một số tác giả đề cập đến nghiên cứu cho xây dựng đường. Đây là nguồn tài liệu quý góp phần định hướng cho nghiên cứu tiếp theo của luận án. 1.4. Phương pháp luận và cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu Sự hình thành điều kiện ĐCCT nói chung, thành phần vật chất, tính chất cơ lý của trầm tích (TT) là kết quả của quá trình trầm tích và kết quả tương tác của môi trường địa chất và môi trường bên ngoài sau trầm tích (lịch sử phát triển địa chất). Trầm tích amQ22-3 là các TT trẻ, sự hình thành (lắng đọng) TT và biến đổi sau TT phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên hiện đại (thời gian gần đây). Vì thế, để làm sáng tỏ những đặc điểm về thành phần, tính chất của trầm tích này, sự hình thành những đặc điểm đó, quy luật biến đổi của chúng trong khu vực cần nghiên cứu trên diện rộng, phân tích những đặc điểm các tương tác trong quá trình trầm tích và biến đổi sau trầm tích ở các khu vực trong vùng nghiên cứu. Trong điều kiện các tỉnh ven biển ĐBSCL đã có kết quả nghiên cứu có tính khu vực và chuyên sâu, cách tiếp cận để giải quyết nhiệm vụ của luận án là tổng hợp, phân tích, kế thừa những tài liệu đã có, kiểm tra những tài liệu đó, bổ sung nghiên cứu theo yêu cầu. Cách tiếp cận để giải quyết vấn đề trong luận án “ kiến nghị sử dụng kết quả nghiên cứu trong xử lý nền đường”. Việc lựa chọn xử lý nền đất yếu thực chất là nghiên cứu mối tương tác giữa giữa các hợp phần trong địa hệ tự nhiên - kỹ thuật. Do đó, sự lựa chọn biện pháp xử lý và hiệu quả của chúng chẳng những phụ thuộc vào cấu trúc địa chất của nền đường mà còn phụ thuộc vào đối tượng sẽ xây dựng. Chính vì vậy, phải dựa vào cấu trúc nền, phân tích hiệu quả của các giải pháp xử lý theo cấu trúc nền, xem xét địa hệ tự nhiên - kỹ thuật và mối tương tác giữa các hợp phần trong địa hệ. Từ đó, sẽ đề xuất, kiến nghị các giải pháp xử lý, kiến nghị các chỉ tiêu cơ lý phục vụ xử lý nền đường. Chương 2: ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH SÔNG BIỂN amQ22-3 CÁC TỈNH VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 2.1. Khái quát về địa tầng trầm tích Đệ tứ và lịch sử phát triển địa chất 2.1.1.Khái quát về địa tầng trầm tích Đệ tứ
-6- - Các trầm tích Pleistocen trên (a, am, mQ13): bị phủ bởi các trầm tích Holocen có tuổi trẻ hơn. Trầm tích đã được nén ép chắc, đất loại sét màu loang lổ, trạng thái nửa cứng, phần trên bị kết vón laterit rắn chắc. - Các trầm tích Holocen dưới – giữa (a, am, mQ21-2) Trầm tích (TT) nguồn gốc sông (a): phân bố rất hẹp ở thung lũng các sông Tiền và Hậu. Bề dày 10÷20m, gồm cát lẫn bụi sét chuyển dần cát trung, xám xanh, xám vàng. TT am: phân bố tập trung ở vùng hạ lưu các sông Tiền và Hậu, bề dày 19,5  22m. Thành phần gồm tập dưới là cát mịn đến trung, xám xanh, cát trung - thô, xám xanh, xám vàng, chứa ít sạn thạch anh, tập trên là sét bụi, bụi cát xám vàng loang lổ. TT m: phân bố dưới hố khoan sâu, thành phần là cát, bụi, sét xám xanh lơ, phớt gụ có xen ít thấu kính cát màu xám phớt nâu vàng. - Các trầm tích Holocen giữa - trên (am, mQ22-3) TT am: phân bố rộng rãi ở các tỉnh ven biển ĐBSCL. Ở Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, tạo nên các khu vực hơi nhô cao trên bề mặt đồng bằng. Độ sâu gặp từ trên mặt đến 25m. Thành phần gồm sét bụi, sét cát, cát bụi màu xám, xám nâu. TT m: lộ ra trên bề mặt địa hình dưới dạng các giồng cát ở Trà Vinh, Sóc Trăng, rộng từ 0,2km 2km, chiều dài trung bình 5÷10km, đôi khi đến 30km. Thành phần là cát mịn lẫn ít bụi sét màu nâu vàng chứa các kết hạch pisolit, dày 510m. Ngoài ra, còn gặp các trầm tích Holocen trên (Q23) phủ ngay trên bề mặt địa hình với diện phân bố hẹp. TT abQ23 phân bố hẹp tại dải đất ven sông Hậu trũng thấp, gồm bụi sét màu xám nâu, xám đen, chứa nhiều mùn thực vật, đôi chỗ gặp than bùn, dày 1÷7m; TT mbQ23 phân bố ở dải hẹp ven biển Cà Mau, Bạc Liêu, Bến Tre, gồm sét bụi màu nâu hồng, chứa ít mùn thực vật màu đen, dày 2m. TT bQ23 chỉ phân bố ở U Minh thượng và U Minh hạ, gồm sét bụi lẫn nhiều mùn thực vật chuyển lên than bùn, trên cùng là sét, mùn thực vật, dày 0,2  5m. TT mvQ23 chỉ phân bố ở Trà Vinh - Long Toàn dưới dạng các cồn cát, gò cát. 2.1.2. Sơ lược lịch sử phát triển địa chất Đệ tứ từ Pleistocen muộn tới nay 2.1.2.1. Giai đoạn Pleistocen muộn Thời kỳ đầu toàn vùng nghiên cứu nằm trong chế độ lục địa, hoạt động của sông phát triển mạnh mẽ, hình thành TT aQ13. Khu vực ven biển phát triển TT đồng bằng châu thổ, hỗn hợp sông biển (amQ13). Khi biển tiến cực đại, mực nước đại dương liên tục dâng cao - giai đoạn cực thịnh của gian băng Riss -Wurm, hình thành TT biển mQ13. 2.1.2.2. Giai đoạn Holocen sớm - giữa Đến đầu Holocen sớm, vùng nghiên cứu nằm trong chế độ lục địa, phần ven sông Hậu là các địa hình trũng thoải về phía lòng sông, thành tạo các trầm
