Báo Cáo Tổng Kết Đề Tài Nghiên Cứu Sự Thay Đổi Hệ Số Rỗng và Hệ Số Thấm Đất Bùn Lòng Sông

Nghiên cứu sự thay đổi hệ số rỗng và hệ số thấm của đất bùn lòng sông dưới các cấp áp lực, cung cấp thông tin quan trọng cho quản lý tài nguyên nước.

• Tác giả: Võ Diệu Mỹ Linh
• Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Thanh Tú
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Sự Thay Đổi Hệ Số Rỗng và Hệ Số Thấm Đất Bùn Lòng Sông
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU
• 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.4. SỰ CẦN THIẾT TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU
• 1.5. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM
• 2.1. ĐẤT BÙN SÉT NẠO VÉT TỪ LÒNG SÔNG
• 2.2. VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
• 3.1. TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG
• 3.2. LÝ THUYẾT NÉN CỐ KẾT
• 3.2.1. Phương trình vi phân cố kết 1 chiều
• 3.2.2. Các giai đoạn nén cố kết
• 3.2.3. Phương pháp tính toán hệ số cố kết
• 3.3. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM
• 3.4. CHƯƠNG TRÌNH THí NGHIỆM
• 3.4.1. Kích thước mẫu thí nghiệm
• 3.4.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. MẪU THÍ NGHIỆM
• 4.2. XỬ LÍ SỐ LIỆU
• 4.2.1. Xử lý số liệu cho mẫu 1cm
• 4.2.2. Tổng hợp kết quả mẫu không gia cường
• 4.2.3. Kết quả mẫu gia cường 1 lớp
• 4.3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• 4.3.1. Hệ số rỗng của đất
• 4.3.2. Hệ số cố kết và thời gian cố kết của đất
• 4.3.3. Hệ số thấm của đất
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO NƯỚC NGOÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO TRONG NƯỚC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Hệ Số Rỗng Thấm Đất Bùn Lòng Sông

Nghiên cứu hệ số rỗng đất bùn lòng sông và hệ số thấm đất bùn lòng sông là cực kỳ quan trọng trong xây dựng, đặc biệt ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Việc nạo vét lòng sông tạo ra lượng lớn đất bùn, tiềm năng sử dụng trong san lấp, giảm chi phí xây dựng. Tuy nhiên, đất bùn có hệ số rỗng cao, cường độ thấp, dễ gây lún, mất ổn định công trình. Cần có giải pháp gia cố, cải tạo đất. Nghiên cứu này tập trung vào sự thay đổi hệ số rỗng và hệ số thấm dưới tác dụng của áp lực, làm cơ sở cho việc ứng dụng đất bùn trong xây dựng. Các nghiên cứu trong và ngoài nước đã chỉ ra vai trò của các biện pháp gia cố như vải địa kỹ thuật, đệm cát, cọc vật liệu rời. Tuy nhiên, cần nghiên cứu sâu hơn về ứng xử của đất bùn lòng sông được gia cố, đặc biệt là sự thay đổi hệ số rỗng và hệ số thấm.

1.1. Nghiên Cứu Trong Nước Về Đất Bùn Lòng Sông

Các nghiên cứu trong nước tập trung vào giải pháp xử lý nền đất yếu bằng đệm cát, vải địa kỹ thuật, bấc thấm, cọc xi măng đất. Lê Bá Vinh (2003) nghiên cứu xử lý nền đường cấp III bằng đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật. Lê Xuân Roanh (2014) đề xuất công nghệ xử lý nền đê, đập bằng nhiều biện pháp khác nhau. Nguyễn Chí Thuận (2017) nghiên cứu cố kết của đất sét bùn gia cường vải địa kỹ thuật và xỉ lò. Nguyễn Tấn Phước (2018) nghiên cứu cường độ đất bùn kết hợp vải địa kỹ thuật và đệm cát. Trần Văn Hiển (2015) nghiên cứu tương quan giữa độ chặt và các chỉ tiêu cơ lý của đất.

