Đặt vấn đề Thành phần vật chất của đất (khoáng vật, hóa học, hữu cơ) góp phần hình thành nên TCXD của đất. Trong hai hệ tầng đất yếu Phú Vang và Phú Bài, đều phổ biến là đất bùn sét và đất bùn á sét. Vì vậy, khi lấy mẫu nghiên cứu, tác giả chỉ tập trung vào 4 loại đất: bùn sét và bùn á sét hệ tầng Phú Bài; bùn sét và bùn á sét hệ tầng Phú Vang. Nguyên tắc chung của công tác lựa chọn các vị trí lấy mẫu nghiên cứu - Dựa vào tài liệu Bản đồ địa chất, ĐCCT tỉ lệ 1:50.000 đã thành lập (hình 2.4) nhằm xác định vị trí phân bố, chiều sâu dự kiến gặp để lựa chọn vị trí lấy mẫu.
- Điểm lấy mẫu được bố trí theo tuyến hướng dần ra biển, hai bên bờ sông và giữa dòng sông. Từng loại mẫu lấy (khoáng vật, thạch học, hữu cơ, …) theo độ sâu phân bố và theo các lưu vực sông và chiều hướng về phía biển nhằm làm rõ sự thay đổi các giá trị theo chiều sâu, theo độ dốc sông, theo tuyến. - Mẫu được lấy liên tục theo chiều sâu hố khoan sau đó căn cứ thực tế để lựa chọn phục vụ thí nghiệm. Phương pháp và kết quả nghiên cứu 3.
Thành phần khoáng vật 10 Kết quả phân tích được trình bày ở bảng 3. Trong phần phân tán mịn chủ yếu là nhóm các khoáng vật sét, phổ biến là illit, kaolinit và clorit; phần phân tán thô chủ yếu là thạch anh. Sự thay đổi hàm lượng các khoáng vật trong các đất loại sét yếu 3. Thành phần hóa học Trong các loại đất thí nghiệm gặp chủ yếu là các oxit chính như SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MnO, CaO, MgO, Na2O, K2O.
SiO2, Al2O3 là những oxit chiếm tỉ lệ cao trong thành phần hóa học của đất (bảng 3. Ở mẫu đất sét thuộc hệ tầng Phú Vang, lượng MKN cao hơn hẳn, điều này có thể liên quan đến lượng hữu cơ có trong mẫu thí nghiệm. Sự thay đổi thành phần hóa học của các đất loại sét yếu 3. Vật chất hữu cơ Đất yếu vùng nghiên cứu có chứa vật chất hữu cơ với hàm lượng thay đổi từ 2,26- 11,4% và có xu hướng giảm dần theo chiều sâu.
Hầu hết các đất đều chứa hữu cơ, đất được xếp ở mức độ “Đất…. chứa hữu cơ” chưa xếp vào đất “Than bùn hóa - Nhóm đất đặc biệt” (hình 3. a) Bùn sét b) Bùn á sét Hình 3. Sự thay đổi hàm lượng hữu cơ theo chiều sâu đất yếu ambQ21-2pb 3.
Thành phần hạt: Kết quả phân tích thành phần hạt (phụ lục 17, bảng 3.6) cho thấy: hàm lượng hạt > 2mm trong bùn sét, bùn á sét đều chiếm tỉ lệ rất thấp. Sự chiếm ưu thế hàm lượng các 11 nhóm hạt sét và bụi trong đất bùn sét sẽ làm giảm tính thấm, kéo dài thời gian lún của nền đất đắp. Thành phần hạt của đất Bùn sét Bùn á sét Nhóm hạt, mm ambQ22-3pv ambQ21-2pb ambQ22-3pv ambQ21-2pb Cát 21,97÷48,91/ 21,97÷47,42/ 12,3÷58,92/ 34,81÷53,77/ (2-0,05) 35,44 34,69 35,61 44,29 Bụi 19,85÷52,5/ 16,15÷45,5/ 16,13÷60,0/ 22,99÷43,87/ (0,05- 0,005) 36,18 30,83 38,065 33,43 Sét 31,24÷34,45/ 32,06÷43,50/ 20,5÷27,7/ 16,60÷25,10/ (<0,005) 32,89 37,78 24,1 20,85 Chú thích: Giá trị thấp ÷ cao / trung bình 3. Các đặc trưng vật lý của đất Kết quả nghiên cứu được thể hiện ở phụ lục 17, 18 và tổng hợp ở các bảng 3.10 cho thấy: Cả hai hệ tầng các đất nghiên cứu phổ biến đều thuộc loại sét yếu (bùn sét và bùn á sét); Đất khá đồng nhất (hệ số biến đổi nhỏ); Đất có khối lượng thể tích tự nhiên (γw) thấp, độ ẩm (W) cao, hệ số rỗng tự nhiên (e0) lớn; Các độ ẩm giới hạn có giá trị đều cao.
