CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE TÍNH CHAT CUA VAT LIEU XI MANG DAT 1.1 TONG QUAN VE DAT YEU 1.1 Khái niệm về đất yếu và các tính chất của đất yếu. Đắt yếu là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0.5 ~ 1,0 daN/cm’) có tính nén lún lớn, hằu như bão hoà nước, có hệ số rỗng lớn (e>1), dạng thấp (E,<50 daN/em)), lực chống cắt nhỏ. Nói chung các thưởng có những đặc điểm sau: ất sét có lẫn hữu cơ hoặc nhiều hoặc ít ~ Hàm lượng nước cao và trọng lượng đơn vị thé - Tính thắm nước rit nhỏ ~ Cường độ chống cắt nhỏ và tính nén lún cao. Với những đặc tính nêu trên nếu không có các biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên đất yếu sẽ rất khó khăn hoặc không thể thực hiện được.
Về nguồn gốc, đất yếu có thể được thành tạo trong điều kiện lục dia, vũng vịnh hoặc vịnh bí Tay theo thành phần vật chất, phương pháp và kiện hình thành, vị trí không gian, điều kiện địa lý và khí hậu .mà tồn tại các loại đất yếu khác nhau như đất sét mềm, cát hạt mịn, than bùn, các loại trim tích bị mùn hóa, than bùn hóa. Việt Nam chúng ta thường gặp các loại đất yếu sau đây. LLL Bin Theo quan điểm địa chất thi bùn là các lớp đất mới được tao thành trong môi trường nước ngọt hoặc trong môi trường biển, gồm các hạt rat mịn (nhỏ hơn 200 1) với tỷ lệ phần trăm các hat < 2 41 cao, bản chit khoáng vật ‘Luan vấn Thạc sĩ Ding Dinh Thành Trường Đại học Thuỷ Lợi 8 thay đổi và thường có kết cấu tổ ong. Theo quy phạm Liên Xô SNIP II-1.62 thi bin là trim tích thuộc giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất đá loại sét, được thành tạo trong nước, có sự tham gia của các quá trình vi sinh vật.
‘Theo thanh phan hạt, bùn có thể là á cát, á sét và cũng có thé là cát mịn va đều có chứa một hàm lượng hữu cơ nhất định (đôi khi đến 10-12%), càng xuống sâu hàm lượng này càng giảm. Trong thành phan khoáng vật của bin biển thường chứa nhiều khoáng vật sét thuộc nhóm ilit và mônmônilônit. Trong bùn nước ngọt thì có nhiều ilit và kaolinit. Khả năng chịu tải của bùn rất nhỏ, biển dang rất lớn, mô dun biến dang chỉ vào khoảng 1-5 daN/em? (với bùn sét) và từ 10-25 daN/em® (với bùn á sét và bùn á edt), hệ số nén lún thi có thé đặt tới 2-3 cm/daN, 4.2 Bàn thấi Bin thối là loại bùn nước ngọt, được hình thành từ sản vật phân rã xác.
Chủ yếu là thực vật đưới vùng nước dong, chứa trên 10% khối lượng vật chất hữu cơ dưới dạng mùn và tần tích thực vật Bùn thối có hệ số rỗng e, > 3, độ sệt B > 1, tính phân tin cao, lượng chứa các hạt lớn hon 0,25 mm thường không vượt quá 5% theo khối lượng, 1.3 Than bùn La loại dit hữu cơ được hình thành từ các thực vật chết khô tự nhiên vùng dim lay chưa phân hủy hoàn toàn do không đủ dưỡng khí trong điều. kiện độ âm cao, chứa trên 50% khối lượng các vật chất hữu cơ. Than bùn có dung trọng khô rất thấp (3-9 kN/m’), hàm lượng hữu cơ chiếm từ 20-80%, thường có màu den hoặc nâu sim, cấu trúc không min, côn thấy tàn dư thực vật 1.4 Dat than bùn Dat than bùn là loại đất cát và dat sét, chứa 10 đến 50% khối lượng than bùn khi cân khô ‘Luan vấn Thạc sĩ Ding Dinh Thành Trường Đại học Thuỷ Lợi 9 1.5 Dat sét mềm ‘Dat sét mềm là các loại đất sét hoặc á sét tương đối chặt, bão hỏa nước. và có cường độ cao hơn so với bùa.
Theo cách phân loại thi loại đất này có chi số déo > 17 và độ sét từ 0,5 + 0,7, Dat sét gồm chủ yếu là các hạt nhỏ như thạch anh, fenspat và các khoáng vật sét. Các khoáng vật sét này là các silicat alumin có thể chứa các ion Mg, K, Ca, Na và Fe. chia thành 3 loại chính là ilit, kaolinit và môn-mônilônit. Đây là những khoáng vật làm cho đất sét có.
đặc tính riêng của nó, 1.2 Sự phân bổ và tính chất các vùng đất yếu ở Việt Nam Giống như khu vực Đông Nam A, các vùng đắt mềm yếu ở Việt Nam chủ yêu là những ting trầm tích mới được thành tạo trong thé ky thứ tư. Theo kết quả nghiên cứu về địa chất, ting tram tích này chủ yếu là trầm tích tam. giác châu, thường gặp ở các miễn đồng bằng. Căn cứ vào nguồn gốc và điều kiện hình thành có thể có một số nhận xét như sau: 1.1 Dat yếu ding bằng Bắc Bộ ‘Theo tải liệu địa chất kiến tạo thì đồng bằng Bắc Bộ được hình thành trên một miễn vòng rộng lớn.
Đầu tiên chịu chế độ biển rồi đến chế độ vũng hồ, sau đó là trầm tích kỷ thứ tư. Về mặt địa hình, địa mạo thi đây là miễn đồng bằng thuộc loại địa hình bồi tụ. Do các điều kiện địa hình, địa chất nên chiều day tầng trầm tích kỷ thứ tư rit day, từ hàng chục mét.2 Bat yếu đồng bằng ven biển Miền Trung Là đồng bằng mai mòn bồi tụ điển hình. Trầm tích kỷ thứ 4 ở đây thường thấy ở vùng thung lũng các sông và thường là loại phủ sa bỗi tích.
So với vùng đồng bằng Bắc bộ, ting trim tích ky thứ 4 ở đây không day lắm. Tuy nhiên, các tram tích ở đây cũng rất đa dạng, có loại trim tích bồi tụ tam giác châu, có loại trim tích bồi tụ ven biển. Vùng duyên hải Miễn trung thuộc. loại trim tích phát triển trên các đầm phá cạn din va nó chính là b tích trong điều kiện lắng dong tĩnh ‘Luan vấn Thạc sĩ Ding Dinh Thành Trường Đại học Thuỷ Lợi 10 1.3 Dat yếu đằng bằng sông Cứu Long Vùng đồng bằng sông Cửu Long là vùng đồng bằng châu thé của hệ thống sông Mê Kông chảy vào nước ta.
Đây là vùng phân ác trim tích mềm yếu có bé day lớn, nguồn vật liệu xây dựng khóang tự nhiên hau như rất khan hiểm. Theo các tài liệu nghiên cứu về địa chất, trong vùng chủ yếu các thành tạo trim tích. Ở Việt Nam ta đã xây dựng nhiều công trình trên nên đất yêu, điển hình là các hệ thong dé điều. Ngày nay, do tắc độ phát triển nhanh chóng của nền inht xã hội, công tác xây dựng đồi hỏi không được phép kéo dài thỏi gian ic chọn tuyển công trình nhiễu khi không tránh được việc phải đặt ‘u hiện nay có nhiều phương pháp, trong đó.
phương pháp sử dung công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng đất (XMB) là phương pháp mới để giải quyết vẫn để này.3 Những vấn đề kỹ thuật khi xây dựng công trình trên đất yếu Chi phí xử lý nền móng khi xây dựng công trình trên nền đất yếu thường chiếm một tỷ trọng lớn trong toàn bộ giá thành xây dựng công trình. Bài toán cần đặt ra để giải quyết khi xây dựng công trình trên nền đất yếu là - Độ lún tuyệt đối và chênh lệch lún: độ lún tuyệt đối có giá trị lớn và kéo dài, nhưng chênh lệch lún giữa các bộ phận của kết cấu mới là vấn đề quan trọng. Nhiễu trường hợp do chênh lệch lún đã lim phá hủy kết cất gây nứt, vỡ = Ôn định tông thé: Do cường độ dat nén không đủ khả năng chịu tải dẫn đến phá hoại mái dốc. Bai toán phải gidi quyết là tính toán tính sức chịu tải của móng, én định của nền đắp, én định của mái đốc, áp lực đất lên tường chắn, sức chịu tải ngang của cọc.
