Luận văn thạc sĩ hcmute nghiên cứu ảnh hưởng của bề dày đệm cát và vải địa kỹ thuật đến cường độ nền đất sét đầm chặt ứng dụng trong công tác san lấp mặt bằng tại an giang

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute nghiên cứu ảnh hưởng của bề dày đệm cát và vải địa kỹ thuật đến cường độ nền đất sét đầm, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Đặng Hoàng Đa
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Đức
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Bề Dày Đệm Cát Và Vải Địa Kỹ Thuật Đến Cường Độ Nền Đất Sét Tại An Giang
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tổng quát
• 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3. Sự cần thiết tiến hành nghiên cứu
• 1.4. Tính mới, tính thời sự, ý nghĩa khoa học
• 1.4.1. Tính mới
• 1.5. Mục đích và đối tượng nghiên cứu
• 1.6. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
• 2.1. Đất bùn sét
• 2.2. Vải địa kỹ thuật
• 2.3. Biện pháp thí nghiệm CBR hiện trường
• 2.4. Tương quan giữa chỉ số CBR và khả năng chịu tải của đất nền
• 2.4.1. Mô hình thí nghiệm xác định chỉ số cường độ CBR hiện trường
• 2.4.2. Chuẩn bị đất thí nghiệm
• 2.4.3. Thiết bị thí nghiệm CBR hiện trường
• 2.4.4. Quy trình chuẩn bị mẫu thí nghiệm CBR hiện trường
• 2.4.5. Quy trình thí nghiệm nén CBR
• 2.4.6. Hiệu chỉnh kết quả thí nghiệm CBR
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Xác định chỉ số CBR từ các lần thí nghiệm
• 3.1.1. Quá trình xử lý loại bỏ sai số kết quả thí nghiệm CBR
• 3.1.2. Đánh giá sai số trong quá trình xác định chỉ số CBR
• 3.2. Phân tích ứng xử CBR trên mẫu gia cường và không gia cường
• 3.2.1. Ảnh hưởng quá trình bão hòa đến ứng xử CBR
• 3.2.2. Ảnh hưởng bề dày đệm cát đến ứng xử CBR
• 3.2.3. Ảnh hưởng của loại cát đến cường độ CBR
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan

Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của bề dày đệm cát và vải địa kỹ thuật đến cường độ nền đất sét tại An Giang. Đất sét tại khu vực này có đặc điểm là đất bùn yếu, thường gặp trong các công trình xây dựng. Việc sử dụng đệm cát và vải địa kỹ thuật nhằm gia tăng cường độ của nền đất là một phương pháp phổ biến trong ngành xây dựng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc gia cường này không chỉ giúp cải thiện khả năng chịu tải mà còn giảm thiểu các vấn đề liên quan đến lún và biến dạng của công trình. Kết quả cho thấy bề dày đệm cát tối ưu là 40mm, giúp tăng cường độ CBR lên đến 65,9% cho cát hạt to và 53,5% cho cát hạt nhỏ.

1.1. Ảnh hưởng của bề dày đệm cát

Bề dày của đệm cát có ảnh hưởng lớn đến cường độ nền đất sét. Nghiên cứu cho thấy rằng khi bề dày đệm cát tăng lên, cường độ CBR cũng tăng theo. Tuy nhiên, khi bề dày vượt quá 40mm, hiệu quả gia tăng cường độ bắt đầu giảm. Điều này cho thấy cần có sự cân nhắc kỹ lưỡng trong việc lựa chọn bề dày đệm cát để đạt được hiệu quả tối ưu trong xây dựng. Việc sử dụng vải địa kỹ thuật kết hợp với đệm cát không chỉ giúp ngăn chặn sự xâm nhập của nước mà còn tạo ra một lớp bảo vệ cho nền đất, từ đó gia tăng khả năng chịu tải của công trình.