Ngoài ra, kết quả hình 3.11 cho thấy theo chiều sâu: Hàm lượng hữu cơ trong đất giảm dần; Độ ẩm giới hạn chảy của đất có xu hướng giảm; Khối lượng thể tích khô của đất có xu hướng tăng lên; Hàm lượng nhóm hạt sét theo chiều sâu thay đổi không rõ rệt; Hình 3. Sự thay đổi độ ẩm giới hạn chảy WL, độ chặt γc theo độ sâu Hình 3. Sự thay đổi hàm lượng nhóm hạt sét theo độ sâu 3. Các đặc trưng cơ học của đất 3.
Sức kháng cắt Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén ba trục theo các sơ đồ UU, CU và cắt cánh hiện trường được trình bày ở các bảng 3. Sức kháng cắt của đất theo sơ đồ UU 12 Địa điểm lấy mẫu Nén 3 trục sơ đồ Cắt cánh Hệ tầng Loại UU VST đất Số uu, cuu, Số Su, Địa danh Kí hiệu mẫu độ kPa lượng kPa Đường Phú Mỹ đi Thuận An PM-TA 6 0059’ 9,51 10 33,4 Bến đò Vĩnh Tu-Quảng Điền VT-QĐ 3 1006’ 9,00 Thanh Tiên - Phú Vang TT-PV 6 0050’ 7,50 Không TN Phong Bình - Phong Điền PB-PĐ Bùn 6 0047’ 8,56 á sét Phú Hội - Tp Huế PH-H 3 1001’ 10,30 Khách sạn Presiden-Tp Huế KSP-H 6 0053’ 8,53 Hải Thiện - Hải Lăng 6 0046’ 10,5 ambQ21-2pb HT-HL 8 9,4 Trị trung bình 0054’ 9,12 21,4 Quảng Thành- Quảng Điền QT-QĐ 3 0042’ 7,92 Dưỡng Mong - Phú Vang DM-PV 6 0048’ 8,22 Nước khoáng nóng Tân Mỹ NKN-TM 6 0050’ 8,39 Không TN Đường Chợ Mai đi Tân Mỹ ĐCM-TM Bùn 6 0039’ 9,41 sét Hải Thọ-Hải Lăng HT-HL 6 0034’ 8,53 Đập ngăn mặn Sông Hiếu 1 ĐNM-SH 6 1002’ 6,20 6 13,72 Đập ngăn mặn Sông Hiếu 2 ĐNMSH 6 0052’ 7,79 6 22,5 Trị trung bình 0046’ 8,01 18,11 Đường chợ Mai đi Tân Mỹ ĐCM-M 6 0028’ 8,50 Không TN Khách sạn Century CTS Bùn 6 0033’ 8,83 ambQ22-3pv Đông Nam - Quảng Trị ĐN-QT á sét 6 0029’ 13,4 7 7,9 Trị trung bình 0030’ 10,2 7,9 Hải Thành - Hải Lăng HT-HL 6 0031’ 10,20 5 8,1 Đông Nam - Quảng Trị ĐN-QT Bùn 6 0024’ 10,60 6 8,4 sét Hải Thọ - Hải Lăng HT-HL 6 0030’ 12,90 Không TN Trị trung bình 0028’ 11,23 8,2 Từ kết quả tổng hợp ở bảng 3.8 cho phép nhận xét: - Đất thuộc hệ tầng Phú Bài: lực dính Cu của bùn á sét trong khoảng 7,8 đến 10,5kPa, trung bình 9,12kPa, thay đổi trong một phạm vi hẹp; tương tự bùn sét - 6,2 đến 9,41 kPa, trung bình 8,01kPa. - Đất thuộc hệ tầng Phú Vang: Cu của bùn á sét thay đổi trong khoảng từ 8,5 đến 13,4 kPa, trung bình 10,2 kPa, thay đổi trong 1 phạm vi hep; tương tự bùn sét - 10,2 đến 12,9 kPa, trung bình 11,23 kPa. - Chỉ tiêu lực dính ở đất thuộc hệ tầng Phú Vang thường cao hơn so với hệ tầng Phú Bài.
