I. Đặc tính cơ học của đất yếu
Đặc tính cơ học của đất yếu là yếu tố quan trọng trong việc xử lý nền đất. Đất yếu thường có hệ số rỗng lớn, khả năng chịu tải thấp và biến dạng kéo dài. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các đặc điểm đất như hệ số thấm, độ cố kết và sức kháng cắt. Các thí nghiệm như nén ba trục (CU) và nén cố kết được thực hiện để xác định các thông số này. Kết quả cho thấy, đất yếu có hệ số thấm thấp và độ cố kết chậm, đòi hỏi các biện pháp xử lý hiệu quả.
1.1. Hệ số thấm và độ cố kết
Hệ số thấm (kv, kh) và độ cố kết (Cv, Ch) là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình xử lý đất yếu. Thí nghiệm cho thấy, hệ số thấm theo phương đứng (kv) thường thấp hơn so với phương ngang (kh). Điều này làm chậm quá trình thoát nước và cố kết. Phương pháp xác định độ cố kết dựa trên áp lực nước lỗ rỗng (ALNLR) và dữ liệu lún được sử dụng để đánh giá hiệu quả xử lý.
1.2. Sức kháng cắt không thoát nước
Sức kháng cắt không thoát nước (Su) là chỉ số quan trọng trong việc đánh giá độ ổn định của đất yếu. Thí nghiệm cắt cánh và nén ba trục được sử dụng để xác định Su. Kết quả cho thấy, Su tăng lên đáng kể sau khi áp dụng gia tải trước và thoát nước thẳng đứng. Các công thức dự báo Su được đề xuất và kiểm nghiệm trên các dự án thực tế như Long Phú 1 và Tân Vũ.
II. Phương pháp gia tải trước và thoát nước thẳng đứng
Gia tải trước và thoát nước thẳng đứng là hai phương pháp chính được sử dụng để xử lý đất yếu. Gia tải trước giúp tăng cường độ chịu tải của đất thông qua việc áp dụng tải trọng lớn hơn tải trọng thiết kế. Thoát nước thẳng đứng sử dụng bấc thấm (PVD) để tăng tốc độ thoát nước và rút ngắn thời gian cố kết. Kết hợp hai phương pháp này mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện đặc tính cơ học của đất yếu.
2.1. Nguyên lý gia tải trước
Nguyên lý của gia tải trước là áp dụng tải trọng lớn hơn tải trọng thiết kế để đất đạt được độ cố kết mong muốn. Quá trình này giúp giảm độ lún và tăng cường độ chịu tải của đất. Các thí nghiệm mô hình vật lý (MHVL) được thực hiện để đánh giá hiệu quả của gia tải trước. Kết quả cho thấy, độ lún giảm đáng kể sau khi áp dụng phương pháp này.
2.2. Ứng dụng bấc thấm trong thoát nước thẳng đứng
Bấc thấm (PVD) được sử dụng để tăng tốc độ thoát nước trong đất yếu. Các thông số như đường kính ảnh hưởng (de) và hệ số thấm (kr) được tính toán để thiết kế hệ thống thoát nước hiệu quả. Kết quả từ các dự án thực tế như Long Phú 1 và Tân Vũ cho thấy, việc sử dụng PVD giúp rút ngắn thời gian cố kết và tăng cường độ chịu tải của đất.
III. Nghiên cứu thí nghiệm và ứng dụng thực tế
Nghiên cứu thí nghiệm và ứng dụng thực tế là phần quan trọng của luận án. Các thí nghiệm mô hình vật lý (MHVL) được thực hiện để đánh giá hiệu quả của các phương pháp xử lý đất yếu. Kết quả từ các dự án như Long Phú 1, Tân Vũ và Nội Bài - Lào Cai cho thấy, việc kết hợp gia tải trước và thoát nước thẳng đứng mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện đặc tính cơ học của đất yếu.
3.1. Thí nghiệm mô hình vật lý
Các thí nghiệm MHVL được thiết kế để mô phỏng quá trình xử lý đất yếu bằng gia tải trước và thoát nước thẳng đứng. Kết quả quan trắc lún và ALNLR cho thấy, độ cố kết tăng lên đáng kể sau khi áp dụng các phương pháp này. Các mô hình số như Plaxis được sử dụng để kiểm nghiệm kết quả thí nghiệm.
3.2. Ứng dụng trong các dự án thực tế
Các dự án thực tế như Long Phú 1, Tân Vũ và Nội Bài - Lào Cai được sử dụng để kiểm nghiệm hiệu quả của các phương pháp xử lý đất yếu. Kết quả cho thấy, việc kết hợp gia tải trước và thoát nước thẳng đứng giúp rút ngắn thời gian thi công và tăng cường độ chịu tải của đất. Các công thức dự báo Su và độ cố kết được đề xuất và kiểm nghiệm trên các dự án này.