1.2. Vai trò của vải địa kỹ thuật

Sự kết hợp giữa vải địa kỹ thuật và đệm cát đã được chứng minh là có tác dụng tích cực trong việc cải thiện cường độ của nền đất sét. Vải địa kỹ thuật không chỉ giúp thoát nước hiệu quả mà còn tạo ra lực căng, giúp phân bố tải trọng đều hơn trên bề mặt nền. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng vải địa kỹ thuật có thể làm giảm đáng kể độ lún của nền đất, từ đó nâng cao độ ổn định cho công trình. Điều này đặc biệt quan trọng trong các khu vực có nền đất yếu như An Giang, nơi mà việc xây dựng công trình thường gặp nhiều khó khăn.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu đã áp dụng mô hình thí nghiệm hiện trường để khảo sát chỉ số cường độ California Bearing Ratio (CBR) của đất sét bùn yếu gia cường bằng đệm cát và vải địa kỹ thuật. Các mẫu thí nghiệm được chuẩn bị với độ ẩm tối ưu và dung trọng khô lớn nhất từ thí nghiệm Proctor tiêu chuẩn. Bề dày đệm cát được thay đổi từ 2-15cm, với hai loại cát hạt to và hạt nhỏ. Kết quả cho thấy rằng bề dày đệm cát tối ưu là 40mm, giúp gia tăng cường độ CBR một cách đáng kể. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng quá trình bão hòa mẫu có thể làm giảm cường độ lên đến 97%, cho thấy tầm quan trọng của hệ thống thoát nước trong các công trình xây dựng.

2.1. Thiết kế thí nghiệm

Thiết kế thí nghiệm bao gồm việc chuẩn bị mẫu đất sét bùn yếu và các lớp đệm cát. Mẫu được đầm chặt tại độ ẩm tối ưu và dung trọng khô lớn nhất. Các thông số thí nghiệm được thay đổi để khảo sát ảnh hưởng của bề dày đệm cát và loại cát đến cường độ CBR. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng vải địa kỹ thuật kết hợp với đệm cát không chỉ cải thiện cường độ mà còn giúp giảm thiểu các vấn đề liên quan đến lún và biến dạng của nền đất.

2.2. Phân tích kết quả

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng bề dày đệm cát tối ưu là 40mm, với cát hạt nhỏ và hạt to có sự khác biệt rõ rệt về cường độ CBR. Việc ngâm mẫu trong nước bão hòa đã làm giảm cường độ CBR một cách đáng kể, cho thấy tầm quan trọng của việc thiết kế hệ thống thoát nước cho các công trình xây dựng. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc áp dụng đất bùn gia cường thay thế cát trong các công trình san lấp mặt bằng tại An Giang.

III. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng đệm cát và vải địa kỹ thuật là một giải pháp hiệu quả để cải thiện cường độ nền đất sét tại An Giang. Kết quả cho thấy bề dày đệm cát tối ưu là 40mm, giúp gia tăng cường độ CBR một cách đáng kể. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để xác định các yếu tố khác ảnh hưởng đến cường độ của nền đất sét. Việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật gia cường này không chỉ giúp nâng cao chất lượng công trình mà còn tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.

3.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần thực hiện thêm các nghiên cứu về ảnh hưởng của các loại vật liệu khác nhau đến cường độ nền đất sét. Việc khảo sát trong các điều kiện thực tế khác nhau cũng cần được thực hiện để có cái nhìn toàn diện hơn về hiệu quả của đệm cát và vải địa kỹ thuật. Ngoài ra, việc nghiên cứu các giải pháp thoát nước hiệu quả cũng là một vấn đề cần được quan tâm trong các công trình xây dựng tại khu vực này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội ngày càng mạnh mẽ, nhu cầu xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp tại tỉnh An Giang tăng cao, kéo theo nhu cầu sử dụng vật liệu san lấp mặt bằng cũng gia tăng đáng kể. Theo Quyết định số 3750/QĐ-UBND ngày 30/12/2016 của UBND tỉnh An Giang, nhu cầu vật liệu san lấp trung bình mỗi năm đạt khoảng 7-8 triệu m³. Tuy nhiên, nguồn cát tự nhiên ngày càng khan hiếm do khai thác quá mức, gây ra nhiều hệ lụy như sạt lở bờ sông, ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến đời sống người dân. Do đó, việc tìm kiếm vật liệu thay thế cát san lấp là cấp thiết nhằm giảm chi phí xây dựng và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

