Vấn đề xác định sức chống cắt của đất loại sét lẫn dăm sạn trong thiết kế nền đường đào

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Vấn đề xác định sức chống cắt của đất loại sét lẫn dăm sạn trong thiết kế nền đường đào trình bày các nội dung: Sức chống cắt của đất và phương pháp xác định; Đặc điểm sức chống cắt của đất loại sét lẫn sạn tại một số khu vực ở Bắc Bộ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Vấn đề xác định sức chống cắt của đất loại sét lẫn dăm sạn trong thiết kế nền đường đào

240 VẤN Ề ÁC ỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ẤT LOẠI SÉT LẪN DĂM SẠN TRONG THIẾT Ế NỀN ƢỜNG O Cao Trọng C ng1,*, Nguyễn ứ Mạnh2, Nguyễn Ch u L n2 1 Viện khoa học và Công nghệ Công trình thủy, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội 2 Trường Đại học Giao thông vận tải *Tác giả chịu trách nhiệm: cong47xd@gmail.com Tóm tắt Sức chống cắt củ đất là thông số không thể thiếu để sử dụng trong phân tích ổn định khi thiết kế nền đào, đắp hay các công trình gia cố. Với đất loại sét lẫn dăm sạn, đ c biệt khi hàm l ợng dăm sạn c o, các ph ơng pháp lấy mẫu đất nguyên trạng truyền thống khi khảo sát địa kỹ thu t hiện nay ở n ớc ta ít khả thi. Cùng với đ , hệ thống tiêu chuẩn kỹ thu t liên quan việc xác định và sử dụng thông số sức chống cắt cho đối t ợng này trong phân tích ổn định nền đ ờng đào qu khu v c đồi núi còn thiếu, dẫn tới độ tin c y trong tính toán thiết kế trong nhiều tr ờng hợp th ờng thấp. Tr n cơ sở các số liệu tổng hợp từ kết quả khảo sát địa kỹ thu t một số tuyến đ ờng ô tô cao tốc đã hoàn thành, đ ng và sẽ triển khai tới đ y mà c khối l ợng nền đào qu v ng đồi núi lớn, kết quả nghiên cứu th c nghiệm một số mẫu đất tại Lào Cai, bài báo phân tích một số qui lu t về sức chống cắt liên quan tới một vài đ c tr ng v t lý củ đất, h y khi xác định theo các ph ơng pháp cắt tr c tiếp khác nh u, làm cơ sở định h ớng ph ơng pháp xác định, n ng c o độ tin c y trong việc xác định thông số độ bền quan trọng này của các lớp đất loại sét lẫn dăm sạn, góp phần n ng c o độ tin c y kết quả tính toán ổn định, nhằm tối u giải pháp thiết kế nền đ ờng đào qu v ng đồi núi nói chung ở n ớc ta. Từ khóa: ất loại sét; lẫn dăm sạn; s c chống cắt; nền ường ào. 1 ặt vấn đề ất loại sét lẫn dăm sạn chủ yếu nguồn gốc tàn h y s ờn tích, phổ biến xuất hiện trong tầng phủ ở các khu v c đồi núi. Loại đất này th ờng không đồng nhất, biến đổi mạnh ngay cả khi cùng nguồn gốc thành tạo c ng nh trong phạm vi không gian hẹp y là đối t ợng phổ biến, quan trọng với các khu v c nền đ ờng đào khi x y d ng đ ờng gi o thông qu v ng đồi núi. Với loại đất nh tr n, đ c biệt khi hàm l ợng dăm sạn c o, các ph ơng pháp lấy mẫu đất nguyên trạng c ng nh th nghiệm xác định các chỉ ti u cơ lý truyền thống khi khảo sát địa kỹ thu t nh hiện nay ở n ớc ta ít khả thi, th m chí không th c hiện đ ợc. Với t nh không đồng nhất c o nh v t liệu đất loại sét lẫn dăm sạn, sức chống cắt của chúng phụ thuộc nhiều yếu tố c tr ng thành phần hạt và trạng thái kết cấu củ đất quyết định giá trị c, θ h y c‟, θ‟ (ho c Su), đ ợc một số các tác giả công bố với một số loại đất rời hay lẫn sạn khác nhau trên thế giới nh K. Kuenza và nnk. (2004), T. Kokusho và nnk. (2004), G. Wang