Nghiên cứu sử dụng đất đá thải mỏ than Cẩm Phả Quảng Ninh làm đường ô tô

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐẤT, ĐÁ THẢI MỎ THAN TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ

1.1. Tổng quan về đất, đá thải từ các mỏ khai thác than

1.1.1. Khai thác than và đất đá thải từ các mỏ than - trên thế giới

1.1.2. Khai thác than và thực trạng đất, đá thải từ các mỏ than ở Quảng Ninh, Việt Nam

1.1.3. Quy mô và thực trạng bãi đổ thải Đông Cao Sơn, Cẩm Phả, Quảng Ninh

1.2. Tổng quan về sử dụng đất, đá thải trong xây dựng đường ô tô

1.2.1. Những kết quả nghiên cứu và chỉ dẫn kỹ thuật ở nước ngoài

1.2.2. Những kết quả nghiên cứu bước đầu và chỉ dẫn kỹ thuật ở Việt Nam

1.3. Tổng hợp, phân tích và đề xuất nội dung nghiên cứu

1.3.1. Thực trạng đất, đá thải do khai thác than trên thế giới và ở nước ta

1.3.2. Những kết quả nghiên cứu về sử dụng đất, đá thải từ khai thác than ở trong và ngoài nước

1.3.3. Phân tích và đề xuất nội dung nghiên cứu

1.3.4. Mục tiêu nghiên cứu

1.3.5. Nội dung nghiên cứu

1.3.6. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG ĐẤT, ĐÁ THẢI MỎ THAN QUẢNG NINH LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ

2.1. Nghiên cứu cơ sở khoa học sử dụng vật liệu đất, đá gia cố chất kết dính vô cơ trong xây dựng mặt đường ô tô

2.1.1. Khái niệm chung về gia cố vật liệu

2.1.2. Sự hình thành cường độ của đất gia cố chất kết dính vô cơ

2.1.3. Sự hình thành cường độ của các lớp vật liệu gia cố xi măng

2.2. Thiết kế thí nghiệm và trình tự phân tích thống kê xử lý số liệu

2.2.1. Thiết kế thí nghiệm

2.2.2. Các công thức tính toán

2.2.3. Đánh giá số mẫu trong tổ mẫu

2.2.4. Loại bỏ số liệu ngoại lai và đánh giá độ chụm

2.2.5. Trình tự thiết kế thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm

2.3. Khảo sát, lấy mẫu đại diện và thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ, lý, hóa của đất, đá thải mỏ than Quảng Ninh

2.3.1. Lựa chọn bãi thải đại diện

2.3.2. Đặc điểm chung của bãi thải Đông Cao Sơn

2.3.3. Lấy mẫu đất, đá thải đại diện

2.3.4. Thành phần khoáng hóa của đất, đá bãi thải

2.3.5. Xác định thành phần hạt

2.3.6. Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ bản của đất, đá thải

2.3.7. Nhận xét, đánh giá kết quả thí nghiệm đất, đá thải để sử dụng làm vật liệu xây dựng nền đường và kết cấu mặt đường

2.4. Nghiên cứu đề xuất lựa chọn cấp phối đất, đá thải mỏ than Quảng Ninh làm vật liệu kết cấu mặt đường ô tô

2.4.1. Thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý cấp phối đá nhóm A-ĐCS

2.4.2. Thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý cấp phối đá nhóm AB-ĐCS

2.5. Nghiên cứu cấp phối đá dăm nhóm A-ĐCS và nhóm AB-ĐCS gia cố xi măng làm vật liệu trong kết cấu mặt đường ô tô

2.5.1. Tóm tắt yêu cầu và nội dung nghiên cứu

2.5.2. Kế hoạch thí nghiệm

2.5.3. Chế bị mẫu và thí nghiệm

2.5.4. Kết quả thí nghiệm đối với nhóm A-ĐCS gia cố xi măng

2.5.5. Kết quả thí nghiệm đối với nhóm AB-ĐCS gia cố xi măng

2.5.6. So sánh kết quả thí nghiệm A-ĐCS và AB-ĐCS với tỷ lệ xi măng 4%, 6%

2.5.7. So sánh kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi A-ĐCS và AB-ĐCS

2.6. Nhận xét, kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG VỚI KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG SỬ DỤNG ĐẤT, ĐÁ THẢI MỎ THAN QUẢNG NINH GIA CỐ XI MĂNG