Đất bùn sét khai thác từ lòng sông, kênh rạch tại An Giang có đặc tính nhão, độ nén lún cao và sức chống cắt thấp, dễ gây ra các sự cố nền móng như lún không đều và mất ổn định công trình. Nghiên cứu này tập trung khảo sát ảnh hưởng của bề dày đệm cát và vải địa kỹ thuật đến cường độ nền đất sét đầm chặt, ứng dụng trong công tác san lấp mặt bằng tại An Giang. Mục tiêu chính là xác định bề dày đệm cát tối ưu và vai trò của vải địa kỹ thuật trong việc gia tăng chỉ số cường độ California Bearing Ratio (CBR) của đất bùn sét, từ đó đề xuất giải pháp gia cường hiệu quả, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào đất bùn sét khai thác từ lòng rạch Long Xuyên, tỉnh An Giang, với các mẫu thí nghiệm được đầm chặt theo độ ẩm tối ưu và dung trọng khô lớn nhất. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển vật liệu san lấp thay thế cát tự nhiên, góp phần giảm thiểu khai thác cát, bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế trong xây dựng công trình tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết về chỉ số cường độ CBR, một đại lượng quan trọng đánh giá khả năng chịu tải của đất nền và vật liệu san lấp. CBR được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 8821:2011 và ASTM D4429, phản ánh sức chịu tải của mẫu đất so với vật liệu tiêu chuẩn.

Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết gia cường đất bằng vải địa kỹ thuật: Vải địa kỹ thuật không dệt được sử dụng để ngăn cách lớp đất sét và đệm cát, đồng thời tạo biên thoát nước, giảm áp lực nước lỗ rỗng và huy động khả năng chịu kéo của vải, từ đó gia tăng cường độ đất nền.

2. Lý thuyết tác động của đệm cát lên đất nền yếu: Đệm cát với các bề dày khác nhau (từ 2 cm đến 15 cm) và loại hạt cát (hạt nhỏ và hạt to) được nghiên cứu để xác định ảnh hưởng đến chỉ số CBR của đất bùn sét gia cường. Đệm cát giúp phân phối tải trọng và cải thiện khả năng chịu lực của nền đất.

Các khái niệm chính bao gồm: chỉ số CBR, độ ẩm tối ưu (OMC), dung trọng khô lớn nhất (MDD), góc ma sát trong của cát, và tính thấm của vải địa kỹ thuật.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các mẫu đất bùn sét khai thác tại lòng rạch Long Xuyên, tỉnh An Giang. Đất được phơi khô, đập nhỏ, ray qua sàng và dưỡng ẩm đến độ ẩm tối ưu 18,3% trước khi tiến hành thí nghiệm. Vải địa kỹ thuật không dệt và hai loại cát địa phương (cát hạt nhỏ và cát hạt to) được sử dụng làm vật liệu gia cường.

Phương pháp phân tích chính là thí nghiệm xác định chỉ số CBR hiện trường theo tiêu chuẩn TCVN 8821:2011 và ASTM D4429. Mẫu thí nghiệm có kích thước 90x90 cm, với bề dày tổng thể từ 22 đến 35 cm, gồm lớp đất bùn sét đầm chặt và lớp đệm cát gia cường kẹp giữa hai lớp vải địa kỹ thuật. Các biến số thí nghiệm gồm bề dày đệm cát (20, 40, 80, 150 mm), loại cát (hạt nhỏ, hạt to), và điều kiện ngâm bão hòa hoặc không ngâm.

Cỡ mẫu gồm 11 mẫu thí nghiệm với 5 vị trí đo CBR trên mỗi mẫu để đảm bảo độ tin cậy và tính đại diện. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát khoảng cách tối thiểu 25 cm giữa các điểm thí nghiệm. Quá trình đầm nén kết hợp thủ công và máy móc nhằm đạt dung trọng khô lớn nhất 1,625 g/cm³ và độ ẩm tối ưu 18,3%. Thời gian nghiên cứu kéo dài khoảng 8 tuần, bao gồm thu thập mẫu, chuẩn bị, dưỡng ẩm, và tiến hành thí nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng bề dày đệm cát đến chỉ số CBR: Kết quả thí nghiệm cho thấy bề dày đệm cát 40 mm là tối ưu, làm tăng chỉ số CBR lên 53,5% đối với cát hạt nhỏ và 65,9% đối với cát hạt to so với mẫu không gia cường. Khi bề dày đệm cát tăng lên 80 mm và 150 mm, chỉ số CBR không tăng đáng kể, thậm chí có xu hướng giảm nhẹ do hiệu ứng phân tán tải trọng.