liệu đầu vào phục vụ thiết kế xử lý đất yêu lả hết sức quan trong, bao gồm: phương pháp khảo sát, phương pháp thí nghiệm và thiết bị thí ‘Luan vấn Thạc sĩ Ding Dinh Thành Trường Đại học Thuỷ Lợi „ nghiệm, lựa chọn thông số đầu vào ứng với các trạng thái Lim việc, lựa chọn. mô hình tính, Những vấn dé trên chỉ là quan tâm bắt buộc khi tính toán xử lý nền đất yếu nói chung, nó cũng là vấn dé hết sức quan trọng khi xử lý bằng cọc XMĐ. 12 TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ TRỘN SÂU VA VAT LIEU XIMĂNG-ĐÁT 1.1 Lịch sử phát 0 , phân loại công nghệ trộn sâu. ‘Cong nghệ trộn sâu (Deep mixing method - DM) là công nghệ trộn chất kết dính với đất tại chỗ dưới sâu.
Tùy thuộc vào vật liệu kết dính và phương pháp trộn mã nó được phân thành các loại khác nhau. Theo thiết bị trộn, có 2 kiểu là phương pháp trộn kiểu tia (Jet~ uting) và phương pháp trộn cánh cơ khí (Mechanical). Theo vật liệu trộn, có kiểu trộn ướt (vữa) và kiểu trộn khô (phun xi mang khô). ng nghệ tin 2u [se May ethos [ Nấu canh rl (Wecharicl (hat het đh dang "v0 Hình I.1- Phân loại DMM theo phương pháp trộn và vật liệu kết dinh Trong thực tế nghiên cứu và sản suất cho thấy chất lượng của vật liệu XMĐ trộn ướt tốt hơn nhỉ so với trộn khô, Chính vì vậ „ trong Luận văn chỉ tập trung nghiên cứu XMD trộn kiéu tia (Jet-grouting), 1.
2 Tinh hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ trộn sâu trên thé giới “Từ năm 1960, Nhật Bản là nước dẫn đầu trong việc nghiên cứu và phát triển công nghệ DM. Ban đầu chất kết dính được nghiên cứu là vôi (DLM) ‘Luan vấn Thạc sĩ Ding Dinh Thành Trường Đại học Thuỷ Lợi 12 Năm 1975, phương pháp trộn ướt sử dụng chất kết dính là xi măng (CDM) ra đời. Việc nghiên cứu sau đó ở Nhật Bản được thực hiện một cách bài bản 48 nâng cao hiệu quả gia cổ. Bao gồm 3 vấn đề: (1) Các nghiên cứu lý thuyết phục vụ cho thiết kế.
Ví dụ như nghiên cứu về khả năng chịu động đất (Inatomi và nnk, 1984, 1986) về tinh chất của xi măng- dat (Honjo, 1982), khả năng chống hoá lỏng (Hirama và Toriihara, 1983; Suzuki và nnk, 1986), khả năng chịu rung động (Inatomi và nnk, 1985), kiểm soát hồ đảo (Tanaka, 1993; Matsushi ta va nnk, 1993); (2) Các nghiên cứu cải tiến thiết bị thi công. Vi dụ như của Nishibafashi, 1985. Các nghiên cứu nảy tập trung vào phương pháp phụt áp suất cao, công nghệ tạo ra cột XMP có hình dạng khác: nhau; (3) Các nghiên cứu về kiểm soát chất lượng như của Mitsuhashi và nnk, 1996; Zheng và shi, 1996. Nam 1980, Bộ Xây dựng Nhật Bản đã phát triển phương pháp khoan.
phut khô gọi tit là DIM dựa trên các tai liệu của Thủy Điển. phương pháp này đang được sử dụng nhiều và có nhiều cai tiến thiết bị để nâng cao năng suất thi công.