và nnk. (2007), C. F. Chiu và X. J. Fu (2008), J.J. Wang và nnk. (2013), W.J. Chang và T. Phantachang (2016), T.W. Parka và nnk. (2017), C. Wang và C. Zhan (2011), K. Yin và nnk. (2021), H. Zhang và nnk. (2022). Bên cạnh đ , với loại v t liệu đất bất đồng nhất nh sét lẫn dăm sạn, hình dạng hạt đất, đ c biệt nhóm hạt cát và sạn h y dăm cùng với trạng thái ứng suất tác dụng đ ng vai tròn chi phối tới giá trị thu đ ợc sức chống cắt của chúng (Y. Li và nnk, 2013; A. C. Taiba và nnk, 2018; X. S. Shi và nnk, 2020; L. E.Vallejo và R. Mawby, 2020) ộ ẩm củ đất hay trạng thái v t lý loại đất cùng với k ch th ớc mẫu đất thí nghiệm, hay mẫu đất sử dụng thử nghiệm đ ợc chế bị c ng là những yếu tố mà P.K. Wu và nnk. (2011), L.Wang, J. Han và nnk.(2020) cho rằng ảnh h ởng tới giá trị sức chống cắt củ đất loại sét lẫn sạn dăm đáng kể. Việc ch c những tiêu chuẩn xác định thông số sức chống cắt, hay những qui định việc sử dụng chúng khi phân tích ổn định cho loại đất phức tạp này trong thiết kế bờ dốc nền đào, n n th c tế đ ng áp dụng khá “t y tiện”: Ho c lấy giá trị bằng kinh nghiệm, khi thì sử dụng bằng
. 241 t ơng qu n th c nghiệm qua thí nghiệm SPT, hay CPT, ho c qua thí nghiệm nén một trục nở hông (t do), hay từ thí nghiệm cắt phẳng khi đất c t dăm sạn và lấy đ ợc mẫu nguyên trạng. Chính vì lý do này, trong nhiều tr ờng hợp, khó kiểm soát mức độ tin c y kết quả tính toán ổn định, kh khăn trong việc l a chọn giải pháp thiết kế và tối u iện pháp gia cố bờ dốc nền đ ờng đào, c thể gây lãng phí không cần thiết. ể giải quyết những tồn tại này, trong một số tr ờng hợp, th ờng chỉ với công trình quan trọng, có thể tiến hành lấy mẫu đất k ch th ớc lớn ( x x ) cm để thí nghiệm trong phòng, có khi th c hiện thí nghiệm hiện tr ờng trên mẫu l p ph ơng k ch th ớc lớn (50x50x50) cm, ho c lấy mẫu về chế bị lại, s u đ xác định gần đ ng giá trị sức chống cắt củ ch ng để lấy số liệu phục vụ tính toán ổn định. Bằng cách này, th ờng có chi phí lớn, số l ợng mẫu th c hiện bị hạn chế. Trong nghiên cứu này, thông qua việc tổng hợp, phân tích và xây d ng một số t ơng qu n giữa sức chống cắt (c,) với một số đ c tr ng v t lý điển hình củ đất loại sét lẫn sạn h y dăm tầng phủ phong h v ng đồi núi một số tuyến đ ờng mới xây d ng hay d kiến đầu t nh Hạ Long - Vân ồn, V n ồn - Móng Cái, Hòa Bình - Mộc Châu, Bắc Giang - Lạng Sơn, ồng ăng - Trà Lĩnh, Lào C i - Sa Pa, Lào Cai - L i Ch u …làm cơ sở định h ớng việc xác định đ ợc c và  c độ tin c y thích hợp của loại đất kém đồng nhất này, n ng c o độ tin c y kết quả phân tích ổn định bờ dốc nền đ ờng đào khi thiết kế. 2 Sứ hống ắt ủa đất và phƣơng ph p x định Sức chống cắt củ đất (ηf) là giá trị ứng suất giới hạn mà đất có thể sinh r khi đất bị phá hoại do bị cắt. Cơ sở kho học c t nh hệ thống định l ợng đầu ti n li n qu n sức chống cắt củ đất là ph ơng tr nh  f   .tg  c (1) của A Coulom đ r năm 776 (Nguyễn Thành D ơng và nnk. 2020; Nguyễn Hải Hà và nnk. 2017; Nguyễn Thị Ngọc H ơng và Trịnh Minh Thụ, 2013; Nguyễn ức Mạnh, 2015; Phạm Thu Trang và Nguyễn ức Mạnh, 2022; A.Kopf và nnk, 1998; M. Jonsson, C. Sellin, 2012; L.Wang và nnk, 2020) Theo đ , c là l c d nh đơn vị củ đất, đ c tr ng cho thành phần hạt mịn (khả năng d nh kết); θ g c m sát trong phản ánh khả năng chống lại phá hủy củ đất nhờ s m sát ởi đ c t nh cấp phối hạt (độ ch t, mức độ g c cạnh, mức độ không đồng đều); và ζ là ứng suất pháp tr n m t tr ợt khi phá hủy củ đất ất là hệ ph n tán ph , khi đất bão hòa n ớc, ứng suất do các hạt đất tiếp nh n là ứng suất hiệu quả (‟), phần n ớc trong l r ng h y n ớc bao quanh hạt sét tiếp nh n là áp l c n ớc l r ng (u). Sức chống cắt liên hệ với ứng suất hiệu quả, và khi đ ( ) đ ợc thể hiện nh ( ) 𝜎 𝜑 (𝜎 ) 𝜑 . Với, c‟là l c d nh đơn vị tạo bởi ứng suất hiệu quả và θ‟là g c m sát trong củ đất tạo bởi ứng suất hiệu quả. Tr ờng hợp đất dính mềm khi ão hò n ớc, không c đ c tr ng m sát trong ( =0), sức chống cắt tr ờng hợp này đ ợc đ c tr ng ởi l c d nh đơn vị (cu), đ ợc gọi là sức chống cắt không thoát n ớc (Su~ τf). ối với đất rời nh sỏi, sạn, cát, bụi vô cơ c 0. Ở trạng thái ứng suất tổng, dạng đ ờng sức chống cắt đ c tr ng một số loại đất khác nh u đ ợc thể hiện nh h nh (a). Khi c  0 và   0 (b). Khi c = 0 và   0 (c). Khi c  0 và  = 0 Hình 1. Các dạn đường s c chống cắt của một số loạ đất khác nhau.
242 Sức chống cắt củ đất là thông số không thể thiếu để sử dụng trong các phân tích ổn định khối đất, sức chịu tải của nền đất, ổn định khi thiết kế t ờng chắn đất, d báo sức chịu tải m ng… (Nguyễn Thành D ơng và nnk. 2020; L.Wang và nnk, 2020). ộ tin c y của các thông số c, θ h y c‟, θ‟ (ho c Su), không chỉ quyết định đến độ tin c y kết tính toán khi thiết kế và khả năng ổn định công trình, mà còn cho phép l a chọn tối u giải pháp thiết kế và tối u phí đầu t xây d ng (L.Wang và nnk, 2020; X. S. Shi nnk, 2021; A. C. Taiba, Y. Mahmoudi et al., 2018; T.W. Parka, H J Kim, et l , 7; Công ty CP BOT Bi n C ơng, 5; B n Quản lý d án 2, Bộ GTVT, 2020). Có nhiều ph ơng pháp xác định sức chống cắt củ đất, bao gồm trong phòng trên các mẫu thử và tr c tiếp ngoài hiện tr ờng cho mẫu lớn hay nền ho c khối đất t nhiên. Với đất loại sét lẫn ít sạn, có thể xác định trong phòng bằng thiết bị cắt phẳng k ch th ớc lớn với mẫu nguyên trạng ho c chế bị, ho c mẫu chế bị đ ờng kính nhỏ sau khi loại một phần hạt sạn (L.Wang và nnk, 2020; Q.H. Xue and M.T.Chen, 2018; S. J. Hong và nnk, 2009; S.G. Chung và nnk, 2012; B.M. Das, K. Sobhan, 2013; H. Zhang và nnk, 2022 X. S. Shi nnk, 2021; A. C. Taiba, Y. Mahmoudi et al., 2018; T.W. Parka, H J Kim, et l , 7; Công ty CP BOT Bi n C ơng, 5; Ban Quản lý d án 2, Bộ GTVT, 2020). Khi th c hiện trên mẫu đất trong phòng, về cơ ản, thông số sức chống cắt đ ợc xác định d a trên ứng suất pháp và l c cắt ngang mẫu đất đo đ ợc t ơng t theo TCVN 4199:2012; BS 1377-8:1990; JGS 0561-2020 hay JGS 0560-2020, ho c theo nguyên lý nén một trục mẫu hình trụ tròn tới phá hủy khi không có áp l c ngang, hay nén ba trục mẫu hình trụ trong buồng nén với các cấp áp l c ng ng khác nh u để xác định đ ờng bao phá hoại chúng theo TCVN8868:2011. Với đất loại sét lẫn hay chứ dăm sạn, việc lấy mẫu nguyên trạng là một thách thức, khi không lấy đ ợc mẫu lớn có thể chế bị lại để th c hiện thí nghiệm trong phòng theo JTG 3430 - 2020, hay trên mẫu hình trụ hiện tr ờng, ho c xác định tr c tiếp hay gián tiếp sức chống cắt thông qu các t ơng qu n th c nghiệm bằng các thí nghiệm hiện tr ờng