2. Ảnh hưởng loại cát đến cường độ CBR: Cát hạt to có góc ma sát trong 41°, cao hơn cát hạt nhỏ (36°), dẫn đến khả năng chịu lực tốt hơn. Mẫu gia cường bằng cát hạt to đạt chỉ số CBR cao hơn trung bình 12% so với cát hạt nhỏ ở cùng bề dày đệm cát.

3. Ảnh hưởng của quá trình ngâm bão hòa: Mẫu đất bùn sét gia cường sau khi ngâm bão hòa giảm cường độ rất mạnh, với mức giảm chỉ số CBR lên đến 97% so với mẫu không ngâm. Ngâm bão hòa làm mềm bề mặt mẫu, chuyển trạng thái đất thành bùn yếu, gây mất ổn định và giảm khả năng chịu tải.

4. Tương quan giữa chỉ số CBR và khả năng chịu tải: Dữ liệu thí nghiệm cho thấy chỉ số CBR tăng tương ứng với dung trọng khô và độ ẩm tối ưu của mẫu đất. Mối quan hệ này được thể hiện rõ qua biểu đồ áp lực nén và chiều sâu xuyên của mẫu gia cường, cho thấy sự cải thiện đáng kể về khả năng chịu lực khi sử dụng đệm cát và vải địa kỹ thuật.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự gia tăng cường độ CBR là do sự kết hợp giữa lớp đệm cát và vải địa kỹ thuật tạo ra hiệu ứng gia cường cơ học và thủy lực. Vải địa kỹ thuật không dệt có tính thấm tốt, giúp thoát nước nhanh, giảm áp lực nước lỗ rỗng và ngăn chặn sự xâm nhập của đất bùn vào lớp cát, từ đó duy trì cấu trúc ổn định của nền đất. Đệm cát với bề dày 40 mm đủ để phân phối tải trọng hiệu quả mà không gây lãng phí vật liệu.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với các báo cáo cho thấy gia cường bằng vải địa kỹ thuật và đệm cát giúp tăng chỉ số CBR từ 50% đến 70%. Tuy nhiên, sự giảm mạnh sau khi ngâm bão hòa nhấn mạnh tầm quan trọng của hệ thống thoát nước hiệu quả trong công trình thực tế để tránh làm giảm khả năng chịu tải của nền đất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chỉ số CBR theo bề dày đệm cát và loại cát, cũng như bảng tổng hợp tỷ lệ giảm CBR sau ngâm bão hòa, giúp minh họa rõ ràng ảnh hưởng của các yếu tố nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng bề dày đệm cát 40 mm trong gia cường nền đất bùn sét: Đây là bề dày tối ưu giúp tăng chỉ số CBR hiệu quả, tiết kiệm vật liệu và chi phí thi công. Chủ thể thực hiện: các nhà thầu xây dựng và đơn vị thiết kế công trình. Thời gian áp dụng: ngay trong các dự án san lấp mặt bằng hiện tại và tương lai.

2. Sử dụng vải địa kỹ thuật không dệt kết hợp đệm cát: Vải địa kỹ thuật giúp tăng cường khả năng thoát nước và ngăn chặn xâm nhập đất bùn, nâng cao độ bền của nền đất. Chủ thể thực hiện: nhà cung cấp vật liệu và kỹ sư thiết kế. Thời gian áp dụng: trong giai đoạn chuẩn bị nền đất.