-7- tích bãi bồi (aQ21-2). Một số nơi hình thành trầm tích hỗn hợp sông biển (amQ21-2). Vào cuối thời kỳ Holocen sớm - đầu Holocen giữa, bắt đầu thời kỳ biển tiến Flandrian, nhóm tướng trầm tích biển (tiền châu thổ, mQ21-2) lấn sâu vào trong đất liền. Khi mực nước đại dương liên tục dâng cao - giai đoạn cực thịnh của biển tiến Flandrian, lắng đọng trầm tích vũng vịnh biển nông ven bờ (mQ21-2). 2.1.2.3. Giai đoạn sau biển tiến Flandrian Sau biển tiến cực đại Flandrian, biển rút khỏi vùng nghiên cứu. Do sự hạ thấp của mực nước biển và nguồn cung cấp vật liệu dồi dào từ hệ thống sông Cửu Long nên tam giác châu hình thành và lấn dần ra biển. Vùng giữa sông Tiền và Hậu là nơi thể hiện rõ sự tích tụ và bồi lấn của TT, chế độ dòng chảy không ổn định và tác động mạnh mẽ của thủy triều. Tại vùng bán đảo Cà Mau do trầm tích Pleistocen trên nông và quá trình bào mòn xảy ra liên tục hoặc TT không đáng kể khi biển tiến Frandrian, nên chủ yếu TT ở giai đoạn biển lùi. Dưới tác động của dòng hải lưu ven bờ và ảnh hưởng của gió mùa đông bắc, các vật liệu hạt mịn của hệ thống sông Cửu Long được vận chuyển về phía Nam và lắng đọng trong điều kiện môi trường tương đối yên tĩnh hình thành nên bán đảo Cà Mau. Trầm tích hỗn hợp sông biển amQ22-3 được tạo thành. Dấu ấn của biển lùi là các giồng cát (mQ22-3) chứa vỏ sò ốc ở giáp biển. Ở giai đoạn Holocen muộn, có sự phân dị về địa hình bồn đáy trầm tích đã tạo nên đặc điểm bề dày của trầm tích amQ22-3 khác nhau. Một số nơi lắng đọng các trầm tích có nguồn gốc sông aQ23, đầm lầy ven biển mbQ23; sông đầm lầy (abQ23), đầm lầy (bQ23) hoặc biển gió (mvQ23). 2.2. Đặc điểm cấu trúc trầm tích amQ22-3 Về đặc điểm thành phần, bề dày của trầm tích amQ22-3 : - Tại khu vực bắc sông Tiền với thành phần tương đối đồng nhất là các tập sét, sét bụi dày 5 15m hoặc có chỗ là sét, sét bụi, xám nâu, xám tro, xám sẫm, dày 15m. - Tại khu vực giữa hai sông Tiền và Hậu, trầm tích được chia ra thành nhiều tập với các thành phần khác nhau; tập dưới là cát sét bụi (sét pha) xen kẹp các lớp bụi sét màu nâu, nâu xám hoặc bụi sét chứa các thấu kính cát; tập giữa là bụi sét lẫn cát mịn màu nâu xám, có chứa vảy mica. Tập trên là sét bụi, bụi sét có lẫn các thấu kính cát mịn, vỏ sò ốc màu xám nâu, xám xanh. Bề dày trầm tích từ 2,0  5,0m đến 10,0  15,0m. - Khu vực bán đảo Cà Mau, trầm tích tương đối đồng nhất có thành phần sét, bụi màu xám phớt nâu chứa ít tàn tích thực vật và các mảnh vỏ sò, ốc. Bề dày thay đổi đến 1015m. Phần trên là sét, bụi màu xám phớt vàng, sét cát màu xám tro, nhiễm phèn, mặn, bề dày có xu hướng tăng dần về phía Nam, Tây Nam. Ở Kiên Giang với bề dày mỏng hơn, có chỗ nhỏ hơn 5m. Về các loại đất theo quan điểm ĐCCT: khu vực nghiên cứu phân bố nhiều loại đất có thành phần và trạng thái khác nhau. Đất loại sét yếu amQ22-3
-8- gồm bùn sét, bùn sét pha và sét, sét pha trạng thái dẻo chảy, bùn cát pha. Trong đó, bùn sét và bùn sét pha là phổ biến hơn cả với bề dày dao động khá lớn đến 1020m, là các đối tượng không thuận lợi cho xây dựng đường giao thông. Bùn sét ở khu vực giữa hai sông có tính bất đồng nhất cao hơn, thường chứa những ổ cát hoặc kẹp cát mịn. Tại khu vực bán đảo Cà Mau, đất có chứa các vật chất hữu cơ đã được phân hủy. Các loại đất, trạng thái dẻo mềm, dẻo cứng với bề dày mỏng, chỉ phân bố hạn chế ở nơi có địa hình cao, điều kiện thoát nước tốt. Cát pha, bùn cát pha phân bố hạn chế ở khu vực giữa hai sông Tiền và Hậu, khu vực Sóc Trăng. 2.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố tự nhiên hiện đại tới sự hình thành và tồn tại của trầm tích amQ22-3 2.3.1. Địa hình: Địa hình đồng bằng thấp châu thổ, bề mặt khá bằng phẳng, cao độ tuyệt đối chủ yếu từ 0  2m. Địa hình góp phần làm thay đổi TT theo thời gian giữa mùa mưa và mùa khô (do thủy triều xâm nhập, khả năng thoát nước và bốc hơi khác nhau) làm đất có mức độ nhiễm mặn, phèn khác nhau. 2.3.2. Khí hậu: Chia thành 2 mùa. Mùa mưa từ tháng 5  10, chiếm 90-94% lượng mưa cả năm. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Lượng mưa trung bình năm 12002400mm, thay đổi theo các khu vực khác nhau. Sự khác biệt giữa hai mùa khô và mùa mưa, mùa khô thì nắng gay gắt, lượng mưa rất ít, lượng bốc hơi rất nhiều; còn mùa mưa thì mưa rất nhiều. Đây là yếu tố quyết định làm thay đổi thành phần và tính chất của đất, cũng như khả năng nhiễm phèn, nhiễm mặn ở trong đất. 2.3.3. Mạng thủy văn: Hệ thống sông Cửu Long và mạng lưới kênh, mương dày đặc. Vai trò của sông chủ yếu là lượng phù sa do sông mang tới, là yếu tố ảnh hưởng đến nguồn vật liệu trầm tích. Chế độ thủy động lực của dòng chảy làm TT lắng đọng, có tính bất đồng nhất. 2.3.4. Chế độ thuỷ triều: Đường bờ biển gồm 2 đoạn, từ cửa Soài Rạp đến Cà Mau (bờ biển Đông) và từ mũi Cà Mau đến Hà Tiên (bờ biển Tây) có chế độ thủy triều khác nhau. Triều biển Đông có chế độ bán nhật triều không đều, triều biển Tây có chế độ nhật triều không đều. Mỗi khi nước biển dâng hạ ngoài việc gây nhiễm mặn còn ảnh hưởng trực tiếp tới sự lắng đọng TT, ảnh hưởng đến tính bất đồng nhất và đẳng hướng của TT. Thủy triều cũng có tác động góp phần hình thành các tầng TT hiện đại ở các vùng sát biển - các giồng cát, cù lao cát. 2.3.5. Địa chất thủy văn: Liên quan đến trầm tích amQ22-3 là tầng chứa nước Holocen, với đặc điểm là nước mặn nước lợ là chủ yếu, lưu thông với hệ thống kênh rạch và chịu tác động của thủy triều, làm tính chất của đất thay đổi phức tạp.