khác. Ngoài hiện tr ờng, để xác định sức chống cắt củ đất có thể xác định gián tiếp thông qua các thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) (Meyerhof, 1956; Sower, 1979; Peck, Hanson và Thornburn, 1974; Hara, 1974; Schmertmann, 1975; Terzaghi và Peck, 1967; Sower, 1979; Liao và Whitman, 1986), xuy n tĩnh h y xuy n tĩnh c đo áp l c n ớc l r ng (Meyerhof, 1956; Vésic,1975; Senneset, 1985; Aas và nnk, 1986; Keaveny và Michell, 1986; Roberson và Campanella, 1983; Konrad và Law, 1987; Kulhawy và Mayne, 1990; Teh và Houlsby, 1991; Yu và nnk, 2000; Su và Liao, 2002; Li, 2011). ể xác định sức chống cắt tr c tiếp mẫu đất loại sét lẫn sạn nguyên trạng, thí nghiệm đẩy trụ đất trong hố đào tại hiện tr ờng c ng là một trong số những biện pháp th ờng đ ợc sử dụng. Tuy nhiên, hệ thống các tài liệu h ớng dẫn và tiêu chuẩn kỹ thu t cho dạng thí nghiệm này, hay qui định về cách sử dụng trong phân tích ổn định nền đ ờng đào ở n ớc ta hiện còn hạn chế ho c ch có (A.Kopf và nnk, 1998). 3 ặ điể sứ hống ắt ủa đất oại sét ẫn sạn tại ột số khu vự ở Bắ Bộ (và thảo uận) Trong nghiên cứu này, mục đ ch ch nh nhằm xác định s phụ thuộc các thông số đ c tr ng sức chống cắt (c, ) củ đất loại sét lẫn sạn với một vài đ c tr ng v t lý cơ ản củ đất, đồng thời xem xét giá trị các thông số này khi xác định trên mẫu t nhiên (nguyên trạng) với mẫu chế bị t ơng đồng trạng thái. Kết quả nghiên cứu là cơ sở định h ớng, để xây d ng cách tiếp c n nghiên cứu khác, h ớng tới việc t m đ ợc ph ơng pháp (lấy mẫu, loại mẫu thí nghiệm, ph ơng pháp thí nghiệm) nhằm xác định đ ợc và n ng c o độ tin c y thông số sức chống cắt của loại đất khó lấy mẫu nguyên trạng - (đất loại sét lẫn dăm sạn) để tính toán thiết kế nền đ ờng đào qu v ng đồi n i Trong đ , ngoài việc phân tích số liệu đ ợc tổng hợp từ kết quả thí nghiệm mẫu đất nguyên trạng của một số d án xây d ng đ ờng giao thông mới qu v ng đồi núi, còn tiến hành các nghiên cứu th c nghiệm trên máy cắt phẳng với mẫu đất nguyên trạng và chế bị t ơng đồng độ ẩm và trọng l ợng thể tích.
. 243 3 1 ặ điểm sức chống cắt của đất loại sét lẫn sạn từ kết quả tổng h p số liệu khảo sát có trƣớc Ba d án xây d ng đ ờng gi o thông, đại diện v ng đồi núi (Tây Bắc, ông Bắc; Việt Bắc) đ ợc tổng hợp số liệu thí nghiệm gồm tuyến đ ờng nối từ đ ờng cao tốc Nội Bài (Lào Cai) đi L i Ch u hiện đ ng thi công (LC-LC) (1494 mẫu), Hạ Long - V n ồn (HL-V ) ( 39 mẫu) và cao tốc Tuyên Quang - Hà Giang (TQ-HG) (2165 mẫu). Các mẫu đ ợc tổng hợp để phân tích là mẫu nguyên trạng, có thành phần chủ yếu sét, sét pha (loại sét) lẫn sạn (2-10)mm, có khi cả dăm (> mm) Hàm l ợng dăm sạn trong các mẫu biến đổi mạnh (3% - 40%). Các chỉ ti u đ ợc phân tích gồm: l c d nh đơn vị (c), góc ma sát trong củ đất () xác định từ thí nghiệm cắt phẳng trên mẫu đất; hàm l ợng các nhóm hạt sỏi sạn, hạt mịn (sét và bụi), và sét; giới hạn chảy củ đất; giới hạn dẻo củ đất. Trong nghiên cứu n đầu này, trên m i tuyến điển hình nêu trên, các mẫu đ ợc xác định với các giá trị trung bình số học theo từng ph n đoạn tuyến khác nhau, cụ thể: tuyến LC-LC có 07 giá trị trung nh t ơng ứng 7 ph n đoạn đ c tr ng; HL-V c 9 ph n đoạn; và tuyến TQ-HG c 8 ph n đoạn đ c tr ng Các biểu đồ liên quan l c d nh