3. Xây dựng hệ thống thoát nước hiệu quả cho công trình: Để tránh hiện tượng ngâm bão hòa làm giảm cường độ nền đất đến 97%, cần thiết kế hệ thống thoát nước triệt để, đặc biệt trong mùa mưa và khu vực có nguy cơ ngập úng. Chủ thể thực hiện: đơn vị quản lý dự án và kỹ sư môi trường. Thời gian áp dụng: trước và trong quá trình thi công.

4. Tận dụng đất bùn sét khai thác từ lòng sông làm vật liệu san lấp thay thế cát tự nhiên: Giải pháp này vừa giảm chi phí, vừa bảo vệ tài nguyên cát tự nhiên và môi trường. Chủ thể thực hiện: các cơ quan quản lý tài nguyên và nhà thầu thi công. Thời gian áp dụng: dài hạn, theo kế hoạch phát triển vật liệu xây dựng tỉnh An Giang.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư xây dựng và thiết kế công trình: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực nghiệm về gia cường nền đất yếu bằng đệm cát và vải địa kỹ thuật, giúp lựa chọn giải pháp thiết kế phù hợp, nâng cao hiệu quả công trình.

2. Nhà thầu thi công san lấp mặt bằng: Thông tin về bề dày đệm cát tối ưu và vật liệu gia cường giúp tối ưu chi phí, giảm thời gian thi công và đảm bảo chất lượng nền đất.

3. Cơ quan quản lý tài nguyên và môi trường: Nghiên cứu góp phần định hướng chính sách sử dụng vật liệu thay thế cát tự nhiên, giảm khai thác cát lòng sông, bảo vệ môi trường và ổn định bờ sông.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Luận văn cung cấp mô hình thí nghiệm hiện trường và dữ liệu thực nghiệm quý giá, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về gia cường đất yếu và vật liệu xây dựng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Chỉ số CBR là gì và tại sao quan trọng trong xây dựng?
   Chỉ số CBR (California Bearing Ratio) đo khả năng chịu tải của đất hoặc vật liệu làm nền đường, giúp đánh giá độ bền và ổn định của nền móng. Ví dụ, chỉ số CBR cao cho thấy nền đất có khả năng chịu lực tốt, giảm nguy cơ lún và hư hỏng công trình.

2. Tại sao cần sử dụng vải địa kỹ thuật trong gia cường đất bùn sét?
   Vải địa kỹ thuật không dệt giúp ngăn cách lớp đất bùn và đệm cát, tạo biên thoát nước và tăng cường khả năng chịu kéo, từ đó nâng cao cường độ nền đất. Trong thực tế, vải địa kỹ thuật còn giúp giảm hiện tượng rửa trôi và biến dạng nền.

3. Bề dày đệm cát tối ưu là bao nhiêu và ảnh hưởng thế nào đến cường độ đất?
   Bề dày đệm cát 40 mm được xác định là tối ưu, giúp tăng chỉ số CBR lên đến 65,9% với cát hạt to. Bề dày quá lớn không mang lại hiệu quả gia cường đáng kể mà còn tăng chi phí vật liệu.

4. Ảnh hưởng của ngâm bão hòa đến cường độ nền đất như thế nào?
   Ngâm bão hòa làm giảm cường độ CBR đến 97% do đất bùn bị mềm hóa, mất khả năng chịu lực. Do đó, hệ thống thoát nước hiệu quả là cần thiết để duy trì độ bền nền đất trong điều kiện thực tế.

5. Có thể sử dụng đất bùn khai thác từ lòng sông thay thế cát san lấp không?
   Nghiên cứu cho thấy đất bùn sét gia cường bằng đệm cát và vải địa kỹ thuật có thể thay thế cát san lấp hiệu quả, giúp giảm chi phí và bảo vệ tài nguyên cát tự nhiên, đồng thời tận dụng nguồn vật liệu sẵn có từ nạo vét lòng sông.