-9- 2.4. Kết quả nghiên cứu thành phần hạt, thành phần vật chất của trầm tích amQ22-3 2.4.1. Lựa chọn vị trí lấy mẫu phân tích nghiên cứu bổ sung Trên cơ sở nghiên cứu về đặc điểm địa tầng, lịch sử phát triển địa chất Đệ tứ, các yếu tố tự nhiên hiện đại ảnh hưởng tới sự thành tạo trầm tích amQ22-3 và các tài liệu khảo sát ĐCCT đã thu thập được, vị trí lấy mẫu nghiên cứu được lựa chọn theo nguyên tắc: + Vị trí lấy mẫu được chọn ở 4 khu vực điển hình đã được phân chia: KV.I (bắc Sông Tiền); KV.II (giữa hai sông Tiền và Hậu); KV.III-1 (Sóc Trăng) và KV.III-2 (bán đảo Cà Mau). Các khu vực đã phân chia dựa vào yếu tố chính là điều kiện địa hình, địa mạo, đặc điểm địa chất thủy văn, mạng lưới thủy văn, có xét đến đặc điểm nhiễm muối, phèn cũng như đặc điểm phân bố của trầm tích và theo đặc trưng cơ lý của đất. + Mẫu được lấy trong 2 loại đất yếu chiếm phần chủ yếu trong trầm tích 2-3 amQ2 là bùn sét và bùn sét pha. + Để nghiên cứu thành phần vật chất, ở mỗi khu vực, tại mỗi địa điểm lấy khoảng 6 mẫu, nơi có bề dày đất yếu mỏng - 2  4 mẫu. Đối với các tập hợp thống kê các chỉ tiêu cơ lý, tại mỗi khu vực phân chia lấy tối thiểu từ 25  30 mẫu. 2.4.2. Kết quả nghiên cứu thành phần hạt, muối, phèn và hữu cơ Về thành phần hạt: bùn sét nhóm hạt sét trung bình chiếm từ 3750%, tương ứng nhóm hạt bụi - 3542% và nhóm hạt cát - 1523%; trong bùn sét pha, nhóm hạt sét - 2427%; nhóm hạt bụi - 2936% và nhóm hạt cát - 3847%, trong bùn cát pha, nhóm hạt sét - 89%; nhóm hạt bụi - 1415% và nhóm hạt cát - 7576%. Về đặc điểm nhiễm muối, phèn, hữu cơ: KV.I, đất ít bị nhiễm muối ít, nơi địa hình cao đất không bị nhiễm muối, một số chỗ trũng phía Đồng Tháp Mười đất bị nhiễm phèn và có chỗ chứa hữu cơ đến 9,08%; KV.II, nơi địa hình cao đất không bị nhiễm phèn muối, ven biển thì nhiễm muối, lượng hữu cơ nhỏ hơn 5%, có nơi nhiễm muối ít; KV.III-1, đất bị nhiễm muối ít và nhiễm muối, lượng hữu cơ nhỏ hơn 5% có chỗ đến 7,92%. KV.III - 2, đất bị nhiễm muối và nhiễm muối ít, một số nơi bị nhiễm phèn hoặc nhiễm muối - phèn, có nơi hữu cơ đến 10,14%. 2.4.3. Thành phần khoáng vật, hóa học và khả năng hấp phụ của đất Khoáng vật sét: illit, kaolinit, montmorilonit và clorit, trong đó phổ biến là illit hoặc kaolinit. Khi đất bị nhiễm phèn, khoáng vật chiếm ưu thế là kaolinit. Thành phần hóa học: bùn sét - SiO2 từ 58,83 66,97%, Al2O3 từ 14,45 16,97%, Fe2O3 từ 4,57  7,57%. Bùn sét pha amQ22-3, SiO2 lớn hơn, từ 69,72
- 10 -  73,86%, Al2O3 thấp hơn từ 11,01  13,10%, Fe2O3 chiếm 3,82  4,44%. Lượng mất khi nung từ 3,31  8,85%. Khả năng trao đổi cation: độ pH hầu hết thay đổi từ 3  7 - môi trường nước lỗ rỗng là trung tính và axit yếu. Bùn sét amQ22-3 có khả năng trao đổi cation trung bình đến cao, dung lượng trao đổi cation là 21,84 25,86 me/100g đất khô. Bùn sét pha amQ22-3 có khả năng trao đổi cation trung bình, với dung lượng trao đổi cation là 16,9020,74 me/100g đất khô. Cation trao đổi chủ yếu là Ca2+, Mg2+ sau đó Na+, K+, tiếp theo Al3+ với hàm luợng thấp; Fe3+, Fe2+ không đáng kể. Sự thay đổi về thành phần khoáng vật, hàm lượng muối hòa tan, hữu cơ và một số tính chất cơ lý trong đất bùn sét, bùn sét pha amQ22-3 theo chiều sâu không rõ ràng. 2.5. Kết quả nghiên cứu đặc điểm kiến trúc, cấu tạo của đất Kết quả nghiên cứu trên các mẫu lát mỏng theo 2 phương vuông góc và song song với mặt lớp như sau: kiến trúc của bùn sét chủ yếu là sét - bột, bùn sét pha là sét - cát. Cấu tạo dạng khối, định hướng yếu. Theo phương vuông góc với mặt lớp, đất có cấu tạo khối tương đối đồng nhất. Theo phương song song với mặt lớp, đất có cấu tạo dạng phân lớp nhỏ, có chỗ có những ổ cát hoặc phân lớp mỏng cát song song, sẽ ảnh hưởng quyết định đến khả năng thoát nước theo phương ngang. Chương 3: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH BIẾN DẠNG VÀ SỨC KHÁNG CẮT CỦA ĐẤT LOẠI SÉT YẾU amQ22-3 3.1. Đặc điểm chung về tính chất cơ lý của đất loại sét yếu amQ22-3 Kết quả thống kê các tính chất cơ lý của đất loại sét yếu amQ22-3 được thể hiện ở bảng 3.1. Bảng 3.1. Thành