đơn vị (c) và góc ma sát trong củ đất () đ ợc xem xét với hàm l ợng các nhóm hạt sỏi sạn; hạt mịn (sét và bụi); sét; giới hạn chảy và giới hạn dẻo của chúng (Hình 2 - 7). Quan hệ  (độ) với thành phần nhóm hạt chính Quan giữa c (kPa) với thành phần nhóm hạt chính 100 100 80 80 Hàm lượng các hạt (%) Hàm lượng các hạt (%) 60 60 40 40 20 20 0 12 14 16 18 20 22 0 Góc ma sát trong của đất  (độ) 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Lực dính đơn vị của đất c (kPa) Sỏi sạn Hạt mịn (sét+bụi) Sét Sỏi sạn. Hạt mịn (sét +bụi) Sét (a) Góc ma sát trong (b) L c d nh đơn vị Hình 2. Liên quan c,  của đất loại sét lẫn dăm sạn với nhóm hạt chính (tuyến LC-LC). Tương quan giữa  (độ) với giới hạn chảy và giới hạn dẻo 50 Tương quan giữa c (kPa) với giới hạn chảy và giới hạn dẻo 50 Giới hạn chảy và giời hạn dẻo (%) 40 Giới hạn chảy và giời hạn dẻo (%) 40 30 30 20 20 10 10 0 0 12 14 16 18 20 22 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Góc ma sát trong của đất  (độ) Lực dính đơn vị của đất c (kPa) Giới hạn chảy Giới hạn dẻo Giới hạn chảy Giới hạn dẻo (a) Góc ma sát trong (b) L c d nh đơn vị Hình 3. Liên quan c,  của đất loại sét lẫn dăm sạn với giới hạn chảy và giới hạn dẻo (tuyến LC-LC).
244 Tương quan giữa  (độ) với thành phần nhóm hạt chính Tương quan giữa c (kPa) với thành phần nhóm hạt chính 100 100 Hàm lượng các hạt (%) 80 Hàm lượng các hạt (%) 80 60 60 40 40 20 20 0 12 14 16 18 20 22 0 15 20 25 30 35 Góc ma sát trong của đất  (độ) Lực dính đơn vị của đất c (kPa) Sỏi sạn Hạt mịn (sét+bụi) Sét Sỏi sạn Hạt mịn (sét+bụi) Sét (a) Góc ma sát trong (b) L c d nh đơn vị Hình 4. Liên quan c,  của đất loại sét lẫn dăm sạn với nhóm hạt chính (tuyến HL- Đ). Tương quan giữa  (độ) với giới hạn chảy và giới hạn dẻo Tương quan giữa c (kPa) với giới hạn chảy và giới hạn dẻo 50 50 Giới hạn chảy và giời hạn dẻo (%) 40 Giới hạn chảy và giời hạn dẻo (%) 40 30 30 20 20 10 10 0 0 12 14 16 18 20 22 15 20 25 30 35 Góc ma sát trong của đất  (độ) Lực dính đơn vị của đất c (kPa) Giới hạn chảy Giới hạn dẻo Giới hạn dẻo Giới hạn chảy (a) Góc ma sát trong (b) L c d nh đơn vị Hình 5. Liên quan c,  của đất loại sét lẫn dăm sạn với giới hạn chảy và giới hạn dẻo (tuyến HL- Đ). Tương quan giữa  (độ) với thành phần nhóm hạt chính Tương quan giữa c (kPa) với thành phần nhóm hạt chính 100 100 80 80 Hàm lượng các hạt (%) Hàm lượng các hạt (%) 60 60 40 40 20 20 0 12 14 16 18 20 22 0 15 20 25 30 35 Góc ma sát trong của đất  (độ) Lực dính đơn vị của đất c (kPa) Sỏi sạn Hạt mịn (sét+bụi) Sét Sỏi sạn Hạt mịn (sét+bụi) Sét (a) Góc ma sát trong (b) L c d nh đơn vị Hình 6. Liên quan c,  của đất loại sét lẫn dăm sạn với nhóm hạt chính (tuyến TQ-HG). Tương quan giữa  (độ) với giới hạn chảy và giới hạn dẻo Tương quan giữa c (kPa) với giới hạn chảy và giới hạn dẻo 60 60 Giới hạn chảy và giời hạn dẻo (%) 50 50 Giới hạn chảy và giới hạn dẻo (%) 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 12 14 16 18 20 22 15 20 25 30 35 Góc ma sát trong của đất  (độ) Lực dính đơn vị của đất c (kPa) Giới hạn chảy Giới hạn dẻo Giới hạn chảy Giới hạn dẻo (a) Góc ma sát trong (b) L c d nh đơn vị Hình 7. Liên quan c,  của đất loại sét lẫn dăm sạn với giới hạn chảy và giới hạn dẻo (tuyến TQ-HG).
