Nghiên cứu hệ số cố kết đất theo độ mặn và ứng dụng tính toán nền đường tại Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY

1.1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1.1. Vị trí địa lý, giới hạn khu vực nghiên cứu

1.1.2. Địa chất thủy văn – Địa chất công trình

1.2. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NHIỄM MẶN KHU VỰC KHẢO SÁT

1.2.1. Đặc điểm chung của vùng đất ngập mặn Cần Giờ

1.2.2. Vị trí và đặc điểm địa chất khu vực khảo sát

1.2.2.1. Vị trí khu vực khảo sát

1.2.2.2. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu [5]

1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ NHIỄM MẶN ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT

1.3.1. Trên thế giới

1.3.2. Nhận xét về ảnh hưởng của độ mặn đến các đặc trưng cơ lý

1.3.3. Tổng quan các nghiên cứu về sự nhiễm mặn theo không gian, thời gian

1.3.4. Nhận xét về nghiên cứu sự nhiễm mặn theo không gian, thời gian

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ ĐẤT NHIỄM MẶN, THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ MẶN VÀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT

2.1. PHÂN LOẠI ĐẤT NHIỄM MẶN

2.1.1. Phân loại theo dạng muối trong đất [5]

2.1.2. Phân loại theo mức độ nhiễm muối

2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ mặn

2.1.4. Cấu trúc của đất

2.1.5. Cấu trúc của các khoáng vật sét. Các tính chất cơ bản của khoáng vật sét

2.1.6. Nhận xét về các yếu tố ảnh hường đến độ mặn

2.2. THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG XÁC ĐỊNH ĐỘ MẶN VÀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT

2.2.1. Khái niệm độ mặn, phương pháp và thiết bị đo độ mặn trong phòng thí nghiệm

2.2.1.1. Khái niệm độ mặn

2.2.1.2. Cơ sở chọn phương pháp đo độ mặn

2.2.1.3. Thiết bị đo độ mặn

2.2.1.4. Phương pháp đo độ mặn [5]

2.2.2. Các phương pháp và thiết bị thí nghiệm trong phòng dùng để xác định các chỉ tiêu vật lý và cơ học

2.2.2.1. Thí nghiệm nhão dẻo

2.2.2.2. Thí nghiệm cắt trực tiếp

2.2.2.3. Thí nghiệm nén cố kết

3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐỘ MẶN ĐẾN HỆ SỐ CỐ KẾT Cv CỦA ĐẤT

3.1. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ MẶN VÀ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT

3.1.1. Thí nghiệm hiện trường

3.1.2. Thí nghiệm trong phòng

3.1.2.1. Thí nghiệm xác định tương quan lượng muối ban đầu (ISS)

3.1.2.2. Tiến hành thí nghiệm tăng mặn và lọc muối

3.1.2.3. Thí nghiệm xác định c, ϕ, kết hợp xác định γ

3.1.2.4. Thí nghiệm xác định W, Wp, Wl

3.1.2.5. Thí nghiệm xác định Gs

3.1.2.6. Thí nghiệm nén cố kết

3.1.3. Nhận xét về quá trình thí nghiệm

3.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

3.2.1. Kết quả thí nghiệm trong phòng

3.2.2. Mặt cắt địa chất

3.2.3. Nhận xét về kết quả thí nghiệm

3.3. SO SÁNH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỚI NHỮNG NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY NHẰM ĐÁNH GIÁ SỰ TƯƠNG ĐỒNG VỀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.3.1. Đối với mẫu tự nhiên:

3.3.1.1. Sự thay đổi độ mặn theo độ sâu:

3.3.1.2. Ảnh hưởng của độ mặn theo độ sâu đến sự thay đổi tính nhão dẻo của đất lớp bùn sét

3.3.1.3. Ảnh hưởng của độ mặn theo độ sâu đến sự thay đổi hệ số rỗng của đất lớp bùn sét

3.3.1.4. Ảnh hưởng của độ mặn theo độ sâu đến sự thay đổi các đặc trưng chống cắt của đất lớp bùn sét theo độ mặn

3.3.1.5. Kết quả nghiên cứu trước:

3.3.1.6. Ảnh hưởng của độ mặn theo độ sâu đến sự thay đổi các đặc trưng nén lún của đất lớp bùn sét