phần hạt, chỉ tiêu cơ lý của đất loại sét yếu amQ22-3 Loại đất Bùn sét Sét, trạng thái dẻo chảy KV.III- KV. KV. Khu vực KV.I KV.II 1 KV III-2 KV. II III-1 III-2 Tiền Bến Trà Sóc Bạc Cà Kiên Bến Trà Sóc Cà Chỉ Giang Tre Vinh Trăng Liêu Mau Giang Tre Vinh Trăng Mau Các chỉ tiêu Đơn vị TT tiêu Xtc Số mẫu n Mẫu 364 480 441 474 421 1519 561 137 6 274 28 Thành Nh.cát 17,6 22,4 20,0 13,8 16,2 14,5 14,2 26,6 25,9 19,4 19,4 1 phần Nh.bụi P % 39,7 39,2 44,5 41,7 34,5 31,5 40,2 26,2 32,5 39,8 36,8 hạt Nh.sét 42,7 38,4 35,6 44,5 49,3 54,0 45,6 47,2 41,7 40,9 43,8 2 Độ ẩm tự nhiên W % 65,0 56,8 60,4 59,8 70,4 73,7 73,4 50,7 39,8 48,5 48,3 3 KLTT tự nhiên w  1,58 1,60 1,60 1,61 1,54 1,53 1,54 1,65 1,77 1,70 1,66 4 KLTT khô c 3 0,96 1,03 1,01 1,01 0,91 0,88 0,89 1,10 1,26 1,15 1,12 g/cm Khối lượng 5 s 2,66 2,65 2,65 2,67 2,65 2,66 2,66 2,66 2,69 2,70 2,64 riêng 6 Hệ số rỗng e 1,785 1,602 1,660 1,659 1,927 2,020 2,006 1,437 1,130 1,367 1,356 7 Độ lỗ rỗng r % 63,7 61,3 62,1 62,1 65,7 61,3 66,5 58,7 52,9 57,6 57,5 8 Độ bão hòa Sr 96,7 94,0 96,5 96,3 96,8 97,0 97,5 93,9 94,6 95,9 93,8 9 Giới hạn chảy WL 57,4 50,1 51,5 57,5 69,9 70,2 68,0 50,8 44,5 51,5 49,4
- 11 - 10 Giới hạn dẻo Wp 30,3 27,1 27,4 27,5 32,3 29,9 31,3 26,4 18,1 23,9 25,6 11 Chỉ số dẻo Ip 27,1 23,0 24,2 30,0 37,6 40,3 36,7 24,4 26,4 27,6 23,8 12 Độ sệt Is 1,28 1,29 1,37 1,08 1,01 1,09 1,15 0,99 0,82 0,89 0,95 Góc ma sát 13  độ            trong 14 Lực dính kết C kPa 8,2 8,2 7,5 7,7 7,5 6,9 5,9 10,7 10,9 10,3 9,7 15 Hệ số nén lún a1-2 kPa-1 16,1 12,1 13,8 13,6 19,1 24,0 22,3 11,4 6,9 12,2 14,8 16 SCT quy ước R0 45 53 53 51 50 47 44 63 69 61 60 kPa Mô đun tổng 17 E0 400 430 230 780 610 780 540 940 1860 1170 960 biến dạng 18 Hệ số nén chặt Kd -0,39 -0,47 -0,50 -0,19 -0,12 -0,17 -0,22 -0,16 0,09 0,01 -0,09 Bảng 3.1. Thành phần hạt, chỉ tiêu cơ lý của đất loại sét yếu amQ22-3 (tiếp theo) Sét pha, dẻo Loại đất Bùn sét pha chảy Cát pha KV. KV. KV. KV. KV. Khu vực KV. I KV. II KV. III-2 III-1 II III-1 II III-1 Bến Tiền Bến Trà Sóc Cà Kiên Bến Sóc Tre, Sóc Kí Giang Tre Vinh Trăng Mau Giang Tre Trăng Trà Trăng Các chỉ tiêu Đơn vị TT hiệu Vinh Xtc Số mẫu n mẫu 91 177 54 81 9 45 16 18 18 22 Thành Cát 43,5 34,2 37,2 45,7 37,6 39,8 44,4 56,1 77,4 77,0 1 phần Bụi P % 32,4 38,4 35,3 33,6 35,0 35,7 32,8 26,9 13,8 15,0 hạt Sét 24,1 27,4 27,5 20,7 27,5 24,5 22,8 17,0 8,8 8,0 2 Độ ẩm tự nhiên W % 42,5 44,4 45,3 43,8 48,9 48,3 37,3 32,5 27,0 25,0 3 KLTT tự nhiên w 1,71 1,71 1,71 1,73 1,69 1,64 1,78 1,83 1,89 1,89 4 KLTT khô c g/cm 3 1,21 1,19 1,18 1,21 1,14 1,11 1,30 1,38 1,49 1,52 Khối lượng 5 s 2,67 2,66 2,66 2,68 2,68 2,56 2,68 2,65 2,67 2,67 riêng 6 Hệ số rỗng e 1,228 1,247 1,268 1,240 1,370 1,319 1,062 0,931 0,795 0,761 7 Độ lỗ rỗng r 54,9 55,3 55,8 55,1 57,2 47,6 51,3 48,0 44,3 43,1 8 Độ bão hòa Sr 92,6 94,6 94,7 94,9 95,8 93,8 94,0 92,7 90,8 87,7 % 9 Giới hạn chảy WL 36,7 38,0 39,6 41,2 42,3 40,1 38,3 34,5 26,7 26,6 10 Giới hạn dẻo Wp 23,6 24,4 25,8 26,6 27,1 25,0 24,5 22,7 20,9 20,3 11 Chỉ số dẻo Ip 13,2 13,6 13,8 14,6 15,2 15,1 13,8 11,8 5,8 6,3 12 Độ sệt Is 1,44 1,47 1,41 1,18 1,44 1,54 0,93 0,83 1,06 0,75 Góc ma sát 13  độ           trong 14 Lực dính kết C kPa 9,3 8,8 7,4 9,8 8,7 5,9 9,0 8,3 7,2 9,9 15 Hệ số nén lún a1-2 kPa-1 12,1 11,4 8,4 10,2 13,6 10,5 12,7 6,2 3,4 2,4 16 SCT quy ước R0 57 53 49 60 53 44 61 59 93 121 Mô đun tổng kPa 17 E0 1140 1220 1670 1360 1080 1360 1510 2890 3940 11020 biến dạng 18 Hệ số nén chặt Kd -0,78 -0,68 -0,62 -0,35 -0,63 -0,79 -0,11 -0,09 -0,54 -0,29 Trên cơ sở kết quả tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý cho ta thấy, đất loại sét yếu gồm bùn sét, bùn sét pha, cát pha, sét – sét pha, dẻo chảy nhưng chiếm nhiều nhất là bùn sét, bùn sét pha, sau đó đến sét, sét pha trạng thái dẻo chảy, ít gặp cát pha – bùn cát pha. Tại các khu vực đã phân chia, thành phần hạt của đất yếu có sự khác biệt. Tại KV.I - chủ yếu bùn sét, bùn sét pha. KV.II và KV.III-1 - đa dạng, từ bùn sét, bùn sét pha, sét - sét pha dẻo chảy đến cát pha. Còn KV.III-2 - bùn