. 245 Kết quả phân tích các quan hệ cho thấy, thành phần đất, mà ở đ y là thành phần các nhóm hạt đất chính tại các khu v c nghiên cứu có s khác biệt rõ rệt (Hình 2, 4, 6), dù là giá tổng hợp trung bình cộng nh ng mức độ phân tán rất cao. Ngay trên cùng vùng (Hình 2a và 2b; Hình 4a và 4 ; và H nh 6 và 6 ), c ng thể hiện rõ s không đồng nhất về thành phần. Khi bỏ qua giá trị, xét tr n ph ơng diện qui lu t độc l p h y đồng thời các thông số đ c tr ng c ho c/ và  củ đất loại sét lẫn dăm sạn tại các vùng nghiên cứu khác nhau, hay th m chí cùng vùng không thể hiện qui lu t rõ rệt trong quan hệ với: nhóm hạt sỏi sạn, hạt mịn, sét; giới hạn chảy; và giới hạn dẻo (Hình 2-7). Qui lu t không rõ ràng nh n u tr n phần nào có liên quan tới tính không đồng nhất của loại v t liệu c t nh đ c th này, đ c biệt khi xem xét với khối l ợng mẫu lớn, không xử lý thống kê. 3 2 ặ điểm sức chống cắt của đất loại sét lẫn sạn từ kết quả thử nghiệm trên mẫu đất nguyên trạng và chế bị Các mẫu đất đ ợc lấy từ các hố đào ( , - 1,6 m) khu v c ph ờng Thống Nhất, thành phố Lào Cai. Thành phần đất là sét pha lẫn dăm sạn, điều kiện t nhiên ở trạng thái dẻo cứng, một số đ c tr ng cơ ản củ đất đ ợc tiến hành tại phòng thí nghiệm công ty ADF Việt Nam. Ba mẫu đất đ ợc lấy ở các vị tr khác nh u tr n c ng s ờn đồi, các đ c tr ng đ ợc xác định gồm: thành phần hạt, giới hạn chảy, giới hạn dẻo, sức chống cắt củ đất (c,) đ ợc xác định trên máy cắt phẳng theo Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành ở trạng thái t nhiên (TN, mẫu nguyên trạng) và trên mẫu chế bị t ơng ứng độ ẩm và khối l ợng thể tích t nhiên. Trong nghiên cứu này, ngoài các mẫu thí nghiệm xác định sức chống cắt ở trạng thái t nhi n, còn đ ợc ng m trong n ớc 96 giờ ( ão hò đất), tổng hơp kết quả nh trong ảng 1. Bảng 1. Tổng hợp một số đặc trưn vật lý thí nghiệm trong phòng các mẫu đất tại thành phố Lào Cai Đặc trưng vật lý Mẫu M1 (1,0-1,2)m Mẫu M2 (1,0-1,2)m Mẫu M3 (1,4-1,6)m Hàm l ợng hạt sạn (%) 6,9 7,1 10,2 Hàm l ợng hạt bụi (%) 73,8 72,9 46,1 Hàm l ợng hạt sét (%) 11,0 10,6 24,8 Giới hạn chảy (%) 36,7 34,7 36,5 Giới hạn dẻo (%) 21,9 22,2 24,8 L c d nh đơn vị t nhiên (TN), 22,5 24,0 23,8 mẫu nguyên trạng, c (kPa) Góc ma sát trong t nhiên (TN), 19,1 18,3 21,4 mẫu nguyên trạng,  (độ) L c d nh đơn vị t nhiên (TN), 16,5 24,9 18,7 mẫu chế bị, c (kPa) Góc ma sát trong t nhiên (TN), 19,7 17,1 14,8 mẫu chế bị,  (độ) L c d nh đơn vị bão hòa (BH), 17,5 15,8 19,7 mẫu nguyên trạng, c (kPa) Góc ma sát trong bão hòa (BH), 17,0 16,1 17,2 mẫu nguyên trạng,  (độ) L c d nh đơn vị bão hòa (BH), 18,9 12,2 17,1 mẫu chế bị, c (kPa) Góc ma sát trong bão hòa (BH), 15,8 16,3 17,8 mẫu chế bị,  (độ) Các giá trị l c d nh đơn vị (c) và góc ma sát trong củ đất () đ ợc xác định bằng trên các mẫu khác nhau (nguyên trạng và chế bị), t ơng ứng các trạng thái t nhi n và ão hò đ ợc so sánh và thể hiện trên các Hình 8 và Hình 9.
