I. Ổn định mái dốc và nền cát pha sét
Ổn định mái dốc là vấn đề quan trọng trong xây dựng, đặc biệt ở khu vực có địa hình đồi núi. Nền cát pha sét là loại đất phổ biến tại các tỉnh miền Đông Nam Bộ, có đặc tính dễ bị xói mòn và mất ổn định khi gặp mưa lớn. Nghiên cứu này tập trung vào việc tăng cường ổn định mái dốc trên nền cát pha sét bằng phương pháp cọc đất trộn xi măng. Phương pháp này giúp cải thiện độ bền của đất, ngăn chặn hiện tượng sạt lở, đặc biệt trong điều kiện thời tiết bất lợi.
1.1. Hiện tượng mất ổn định mái dốc
Mất ổn định mái dốc thường xảy ra do sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng và trọng lực. Các dạng phá hoại phổ biến bao gồm sụt lở, trượt tịnh tiến, và trượt xoay. Nền cát pha sét dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, dẫn đến giảm cường độ chống cắt và gây ra sạt lở. Nghiên cứu này nhằm tìm giải pháp hiệu quả để ngăn chặn các hiện tượng này.
1.2. Đặc tính của nền cát pha sét
Nền cát pha sét có độ bền thấp khi bão hòa nước, dễ bị xói mòn và mất ổn định. Việc sử dụng cọc đất trộn xi măng giúp cải thiện cường độ chống cắt của đất, tăng khả năng chịu tải và ổn định mái dốc. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định tỷ lệ xi măng tối ưu để gia cố nền đất.
II. Cọc đất trộn xi măng và kỹ thuật gia cố
Cọc đất trộn xi măng là phương pháp gia cố nền đất hiệu quả, được áp dụng rộng rãi trong xây dựng. Phương pháp này sử dụng hỗn hợp đất và xi măng để tạo thành cọc có độ bền cao, giúp ổn định mái dốc. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định cường độ chống cắt của hỗn hợp đất-xi măng với các tỷ lệ xi măng khác nhau (3%, 5%, 7%, 9%).
2.1. Nguyên lý của cọc đất trộn xi măng
Cọc đất trộn xi măng được tạo thành bằng cách trộn đất với xi măng theo tỷ lệ nhất định. Hỗn hợp này sau khi đóng rắn tạo thành cọc có độ bền cao, giúp tăng cường ổn định mái dốc. Nghiên cứu này sử dụng thí nghiệm cắt trực tiếp để xác định cường độ chống cắt của hỗn hợp đất-xi măng.
2.2. Kỹ thuật gia cố mái dốc
Phương pháp gia cố mái dốc bằng cọc đất trộn xi măng bao gồm việc thay đổi hàm lượng xi măng, khoảng cách bố trí cọc, và góc bố trí cọc. Nghiên cứu sử dụng phần mềm Geoslope để mô phỏng và đánh giá hiệu quả của các phương án gia cố khác nhau.
III. Phương pháp nghiên cứu và kết quả
Nghiên cứu sử dụng phương pháp thí nghiệm cắt trực tiếp để xác định cường độ chống cắt của hỗn hợp đất-xi măng. Các mẫu thí nghiệm được chế tạo với tỷ lệ xi măng 3%, 5%, 7%, và 9%, và được bảo dưỡng trong 7 và 28 ngày. Kết quả cho thấy cường độ chống cắt của hỗn hợp đất-xi măng cao hơn đáng kể so với đất tự nhiên.
3.1. Thí nghiệm cắt trực tiếp
Thí nghiệm cắt trực tiếp được thực hiện để xác định cường độ chống cắt của hỗn hợp đất-xi măng. Kết quả cho thấy cường độ chống cắt tăng theo tỷ lệ xi măng và thời gian bảo dưỡng. Hỗn hợp với 9% xi măng sau 28 ngày bảo dưỡng đạt cường độ chống cắt cao nhất.
3.2. Mô phỏng bằng phần mềm Geoslope
Phần mềm Geoslope được sử dụng để mô phỏng và đánh giá hiệu quả của phương án gia cố mái dốc bằng cọc đất trộn xi măng. Kết quả cho thấy mái dốc ổn định (Fs > 1) khi sử dụng cọc với tỷ lệ xi măng 3% và khoảng cách bố trí 1m.
IV. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của phương pháp gia cố mái dốc bằng cọc đất trộn xi măng trên nền cát pha sét. Phương pháp này giúp tăng cường ổn định mái dốc, ngăn chặn hiện tượng sạt lở. Kiến nghị áp dụng phương án gia cố với tỷ lệ xi măng 3% và khoảng cách bố trí cọc 1m để đạt hiệu quả tối ưu.
4.1. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu
Nghiên cứu cung cấp giải pháp hiệu quả để gia cố mái dốc trên nền cát pha sét, đặc biệt trong điều kiện thời tiết bất lợi. Phương pháp cọc đất trộn xi măng có thể được áp dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng tại khu vực đồi núi.
4.2. Hướng phát triển trong tương lai
Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa tỷ lệ xi măng và phương pháp bố trí cọc. Ngoài ra, cần mở rộng nghiên cứu cho các loại đất khác nhau để đa dạng hóa ứng dụng của phương pháp này.