Kết luận

• Đệm cát dày 40 mm kết hợp với vải địa kỹ thuật không dệt là giải pháp tối ưu gia tăng chỉ số CBR của đất bùn sét đầm chặt, tăng khả năng chịu tải nền đất.
• Cát hạt to có hiệu quả gia cường cao hơn cát hạt nhỏ, phù hợp cho các công trình yêu cầu cường độ cao.
• Quá trình ngâm bão hòa làm giảm mạnh cường độ nền đất, nhấn mạnh vai trò của hệ thống thoát nước trong thi công và vận hành công trình.
• Nghiên cứu mở ra hướng sử dụng đất bùn khai thác từ lòng sông thay thế cát san lấp, góp phần bảo vệ môi trường và giảm chi phí xây dựng tại An Giang.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai ứng dụng thực tế giải pháp gia cường, đồng thời nghiên cứu thêm về ảnh hưởng lâu dài của điều kiện môi trường đến cường độ nền đất gia cường.

Khuyến nghị các nhà quản lý, kỹ sư và nhà thầu xây dựng áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả công tác san lấp mặt bằng, đồng thời thúc đẩy phát triển vật liệu xây dựng bền vững tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG HOÀNG ĐA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BỀ DÀY ĐỆM CÁT VÀ VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐẾN CƯỜNG ĐỘ NỀN ĐẤT SÉT ĐẦM CHẶT ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC SAN LẤP MẶT BẰNG TẠI AN GIANG NGÀNH:KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD VÀ CN - 60580208 SKC 0 0 6 2 7 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG HOÀNG ĐA NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BỀ DÀY ĐỆM CÁT VÀ VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐẾN CƯỜNG ĐỘ NỀN ĐẤT SÉT ĐẦM CHẶT ỨNG DỤNG TRONG CÔNG TÁC SAN LẤP MẶT BẰNG TẠI AN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD VÀ CN - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN MINH ĐỨC Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2019 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn của TS.

Nguyễn Minh Đức. Các kết quả trình bày trong cuốn luận văn này chưa từng được sử dụng cho bất kỳ một khóa luận tốt nghiệp nào khác. Theo hiểu biết cá nhân, từ trước tới nay chưa có một tài liệu khoa học nào tương tự được công bố, trừ những thông tin tham khảo được trích dẫn trong luận văn này. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019 Đặng Hoàng Đa i Luan van LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến Thầy hướng dẫn khoa học là Tiến sĩ Nguyễn Minh Đức, người đã đưa ra những gợi ý đầu tiên để hình thành nên ý tưởng của đề tài và chỉ bảo tôi rất nhiều về cách nhận định đúng đắn trong những vấn đề nghiên cứu mà quan trọng nhất là sự trung thực trong làm nghiên cứu khoa học.

Thầy cũng đã hướng dẫn tôi cách tiếp cận nghiên cứu hiệu quả cũng như những nguồn tài liệu quý báu. Và với sự hướng dẫn khoa học, nghiêm túc, tận tình đó của thầy đã giúp tôi đạt đến kết quả nghiên cứu cuối cùng. Đồng thời tôi cũng xin gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy trong quá trình tôi học tập, nghiên cứu tại đây. Và cuối cùng tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, hỗ trợ rất nhiều và tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn! ii Luan van TÓM TẮT Nghiên cứu đề xuất mô hình thí nghiệm hiện trường khảo sát chỉ số cường độ California Bearing Ratio (CBR) của đất sét bùn yếu gia cường đệm cát và vải địa kỹ thuật. Mẫu thí nghiệm được đầm chặt tại độ ẩm tối ưu và dung trọng khô lớn nhất thu được từ kết quả thí nghiệm đầm Proctor tiêu chuẩn. Các thông số thí nghiêm thay đổi bao gồm bề dày đệm cát từ 2-15cm, với 2 loại cát hạt to và cát hạt nhỏ. Ngoài ra, mẫu cũng được xác định trong 2 điều kiện ngâm và không ngâm bão hòa.

Kết quả cho thấy bề dày đệm cát tối ưu là 40mm làm gia tăng tối đa CBR là 53,5% và 65,9% lần lượt đối với cát hạt nhỏ và cát hạt to. Quá trình bão hòa mẫu gây phá hỏng bề mặt chịu lực của mẫu (chuyển thành bùn yếu trên bề mặt mẫu) gây ra độ giảm cường độ lên tới 97% so với mẫu sau khi đầm chặt. Kết quả này cho thấy sự cần thiết xây dựng các công trình thoát nước nhằm đảm bảo quá trình thoát nước triệt để, tránh làm bão hòa đất bùn sét gia cường. Nghiên cứu này làm cơ sở thực hiện những công trình thử nghiệm sử dụng đất bùn gia cường thay thế cát trong các công trình san lấp mặt bằng tại tỉnh An Giang.