1.2. Nghiên Cứu Ngoài Nước Về Cải Tạo Đất Bùn Yếu

Nghiên cứu ngoài nước tập trung vào sử dụng đất bùn làm đất đắp cho công trình lấn biển. Shang và cộng sự (1998), Shen và cộng sự (2006) nghiên cứu sử dụng bùn lòng sông làm đất đắp. Zhang và cộng sự (2015) nghiên cứu về hệ số thấm và phương pháp tính lún cho lớp đất bùn yếu, chỉ ra ảnh hưởng của hệ số rỗng và hàm lượng sét. Palmeira và cộng sự (1998), Jewel (1996), Sitharam và cộng sự (2013) nghiên cứu sử dụng vải địa kỹ thuật và Geocell để gia cường đất bùn yếu. Các nghiên cứu khác tập trung vào kết hợp vải địa kỹ thuật, đệm cát, cọc đá để tăng khả năng chịu lực.

II. Vấn Đề Cốt Lõi Sự Thay Đổi Hệ Số Rỗng và Hệ Số Thấm

Việc sử dụng đất bùn lòng sông cho san lấp là giải pháp kinh tế, bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, đất bùn có hệ số rỗng lớn, độ lún cao, gây khó khăn cho việc xây dựng. Sự thay đổi hệ số rỗng theo thời gian và áp lực là yếu tố quan trọng cần nghiên cứu. Đồng thời, hệ số thấm ảnh hưởng đến tốc độ cố kết của đất. Cần hiểu rõ quan hệ giữa hệ số rỗng và hệ số thấm để dự đoán độ lún, ổn định của công trình. Việc gia cố đất bằng vải địa kỹ thuật, đệm cát có thể cải thiện đặc tính cơ lý đất bùn, nhưng cần nghiên cứu cụ thể về ảnh hưởng của các biện pháp này đến hệ số rỗng và hệ số thấm.

2.1. Ảnh Hưởng Của Áp Lực Lên Hệ Số Rỗng Đất Bùn

Áp lực tác dụng lên đất bùn gây ra sự nén chặt, làm giảm hệ số rỗng. Mối quan hệ này không tuyến tính và phụ thuộc vào loại đất, hàm lượng hữu cơ. Nghiên cứu cần xác định mối quan hệ giữa áp lực và hệ số rỗng, từ đó dự đoán độ lún của công trình. Các thí nghiệm xác định hệ số rỗng trong phòng thí nghiệm là cần thiết để thu thập dữ liệu.

2.2. Tầm Quan Trọng Của Hệ Số Thấm Trong Xây Dựng

Hệ số thấm quyết định tốc độ thoát nước của đất bùn. Đất có hệ số thấm thấp sẽ cố kết chậm, gây lún kéo dài. Cần xác định hệ số thấm của đất bùn lòng sông để tính toán thời gian cố kết. Phương pháp xác định hệ số thấm trong phòng thí nghiệm bao gồm thí nghiệm cột nước không đổi, cột nước thay đổi. Nghiên cứu cần so sánh kết quả từ các phương pháp khác nhau.

2.3. Mối Quan Hệ Giữa Hệ Số Rỗng Và Hệ Số Thấm

Có một mối quan hệ chặt chẽ giữa hệ số rỗng và hệ số thấm: khi hệ số rỗng giảm (đất bị nén chặt), hệ số thấm cũng giảm theo. Mối quan hệ này có thể được mô tả bằng các mô hình toán học hệ số rỗng và hệ số thấm, giúp dự đoán sự thay đổi hệ số thấm khi hệ số rỗng thay đổi do tải trọng hoặc thời gian. Xác định mối quan hệ này là cần thiết để đánh giá chính xác độ lún và ổn định của nền đất.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Hệ Số Rỗng và Hệ Số Thấm Đất Bùn

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thí nghiệm trong phòng thí nghiệm để xác định hệ số rỗng và hệ số thấm của đất bùn lòng sông. Mẫu đất được lấy từ lòng sông, sau đó tiến hành thí nghiệm nén cố kết để xác định sự thay đổi hệ số rỗng dưới tác dụng của áp lực. Đồng thời, thí nghiệm thấm được thực hiện để xác định hệ số thấm ở các cấp áp lực khác nhau. Kết quả thí nghiệm được xử lý, phân tích để xây dựng mô hình quan hệ giữa áp lực và hệ số rỗng, quan hệ giữa hệ số rỗng và hệ số thấm. So sánh kết quả với các nghiên cứu trước đây để đánh giá độ tin cậy.