3.1. Thiết kế đoạn đường thử nghiệm hiện trường

3.1.1. Tóm tắt nội dung và những yêu cần đoạn thử nghiệm hiện trường

3.1.2. Lựa chọn vị trí, mặt bằng và các thông sô hình học đoạn đường thử nghiệm

3.1.3. Kết cấu mặt đường thử nghiệm

3.2. Nghiên cứu sản xuất vật liệu cấp phối đất, đá thải

3.2.1. Khai thác, vận chuyển và tập kết vật liệu

3.2.2. Công tác sản xuất vật liệu thử nghiệm

3.3. Thi công nền đường đoạn thử nghiệm

3.3.1. Vật liệu đắp nền đường

3.3.2. Xử lý nền đường trước khi đắp

3.3.3. Thi công đắp đất nền đường

3.3.4. Kết quả kiểm tra nghiệm thu nền đường

3.4. Thi công các lớp kết cấu áo đường đoạn thử nghiệm

3.4.1. Thi công lớp móng AB-ĐCS dày 18cm

3.4.2. Thi công lớp móng AB-ĐCS gia cố xi măng dày 16cm

3.5. Thi công lớp đá dăm láng nhựa dày 3.5 cm tiêu chuẩn 4.2 Thi công các lớp láng nhựa

3.6. Nghiên cứu thử nghiệm giải pháp hạn chế vết nứt trong lớp cấp phối đất, đá gia cố xi măng

3.6.1. Giải pháp tạo đường nứt trước (cắt khe giả)

3.6.2. Điều chỉnh quy cách bảo dưỡng

3.6.3. Đo đạc theo dõi dõi diễn biến vết nứt

3.6.4. Những lưu ý trong thiết kế, thi công và bảo dưỡng lớp đá thải gia cố xi măng96

3.7. Theo dõi đánh giá kết cấu mặt đường

3.7.1. Công tác kiểm tra nghiệm thu mặt đường

3.7.2. Khoan mẫu đánh giá cường độ chịu nén và ép chẻ

3.7.3. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén và cường độ ép chẻ

3.7.4. Đánh giá chung về đoạn đường thử nghiệm

3.8. Nhận xét, kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG LỚP ĐẤT, ĐÁ THẢI MỎ THAN QUẢNG NINH

4.1. Nguyên tắc đề xuất và phạm vi áp dụng kết cấu mặt đường

4.1.1. Nguyên tắc đề xuất kết cấu mặt đường

4.1.2. Phạm vi áp dụng kết cấu mặt đường

4.2. Lựa chọn phương pháp thiết kế kết cấu mặt đường

4.3. Đề xuất các kết cấu mặt đường

4.3.1. Kết cấu mặt đường cho đường giao thông nông thôn

4.3.2. Kết cấu mặt đường cho đường ô tô công cộng

4.3.3. Kết cấu mặt đường cho đường ô tô cao tốc, đường chịu tải trọng nặng

4.3.4. Giải pháp chống nứt phản ánh khi sử dụng lớp móng gia cố xi măng

4.4. Các thông số thiết kế kết cấu mặt đường

4.4.1. Thông số về tải trọng:

4.4.2. Thông số về nền đường:

4.4.3. Thông số về khí hậu:

4.4.4. Thông số về vật liệu:

4.5. Tính toán kết cấu mặt đường

4.6. Công nghệ sản xuất vật liệu đá thải Quảng Ninh

4.7. Công nghệ thi công kết cấu mặt đường sử dụng vật liệu đá thải Quảng Ninh

4.8. Nhận xét, kết luận Chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về đất đá thải mỏ than và ứng dụng trong xây dựng đường ô tô

Đất đá thải mỏ than từ các mỏ khai thác than tại Cẩm Phả, Quảng Ninh đã trở thành một vấn đề môi trường nghiêm trọng. Với khối lượng lớn đất đá thải tích tụ qua nhiều năm, việc tìm kiếm giải pháp tái sử dụng là cần thiết. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng đất đá thải mỏ than làm vật liệu xây dựng đường ô tô, góp phần giảm thiểu ô nhiễm và tận dụng nguồn tài nguyên địa phương. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra tiềm năng của việc sử dụng đất đá thải trong các công trình giao thông, đặc biệt khi được gia cố bằng xi măng.