Từ khóa: CBR hiện trường, đệm cát, vải địa kỹ thuật, đất bùn gia cường. iii Luan van ABSTRACT A testing model was proposed to investigate the California Bearing Ratio (CBR) behavior inplace of soft clay reinforced by non-woven geotextile and sand cushion. The variation of tests included the 2-15cm thickness of sand cushion, size of sand particle and soaking condition. The specimens were compacted with the optimum moisture content and the maximum unit weight obtained from standard Proctor compaction test.

Without soaking, the sand cushion and geotextile layers significantly increased the CBR value of reinforced clay. A thickness of 40mm was the optimum thickness of sand to archive the highest CBR value (i. up to 53,5% and 65,9%) of the specimens reinforced by diferent types of sand (fine sand and coarse sand respectively). After soaking, significant reduction of CBR (up to 97%) was found in the reinforced specimens due to the softing effects of the surface of specimens.

This observation illustrates the important role of an effective drainage system to ensure the high bearing capacity of the reinforced clay during rainfall and flooding. The proposed results of clay reinforced by non-woven geotextile and sand cushion would be the fundamental theory for applying the reinforced riverbed clay as the backfil to replace the sand for the construction in An Giang province. Keywords: CBR inplace, sand cushion, non-woven geotextile, reinforced soft clay iv Luan van MỤC LỤC TÓM TẮT. IV DANH SÁCH CÁC HÌNH.

