TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
434 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG – VÔI XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU KHU
VỰC TRÀ NÓC TP. CẦN THƠ
APPLYING THE CEMENT-LIME SOIL PILLAAR TO PROCESS GROUD BASE
AT PACKAGING FACTORY IN TRA NOC AREA CAN THO CITY
PGS. TS. Võ Phán, KS. Huỳnh Văn Lê
Trường Đại học Bách Khoa - TP.HCM
TÓM TẮT
Bài báo trình bài nghiên cứu thí nghiệm của đất trộn xi măng – vôi xác định hàm
lượng tối ưu và biến dạng đối với địa chất ở khu vực Trà Nóc, Tp. Cần Thơ. Đồng
thời tác giả ứng dụng những thông số sau khi thí nghiệm để tính toán xử lý nền
nhà máy bằng phương pháp giải tích và mô phỏng bằng phần mềm Plaxis v8.5. Sau
khi nghiên cứu tác giả đưa ra kiến nghị về mật độ cọc, đường kính cọc, chiều dài
cọc đạt hiệu quả tối ưu trong điều kiện địa chất khu vực Trà Nóc, Tp. Cần Thơ.
ABSTRACT
The article presents the experiment research of soil samples mixing cement and
lime, determins the optimal content and geologic deformation in Tra Noc area,
Can Tho city. Moreover, author applies parameters after the experiment to
calculate, process the factory ground base by the analytic method and simulate by
Plaxis v8.5 software. After research, author gives the petitions about pile density,
pile diameter, pile length to achieve the optimal efficacy in geologic conditions of
Tra Noc area, Can Tho city.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, cùng với xu hướng công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước nên góp
phần thúc đẩy ngành xây dựng cũng phát triển với tốc độ cao, các công trình có giá trị
đầu tư lớn xuất hiện ngày càng nhiều như: nhà cao tầng khu công nghiệp, sân bay, bến
cảng, đường cao tốc, cầu Cần Thơ,.... Tuy nhiên, Đồng bằng sông Cửu Long nói chung
và Cần Thơ nói riêng với vị trí địa lý sông ngòi chằng chịt, đất nền chủ yếu do phù sa
bồi lắng tạo thành, địa chất phức tạp, tầng đất yếu rất dày (có nơi dày hơn 40 m). Vì vậy
để tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như:
Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số module biến dạng, tăng
cường độ chống cắt của đất, giảm tính thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp
người ta sử dụng rất nhiều giải pháp: sử dụng trụ đóng, trụ ép, trụ khoan nhồi, trụ vật
liệu rời, gia tải trước, phun xịt xi măng, bất thấm, bơm hút chân không, vải địa kỹ
thuật,… các phương pháp này thường có chi phí tương đối cao. Để khắc phục nhược
điểm trên nhiều nước trên thế giới đã áp dụng phương pháp trộn đất với vôi, đất với xi
măng, đất kết hợp với cả xi măng và vôi xử lý tại chỗ cho loại đất này.
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 435
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tổng quan về sử dụng đất trộn xi măng – vôi
để gia cố nền đất yếu trên thế giới và ở Việt Nam. Nghiên cứu các phương pháp thí
nghiệm trong phòng để xác định các tính chất cơ lý của đất nền và đất gia cố.
Nghiên cứu thực nghiệm: Chế bị mẫu thử và thử nghiệm tìm ra kết quả tối ưu
theo hàm lượng xi măng – vôi theo thời gian. Phân tích và đánh giá kết quả thử nghiệm
đồng thời ứng dụng kết quả vào tính toán ổn định của nền đất được gia cố.
Loại xi măng được dùng trong thí nghiệm là xi măng Portland PC40.
3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Tiến hành thí nghiệm nén 1 trục nở hông với hàm lượng xi măng – vôi so với đất
tự nhiên và hàm lượng được trình bài trong bảng sau:
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm mẫu đất trộn xi măng và vôi độ tuổi 28 ngày
Tổ hợp mẫu
Hàm lượng
xi măng - vôi
Tuổi
ngày
Dung
trọng
Cường
độ chịu nén
Tổng hàm lư
ợng
xi măng - vôi
TH %xm - % vôi
g/cm3 Kpa %
TH 4-8 4-8 28 1,57 570,86 12
TH 4-12 4-12 28 1,72 655,48 16
TH 4-14 4-14 28 1,69 678,46 18
TH 8-8 8-8 28 1,53 706,18 16
TH 10-8 10-8 28 1,59 770,47 18
TH 8-10 8-10 28 1,5 741,78 18
TH 8-12 8-12 28 1,65 776,79 20
TH 10-10 10-10 28 1,69 793,64 20
TH 12-8 12-8 28 1,68 799,67 20
TH 8-14 8-14 28 1,69 802,47 22
TH 10-12 10-12 28 1,69 815,39 22
TH 12-10 12-10 28 1,68 825,18 22
TH 14-8 14-8 28 1,67 831,26 22
TH 10-14 10-14 28 1,72 838,34 24
TH 12-12 12-12 28 1,69 852,26 24
TH 12-14 12-14 28 1,55 873,47 26
TH 14-14 14-14 28 1,65 902,41 28
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
436 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
Hình 1. Quan hệ giữa cường độ nén đơn
theo thời gian của đất trộn 8% vôi kết hợp
xi măng
Hình 2. Quan hệ giữa cường độ nén đơn
theo thời gian của đất trộn 10% vôi kết
hợp xi măng
Hình 3. Quan hệ giữa cường độ nén đơn
theo thời gian của đất trộn 12% vôi kết
hợp xi măng
Hình 4. Quan hệ giữa cường độ nén đơn
theo thời gian của đất trộn 14% vôi kết
hợp xi măng
.