246 Kết quả nghiên cứu cho thấy, giá trị sức chống cắt (c, ) củ đất loại sét lẫn dăm sạn khi xác định trên mẫu nguyên trạng và chế bị t ơng đ ơng độ ẩm và độ ch t kết cấu không giống nhau, không thể hiện đ ợc qui lu t rõ ràng. Ở trạng thái t nhiên, chênh lệch khi xác định trên mẫu nguyên trạng và chế bị lớn hơn ở trạng thái bão hòa. Cụ thể ở trạng thái t nhiên, l c d nh đơn vị, khi xác định trên mẫu chế bị nhỏ hơn mẫu nguyên trạng trung nh 5,5 ; t ơng t giá trị này với góc ma sát trong là 12,2%. Nh ng ở trạng thái bão hòa, các giá trị t ơng ứng trên có giảm đi rõ rệt, t ơng ứng 9,1% với l c d nh đơn vị, và 0,8% với góc ma sát trong (Hình 8, 9). 4 ết uận ất loại sét lẫn dăm sạn là đối t ợng quan trọng, phổ biến xuất hiện tại các bờ dốc nền đ ờng đào qu v ng đồi núi ở n ớc t , nh ng đến nay, việc xác định đ c tr ng sức chống cắt và quy định sử dụng chúng trong phân tích ổn định phục vụ thiết kế ch rõ ràng và còn thiếu. S không đồng nhất củ đất loại sét lẫn dăm sạn c o, đ c biệt khi xem xét trên diện rộng mà không có xử lý thống kê, bằng các mô hình phân tích truyền thống, không thể hiện đ ợc quy lu t rõ ràng giữa sức chống cắt với các nhóm hạt sỏi sạn, bụi và sét, c ng nh giới hạn chảy và giới hạn dẻo. Giá trị sức chống cắt mẫu đất loại sét lẫn sạn xác định trên mẫu chế bị khác khá xa so với mẫu nguyên trạng khi ở trạng thái t nhi n, nh ng t hơn ở trạng thái bão hòa và không thể hiện đ ợc tính qui lu t rõ ràng.
. 247 Tài iệu tha khảo Nguyễn Thành D ơng và nnk, 2020. Sức kháng cắt d củ đất: các yếu tố ảnh h ởng và ứng dụng. Hội nghị toàn quốc khoa học Trái đất và tài nguyên với phát triển bền vững (ERSD 2020). Nguyễn Hải Hà và nnk, 2017. Nghiên cứu sức chống cắt củ đất bằng các thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), xuy n tĩnh c đo áp l c n ớc l r ng (CPTu) và ứng dụng trong phân tích ổn định nền đ ờng đắp tr n đất yếu. Tạp ch ịa kỹ thu t, số 3/2017, tr.11-16. Nguyễn Thị Ngọc H ơng và Trịnh Minh Thụ, 3 Xác định c ờng độ chống cắt củ đất không bão hòa bằng thí nghiệm cắt tr c tiếp. Tạp chí Khoa học kỹ thu t Thủy lợi và môi tr ờng. Số 42 tháng 09/2013. Nguyễn ức Mạnh, 2015. Nghiên cứu t ơng qu n về sức chống cắt không thoát n ớc của một số đất loại sét yếu ở Hà Nội và vùng phụ c n từ thí nghiệm cắt cánh hiện tr ờng với cắt cánh trong phòng. Số đ c biệt Tạp chí khoa học GTVT - Tr ờng H GTVT Hà Nội, 11-2015. Phạm Thu Trang và Nguyễn ức Mạnh, 2022. c điểm sức chống cắt củ đất loại sét lẫn sạn khu v c Quảng Ninh xác định trên mẫu chế bị. Tạp ch ịa kỹ thu t, số 1/2023. A. C. Taiba and Y. Mahmoudi et al., 2018. Experimental Investigation into the Influence of Roundness and Sphericity on the Undrained Shear Response of Silty Sand Soils. Geotechnical Testing Journal. DOI: 10.1520/GTJ20170118. A.Kopf, M. B. Clennell, and R.Flecker, 1998. Relationship between the variation of undrained shear strength, organic carbon content, and the origin and frequency of enigmatic normal faults in fine- grained sediments from advanced piston cores from the eastern Mediterranean. Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, Vol. 160, PP 645-661. B.M. Das, K. Sobhan, 2013. Principles of Geotechnical Engineering. Cengage Learning. H. Zhang, Y. Luo, S. Yuan, Y. Zhou, Q. Zhou, F. Zeng and W. Feng, 2022. Shear Characteristics of Gravel Soil With Different Fillers. Frontiers in Materials. Volume 9, https://doi.org/10.3389/fmats.2022.962372 L. Wang, J. Han, X. Yin and S. Liu, 2020. Effect of moisture content and shearing speed on shear zone structure in fine-grained soils at large displacement. Arabian Journal of Geosciences, Volume 13, Article number: 247 (2020 M. Jonsson, C. Sellin, 2012. Correction of shear strength in cohesive soil. Master of Science Thesis in the M ster‟s Progr mme Geo nd W ter Engineering Ch lmers University of Technology, Göte org, Sweden. Q.H. Xue and M.T.Chen, 2018. A systematic method to evaluate the shear properties of soil rock mixture considering the rock size effect, Advances in civil Engineering, vol 2018. S. J. Hong, M. J. Lee, J. J. Kim and W. J. Lee, 2009. Evaluation of undrained shear strength of Busan clay using CPT. Korea University, Seoul, Korea. S.G. Chung, Y.P. Hong, J.M. Lee, and S.C. Min, 2012. Evaluation of the Undrained Shear Strength of Busan Clay. KSCE Journal of Civil Engineering. 