VII TỔNG QUAN .1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT .2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC .3 SỰ CẦN THIẾT TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU: .4 TÍNH MỚI, TÍNH THỜI SỰ, Ý NGHĨA KHOA HỌC.2 Tính thời sự .3 Ý nghĩa khoa học .4 Ý nghĩa thực tiễn áp dụng .5 MỤC ĐÍCH VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .1 Mục đích nghiên cứu.2 Đối tượng nghiên cứu .6 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .19 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .1 Đất bùn sét .2 Vải địa kỹ thuật .2 BIỆN PHÁP THÍ NGHIỆM CBR HIỆN TRƯỜNG .3 TƯƠNG QUAN GIỮA CHỈ SỐ CBR VÀ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN .1 Mô hình thí nghiệm xác định chỉ số cường độ CBR hiện trường .2 Chuẩn bị đất thí nghiệm .3 Thiết bị thí nghiệm CBR hiện trường.4 Quy trình chuẩn bị mẫu thí nghiệm CBR hiện trường.5 Quy trình thí nghiệm nén CBR.6 Hiệu chỉnh kết quả thí nghiệm CBR .43 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .1 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ CBR TỪ CÁC LẦN THÍ NGHIỆM.1 Quá trình xử lý loại bỏ sai số kết quả thí nghiệm CBR .2 Đánh giá sai số trong quá trình xác định chỉ số CBR .2 PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CBR TRÊN MẪU GIA CƯỜNG VÀ KHÔNG GIA CƯỜNG .1 Ảnh hưởng quá trình bão hòa đến ứng xử CBR .2 Ảnh hưởng bề dày đệm cát đến ứng xử CBR .3 Ảnh hưởng của loại cát đến cường độ CBR .63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .68 vi Luan van DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1-1: Sạt lở bờ sông ở xã Mỹ Hội Đông huyện Chợ Mới .11 Hình 1-2: Bản đồ phân bố các loại đất tỉnh An Giang .12 Hình 2-1: Nạo vét đất bùn sét thông luồng dòng chảy lòng rạch Long Xuyên .20 Hình 2-2: Tương quan ứng suất cắt và chuyển vị của (a) cát hạt nhỏ; (b) cát hạt to tương ứng với áp lực nén (50,100,200) kPa tại độ chặt tương đối 80% .26 Hình 2-3: Biểu đồ so sánh kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp của cát hạt nhỏ và cát hạt to tại độ chặt tương đối 80% .27 Hình 2-4: Biểu đồ quan hệ giữa CBR và khối lượng thể tích khô theo .29 Hình 2-5: Kích thước và vị trí thí nghiệm CBR hiện trường .31 Hình 2-6: Phơi đất thoát nước giảm độ ẩm tại sân phơi .32 Hình 2-7: Thí nghiệm xác định các tính chất cơ học của mẫu đất ở điều kiện trong phòng thí nghệm .32 Hình 2-8: Quá trình đập nhuyễn và ray đất qua sàn .33 Hình 2-9: Bảo quản đất trong túi nhựa đã đập nhuyễn và ray qua sàn .33 Hình 2-10: Thiết bị và mô hình thí nghiệm CBR hiện trường (TCVN 8821 : 2011) .35 Hình 2-11: Dụng cụ phục vụ thí nghiệm CBR hiện trường .37 Hình 2-12: Cho đất vào khuôn để đầm mẫu .38 Hình 2-13: Đầm đất bằng tay .39 Hình 2-14: Đầm đất bằng máy .39 Hình 2-15: Cho cát đệm vào khuôn đầm .40 Hình 2-16: Hoàn thành công tác đầm nén chuẩn bị thí nghiệm .40 Hình 2-17: Ngâm bão hòa mẫu thí nghiệm sau khi hoàn thành đầm nén .41 Hình 2-18: Tến hành thí nghiệm CBR và ghi số liệu .43 Hình 2-19: Mô tả cách hiệu chỉnh biểu đồ CBR hiện trường (TCVN 8821 : 2011) .44 Hình 3-1: Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và chiều sâu xuyên của mẫu gia cường dày 40mm trước khi tến hành loại bỏ sai lệch .46 vii Luan van Hình 3-2: Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và chiều sâu xuyên của mẫu gia cường dày 40mm sau khi loại bỏ các đường sai lệch.47 Hình 3-3: Tương quan giữa áp lực nén và chiều sâu xuyên sau khi xác định giá trị lưc nén trung bình.52 Hình 3-4: Tổng hợp tương quan giữa áp lực nén và chiều sâu xuyên các mẫu gia cường cát hạt to .55 Hình 3-5: Tổng hợp tương quan giữa áp lực nén và chiều sâu xuyên các mẫu gia cường cát hạt nhỏ .56 Hình 3-6: Tổng hợp tương quan giữa áp lực nén và chiều sâu xuyên các mẫu gia cường sau khi ngâm bão hòa .57 Hình 3-7: Ảnh hưởng của ngâm bão hòa đến ứng xử CBR của mẫu gia cường với 150mm đệm cát .58 Hình 3-8: Tỷ lệ áp lực nén của các mẫu gia cường cát hạt nhỏ và cát hạt to ứng với bề dày gia cường (20, 40, 80, 150)mm của mẫu không bão hòa .61 Hình 3-9: Ảnh hưởng của bề dày cát đến cường độ CBR của mẫu không bão hòa 62 Hình 3-10: Tương quan tỷ lệ gia tăng CBR với tỷ lệ thay thế vật liệu gia cường trên tổng bề dày mẫu thí nghiệm .62 Hình 3-11: Tỷ lệ gia tăng CBR của các mẫu gia cường cát hạt nhỏ và cát hạt to ứng với bề dày gia cường (20, 40, 80, 150)mm .63 viii Luan van DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2-1: Tính chất cơ học đất bùn nạo vét lòng rạch Long Xuyên tỉnh An Giang .22 Bảng 2-2: Kết quả thí nghiệm nhão của mẫu đất .22 Bảng 2-3: Kết quả thí nghiệm dẻo của mẫu đất .22 Bảng 2-4: Kết quả thí nghiệm dung trọng khô lớn nhất và độ ẩm tối ưu của mẫu đất sau khi bảo quản .23 Bảng 2-5: Tính chất cơ học của vải địa kỹ thuật .25 Bảng 2-6: Tính chất cơ học của cát .25 Bảng 2-7: Góc ma sát trong của cát hạt nhỏ và cát hạt to tại độ chặt tương đối 80% .27 Bảng 2-8: Tổng hợp các công thức liên quan tới chỉ số CBR .