Nghiên cứu ứng dụng đệm cát gia cường nền bùn sét yếu làm nền đê nông thôn tỉnh Kiên Giang

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute nghiên cứu ứng dụng đệm cát gia cường nền bùn sét yếu làm nền đê nông thôn tỉnh kiên giang, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Văn Dũ
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Đức
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Đệm Cát Gia Cường Cho Nền Bùn Sét Yếu Tại Kiên Giang
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM TẠ
• TÓM TẮT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐỆM CÁT GIA CƯỜNG NỀN BÙN SÉT YẾU LÀM NỀN ĐÊ NÔNG THÔN TỈNH KIÊN GIANG
• ABSTRACT RESEARCH ON THE APPLICATION OF SAND CUSHION REINFORCED SOFT CLAY FOR EMBANKMENTS IN RURAL AREAS, KIEN GIANG PROVINCE
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Xác định thành phần hạt của đất
• 1.3. Xác định độ ẩm tối ưu của đất thí nghiệm đầm chặt
• 1.4. Tính chất cơ học của đất sét yếu tại khu vực huyện Vĩnh Thuận, Gò Quao, U Minh Thượng, An Minh tỉnh Kiên Giang
• 1.5. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Phân tích tính thời sự, nghĩa hoa học và sự cần thiết của vấn đề cần nghiên cứu
• 1.5.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.5.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5.4. Tính mới của đề tài
• 1.5.5. Nội dung đề tài
• 1.6. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.6.1. Nghiên cứu trong nước
• 1.6.2. Nghiên cứu ngoài nước
• 1.7. Những đóng góp của đề tài
• 1.8. Giới hạn của đề tài
• 1.9. Ý nghĩa hoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.9.1. Ý nghĩa hoa học
• 1.9.2. Ý nghĩa thực tiễn áp dụng
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ AN TOÀN TRONG PHẦN MỀM
• 2.1. Phương pháp xác định hệ số Poisson và Mô-đun biến dạng
• 2.2. Phương pháp xác định góc trương nở, dilantancy angle, ψ
• 2.3. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.4. Phân tích bài toán (thông số đầu vào, địa chất, thủy văn, các mô hình để mô phỏng)
• 2.5. Cấu trúc phần mềm Plaxis manual 2012
• 2.6. Các thông vật liệu cho mô hình Mohr – Coulomb (B) trong Plaxis
• 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG CÔNG TRÌNH THỰC TẾ
• 3.1. Mô tả công trình đường Ven Sông Cái Lớn huyện U Minh Thượng tỉnh Kiên Giang
• 3.2. Mô tả trình tự thi công
• 3.3. Vật liệu thi công (Sau khi thí nghiệm và đưa vào mô hình Plaxis)
• 3.4. Vải địa kỹ thuật công
• 3.5. Thông số và mô hình
• 3.6. Các thông số cơ bản trong Plaxis 2D
• 3.7. Dung trọng bão hòa và dung trọng không bão hòa
• 3.8. Hệ số thấm
• 3.9. Thông số độ cứng của đất nền
• 3.10. Thông số sức kháng cắt của đất nền
• 3.11. Mô hình mô phỏng phần mềm Plaxis 2D
• 4. MÔ PHỎNG NỀN ĐẤT ĐỆM BỊ LÚN VỚI GIA CƯỜNG CHIỀU DÀY LỚP CÁT VÀ VẢI ĐỊA KỸ THUẬT KHÁC NHAU
• 4.1. Mô phỏng lớp gia cường lớp cát lót dày 5cm và vải địa kỹ thuật
• 4.2. Mô phỏng không thiết kế lớp gia cường lớp cát lót dày 5cm và vải địa kỹ thuật (Tương tự như trường hợp 3)
• 4.3. Mô phỏng độ ổn định bờ sông khi nạo vét lòng sông
• 4.4. Quan trắc công trình thực tế
• 4.5. So sánh độ lún của nền đường theo thời gian của kết quả mô phỏng so với kết quả quan trắc công trình thực tế
• 4.6. MÔ PHỎNG CÔNG TRÌNH CÁC KHU VỰC ĐẤT YẾU TRÊN ĐỊA BÀN KIÊN GIANG BẰNG PHẦN MỀM PLASIX 2D
• 4.6.1. Thông số địa chất đầu vào cho mô hình
• 4.6.2. Mô phỏng trường hợp lớp đất đệm có chiều cao H (m) không có gia tải
• 4.6.2.1. Trường hợp 1: Mô phỏng lớp đất đệm nền đường không có gia tải với chiều cao lớp đất đệm H = 3.0m có gia cường lớp cát lót và vải địa kỹ thuật
• 4.6.2.2. Trường hợp 2: Mô phỏng lớp đất đệm nền đường không có gia tải với chiều cao lớp đất đệm H = 3.0m không gia cường lớp cát lót và vải địa kỹ thuật
• 4.6.3. Mô phỏng trường hợp lớp đất đệm có chiều cao H (m) có gia tải
• 4.6.3.1. Trường hợp 1: Mô phỏng lớp đất đệm nền đường có gia tải với chiều cao lớp đất đệm H = 3.0m có gia cường lớp cát lót và vải địa kỹ thuật
• 4.6.3.2. Trường hợp 2: Mô phỏng lớp đất đệm nền đường có gia tải với chiều cao lớp đất đệm H = 3.0m không gia cường lớp cát lót và vải địa kỹ thuật
• 4.6.4. Kết quả mô phỏng trường hợp lớp đất đệm nền đường có gia tải và không có gia tải
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về địa chất khu vực Kiên Giang