- 12 - sét là chủ yếu, ít gặp hơn có bùn sét pha, sét dẻo chảy. Như vậy, các đất cát pha, sét - sét pha, dẻo chảy gặp hạn chế, chính vì vậy, trong luận án lựa chọn đối tượng nghiên cứu là bùn sét và bùn sét pha. Đối với bùn sét: ở KV.III-2, đất có W, e0, WL, Ip cao nhất; giữa các tỉnh Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên Giang, đất có các chỉ tiêu cơ lý chênh nhau ít. KV.II, đất có W, e0, WL và Ip thấp nhất. KV.I và KV.III-1, đất có các đặc trưng cơ lý trung gian giữa hai khu vực trên (bảng 3.1). 3.2. Đặc tính biến dạng - cố kết thấm và từ biến của đất 3.2.1. Cố kết thấm theo phương thẳng đứng Để nghiên cứu cố kết thấm theo phương thẳng đứng, sử dụng nén cố kết tiêu chuẩn và nén tốc độ biến dạng không đổi CRS. Kết quả nghiên cứu: - Độ bền liên kết kiến trúc của đất loại sét yếu amQ22-3 nhỏ, thay đổi trong khoảng 5  12kPa ở bùn sét và từ 8  18kPa ở bùn sét pha. Giá trị c nhỏ,  c  47 61kPa ở bùn sét và bằng 51  69kPa ở bùn sét pha. Ở độ sâu nhỏ, do ảnh hưởng của muối hóa khi mao dẫn và các quá trình địa hóa khác nhau mà OCR vẫn có các giá trị lớn hơn 1. - Đất thuộc dạng bị nén lún mạnh. Bùn sét, đôi chỗ lẫn sét, trạng thái chảy bị nén lún nhiều hơn, C c biến đổi trong phạm vi rộng, thay đổi từ 0,464 0,777; KV.III-2 đất bị nén lún mạnh nhất, C c lần lượt từ 1,121,50 lần so với C c của bùn sét ở các KV.I, KV.II và KV. III-1. Bùn sét pha bị nén lún ít hơn, C c thay đổi từ 0,253 0,396. Đặc trưng các giá trị C c , C r tại các KV.I, KV.II, KV.III-1, KV.III-2 lần lượt là 0,714 và 0,087; 0,464  0,536 và 0,0710,075; 0,619 và 0,095; 0,710  0,777 và 0,102 0,153. - Các yếu tố ảnh hưởng: Cc có quan hệ với hàm lượng muối dễ hòa tan (M) và hữu cơ (HC) trong đất. Khi HC tăng thì WL, Cc tăng. Khi M tăng, ban đầu WL và Cc tăng đến một giá trị nào đó, sau đó giảm. Cc chịu chi phối bởi nhiều yếu tố thể hiện trong phương trình tương quan nhiều chiều giữa Cc với các thông số W, c, WL, M và HC trong đất. Kết quả thiết lập trên phần mềm tính toán SPSS. Cc = (W)-0,851 (c)-2,557(WL)0,715(M)-0,023(HC)-0,001, với  = 0,946, thuộc tương quan rất chặt, chứng tỏ chúng liên quan chặt chẽ với nhau. - Khả năng thoát nước và các yếu tố ảnh hưởng: Cv thay đổi theo cấp áp lực tác dụng. Khi e giảm cùng với sự tăng của áp lực hữu hiệu thẳng đứng ở giai đoạn quá cố kết, hệ số thấm và hệ số nén thể tích giảm nhanh, dẫn đến cv giảm dần. Đối với bùn sét: tại KV.III-2, CV ( NC ) thay đổi từ 0,21  0,45.10-3 cm2/s; KV.II, CV ( NC ) thay đổi từ 0,60  0,79.10-3cm2/s; ở KV.III-1, CV ( NC ) khoảng 0,51.10-3 cm2/s và ở KV.I, CV ( NC ) khoảng 0,45.10-3cm2/s. Như vậy, CV ( NC ) tại KV.I lớn hơn 1,34 lần; KV.II, lớn hơn 2,01 lần và KV. III-1 lớn hơn 1,51 lần
- 13 - so với CV ( NC ) của đất bùn sét tại KV. III-2. Từ đây cho thấy, khả năng thoát nước khi xử lý nền bằng thiết bị tiêu thoát nước thẳng đứng cho bùn sét tại KV.III-2 là kém nhất, thời gian ổn định cố kết của đất nền là lâu nhất. C v(NC) bị chi phối bởi nhiều yếu tố như WL, HC, M. Khi WL tăng thì Cv(NC) giảm. HC tăng, cùng mức độ phân hủy hữu cơ gần như hoàn toàn, Cv(NC) có xu hướng giảm. Cv cũng giảm khi M tăng (cụ thể đến 1,09% đối với bùn sét ở Long Phú – KV.III-1), sau đó hàm lượng muối tiếp tục tăng thì Cv(NC) lại tăng. 3.2.2.Cố kết thấm theo phương ngang 3.2.2.1.Các phương pháp xác định Luận án sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu. Trong phòng gồm các thí nghiệm: cố kết hướng tâm kiểu hộp nén Rowes (PP1), hộp nén CRS - R với đường thoát nước hướng tâm (PP2); ngoài trời gồm: thí nghiệm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng bằng thiết bị CPTU (PP3), phân tích bài toán ngược theo kết quả quan trắc độ lún ngoài hiện trường (PP4). Trong đó, PP1 và PP3 được so sánh với nhau tại Long Phú - KV.III-1 và được tiến hành trong bùn sét và bùn sét pha ở nhiều vị trí khác nhau tại 4 khu vực. Bài toán phân tích ngược sử dụng tài liệu quan trắc độ lún của nền xử lý bằng bấc thấm tại Long Phú – KV.III-1. So sánh giữa hai thiết bị trong phòng (PP1 và PP2) được thực hiện với các mẫu lấy tại các địa điểm là QL63 – TP. Cà Mau và Ngọc Hiển - KV.III-2 và thị xã Sóc Trăng – KV.III-1. 