1.1. Thực trạng đất đá thải mỏ than tại Quảng Ninh

Khu vực Cẩm Phả, Quảng Ninh là một trong những trung tâm khai thác than lớn nhất Việt Nam. Việc khai thác than lộ thiên đã tạo ra lượng lớn đất đá thải, gây ra các vấn đề môi trường như ô nhiễm không khí, nước và nguy cơ sạt lở. Các bãi thải như Đông Cao Sơn chứa hàng tỷ mét khối đất đá thải, đòi hỏi các giải pháp quản lý hiệu quả. Nghiên cứu này đề xuất việc tái sử dụng đất đá thải làm vật liệu xây dựng, đặc biệt là trong các công trình giao thông, nhằm giảm thiểu tác động môi trường.

1.2. Ứng dụng đất đá thải trong xây dựng đường ô tô

Việc sử dụng đất đá thải mỏ than làm vật liệu xây dựng đường ô tô đã được nghiên cứu và áp dụng tại nhiều quốc gia. Khi được gia cố bằng xi măng, đất đá thải có thể đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết cho kết cấu mặt đường. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá tính khả thi của việc sử dụng đất đá thải từ Cẩm Phả, Quảng Ninh trong xây dựng đường ô tô, đồng thời đề xuất các giải pháp kỹ thuật để đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình.

II. Nghiên cứu thí nghiệm và đề xuất sử dụng đất đá thải mỏ than

Nghiên cứu tiến hành các thí nghiệm trong phòng để đánh giá tính chất cơ lý của đất đá thải mỏ than từ Cẩm Phả, Quảng Ninh. Kết quả cho thấy, khi được gia cố bằng xi măng, đất đá thải có thể đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật cần thiết cho việc sử dụng trong kết cấu mặt đường. Các thí nghiệm bao gồm xác định thành phần hạt, độ dẻo, và cường độ chịu nén, đã chứng minh tiềm năng của việc sử dụng đất đá thải làm vật liệu xây dựng.

2.1. Thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của đất đá thải

Các thí nghiệm trong phòng được tiến hành để xác định các chỉ tiêu cơ bản của đất đá thải mỏ than, bao gồm thành phần hạt, độ dẻo, và cường độ chịu nén. Kết quả cho thấy, đất đá thải có thể đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khi được gia cố bằng xi măng. Đặc biệt, cấp phối đá dăm nhóm A-ĐCS và AB-ĐCS đã được đề xuất làm vật liệu chính trong kết cấu mặt đường.

2.2. Đề xuất sử dụng đất đá thải trong kết cấu mặt đường

Dựa trên kết quả thí nghiệm, nghiên cứu đề xuất sử dụng đất đá thải mỏ than gia cố xi măng làm vật liệu trong kết cấu mặt đường. Các giải pháp kỹ thuật được đề xuất bao gồm việc kiểm soát tỷ lệ xi măng, quy trình thi công, và bảo dưỡng để đảm bảo độ bền và ổn định của công trình. Điều này không chỉ giúp tận dụng nguồn tài nguyên địa phương mà còn góp phần vào phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

III. Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường và đánh giá hiệu quả

Nghiên cứu tiến hành thực nghiệm hiện trường để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng đất đá thải mỏ than trong xây dựng đường ô tô. Các đoạn đường thử nghiệm được thi công và theo dõi trong thời gian dài để đánh giá độ bền và ổn định. Kết quả cho thấy, đất đá thải gia cố xi măng đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các công trình giao thông.

3.1. Thi công và theo dõi đoạn đường thử nghiệm

Các đoạn đường thử nghiệm được thi công sử dụng đất đá thải mỏ than gia cố xi măng. Quá trình thi công bao gồm các bước như san rải, lu lèn, và bảo dưỡng. Các chỉ tiêu kỹ thuật như độ chặt, mô đun đàn hồi, và cường độ chịu nén được theo dõi và đánh giá định kỳ. Kết quả cho thấy, đất đá thải gia cố xi măng đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và có độ bền cao.

3.2. Đánh giá hiệu quả và đề xuất ứng dụng

Dựa trên kết quả thực nghiệm, nghiên cứu đánh giá hiệu quả của việc sử dụng đất đá thải mỏ than trong xây dựng đường ô tô. Các đề xuất ứng dụng bao gồm việc mở rộng quy mô sử dụng đất đá thải trong các công trình giao thông khác, đồng thời cải thiện quy trình thi công và bảo dưỡng để đảm bảo chất lượng công trình. Điều này góp phần vào phát triển bền vững và bảo vệ môi trường tại khu vực Cẩm Phả, Quảng Ninh.

Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Ứng dụng đất đá thải từ mỏ than Cẩm Phả Quảng Ninh trong xây dựng đường ô tô