3.1. Thí Nghiệm Xác Định Hệ Số Rỗng Đất Bùn

Thí nghiệm nén cố kết một trục là phương pháp chính để xác định hệ số rỗng. Mẫu đất bùn được đặt trong thiết bị nén, sau đó tăng dần áp lực và đo độ lún. Dựa vào độ lún, tính toán hệ số rỗng ở mỗi cấp áp lực. Tiêu chuẩn áp dụng cho thí nghiệm nén cố kết cần được tuân thủ để đảm bảo độ chính xác. Số lượng mẫu thí nghiệm và cấp áp lực cần được lựa chọn phù hợp để thu được kết quả tin cậy.

3.2. Thí Nghiệm Xác Định Hệ Số Thấm Đất Bùn Lòng Sông

Thí nghiệm thấm sử dụng thiết bị thấm để đo lượng nước chảy qua mẫu đất bùn trong một khoảng thời gian nhất định. Dựa vào lượng nước chảy qua, tính toán hệ số thấm. Có hai loại thí nghiệm thấm: cột nước không đổi và cột nước thay đổi. Lựa chọn phương pháp phù hợp tùy thuộc vào loại đất và mục đích nghiên cứu. Phương pháp xác định hệ số thấm này cần được thực hiện cẩn thận để tránh sai số.

IV. Kết Quả Phân Tích Hệ Số Rỗng và Hệ Số Thấm Đất Bùn

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ số rỗng của đất bùn lòng sông giảm dần khi áp lực tăng. Quan hệ giữa áp lực và hệ số rỗng có dạng đường cong, thể hiện tính nén lún của đất. Hệ số thấm cũng giảm khi áp lực tăng, do các lỗ rỗng trong đất bị thu hẹp. Vải địa kỹ thuật có tác dụng gia cố đất, giảm độ lún và tăng hệ số thấm. So sánh kết quả với các nghiên cứu trước đây cho thấy sự tương đồng về xu hướng, tuy nhiên giá trị cụ thể có thể khác nhau do đặc điểm của từng loại đất.

4.1. Đánh Giá Hệ Số Rỗng và Độ Lún Của Đất Bùn

Phân tích hệ số rỗng giúp đánh giá khả năng nén lún của đất bùn. Độ lún được tính toán dựa trên sự thay đổi hệ số rỗng dưới tác dụng của tải trọng. Kết quả cho thấy độ lún của đất bùn là đáng kể, cần có biện pháp gia cố để đảm bảo ổn định công trình. Vải địa kỹ thuật có thể giảm độ lún bằng cách phân tán tải trọng và tăng cường độ đất.

4.2. Ảnh Hưởng Của Vải Địa Kỹ Thuật Đến Hệ Số Thấm

Vải địa kỹ thuật có thể ảnh hưởng đến hệ số thấm của đất bùn. Trong một số trường hợp, vải địa kỹ thuật có thể làm tăng hệ số thấm bằng cách tạo ra các đường thoát nước. Tuy nhiên, nếu vải địa kỹ thuật bị tắc nghẽn bởi các hạt đất, hệ số thấm có thể giảm. Nghiên cứu cần đánh giá cụ thể ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật đến hệ số thấm trong điều kiện thực tế.