3.2.2.2. Kết quả xác định - Hệ số cố kết theo phương ngang (Ch) xác định PP3 (CPTu) bằng 0,391,98 lần ch (TNTP) theo PP1, giá trị trung bình bằng 1,14 lần ch(TNTP). Tỷ số ch/cv thay đổi từ 1,70  6,58 (CPTu) và thay đổi từ 1,39  4,48 (TNTP). Tỷ số ch/cv(CPTu) bằng 1,09 lần ch/cv(TNTP). - Kết quả so sánh ch tính theo quan trắc lún mặt bằng 0,89 1,18 lần ch (TNTP), còn ch tính theo kết quả quan trắn lún sâu bằng 0,98 1,24 lần ch (TNTP). - M và HC có quan hệ với ch, với tương quan kém chặt. - Đối với bùn sét, xếp các khu vực theo thứ tự giảm dần của Ch ta có: KV.II (Ch thay đổi từ 1,39  51,22m2/năm), KV. III-1(Ch thay đổi từ 1,27  30,48m2/năm), KV.III-2 (Ch thay đổi từ 2,37 18,51m2/năm) và cuối cùng là KV.I (Ch thay đổi từ 2,00  15,88m2/năm). Điều này có thể do tính bất đồng nhất theo phương ngang tăng dần từ KV.I, KV.III-2, KV.III-1 và KV.II. - Đối với bùn sét pha, tương tự như trên có: KV.II (Ch thay đổi từ 3,56 - 30,49m2/năm), còn KV.III-1 (Ch thay đổi từ 2,34  23,60m2/năm). Điều này cũng cho thấy: tính bất đồng nhất theo phương ngang của KV.II là lớn hơn. Hệ số cố kết theo hai phương chênh nhau khá rõ ràng ở các cấp áp lực. Ở giai đoạn cố kết thông thường, tỷ số Ch/Cv thay đổi:
- 14 - - Đối với bùn sét : theo thứ tự thay đổi trong phạm vị hẹp dần KV.II (Ch/Cv(TNTP) thay đổi từ 1,47 10,59, Ch/Cv(CPTu) từ 1,93  11,30); KV.III-1 (Ch/Cv(TNTP) từ 1,35 6,49, Ch/Cv(CPTu) từ 1,40  7,08); KV.III-2 (Ch/Cv(TNTP) từ 2,02 5,98, Ch/Cv(CPTu) từ 4,31  10,71); KV.I (Ch/Cv(TNTP) từ 1,64 4,05 và Ch/Cv(CPTu) từ 2,29  3,37). Điều này cho thấy, đất có tính dị hướng giảm dần theo thứ tự: KV.II, KV.III-1, KV.III-2 và cuối cùng là KV.I. - Đối với bùn sét pha amQ22-3, tương tự như trên có: KV.II, Ch/Cv = 1,35 3,12; KV.III-1, Ch/Cv =3,13 5,91. Bùn sét pha ở KV.I có Ch/Cv là 4,94  5,50 (CPTu). Thể hiện đất tại KV.III-1 có tính dị hướng cao hơn do có chứa các vật chất hữu cơ và kẹp cát. 3.2.3. Tính từ biến của đất yếu (hệ số cố nén thứ cấp) Bùn sét: giá trị C thay đổi từ 0,010  0,063 ở giai đoạn cố kết thông thường. Lượng lún từ biến chiếm khoảng 16,5  48,7% tổng độ lún tùy theo cấp áp lực tác dụng. Bùn sét pha: ở giai đoạn cố kết thông thường, C thay đổi từ 0,00460,0215. Lượng lún từ biến chiếm khoảng 18,6 38,9% tổng độ lún tùy theo cấp áp lực tác dụng. C phụ thuộc vào 5 thông số W, WL, Wp, Cc, tỷ số ’/ c theo phương trình CW)-0.660.WL)-0.165.WP)0.096.Cc)1.279’/ c)-0.093 với tỷ số tương quan  = 0,9077, thể hiện mức độ tương quan rất chặt và C phụ thuộc chặt chẽ vào các thông số trong phương trình tương quan. 3.3. Các đặc trưng về sức kháng cắt của đất Sức kháng cắt không thoát nước(Su): Theo kết quả thí nghiệm trong phòng: bùn sét ở bốn khu vực có giá trị Su khác nhau. KV.II có Su lớn nhất; KV.III-2 có Su nhỏ nhất. Su có mối quan hệ với WL và c của đất. Su còn bị ảnh hưởng bởi hàm lượng hữu cơ (HC) và muối dễ hòa tan (M) trong đất. Khi M tăng (đến 1,48%), sức kháng cắt có xu hướng giảm, sau đó M tăng thì Su tăng (Long Phú – KV.III-1). Mức độ tăng giảm không nhiều, chỉ từ 1,08  1,28 lần so với giá trị Su nhỏ nhất. Cu, u có xu hướng giảm khi HC tăng. Các giá trị trung bình trị của Cu , u ở các KV.I, KV.II, KV.III-1 và KV.III-2 lần lượt là: 12,9kPa và 1016’; 13,015,3kPa và 1002’1021’; 11,2kPa và 1011’; 10,412,1kPa và 0046’1017’. Theo kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường, khi xét sự thay đổi Su theo độ sâu: tại TP.Mỹ Tho - KV.I, Su thay đổi từ 16,1  25,3kPa; tại Châu Thành - Trà Vinh, Mỏ Cày - Bến Tre ở KV.II, Su thay đổi từ 11,1  43,1kPa. Tại Long Phú, KV.III-1, Su từ 8,3  39,8kPa. Tại Phước Long, TP. Cà Mau, Trần Văn Thời, Ngọc Hiển, Năm Căn, KV.III-2, Su từ 3,6kPa  34,8kPa. Giá trị Su/σ’vo giảm dần theo chiều sâu. Tại KV. I, Su/σ’vo trung bình bằng 0,32; KV. II bằng 0,29 ÷ 0,41; KV.III-1, Su/σ’vo bằng 0,21; KV.III-2, Su/σ’vo từ 0,19 ÷ 0,33. Ở các độ sâu nhỏ, Su/σ’vo thay đổi từ 0,44 ÷ 2,47.
