MỞ ĐẦU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu đánh giá đặc trưng biến dạng và độ bền của đất loại sét có xét đến đặc điểm lún ướt giúp nhận biết được sự thay đổi về các tính chất cơ lý của mẫu đất trước và sau khi bão hòa nước đóng góp cho việc tính toán thiết kế cũng như giúp đánh giá, giải thích phần nào những sự cố về mất ổn định của các công trình xây dựng trong vùng đất có đặc điểm lún ướt. Có thể làm tiền đề, cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo ở những khu vực có đặc điểm cấu tạo địa chất tương tự. Khi khảo sát, tính toán thiết kế công trình trên các vùng đất có đặc điểm lún ướt cần có giải pháp xử lý hợp lý để tránh những sự cố công trình. Do ở khu vực nhiệt đới ẩm nên khu vực miền Đông Nam Bộ và Tây Nguyên xảy ra mạnh mẽ hiện tượng phong hóa.
Đặc điểm cấu tạo địa chất khu vực này tạo nên lớp vỏ phong hóa khác nhau phụ thuộc vào đá gốc, địa hình và một số yếu tố khác. Ngoài ra, do mực nước ngầm nằm khá sâu dưới mặt đất tự nhiên nên các lớp đất ở gần bề mặt thường có độ bão hòa thấp. Ở đây, vỏ phong hóa chủ yếu được cấu tạo bởi các lớp đất loại sét. Các yếu tố trên cho thấy các lớp đất này có thể có tính háo nước và khi tẩm ướt, đặc trưng cơ lý của chúng có thể bị thay đổi đáng kể.
Đề tài “Nghiên cứu đánh giá đặc trưng biến dạng và độ bền của đất loại sét có xét đến đặc điểm lún ướt” nhằm mục đích đánh giá khả năng lún ướt của đất của khu vực này. Kết quả nghiên cứu có thể cung cấp các thông tin hữu ích trong việc đánh giá các đặc trưng cơ lý của loại đất đặc thù của khu vực này. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu về biến dạng và độ bền của đất loại sét một số khu vực được đánh giá là có đặc điểm lún ướt. Từ đó, xem xét mức độ ảnh hưởng của đặc điểm lún ướt tới các thông số biến dạng và độ bền và đưa ra kiến nghị trong việc khảo sát và tính toán thiết kế công trình trên nền đất có đặc điểm lún ướt.
2 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Tổng hợp tài liệu báo cáo nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước về đất trên lớp vỏ phong hóa và đất có đặc điểm lún ướt. - Thực địa lấy mẫu ở một số vị trí được cho là đất có đặc điểm lún ướt ở khu vực Miền Đông Nam Bộ. - Thí nghiệm trong phòng xác định các chỉ tiêu vật lý, các chỉ tiêu về biến dạng, độ bền và các chỉ tiêu đặc biệt dành cho đất lún ướt của mẫu đất nguyên dạng: đặc trưng sức chống cắt không thoát nước qua thí nghiệm cắt trực tiếp; đặc trưng tính lún ướt của đất qua thí nghiệm nén lún. - Đưa ra những kết luận về đặc trưng biến dạng và độ bền của đất khi xét đến đặc điểm lún ướt.
- Đưa ra những kiến nghị trong công tác khảo sát, tính toán thiết kế cho các công trình khi xây dựng trên nền đất có đặc điểm lún ướt. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu là đất loại sét trên vỏ phong hóa và đất có mang những đặc điểm lún ướt. - Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc thí nghiệm trong phòng với một vài loại đất, nên kết quả nghiên cứu còn mang tính định hướng. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết: + Nghiên cứu về sự hình thành các vùng các khu vực có vỏ phong hóa là đất loại sét và đất có đặc điểm lún ướt.
+ Nghiên cứu cơ chế lún ướt (lún sập) và đặc điểm các tính chất của đất có tính lún ướt - Nghiên cứu thí nghiệm trong phòng: + Các thí nghiệm xác định các chỉ tiêu vật lý của đất + Thí nghiệm cắt trực tiếp thực hiện cho hai trường hợp mẫu tự nhiên và mẫu khi bão hòa. + Thí nghiệm nén lún thực hiện theo hai phương pháp một đường cong và hai đường cong nén nhằm xác định đặc tính lún ướt của mẫu đất. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT TRÊN VỎ PHONG HÓA CÁC TỈNH MIỀN ĐÔNG NAM BỘ VÀ TÂY NGUYÊN 1.1 ĐẶC ĐIỂM MỘT SỐ LOẠI ĐẤT TRÊN VỎ PHONG HÓA 1.1 Khái niệm vỏ phong hóa Vỏ phong hóa gồm tổ hợp đất đá được hình thành ở lớp trên cùng của vỏ lục địa Trái Đất, do tác dụng của các yếu tố phong hoá làm phá huỷ các loại đá gốc trầm tích, macma và biến chất trong một thời gian rất dài. Theo ảnh hưởng của khí hậu, vỏ phong hóa ở các đới khí hậu khác nhau có những đặc trưng khác nhau.
Tuỳ mức độ tác dụng của các nhân tố phong hoá vật lý (cơ học), hoá học, sinh học mà thành phần của vỏ phong hóa khác nhau. Trong trường hợp phong hoá cơ học đóng vai trò chủ yếu thì trong vỏ phong hóa còn giữ được cấu trúc của đá mẹ; còn trong trường hợp có mức độ tác dụng cao của phong hoá hoá học, sinh học thì trong vỏ phong hóa không còn thấy được dấu vết cấu trúc ban đầu của đá mẹ. Khi đó, trong đất thường chứa một hàm lượng sét đáng kể.2 Một số loại đất trên các loại đá khác nhau [1] Đất sườn tàn tích trên vỏ phong hóa ở khu vực Tây Nguyên và Đông Nam Bộ bao gồm: 1. Đất sườn tàn tích, tàn tích trên nền đá bazan trẻ βQII-IV Do được hình thành muộn, thời gian chưa đủ để phong hóa triệt để thành đất.