4.3. So Sánh Kết Quả Với Nghiên Cứu Trước Đây

So sánh kết quả với các nghiên cứu trước đây giúp đánh giá độ tin cậy và khả năng ứng dụng của nghiên cứu. Nếu kết quả tương đồng với các nghiên cứu khác, có thể khẳng định tính chính xác của phương pháp và kết quả. Tuy nhiên, cần lưu ý đến sự khác biệt về đặc điểm của từng loại đất và điều kiện thí nghiệm khi so sánh.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Nghiên Cứu Hệ Số Rỗng Thấm Đất Bùn

Nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế, thi công các công trình trên nền đất bùn yếu. Kết quả nghiên cứu giúp dự đoán độ lún, thời gian cố kết, từ đó lựa chọn biện pháp gia cố phù hợp. Nghiên cứu cũng có thể làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về gia cường đất bùn bằng các vật liệu khác nhau. Ứng dụng của nghiên cứu hệ số rỗng và hệ số thấm này có thể giúp tiết kiệm chi phí xây dựng, bảo vệ môi trường.

5.1. Cải Tạo Nền Đất Yếu Bằng Đất Bùn

Đất bùn có thể được sử dụng để cải tạo nền đất yếu sau khi được gia cố. Vải địa kỹ thuật, đệm cát, cọc vật liệu rời có thể được sử dụng để tăng cường độ và giảm độ lún của đất bùn. Việc sử dụng đất bùn giúp giảm chi phí vận chuyển vật liệu, bảo vệ môi trường. Cần có quy trình thi công và kiểm soát chất lượng chặt chẽ để đảm bảo hiệu quả.

5.2. Xử Lý Nền Đất Bùn Cho Công Trình

Xử lý nền đất bùn là bước quan trọng trước khi xây dựng công trình. Các biện pháp xử lý nền đất bùn bao gồm gia tải trước, sử dụng bấc thấm, cọc xi măng đất, vải địa kỹ thuật. Lựa chọn phương pháp phù hợp tùy thuộc vào đặc điểm của đất bùn và yêu cầu của công trình. Cần tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo ổn định lâu dài cho công trình.

5.3. Ứng Dụng Phần Mềm Tính Toán Hệ Số Rỗng Thấm

Các phần mềm tính toán hệ số rỗng và hệ số thấm giúp kỹ sư thiết kế nhanh chóng và chính xác. Phần mềm có thể mô phỏng quá trình cố kết, dự đoán độ lún, từ đó lựa chọn biện pháp gia cố tối ưu. Cần có kiến thức chuyên môn để sử dụng phần mềm hiệu quả. Kết quả tính toán cần được kiểm tra và đánh giá cẩn thận.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Đất Bùn

Nghiên cứu này đã góp phần làm sáng tỏ sự thay đổi hệ số rỗng và hệ số thấm của đất bùn lòng sông dưới tác dụng của áp lực. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn trong việc thiết kế, thi công các công trình trên nền đất bùn yếu. Hướng nghiên cứu tương lai có thể tập trung vào việc nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động đến hệ số rỗng và hệ số thấm, nghiên cứu sử dụng các vật liệu gia cố mới, phát triển các mô hình hóa hệ số rỗng và hệ số thấm tiên tiến hơn.

6.1. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Tải Trọng Động Lên Đất Bùn

Tải trọng động từ giao thông, động đất có thể gây ra những thay đổi đáng kể trong hệ số rỗng và hệ số thấm của đất bùn. Nghiên cứu cần mô phỏng tải trọng động trong phòng thí nghiệm, từ đó đánh giá ảnh hưởng của nó đến ổn định nền đất. Kết quả nghiên cứu giúp thiết kế các công trình chịu tải trọng động an toàn hơn.

6.2. Phát Triển Vật Liệu Gia Cố Đất Bùn Mới

Nghiên cứu cần tìm kiếm, phát triển các vật liệu gia cố đất bùn mới thân thiện với môi trường, có hiệu quả cao. Vật liệu gia cố sinh học, vật liệu tái chế có tiềm năng lớn trong tương lai. Nghiên cứu cần đánh giá tính chất cơ lý của đất bùn gia cố bằng các vật liệu mới, so sánh với các vật liệu truyền thống.

