Đặt vấn đề: Việc nâng cấp và xây dựng mạng lưới đường giao thông trên địa bàn tỉnh Kiên Giang còn gặp rất nhiều hó hăn. Nguyên nhân do nguồn gốc của vùng đất này đều là các loại trầm tích châu thổ (sông, bãi bồi, tam giác châu), trầm tích bờ, vùng vịnh thuộc trầm tích kỷ thứ tư. Trầm tích nằm ngay trên bề mặt địa hình, đa phần là đất loại sét yếu, có chiều dày tương đối lớn, thường bị nhiễm muối, phèn và có chứa hữu cơ với mức độ khác nhau. Chiều dày lớp đất sét yếu này phân bố hông đồng đều, khu vực có lớp đất yếu dày từ 1÷30 m là các vùng ph a tây Đồng Tháp Mười, rìa quanh vùng Bảy Núi, cho tới vùng ven biển Hà Tiên, Rạch Giá; khu vực thuộc các tỉnh Bến Tre, Trà Vinh, … cho đến Cà Mau có chiều sâu lớp đất yếu từ 15÷30 m.
Cường độ chống c t nhỏ, độ nén lún lớn, hàm lượng hữu cơ từ 2÷5%. Tại Kiên Giang qua khảo sát tại một số công trình thực tế (xem Hình 1.1) cho thấy lớp đất sét màu xám, trạng thái chảy có chiều dày từ 10÷23 m, lớp đất sét kế tiếp màu xám vàng, trạng thái nửa cứng có chiều dày hông xác định. Với địa chất như vậy nên gây nhiều hó hăn trong việc xử lý khi xây dựng công trình nằm trên. Mặt c t địa chất tại huyện Vĩnh Thuận tỉnh Kiên Giang [1] 2 Hình 1.
Mặt c t địa chất tại huyện An Biên tỉnh Kiên Giang [1] 3 Hình 1. Mặt c t địa chất tại huyện Gò Quao tỉnh Kiên Giang [1] Nếu chưa xử l chưa ổn thỏa nền đường có thể dẫn đến bị sụp lún hoặc trượt làm hư hỏng rất nhanh kết cấu mặt đường nằm trên đó. Trên địa bàn tỉnh Kiên Giang cũng đ xảy ra hiện tượng vừa nêu, trên đường Tỉnh lộ 965 (tuyến đê bao ngoài rừng Quốc gia U Minh Thượng), toàn tuyến có 11 điểm sạt lở nghiêm trọng với tổng chiều 4 dài 345 m, nhiều chỗ ăn sâu đến 2 m, đặc biệt trong các vụ sạt lở đ làm 11 căn nhà cấp 4 của người dân bị hư hỏng hoàn toàn [27]. Bờ sông bị sạt lở trên địa bàn huyện U Minh Thượng [29] Nguyên nhân có thể là sức chịu tải của nền đất yếu hông đủ hoặc độ lún của nền đường diễn biến quá chậm thì cần áp dụng các biện pháp xử l để tăng độ ổn định và tăng nhanh thời gian lún của nền đ p trên đất yếu.
Có khá nhiều biện pháp xử lý, có thể chia thành 3 nhóm biện pháp xử lý sau: - Thay đổi, sửa chữa đồ án thiết kế (như giảm chiều cao nền đ p hoặc di chuyển vị trí tuyến đến khu vực có chiều dày lớp đất yếu mỏng). - Các biện pháp liên quan đến việc bố trí thời gian (xây dựng theo giai đoạn), các giải pháp về vật liệu (bệ phản áp, đ p bằng vật liệu nhẹ, đào bỏ một phần phần yếu.) hoặc các biện pháp liên quan đến cả hai giải pháp trên (gia tải tạm thời). - Các biện pháp xử lý bản thân nền đất yếu (như cọc cát, cột balát, cột đất gia cố vôi, nền cọc, v. Nhóm biện pháp này đòi hỏi phải có các thiết bị chuyên dụng và do các đơn vị chuyên nghiệp thi công.