- 15 - Sức kháng cắt có hiệu: bùn sét, bùn sét pha có các đặc trưng ’ và C’ lần lượt là 19026’  24000’, 9,1 15,6kPa; 24027’31048’, 5,6 14,5kPa. Khi hàm lượng nhóm hạt sét và Ip tăng, ’ giảm và C’ tăng. Chương 4: KIẾN NGHỊ SỬ DỤNG CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG 4.1. Đặt vấn đề Nghiên cứu đặc tính ĐCCT các đất loại sét yếu amQ22-3 ở các tỉnh ven biển ĐBSCL đã làm sáng tỏ được: đặc điểm cấu trúc địa chất vùng nói chung, tầng trầm tích amQ22-3 nói riêng, đặc điểm về sự thành tạo cũng như vị trí tồn tại của tầng trầm tích amQ22-3, thành phần và tính chất cơ lý của các đất loại sét yếu amQ22-3. Kết quả cho thấy: đặc điểm phân bố, chiều dày, thành phần (nhiễm mặn, phèn, hữu cơ,…) và tính chất cơ lý của đất yếu amQ22-3 biến đổi rất phức tạp. Như vậy, để kiến nghị sử dụng các kết quả nghiên cứu trong xử lý nền đường cần phải phân chia cấu trúc nền kết hợp với kết quả nghiên cứu tính chất xây dựng của đất. Đó là cơ sở để đề xuất các giải pháp xử lý nền có thể áp dụng và kiến nghị sử dụng các chỉ tiêu cơ lý trong thiết kế xử lý trong xây dựng đường. 4.2. Các vấn đề về khảo sát ĐCCT và lựa chọn các biện pháp xử lý nền đường 4.2.1. Các kiểu cấu trúc nền đặc trưng có phân bố đất loại sét yếu amQ22-3 4.2.1.1. Nguyên tắc phân chia Cấu trúc nền (CTN) biểu thị quan hệ sắp xếp không gian cùng với đặc điểm thành phần, cấu trúc và tính chất ĐCCT của các lớp đất nằm trong phạm vi ảnh hưởng của công trình đường giao thông. - Kiểu: được phân chia dựa vào vị trí phân bố trong không gian của đất loại sét yếu amQ22-3. Kiểu I: đất loại sét yếu amQ22-3 nằm ngay trên mặt bị nhiễm muối hòa tan, một số nơi nhiễm phèn, nhiễm muối - phèn và chứa hữu cơ. Kiểu II: đất loại sét yếu amQ22-3 nằm phía dưới lớp đất có đặc trưng cơ học tốt hơn. Đất yếu có nơi nhiễm muối dễ hòa tan, có chứa hữu cơ. - Phụ kiểu: được phân dựa vào bề dày của tầng đất yếu, sử dụng cho tất cả các kiểu. Gồm các phụ kiểu: Phụ kiểu A: đất yếu có bề dày nhỏ hơn 5m; Phụ kiểu B: đất yếu có bề dày từ 5 đến 10m; Phụ kiểu C: đất yếu có bề dày lớn hơn 10m. Chiều sâu phân chia cấu trúc nền đến lớp đất (m,am)Q21-2 hoặc mQ13. Theo các nguyên tắc trên, trong phạm vi nghiên cứu có 2 kiểu, 5 phụ kiểu cấu trúc nền (bảng 4.2). 4.2.1.2. Các kiểu cấu trúc nền đặc trưng Bảng 4.2. Các phụ kiểu cấu trúc nền đặc trưng Khu vực Các phụ kiểu cấu trúc nền KV.I (Bắc sông Tiền) I.A, I.B, I.C, II.B, II.C
- 16 - KV.II (Giữa hai sông) I.A, I.C, II.B, II.C KV.III -1 (Sóc Trăng) I.B, I.C, II.C Bạc Liêu I.C, II.C KV.III-2 (Bán Cà Mau I.C đảo Cà Mau) Kiên Giang I.A, I.B, I.C, II.B 4.2.2. Vấn đề khảo sát ĐCCT phục vụ cho thiết kế xử lý nền đường - Khi khảo sát ĐCCT ở giai đoạn đầu, kiến nghị chủ yếu dựa vào tài liệu tham khảo mang tính khu vực. Sử dụng các quy luật, tương quan đã lập về các tính chất cơ lý của đất loại sét yếu amQ22-3. - Khảo sát ĐCCT ở giai đoạn thiết kế cơ sở: nghiên cứu ĐCCT phải đủ để luận chứng chọn giải pháp xử lý nền đất yếu, các nghiên cứu tính chất cơ lý của đất phải thích ứng với 2 – 3 giải pháp xử lý nền. Cần đặc biệt phải chú ý tới thành phần của đất như: thành phần hạt, HC, M, độ pH của đất, những thông tin này kết hợp với địa tầng góp phần luận chứng tốt cho việc lựa chọn giải pháp xử lý nền đất yếu hợp lý và lập đề cương khảo sát ĐCCT chi tiết. - Ở giai đoạn khảo sát ĐCCT chi tiết: ngoài những thông tin bình thường cần thu thập (như Tiêu chuẩn đã quy định), có thể cần làm sáng tỏ thêm về thành phần của đất bằng cách lấy và thí nghiệm bổ sung (HC, M, các đặc trưng trao đổi hấp phụ, độ pH). Các chỉ tiêu cơ lý phải nghiên cứu chi tiết và chuyên sâu theo hướng xử lý nền đã lựa chọn, cần thiết phải tham khảo tài liệu khu vực đã có để khẳng định chất lượng tài liệu thu được. Tất cả các tài liệu thu được ở giai đoạn này phải đủ độ tin cậy sử dụng cho thiết kế để tránh lãng phí trong xây dựng. 4.2.3. Kiến nghị các giải pháp xử lý nền đường đất yếu 4.2.3.1. Đặc điểm công tác thiết kế xử lý nền đất yếu ở vùng ĐBSCL Ở ĐBSCL đã xây dựng nhiều tuyến đường có quy mô đắp thấp (nhỏ hơn 3m) đến đắp cao (lớn hơn 