6.3. Xây Dựng Mô Hình Hóa Hệ Số Rỗng Thấm Tiên Tiến

Các mô hình hóa hệ số rỗng thấm hiện tại còn nhiều hạn chế. Nghiên cứu cần phát triển các mô hình tiên tiến hơn, phản ánh chính xác hơn quan hệ giữa áp lực, hệ số rỗng, hệ số thấm. Mô hình cần được kiểm chứng bằng các thí nghiệm thực tế. Mô hình chính xác giúp dự đoán độ lún, ổn định nền đất tốt hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÀ SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU .1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .1 Tình hình nghiên cứu trong nước.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước .2 SỰ CẦN THIẾT TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU .3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI. 11 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM .1 ĐẤT BÙN SÉT NẠO VÉT TỪ LÒNG SÔNG.2 VẢI ĐỊA KỸ THUẬT. 12 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .1 TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG: .2 LÝ THUYẾT NÉN CỐ KẾT: .1 Phương trình vi phân cố kết 1 chiều: .2 Các giai đoạn nén cố kết .3 Phương pháp tính toán hệ số cố kết .3 DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM: .4 CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM: .1 Kích thước mẫu thí nghiệm .2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm.

27 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .1 MẪU THÍ NGHIỆM. 31 Số lượng mẫu thí nghiệm và dữ liệu ban đầu được trình bày trong bảng 4.2 XỬ LÍ SỐ LIỆU: .1 Xử lý số liệu cho mẫu 1cm: .2 Tổng hợp kết quả mẫu không gia cường: .3 Kết quả mẫu gia cường 1 lớp: .3 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .1 Hệ số rỗng của đất: .2 Hệ số cố kết và thời gian cố kết của đất: .3 Hệ số thấm của đất:. 40 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ. 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO NƯỚC NGOÀI.

43 TÀI LIỆU THAM KHẢO TRONG NƯỚC. TỔNG QUAN VÀ SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước Lê Bá Vinh và cộng sự (2003) nghiên cứu giải pháp xử lý nền và tính tốn ổn định của công trình đường cấp III trên nền có lớp đất yếu mỏng. Nghiên cứu tập trung các biện pháp xử lý nền đất yếu bằng đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật và cừ tràm. Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định hệ số an toàn chống trượt đối với nền tự nhiên và xét ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật gia cố tăng ổn định của nền đất yếu dưới nền đường.

Lê Xuân Roanh (2014) đề xuất công nghệ xử lý nền và thi công đê, đập chắn sóng trên nền đất yếu. Nghiên cứu phân tích một số công nghệ xử lý nền đất sét yếu bao gồm (1) xử lý nền đê bằng đệm cát đóng vai trò lớp chịu lực và lớp thoát nước cho nền đê, (2) xử lý nền bằng bấc thấm làm tăng khả năng thoát nước trong nền qua hệ thống thoát nước đứng, (3) xử lý nền bằng giếng cát vừa đóng vai trò là biên thấm đứng, vừa đóng vai trò chịu tải trọng, tăng cường sức chịu tải cho nền, (4) ứng dụng vải địa kỹ thuật gia cố nền phân cách nền đê và thân đê, phân bố đều áp lực đất đắp, tăng độ bền chống trượt của khối đất đắp, giảm mặt cắt ngang đê, (5) xử lý nền bằng bè cây, (6) xử lý nền bằng cọc đệm cát và (7) gia cố bằng cọc xi măng đất. Nghiên cứu cho thấy phương pháp sử dụng vật liệu như cát hoặc cọc vật liệu rời giúp rút ngắn khoảng cách thoát nước bằng cách bố trí các hành lang thoát nước theo phương thẳng đứng và phương ngang, đồng thời trên bề mặt đất nền lại phủ lớp cát thoát nước và lớp gia tải nhằm đẩy nhanh cố kết. Nguyễn Chí Thuận (2017) có đề tài nghiên cứu gồm 2 phần: (1) Nghiên cứu về khả năng cố kết của đất sét bùn yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long khi gia cường vải địa kỹ thuật kết hợp lớp xỉ lò dưới điều kiện nén một trục; (2) Phân tích khả năng chống cắt của đất yếu khi gia cường vải địa kỹ thuật và đất yếu khi gia cường đệm cát 3 kết hợp vải địa kỹ thuật.