Nói chung mỗi trường hợp cụ thể đều có thể 5 có một hoặc nhiều biện pháp xử lý thích hợp, chọn biện pháp nào cần phải phân tích đầy đủ theo các nhân tố sau: Tính chất và tầm quan trọng của công trình; Thời gian; Tính chất và chiều dày của lớp đất yếu; Giá thành xây dựng. Nhưng nhân tố giá thành xây dựng là quan trọng vì đa phần inh ph làm đường nông thôn thường là do nhà nước và nhân dân cùng đầu tư vào. Để giải quyết được các vấn đề trên, mặc dù đ có những nghiên cứu về địa chất công trình nền đất ở các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Cửu Long nói chung, tỉnh Kiên giang nói riêng nhưng vẫn chưa đề cập đầy đủ, toàn diện bản chất các đặc tính địa chất công trình của đất yếu và có rất nhiều phương pháp để ổn định nền đất yếu, tăng nhanh sức chịu tải của đất yếu dưới tải trọng của công trình theo thời gian nhưng vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi do hạn chế về kinh phí. Với mục tiêu là làm sáng tỏ đặc t nh địa chất công trình của đất loại sét yếu để phục vụ và nâng cao hiệu quả xử lý nền đường, tìm ra phương pháp để giải quyết vấn đề ổn định nền đất, tăng độ bền vững công trình, tiết kiệm và phù hợp với trình độ thi công nhằm đạt được phương án tối ưu có giá thành nhỏ nhất trong điều kiện ở tỉnh Kiên Giang, vì vậy việc “Nghiên cứu ứng dụng đệm cát gia cường nền bùn sét yếu làm nền đê nông thôn tỉnh Kiên Giang” mang t nh cấp thiết cao và có nghĩa thực tiễn.
Tổng quan về địa chất khu vực Kiên Giang. Kiên Giang được bao phủ bởi lớp trầm tích trẻ khá dày, mà thành phần cấu tạo của nó phổ biến là loại đất yếu: sét yếu, cát chảy, bùn v.v… Đặt trƣng cơ lý của nền đất sét yếu bão hòa nƣớc ở Kiên Giang: Tầng trầm tích mới thuộc Kiên Giang là đối tượng nghiên cứu chủ yếu về mặt địa chất công trình. Các lớp đất ch nh thường gặp là những loại đất sét hữu cơ và sét không hữu cơ có trạng thái độ sệt khác nhau. Ngoài ra, còn có các lớp cát, sét bùn lẫn vỏ sò và sạn Laterit.
Ngay trong lớp đất sét còn có các vệt cát mỏng. Dựa theo hình trụ hố khoan trong phạm vi độ sâu khoảng 30m trở lại của những công trình thuộc các huyện Vĩnh Thuận, Tân Hiệp, U Minh Thượng, Gò Quao, Giồng Riềng … có thể phân chia các lớp đất nền như sau: 6 + Lớp đất trên mặt, dày khoảng 0,5÷1,5m gồm những loại đất sét hạt bụi đến sét cát, có màu xám nhạt đến xám vàng. Có nơi là bùn sét hữu cơ có màu xám đen. Lớp này có nơi nằm trên mực nước ngầm, có nơi nằm dưới mực nước ngầm (vùng sình lầy).
+ Lớp sét hữu cơ: Nằm dưới lớp mặt là lớp sét hữu cơ, có chiều dày thay đổi từ 3m÷4m (ở Mỹ Đức thuộc Hà Tiên), 9m÷18m (vùng Giồng Riềng) đến 18m÷20m (vùng U Minh Thượng). Chiều cao lớp này tăng dần về phía biển. Với các lớp gần mặt đất còn có những khối hữu cơ dạng than bùn. Đất rất ẩm thường quá bão hòa nước.
+ Nói chung, lớp đất này thường gặp ở trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy đến chảy. Đất chưa được nén chặt, hệ số rỗng tự nhiên lớn, dung trọng nhỏ, sức chống c t thấp, góc ma sát trong < 100 , lực dính C < 12 kN/m2, trong thực tế thường gặp được gọi là “Sét bùn hữu cơ”. + Lớp sét cát lẫn ít sạn, mảnh vụn Laterit và vỏ sò hoặc lớp cát: lớp này dày khoảng 3m ÷ 5m, thường nằm chuyển tiếp giữa lớp sét hữu cơ với lớp đất sét không hữu cơ (như ở Hà Tiên, Giang Thành). Cũng có nơi như Giồng Riềng, lớp cát lại nằm giữa lớp sét.