Sức kháng cắt theo sơ đồ CU Nén ba trục sơ đồ CU nhóm hạt sét, Hàm lượng Hệ Thông số Thông số Nơi lấy mẫu kháng cắt tổng kháng cắt Số mẫu Hệ tầng Độ số % sệt Is rỗng hữu hiệu Ký cu’, Địa danh hiệu e0 cu, độ ccu, kPa cu’, độ ckPa Bùn á sét ambQ21-2pb Bến đò Vĩnh Tu VT- 27,39 1,15 1,27 3 10041’ 13,2 13002’ 13,5 - Quảng Điền QĐ 13 Thanh Tiên - TT- 22,69 1,17 1,32 3 12006’ 10,9 17005’ 9,2 Phú Vang PV Hải Thiện - Hải HT- 25,10 1,36 1,40 6 13005’ 5,1 19022’ 4,6 Lăng HL Trị trung bình 25,06 1,23 1,33 11006 9,7 16020’ 9,1 Đường Chợ Mai CM- 25,80 1,15 1,59 6 11054’ 10,2 18058 8,2 - Tân Mỹ TM ambQ22-3pv Đông Nam - ĐN- Quảng Trị QT 20,50 1,38 1,44 3 13041’ 5,8 20017’ 5,5 Trị trung bình 23,15 1,26 1,52 4,5 12045’ 8,0 19035’ 6,85 Bùn sét Đường Chợ Mai ĐCM 32,06 1,34 1,58 3 10051’ 10,6 16020’ 9,2 - Tân Mỹ -TM ambQ21-2pb Đập ngăn mặn ĐNM 42,6 1,18 1,64 3 11008’ 11,0 19039’ 9,7 Sông Hiếu 1 -SH Trị trung bình 37,33 1,26 1,61 11059’ 10,8 18001’ 9,45 ambQ22-3pv Đông Nam - ĐN- 34,54 1,27 1,81 3 14012’ 3,9 21012’ 3,6 Quảng Trị QT Từ bảng 3.9 cho thấy: khi đất đạt độ cố kết U ≥ 95% thì sức kháng cắt của đất tăng lên đáng kể (phụ lục 25, 26). Sự gia tăng sức kháng cắt (cu, ccu) làm tăng TCXD của đất và nâng cao hiệu quả khi cải tạo nền đất yếu.Sức kháng cắt hữu hiệu đạt giá trị cao: ccu’ = 4,6-13,5; cu’ = 13002’- 20017’ trong bùn á sét và 16020’-21012’; 3,6- 9,7 trong bùn sét. Tính biến dạng lún của đất 3. Kết quả nghiên cứu đặc trưng về tính nén lún Kết quả nghiên cứu đặc trưng về tính nén lún được trình bày ở bảng 3.10: Áp lực tiền cố kết Pc của bùn á sét Pc = 54,7-65,1kPa thấp hơn bùn sét có Pc = 58,15- 69,525kPa.