5m), hầu như toàn bộ các tuyến đường đều đắp trên nền đất yếu. Chính vì vậy, các giải pháp xử lý như đào thay thế một phần hoặc toàn bộ đất yếu, giếng cát, bấc thấm hay sàn giảm tải đã được áp dụng. Tuy nhiên, một số dự án dù đã xử lý nền đất yếu nhưng vẫn gây ra các vấn đề mất ổn định trượt và lún nền đường đắp. 4.2.3.2.Phân tích và lựa chọn các giải pháp xử lý nền đường Từ các kết quả nghiên cứu đặc trưng về cố kết, sức kháng cắt của đất loại sét yếu amQ22-3 có thể đưa ra dự báo về thời gian cố kết, độ lún từ biến, chiều cao nền đắp ổn định của nền đường trong vùng nghiên cứu (bảng 4.4, 4.5). Bảng 4.4. Kết quả dự báo thời gian nền đạt được độ cố kết 90% và chiều cao giới hạn nền đường đắp ổn định Thời gian để đạt được độ cố kết Chiều cao đắp trực tiếp đoạn Phụ kiểu Loại Bề dày lớp 90%, năm nền đường đắp thông thường,m Khu vực cấu trúc đất đất yếu Cấp đường đồng bằng nền TB Max Min Cao tốc, I,II,III IV,V,VI Bùn KV.I I.A 10m 261,1 802,6 130,6 0,6 1,1
- 17 - II.B 5-10m 83,9 232,5 46,2 0,9 1,3 II.C >10m 297,2 865,1 156,5 0,7 1,3 I.A 10m 167,5 453,7 51,5 0,7 1,3 KV.II II.B 5-10m 57,1 137,6 21,8 1,1 1,6 II.C >10m 196,7 501,0 68,2 0,8 1,4 I.B 5-10m 63,3 65,3 23,0 0,9 1,2 KV.III-1 I.C >10m 253,3 261,1 92,1 0,5 1,1 II.C >10m 288,9 175,0 114,0 0,8 1,4 I.A 10m 316,1 1026,8 114,5 0,5 0,9 II.B 5-10m 99,4 292,5 41,4 0,9 1,3 II.C >10m 355,7 1097,3 138,8 0,7 1,2 I.A 10m 122,1 458,3 38,1 1,0 1,7 pha ĐBSCL II.B 5-10m 43,7 138,9 17,4 1,7 2,9 II.C >10m 147,2 505,7 52,6 1,2 2,4 Bảng 4.5. Độ lún từ biến dự báo ứng với các kiểu cấu trúc nền khác nhau Độ lún từ biến, cm,ứng với thời gian tồn tại Phụ kiểu cấu Bề dày lớp đất Loại đất Khu vực công trình 30 năm trúc nền yếu TB Max Min I.A
- 18 - tạo nông, cần lưu ý đến sự ảnh hưởng của M, P và HC đến khả năng cải tạo bằng xi măng hoặc sử dụng xi măng kết hợp với phụ gia. - Các đường cấp I, II, III, đường cao tốc: trường hợp đường đắp có khối đắp nhỏ hơn chiều cao đắp giới hạn (bảng 4.4), không cần phải xử lý. Nếu vượt quá giới hạn chiều cao đắp này, tùy thuộc vào việc kiểm toán ổn định và dự báo độ lún, xây dựng ở mỗi đơn vị cấu trúc nền mà xử lý bằng các biện pháp khác nhau. * Về vấn đề cải tạo đất bằng phương pháp trộn vôi, xi măng và cọc đất - vôi, đất - xi măng. Do đất yếu bị nhiễm M và phèn (P), chứa HC với mức độ khác nhau, nên cần: - Đánh giá mức độ ảnh hưởng của P, HC và M đến hiệu quả của phương pháp cải tạo (cải tạo được hay không bằng phương pháp này, mức độ thuận lợi, tìm các biện pháp để khắc phục hạn chế bằng kết hợp sử dụng với phụ gia, ….); - Các tác động, sự biến đổi của môi trường (bị xâm nhập mặn) tới giải pháp cải tạo; - Nghiên cứu độ bền và độ biến dạng của hỗn hợp gia cố Đ+XM với các loại đất có thành phần (M, P, HC) khác nhau. Cụ thể: + Kết quả nghiên cứu sơ bộ ảnh hưởng của M, P (độ pH, SO3), H: - Đất ban đầu có độ pH > 4,5 chuyển sang đất có độ pH = 3,54,5, Rn và E giảm 9,6 21,7% và giảm xuống 24,2 37,4% khi độ pH 1% . - Đất có HC là 2%, 6% và 10%, khi gia cố bằng xi măng, qu28 giảm lần lượt là 450, 360, 165kPa; E5028 giảm lần lượt là 35000, 28700,12000kPa. + Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của điều kiện môi trường bảo dưỡng: có sự suy giảm rõ rệt về qu và E50 môi trường bảo dưỡng tự nhiên sang lợ và mặn. Khi hỗn hợp gia cố được bảo dưỡng trong điều kiện nước lợ thì qu, E50 giảm 13,5 34,8%. Còn nếu sang môi trường nước biển thì qu, E50 giảm 17,8 39,4% so với điều kiện không bị lợ và mặn. + Khả năng cải tạo các đất loại sét yếu có thành phần M, P, HC khác nhau bằng xi măng: Rn, Eđh của bùn sét không bị nhiễm M - P cao nhất. Đất nhiễm M (BS-M), Rn, Eđh giảm 5060% và nhiễm P (BS - P), Rn và E giảm khoảng 3040%. Nhiễm M và P (BS - M - P), Rn và E giảm 57- 65%. Đối với cải tạo sâu, bùn sét không nhiễm M - P hoặc nhiễm M ít có qu, E50 lớn nhất. Còn đất nhiễm M, P và nhiễm M-P cho kết quả cải tạo thấp. Bùn sét pha cho kết quả cải tạo lớn hơn bùn sét amQ22-3. Qua kết quả nghiên cứu, đất loại sét yếu chứa HC > 5%, đất nhiễm P hoặc đất chứa M > 1%, gây bất lợi tới việc cải tạo bằng xi măng.