3.3.2. Đối với mẫu tăng mặn, lọc muối:

3.3.2.1. So sánh kết quả sự thay đổi tính nhão dẻo của đất lớp bùn sét sau khi lọc muối

3.3.2.2. So sánh kết quả sự thay đổi tính nhão dẻo của đất lớp bùn sét sau khi tăng mặn

3.3.2.3. So sánh kết quả sự thay đổi các đặc trưng sức chống cắt của đất lớp bùn sét sau khi lọc muối

3.3.2.4. So sánh kết quả sự thay đổi các đặc trưng sức chống cắt của đất lớp bùn sét sau khi tăng mặn

3.3.2.5. So sánh kết quả sự thay đổi các đặc trưng nén lún của đất lớp bùn sét sau khi lọc muối

3.4. PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẶN ĐẾN HỆ SỐ CỐ KẾT Cv CỦA ĐẤT

3.4.1. Ảnh hưởng của sự thay đổi độ mặn đến hệ số cố kết Cv của đất và sự thay đổi hệ số thấm kv, hệ số nén thể tích mv theo độ mặn

3.4.2. Ảnh hưởng của sự thay đổi độ mặn đến hệ số cố kết Cv, của đất

3.4.2.1. Mẫu lọc muối

3.4.2.2. Mẫu tăng mặn

3.4.3. Sự thay đổi các thông số ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số cố kết Cv (cụ thể là hệ số thấm kv và hệ số nén thể tích mv)

3.4.4. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hệ số thấm kv và hệ số nén thể tích mv theo hệ số cố kết Cv theo các cấp áp lực

3.4.5. Giải thích sự thay hệ số cố kết của đất theo độ mặn

3.4.5.1. Sự phụ thuộc của số cố kết Cv vào hệ số thấm kv và hệ số nén thể tích mv

3.4.5.2. Giải thích sự thay hệ số thấm kv và hệ số nén thể tích mv của đất theo độ mặn

3.4.5.2.1. Trường hợp đất tăng mặn ( hàm lượng muối trong đất tăng)

3.4.5.2.2. Trường hợp đất rửa mặn ( hàm lượng muối trong đất giảm)

3.5. BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT NHIỄM MẶN KHU VỰC HUYỆN CẦN GIỜ - TP.HỒ CHÍ MINH

4.1. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

4.2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG NỀN ĐƯỜNG

4.2.1. Tính toán chiều dày lớp đất đắp. Tính toán chiều cao nền đắp khi sử dụng số liệu địa chất mẫu 5.0m làm số liệu địa chất đại diện cho lớp bùn sét

4.2.2. Tính toán chiều cao nền đắp khi sử dụng số liệu địa chất mẫu 14.0m làm số liệu địa chất đại diện cho lớp bùn sét

4.2.3. Xác định các thông số đầu vào trong mô hình bằng phần mềm Plaxis 2D

4.2.4. Xác định chiều cao đắp tối đa cho một lần đắp làm cơ sở tạo trình tự tính toán trong mô hình Plaxis 2D

4.2.4.1. Chiều cao đắp tối đa cho một lần đắp đối với mẫu 5

4.2.4.2. Chiều cao đắp tối đa cho một lần đắp đối với mẫu 14

4.2.5. Mực nước ngầm

4.2.6. Đất nền công trình

4.3. MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VÀ TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

4.3.1. Mô hình tính toán

4.3.2. Trình tự tính toán

4.4. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

4.4.1. Đối với mẫu lọc muối

4.4.2. Bảng kết quả tính toán nền đường ứng với thông số địa chất của mẫu tự nhiên và lọc muối

4.4.3. Đối với mẫu tăng mặn

4.4.4. Bảng kết quả tính toán nền đường ứng với thông số địa chất của mẫu tự nhiên và mẫu tăng mặn

4.4.5. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ lún tức thời Si, độ lún cố kết Sc và thời gian kết thúc cố kết t theo độ mặn

4.4.6. Đối với mẫu lọc muối

4.4.7. Bảng kết quả tính toán nền đường ứng với thông số địa chất của mẫu tự nhiên và lọc muối

4.4.8. Đối với mẫu tăng mặn

4.4.9. Bảng kết quả tính toán nền đường ứng với thông số địa chất của mẫu tự nhiên và mẫu tăng mặn

4.4.10. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ lún tức thời Si, độ lún cố kết Sc và thời gian kết thúc cố kết t theo độ mặn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