Hệ số lún Cc, có giá trị lớn phù hợp với đất yếu mới được thành tạo, mức độ cố kết thấp. Với bùn á sét Cc= 0,355-0,395, bùn sét Cc = 0,365-0,42. Hệ số nở Cs của đất: bùn á sét Cs= 0,0585-0,118; Cc/Cs =3,51-7,32; bùn sét có hệ số nở Cs =0,063- 0,10; Cc/ Cs = 3,945-6,45. Hệ số cố kết thấm Cv của nền thấp: Đối với hệ tầng Phú Bài: bùn á sét Cv thay đổi từ 0,21-0,46.10-3cm2/s; bùn sét Cv thay đổi từ 0,22-0,35.
Đối với hệ tầng Phú Vang: bùn á sét C thay đổi từ 0,21-0,35.10-3cm2/s; bùn v sét Cv thay đổi từ 0,20-0,24. Như vậy, hệ số cố kết của bùn á sét thay đổi từ 0,28-0,34.10-3cm2/s; bùn sét Cv thay đổi từ 0,22-0,29. Các đặc trưng về tính cố kết của các đất Bùn á sét Bùn sét Chỉ tiêu ambQ22-3pv ambQ21-2pb ambQ22-3pv ambQ21-2pb Số mẫu 24 60 20 52 Độ ẩm tự nhiên 45,1-61,97/ 38,44-52,39/ 58,54/74,28 51,07- 61,50/ Vật lý W, % 53,54 45,42 66,41 56,29 Hệ số rỗng e0 1,36-1,73/ 1,22-1,5/ 1,51-2,0/ 1,51-1,74/ 14 1,55 1,36 1,76 1,63 Độ ẩm giới hạn 40,31-57,8/ 37,17-50,61/ 53,2-67,45/ 48,75-57,5/ chảy WL, % 49,06 43,89 60,33 53,13 Chỉ số dẻo Ip, 14,2-16,5/ 11,35-16,36/ 18,19-25,36/ 17,36-24,5/ % 15,35 13,86 21,78 20,93 Độ sệt Is 1,05-1,38/ 1,06-1,34/ 1,24-1,29/ 1,11-1,36/ 1,22 1,20 1,27 1,24 Pc, kPa 42-88,2/ 20,5-88,9/ 61-78,05/ 38,9-77,4/ 65,1 54,7 69,525 58,15 Nén cố kết tiêu chuẩn Cc 0,318-0,404 0,38-0,55/ 0,32-0,41 0,315-0,428/ 0,361 0,465 0,365 0,3715 Cs 0,065-0,171 0,046-0,148 0,09-0,11 0,052 -0,074/ 0,118 0,097 0,1 0,063 Cc/Cs 1,94-5,08/ 4,97-9,67/ 3,75-4,14 4,25-8,65/ 3,51 7,32 3,95 6,45 Cv, 0,21-0,35/ 0,21-0,46/ 0,20-0,24/ 0,22-0,35/ 10-3cm2/s 0,28 0,34 0,22 0,29 -7 kv, 10 cm/s 0,100-0,290/ 0,090-0,370/ 0,110-0,260/ 0,096-0,310/ 0,195 0,230 0,185 0,203 Ghi chú: giá trị nhỏ nhất-lớn nhất/trung bình 3. Đặc tính cố kết sơ cấp và thứ cấp của đất bùn á sét hệ tầng Phú Bài giữa trạng thái nguyên dạng và không nguyên dạng Do mẫu bùn rất khó lấy mẫu nguyên dạng vì vậy nhằm so sánh về đặc trưng cố kết sơ cấp và thứ cấp giữa mẫu nguyên dạng và không nguyên dạng (mẫu chế bị) tác giả luận án lựa chọn nghiên cứu thí nghiệm thêm hệ số nén thứ cấp Cα cho mẫu bùn á sét Phú Bài theo tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS A 1210) bằng thiết bị nén một trục thoát nước thẳng đứng C280.
Kết quả, hệ số cố kết thứ cấp Cα = 0,005-0,020 cho thấy khả năng chịu nén thứ cấp của đất bùn á sét thuộc hệ tầng Phú Bài tương đối thấp.