Hình 5. Quan hệ giữa cường độ nén đơn qu (kPa) và biến dạng (%) tương ứng với các
hàm lượng 8%, 10%, 12% xi măng, vôi
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 437
Khi trộn xi măng - vôi vào đất cường độ hỗn hợp tăng lên đáng kể so với đất tự
nhiên. Cường độ hỗn hợp xi măng – vôi tăng theo thời gian bảo dưỡng mẫu, tăng nhanh
ở thời điểm từ 7 ngày đến 28 ngày.
Ở cùng độ tuổi thí nghiệm, các mẫu đất xi măng hoặc vôi đều có cường độ nén
đơn tăng theo sự gia tăng của hàm lượng xi măng hoặc vôi. Đối với đất trộn xi măng –
vôi hàm lượng xi măng vôi sẽ tăng cao khi đạt tới hàm lượng xi măng + vôi khoảng
18% và giảm dần trở về sau. Mức độ tăng nhanh của cường độ ở 28 ngày và tốc độ tăng
sẽ giảm theo thời gian.
Hàm lượng tối ưu và hiệu quả kinh tế của hỗn hợp đất xi măng – vôi khi xử lý
đất yếu ở khu vực Trà Nóc, Tp. Cần Thơ là 10% xi măng + 8% vôi với cường độ chịu
nén đơn 770,47 kPa ở 28 ngày (hàm lượng này đồng nghĩa với việc sử dụng 159 kg xi
măng + 127 kg vôi cho 1 m3 đất).
4. ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ NỀN NHÀ MÁY BỘT MÌ ĐẠI
PHONG
Lựa chọn hàm lượng 10% xi măng 8% vôi từ thí nghiệm để thiết kế tính toán.
Bảng 2. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
Chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Lớp 1a Lớp 1b
Lớp 2a
Độ ẩm tự nhiên W % 30,0 73,5 39,7
Giới hạn Atterberg
Giới hạn chảy Wt % 35,0 52,5 36,0
Giới hạn dẻo Wp % 17,0 29,0 21,5
Chỉ số dẻo Ip % 18,0 23,5 14,5
Độ sệt IL
0,71 1,9 1,26
Hệ số rổng e - 0,846 1,972 1,085
Độ rổng n % 45,8 66,3 52,0
Dung trọng tự nhiên g/cm3 1,84 1,53 1,753
Dung trọng khô
g/cm3 1,42 0,88 1,26
Tỷ trọng - 2,61 2,62 2,62
Mođun Eo kG/cm2 18,2 7,2 13,3
Lực dính Cu kG/cm2 0,148 0,07 0,122
Góc ma sát trong độ 7,27 3,05 6,16
Góc nghỉ khi khô độ - - -
Góc nghỉ khi ướt độ - - -
Độ bảo hòa G % 93 98 95,7
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016
438 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
Bảng 3. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của đất trộn 10% xi măng 8% vôi
Stt Đặc trưng cơ học Giá trị
1 Cường độ nén đơn q
u
(kPa) 770,47
2 Biến dạng phá hoại
ɛ
( %) 1,55
3 Mô đun đàn hồi E
50
(kPa) 25645
4 Sức kháng cắt không thoát nước C
u
(kPa) 385,69
5 Góc ma sát trong không thoát nước φ
u
(độ) 52
6 Dung trọng γ (kN/m
) 1,58
7 Mô đun biến dạng ( kN/m
) 153.872
4.1 . Tính toán xử lý nền nhà máy bột mì bằng trụ đất xi măng – vôi theo phương
pháp giải tích
Tính toán theo phương pháp nền tương đương. Bố trí trụ đất xi măng – vôi theo
sơ đồ ô vuông với khoản cách các cọc 1 mét, 1,5 mét, 1,8 mét chọn sơ bộ đường kính
cọc 0,6 m, chiều dài cọc 10 m nằm trong lớp đất yếu thứ 2.
Bảng 4. Bảng tính sức chịu tải theo khoảng cách cọc
Các chỉ tiêu S = 1 m S = 1,5 m S = 1,8 m
a = 0,28 a = 0,13 a = 0,09
Dung trọng tự nhiên
. (1 )
td c soil
a a
γ γ γ
= + −
(kN/m2) 17,67 18,06 18,16
Góc ma sát trong ,,, )1(. soilctd aa
ϕϕϕ
−+= (Độ ) 16,75 9,41 7,45
Lực dính
, , ,
. (1 )
td c soil
c a c a c
= + −
(kN/m2) 108,07 50,23 34,81
Mô đun biến dạng nsoilctd EaEaE )1(.
−
+
=
( kN/m2 ) 44013 21126 15022
Hệ số tra bảng
γ
N
3,14 1,10 0,77
N
c
12,16 7,67 7,33
N
4,66 2,34 1,96
Sức chịu tải của nền
u
P
(kN/m2)
2375 752 514
P
tt
(kN/m
) 100 100 100
Kết luận Đạt Đạt Đạt
Ptt = 100 kN/m2 là tải trọng truyền xuống nền bao gồm tải chứa hàng.
Bảng 5. Kết quả tính toán ổn định
tc
k
mm 21 γ
γγ
γtđ γ
γγ
γ* ctđ Df φtđ A B D
kN/m
2
kN/m
2
kN/m
2
m Độ
1 18,16 18 34,81 1 7,45 0,129 1,506 3,869
* 2
1 2
. ( . . . . ) 243.78 /
soil
tc
Itđf tđ
tc
m m
R A b B D D c kN m
k
γ γ
= + + =
Ptt ≤ R
tc
, Thỏa điều kiện ổn định