Kết quả thí nghiệm cho thấy thời gian cố kết T50 và T90 giảm dần từ thí nghiệm nén đất, đến đất kết hợp vải và thấp nhất là nén đất kết hợp vải + xỉ. Ở cùng cấp tải 50 kPa mẫu gia cường vải địa kỹ thuật giúp giảm thời thời gian cố kết T50 lên đến 79% và T90 là 72%, cũng ở cùng cấp tải 50 kPa xỉ lò kết hợp vải địa kỹ thuật giúp đẩy nhanh thời gian cố kết T50 lên đến 89% và T90 là 88% so với đất không gia cường; hệ số thấm k và tính nén lún (hệ số rỗng theo cấp tải trọng) của bản thân đất chỉ phụ thuộc vào bản chất của đất và tải trọng, không phụ thuộc vào cách bố trí vải địa kỹ thuật và xỉ lò. Nguyễn Tấn Phước (2018) nghiên cứu về cường độ đất bùn được nạo vét từ lòng sông kết hợp vải địa kỹ thuật và đệm cát. Quá trình nghiên cứu cường độ bùn đất được thực hiện trong điều kiện nén một trục CBR.

Bùn đất được nạo vét từ lòng sông là đất sét bão hòa có độ xốp cao và khả năng chống cắt thấp. Bùn đất được yêu cầu cải tiến hơn nữa trước khi áp dụng san lấp công trình. Luận văn trình bày kết quả của loạt bài kiểm tra so sánh giá trị CBR trên bùn đất nạo vét lòng sông được gia cố bằng vải địa kỹ thuật không dệt và đệm cát. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong điều kiện thời tiết khô, đất bùn không thấm nước và thực hiện với độ ẩm tối ưu thì cường độ đất bùn rất lớn; việc gia cường vải địa không gia tăng cường độ đất nền trong điều kiện không ngấm nước.

Nhưng trường hợp ngậm nước, đất bùn trở nên rất yếu vì đặc tính khả năng chịu lực kém. Khi đó, việc gia cường thêm vải địa hoặc đệm cát thì cường độ lại được cải thiện đáng kể. Kết quả cho thấy vải địa kỹ thuật không dệt và đệm cát có ý nghĩa cải thiện giá trị CBR đối với bùn đất đặc biệt là các mẫu bão hòa. Độ dày tối ưu của đệm cát là 1.5cm cho hiệu suất cao nhất của các trường hợp gia cường cải thiện bùn đất nạo vét lòng sông dưới điều kiện ngâm và không ngâm.

Trần Văn Hiển (2015) đã nghiên cứu thực nghiêm tương quan giữa độ chặt (hệ số đầm nén Kc) với các chỉ tiêu cơ lý là hệ số thấm Kt, lực dính C, góc ma sát trong để làm cơ sở đề suất những giải pháp phù hợp khi thiết kế và thi công đập đất độ ẩm cao.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Trên thế giới, với sự phát triển kinh tế nhanh chóng và dân số ngày càng tăng ở các khu vực ven biển, xây dựng các công trình lấn biển được coi là một biện pháp hữu hiệu để giải quyết tình trạng thiếu đất của các thành phố, các khu dân cư và các khu công nghiệp. Nhiều công trình lấn biển đã sử dụng phương pháp bơm bùn lòng sông làm đất đắp (Shang và cộng sự, 1998; Shen và cộng sự, 2006; Liu and Liu, 2008; Wang và cộng sự, 2014). Nhưng nhiều nền móng công trình thường phải chịu biến dạng và có độ lún rất lớn (Huerta and Rodriguez, 1992; Liu and Zhou, 2005) do đặc điểm của loại bùn này là có hàm lượng nước cao, có hệ số rỗng lớn, khả năng biến dạng lớn và chịu lực kém. Nghiên cứu về hệ số thấm và phương pháp tính lún cho lớp đất bùn yếu (Zhang và cộng sự, 2015) cho thấy hệ số rỗng và hàm lượng đất sét ảnh hưởng lớn đến hệ số thấm của loại đất này.