Chiều dày lớp phong hóa thường nhỏ hơn 5m, gồm đất sét, á sét chứa nhiều đá tảng đủ kích thước và dăm sạn. Đất sườn tàn tích, tàn tích trên nền đá bazan cổ βNII-QI Loại đất này phân bố rộng rãi ờ Tây Nguyên và Đông Nam Bộ. Ở điều kiện tự nhiên, đất có khối lượng riêng hạt rắn lớn, dung trọng khô thấp, hệ số rỗng lớn, các chỉ tiêu cơ học (c, φ, E) thuộc loại trung bình. Tính chất cơ lý của chúng thay đổi theo vị trí địa lý và địa hình.
Chiều dày tầng phong hóa từ 20-30m, chia thành ba lớp kể từ mặt đất xuống như sau: 4 Lớp 1 (edQ): Đất sét – á sét màu nâu đỏ, hàm lượng kết vón không đáng kể (khoảng 5%). Độ ẩm thay đổi nhiều theo mùa mưa và mùa khô. Lớp 2 (eQ): Đất sét – á sét màu loang lỗ. Hàm lượng vón kết laterit và dăm bazan thay đổi trong phạm vi rộng, có thể đạt tới 60-70% hạt có đường kính >2mm.
Tùy từng nơi, các vón kết laterit có dạng tròn đặc sít hoặc vô định hình. Lớp 3(eQ): Đất sét và á sét màu tím gan gà, đốm trắng, phớt các màu khác nhau. Lớp này có dung trọng khô thấp hơn hai lớp trên. Đất trên đá trầm tích lục nguyên (bột kết, cát kết) Đặc điểm của loại đất này là: nếu phân bố ở trên những vùng đồi thoải thì lớp mặt có nhiều hàm lượng hạt kết vón.
Nếu chúng được phân bố ở các sườn núi dốc thì hàm lượng vón kết laterit không đáng kể. Các chỉ tiêu cơ lý tương đối tốt. Đất trên nền đá phun trào (đaxit, biolit, anđezit) Chỉ tiêu cơ lý thuộc loại trung bình. Chiều dày lớp phong hóa bé.
Đất trên đá biến chất (gơnai) Tính chất cơ lý thường biến đổi trong phạm vi rộng. Phân thành nhiều lớp không đồng nhất. Đất trên nền đá xâm nhập sâu (granit, granodierit) Trong lớp edQ thường có tảng lăn, thậm chí là cỡ lớn. Dung trọng khô thấp.
Trong các loại đất phong hóa từ các loại đá khác nhau, chúng tôi nhận thấy đất sườn tàn tích, tàn tích trên nền đá bazan cổ βNII-QI là đối tượng cần nghiên cứu và có nhiều khả năng mang đặc tính lún ướt. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẤT TRÊN VỎ PHONG HÓA CÓ ĐẶC TÍNH LÚN ƯỚT (LÚN SẬP) 1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Đất lún ướt được phân phối rộng rãi trong hầu hết các nơi trên thế giới (ví dụ như Hoa Kỳ, Brazil, Ai Cập, Nam Phi và Trung Quốc) đặc biệt là ở vùng khô hạn và bán khô hạn. Theo Clemence và Finbarr (1981) [2] báo cáo, diện phân bố đất hoàng thổ (đất có tính lún ướt) khoảng 17% ở Hoa Kỳ, khoảng 17% ở châu Âu, 15% ở Nga và 5 Siberia, và khu vực rộng lớn của Trung Quốc. Hoàng thổ cũng gặp ở Nam Mỹ (Argentina và Uruguay) và Nam Phi.
Theo Beckwith và Derbyshire (1995) [2] các loại đất lún ướt bao gồm các vật liệu có thể xảy ra các hiện tượng lún sụp. Các tài liệu này bao gồm đất phong hóa hoặc bồi tích do gió, do nước, đất tàn tích và bồi tích, lở tích. Tuy nhiên, Bell và Bruyn (1997) báo cáo rằng phần lớn các loại đất lún ướt tự nhiên là đất bồi tích phong hóa. Theo Jennings và Knight (1975) [2] loại đất có nhiều khả năng lún ướt là: đất trầm tích có cấu trúc rời xốp; đất trầm tích do gió và đất phong hóa từ đá granit và đá phun trào axit.
Đất lún ướt thường được đặc trưng bởi cấu trúc rời xốp và có hình dạng hạt cồng kềnh kích thước hạt cát với một lượng nhỏ hạt sét, phổ biến thường có vật liệu xi măng dính kết nhẹ như canxi cacbonat, muối. Rất nhiều nhà nghiên cứu đã dựa vào các mối quan hệ chỉ tiêu vật lý của đất làm tiêu chí phân loại đất lún ướt.1 Tổng hợp một số tiêu chuẩn đánh giá lún ướt của một số tác giả [2], [3] Người nghiên Tiêu chuẩn Ghi chú cứu K = 0,5-0,75 mức độ lún ướt e Denisov Hệ số lún K = L cao e0 (1951) K= 1,0 sét pha không lún ướt K=1,5-2,0 đất không lún ướt γ 1 Gibbs và Bara WL / ( w − ) <1,0 xuất hiện lún ướt γd Gs γ d <12,6kN/m3 Biến dạng sẽ lớn; biến dạng sẽ Clevenger (1958) γ d >14,1kN/m3 nhỏ.