Lớp này thường nằm không liên tục trên toàn tỉnh Kiên Giang. + Một số tài liệu thu được ở Phú Quốc cho biết: Lớp cát có độ ẩm tự nhiên W = 32% ÷ 35%, dung trọng tự nhiên bằng γ = 16. + Lớp đất sét không lẫn hữu cơ: Lớp đất sét khá dày ở những độ sâu khác nhau. Một số hố khoan ở Hà Tiên cho thấy lớp đất sét tương đối chặt nằm cách mặt đất 3m ÷ 4m.
Ở những nơi hác, lớp đất sét tương tự nằm cách mặt đất khoảng 9m÷10m (Giồng Riềng), 15m÷16m (Tân Hiệp), 25m÷26m (U Minh Thượng), càng nằm ven biển lớp đất sét nằm càng sâu cách mặt đất tự nhiên. Lớp đất sét có màu xám vàng hoặc vàng nhạt, hoàn toàn b o hòa nước, ở trạng thái dẻo cứng đến dẻo chảy, tương đối ch t, khả năng chịu tải tốt hơn lớp sét hữu cơ, có các đặc trưng chống c t (góc ma sát trong đạt 170, C = 28 kN/m2). 7 Đặc trƣng cơ lý đất bùn ở một số huyện ở Kiên Giang: Bề mặt ĐBSCL được bao phủ chủ yếu là tầng trầm tích Holoxen gồm các loại đất dính: sét, á sét, á cát ở trạng thái nửa cứng đến dẻo chảy và các loại bùn sét, bùn á sét. Góc ma sát trong thay đổi từ υ = 40 ÷ 90, lực d nh thay đổi từ C = 6÷15 kN/m2.
Ở điều kiện tự nhiên sức chống c t của các lớp bùn (theo sơ đồ c t nhanh không nén cố kết) đạt giá trị cao nhất ở lớp bùn á cát υ = 8030’; C = 10 N/m2. Giá trị thấp nhất υ = 50; C = 6 kN/m2. Xác định thành phần hạt của đất Bảng 1. Kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt đất sét bùn yếu lòng sông huyện Vĩnh Thuận, Gò Quao, U Minh Thượng, An Minh tỉnh Kiên Giang.
size Soil + sieve Sieve Soil on Sieve Size Passing (mm) (g) (g) (g) (%) (%) 4 4.09% 8 + Kết quả thí nghiệm: Hình 1. Kết quả thí nghiệm xác định thành phần của đất [8] Bảng 1. Hệ số hông đồng nhất Cu và hệ số cấp phối Cg D10 D30 D60 Cu Cg 0. Xác định độ ẩm tối ƣu của đất thí nghiệm đầm chặt Hình 1.
Biểu đồ tương quan hệ giữa độ ẩm với dung trọng và đường bảo hòa [8] 9 Nhìn vào Hình 1.6 xác định được độ ẩm tối ưu và đường dung trọng khô lớn nhất của đất là: - Độ ẩm tối ưu WOMC = 24,3 % - Dung trọng ẩm của đất lớn nhất: wmax = 1,5 (g/cm3) dmax = 1,45 (g/cm3) Bảng 1. Tổng hợp tính chất vật lý của đất sét yếu khu vực lòng sông huyện Vĩnh Thuận, Gò Quao, U Minh Thượng, An Minh tỉnh Kiên Giang. STT THÍ NGHIỆM GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ 1 Giới hạn nh o LL 79.6 % 2 Giới hạn dẻo PL 29.25 % 3 Chỉ số dẻo PI 50.3 % 4 Dung trọng tự nhiên của đất w 16.15 kN/m3 5 Độ ẩm tự nhiên của đất 46.06 % 6 Thành phần hạt của đất. Phần trăm hạt mịn lọt sàn 200 96.99 % 7 Thành phần hạt của đất.
Phần trăm hạt thô trên sàn 200 3.01 % 8 Góc ma sát trong của đất tại 80, độ ẩm 24,3 % 7.38 độ 9 Lực d nh C tại 80, độ ẩm 24,3 % 4.09 kPa Như vậy theo kết quả thí nghiệm trên và bảng phân loại đất sét ta kết luận đất khu vực huyện Vĩnh Thuận, Gò Quao, U Minh Thượng, An Minh tỉnh Kiên Giang thuộc loại sét vô cơ dẻo cao, sét béo CH (Clay High).