3. Hướng nghiên cứu tiếp theo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

I. Tổng quan về khu vực nghiên cứu và các nghiên cứu trước đây

Nghiên cứu tập trung vào khu vực Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh, nơi có đặc điểm địa chất và thủy văn phức tạp. Đất nhiễm mặn là vấn đề chính, ảnh hưởng đến các chỉ tiêu cơ lý của đất. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng độ mặn có tác động đáng kể đến hệ số cố kết đất và các đặc tính khác như độ ẩm, hệ số rỗng, và sức chống cắt. Nghiên cứu này nhằm bổ sung thêm dữ liệu và phân tích sâu hơn về sự thay đổi của hệ số cố kết đất theo độ mặn, từ đó ứng dụng vào tính toán nền đường.

1.1. Đặc điểm địa chất và thủy văn

Khu vực Cần Giờ có địa hình thấp, chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều và xâm nhập mặn. Đất ở đây chủ yếu là đất bùn sét, có độ mặn cao, gây khó khăn trong xây dựng nền đường. Các nghiên cứu trước đã chỉ ra rằng độ mặn thay đổi theo độ sâu, ảnh hưởng đến các chỉ tiêu cơ lý của đất.

1.2. Tổng quan về nghiên cứu đất nhiễm mặn

Các nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã tập trung vào ảnh hưởng của độ mặn đến các đặc tính cơ lý của đất. Kết quả cho thấy độ mặn làm thay đổi hệ số cố kết đất, hệ số thấm, và hệ số nén thể tích. Nghiên cứu này kế thừa và phát triển các kết quả trước đó, tập trung vào ứng dụng tính toán nền đường trên đất nhiễm mặn.

II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp thí nghiệm trong phòng và hiện trường để xác định độ mặn và các chỉ tiêu cơ lý của đất. Các thí nghiệm bao gồm thí nghiệm nén cố kết, thí nghiệm cắt trực tiếp, và thí nghiệm xác định độ ẩm. Phương pháp tăng mặn và lọc muối được áp dụng để phân tích sự thay đổi của hệ số cố kết đất.

2.1. Phương pháp thí nghiệm

Thí nghiệm nén cố kết được thực hiện để xác định hệ số cố kết đất (Cv), hệ số thấm (kv), và hệ số nén thể tích (mv). Thí nghiệm cắt trực tiếp được sử dụng để xác định các đặc tính chống cắt của đất. Phương pháp tăng mặn và lọc muối giúp phân tích sự thay đổi của các chỉ tiêu cơ lý theo độ mặn.

2.2. Phân tích kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ số cố kết đất tăng đáng kể khi lọc muối, trong khi tăng mặn làm giảm hệ số cố kết đất. Các chỉ tiêu như hệ số thấm và hệ số nén thể tích cũng thay đổi rõ rệt theo độ mặn. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng của độ mặn đến đất.

III. Ứng dụng tính toán nền đường

Nghiên cứu ứng dụng kết quả thí nghiệm vào tính toán nền đường trên đất nhiễm mặn tại Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh. Sử dụng phần mềm Plaxis 2D, nghiên cứu mô phỏng sự thay đổi độ lún và thời gian kết thúc cố kết của nền đường theo độ mặn.

3.1. Mô phỏng tính toán

Phần mềm Plaxis 2D được sử dụng để mô phỏng tính toán nền đường trên đất nhiễm mặn. Kết quả cho thấy độ lún tăng đáng kể khi lọc muối, trong khi tăng mặn làm tăng thời gian kết thúc cố kết. Điều này ảnh hưởng đến thiết kế và thi công nền đường.

3.2. Đánh giá kết quả

Kết quả mô phỏng cho thấy độ mặn có ảnh hưởng lớn đến nền đường, đặc biệt là độ lún và thời gian cố kết. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp xử lý nền đường phù hợp để giảm thiểu ảnh hưởng của độ mặn.

Luận Văn Thạc Sĩ: Sự Thay Đổi Hệ Số Cố Kết Đất Theo Độ Mặn Và Ứng Dụng Tính Toán Nền Đường Tại Cần Giờ, TP Hồ Chí Minh