Kết quả cho thấy hệ số rỗng của bùn giảm dần theo thời gian. Đất đắp bằng bùn nạo vét cần thời gian vài năm để có thể ổn định và cần có những xử lý, gia cường nhằm đẩy nhanh quá trình cố kết trong đất bùn loại này. Nhiều phương pháp gia cường đã được áp dụng trên đất bùn như: sử dụng vải địa kỹ thuật, đệm cát, túi địa kỹ thuật Geocell, cọc vật liệu rời (đá-sỏi), … đem đến nhiều hiệu quả về mặt cải thiện cường độ cho đất bùn yếu. Palmeira và cộng sự (1998) phân tích ngược trường hợp đê trên nền đất yếu được gia cường bằng vải địa kỹ thuật đã cho thấy vải địa kỹ thuật là một giải pháp hiệu quả.

Jewel (1996) đề xuất sử dụng phương pháp giải tích để tính toán hệ số an toàn của nền đê được gia cường bằng vải địa kỹ thuật, nghiên cứu cho thấy đối với hệ số an toàn đối với đê gia cố vải địa kỹ thuật tối thiểu, Fs > 1.2 trong thiết kế thông thường. Sitharam và cộng sự, 2013 trình bày quá trình xây dựng kè cao 3m trên nền đất bùn đỏ - sản phẩm thải ra từ quá trình sản xuất của ngành công nghiệp nhôm và đề xuất mô hình phân tích khả năng chịu tải của lớp đất yếu gia cố bằng Geocell và sự kết hợp Geocell với vải địa kỹ thuât. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và phân tích cho thấy 5 việc sử dụng kết hợp Geocell và vải địa kỹ thuật luôn có lợi hơn so với việc chỉ sử dụng Geocell. Nhiều nghiên cứu kết hợp vải địa kỹ thuật và đệm cát cũng đã cho thấy hiệu quả làm tăng khả năng chịu lực của loại kết cấu liên hợp này trên đất yếu.

Kết quả nghiên cứu của Zhou và cộng sự (2008) cho thấy kết hợp vải địa kỹ thuật và đệm cát giúp tăng hệ số nền K30 lên 30 lần và độ lún giảm 44% và làm giảm ứng suất tại bề mặt lớp đất yếu so với đất yếu khi không được gia cố. Yu và cộng sự (2005) áp dụng các biện pháp khác nhau bao gồm thí nghiệm vật liệu, thử nghiệm mô hình ly tâm và phân tích số (FEM) để nghiên cứu cơ chế hoạt động của lớp gia cường (đệm cát và vải địa kỹ thuật) dưới đê chắn sóng trên nền đất yếu. Kết quả cho thấy lớp gia cường hạn chế sự dịch chuyển ngang và tăng tính ổn định cho đê. Đất nền càng yếu càng gây ra dịch chuyển ngang lớn và càng làm tăng hiệu quả của vải địa kỹ thuật, đặc biệt khi lớp đệm cát nằm dưới hoặc kẹp giữa lớp đất yếu.

Nghiên cứu thể hiện vải địa kỹ thuật có mô đun đàn hồi và độ rộng càng lớn càng đem lại hiệu quả cao trong ổn định nền đê. Geocell và đệm cát còn được kết hợp với cọc đá để gia cố nền đất yếu như được trình bày trong nghiên cứu của Dash và cộng sự (2013). Nghiên cứu đã cho thấy cọc đá có chiều dài và mật độ đảm bảo sẽ làm tăng gấp 3 lần khả năng chịu lực cho đất yếu. Geocell và đệm cát có thể làm tăng khả năng chịu lực của đất nền lên 7 lần.

Tuy nhiên nếu được kết hợp cả Geocell, đệm cát và cọc đá, khả năng chịu lực của đất nền có thể gấp 10 lần so với đất nền ban đầu chưa gia cố.