16(5):733-741, DOI 10.1007/s12205-012-1583-8. S. K. Vanapalli and D.G. Fredlund, 1997. Interpretation of undrained shear strength of unsaturated soils in terms of stress state variables. Department of Civil Engineering University of Saskatchewan, Saskatoon Canada. T. Kamei, K. Iwasaki, 1995. Evaluation of undrained shear strength of cohensive soils using a flat dilatometer soils and foundations. Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering. Vol. 35, No.2. T.W. Parka, H.J. Kim, et al., 2017. Influence of coarse particles on the physical properties and quick undrained shear strength of fine-grained soils. Geomechanics and Engineering, Vol. 14, No. 1 (2018) 99-105. DOI: https://doi.org/10.12989/gae.2018.14.1.099. X. S. Shi, Kai Liu, and J. Yin, 2021. Effect of Initial Density, Particle Shape, and Confining Stress on the Critical State Behavior of Weathered Gap-Graded Granular Soils. J. Geotech. Geoenviron. Eng., 2021, 147(2). DOI: 10.1061/(ASCE)GT.1943- 5606.0002449.
248 Y X Zh o nd Z X Liu, 8 “Study of m teri l ompossition effect on the mech nic l properties of soil - rock mixture”, Adv nces in civil Engineering, vol 8 Z.T Rémai, 2013. Correlation of undrained shear strength and CPT resistance. Budapest University. Công ty CP BOT Bi n C ơng, 5 Hồ sơ Báo cáo khảo sát địa chất công trình các gói thầu D án Cao tốc Hạ Long - V n ồn. Quảng Ninh. Ban Quản lý d án 2, Bộ GTVT, 2020. Hồ sơ Báo cáo khảo sát địa chất công trình các gói thầu D án giao thông kết nối các tỉnh miền núi phía Bắc (Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái) với đ ờng cao tốc Nội Bài - Lào Cai. B n QLDA TXD các công tr nh gi o thông tỉnh Tuyên Quang, 2023. Hồ sơ Báo cáo khảo sát địa chất công trình các gói thầu D án Cao tốc Tuyên Quang - Hà Giang (gi i đoạn ), đoạn qua tỉnh Tuyên Quang. The study on shear strength of gravelly clay in the design of excavated roadbed Cao Trong Cong1,*, Nguyen Duc Manh2, Nguyen Chau Lan2 1 Institute of Hydraulic Engineering Science and Technology, Hanoi University of Civil Engineering 2 University of Transport and Communicatins *Corresponding author: cong47xd@gmail.com Abstract The shear strength of soil is an essential parameter used in stability analysis during the design of excavated roadbed, embankments, and reinforcement projects. For gravelly clay, especially with high levels of gravel content, traditional methods of collecting undisturbed soil samples for geotechnical investigation in our country are not very feasible. Additionally, the technical standards related to determining and using shear strength parameters for this type of soil in the stability analysis for excavated roadbed in hilly areas are lacking. This leads to low confidence in design calculations in many cases. Based on the compiled data from geotechnical surveys of several completed, ongoing, and future high-speed highway routes that involve significant excavation through hilly regions, results of experimental study on soil samples in Lao Cai city, the article analyzes several principles regarding shear strength in relation to some physical characteristics of the soil, and when determined by different direct shear methods. This serves as a foundation for guiding the determination methods and enhancing the reliability of determining the critical strength parameters for gravelly clay layers. This contributes to improving the reliability of stability analyses to optimize the design solutions for excavated roadbed in hilly areas in our country. Keywords: Clayey soil, gravelly soil, shear strength, excavated roadbed.