Khu vực Kiên Giang chủ yếu được hình thành từ các loại trầm tích châu thổ, với thành phần đất chủ yếu là bùn sét yếu. Đặc điểm của loại đất này là có chiều dày lớn, thường xuyên bị nhiễm muối và phèn, chứa hàm lượng hữu cơ từ 2-5%. Đất sét yếu tại Kiên Giang có cường độ chịu tải thấp, độ nén lún lớn, gây khó khăn trong việc xây dựng công trình. Việc khảo sát cho thấy lớp đất sét màu xám có chiều dày từ 10-23m, trong khi lớp đất sét kế tiếp có màu xám vàng và trạng thái nửa cứng. Những đặc điểm này làm cho việc xử lý nền đất yếu trở nên cấp thiết, đặc biệt trong bối cảnh xây dựng các công trình giao thông nông thôn.

1.1. Tình hình sạt lở và ảnh hưởng đến công trình

Trên địa bàn tỉnh Kiên Giang, hiện tượng sạt lở đã xảy ra tại nhiều công trình, đặc biệt là trên đường Tỉnh lộ 965. Tình trạng này không chỉ gây thiệt hại cho cơ sở hạ tầng mà còn ảnh hưởng đến đời sống của người dân. Nguyên nhân chính là do sức chịu tải của nền đất yếu không đủ, dẫn đến hiện tượng lún và trượt. Việc áp dụng các biện pháp xử lý nền đất yếu là cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng. Các biện pháp này có thể bao gồm thay đổi thiết kế, sử dụng vật liệu nhẹ, hoặc gia tải tạm thời để tăng cường độ ổn định cho nền đất.

II. Nghiên cứu ứng dụng đệm cát gia cường

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng đệm cát gia cường cho nền bùn sét yếu tại Kiên Giang. Phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 2D) được sử dụng để khảo sát ứng xử lún và hệ số an toàn của nền công trình. Kết quả cho thấy việc sử dụng đệm cát không chỉ gia tăng hệ số an toàn mà còn giảm độ lún cho nền đường. Đề xuất chiều dày của lớp đệm cát không nên vượt quá 2.5m để đảm bảo độ lún nhỏ hơn 7cm và hệ số an toàn lớn hơn 1. Những kết quả này đã được kiểm nghiệm và phù hợp với quan trắc thực tế tại các công trình.

2.1. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc khảo sát địa chất, xác định các thông số cơ lý của đất, và mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 2D. Các thông số đầu vào cho mô hình được xác định từ các khảo sát thực địa, bao gồm độ ẩm, cường độ chịu tải, và các đặc tính khác của đất sét yếu. Mô hình được xây dựng để mô phỏng các tình huống khác nhau, từ đó đánh giá hiệu quả của đệm cát gia cường trong việc cải thiện tính ổn định của nền đất.

III. Kết quả và đánh giá hiệu quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy đệm cát gia cường có tác dụng tích cực trong việc cải thiện độ ổn định của nền bùn sét yếu. Hệ số an toàn Fs tăng lên đáng kể, đồng thời độ lún của nền đường giảm xuống. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả xây dựng. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc sử dụng đệm cát là một giải pháp khả thi và hiệu quả cho các công trình xây dựng tại Kiên Giang, đặc biệt là trong bối cảnh địa chất phức tạp của khu vực.

3.1. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị về mặt lý thuyết mà còn mang lại ý nghĩa thực tiễn cao. Việc ứng dụng đệm cát gia cường giúp cải thiện đáng kể tình trạng nền đất yếu, từ đó giảm thiểu rủi ro cho các công trình xây dựng. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh phát triển hạ tầng nông thôn tại Kiên Giang, nơi mà việc xây dựng các công trình giao thông là rất cần thiết để thúc đẩy phát triển kinh tế và xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Kiên Giang thuộc Đồng bằng sông Cửu Long có địa chất đặc trưng bởi các lớp đất sét yếu với chiều dày từ 1 đến 30 mét, phân bố không đồng đều và thường bị nhiễm muối, phèn cùng hàm lượng hữu cơ từ 2 đến 5%. Qua khảo sát thực tế tại các huyện Vĩnh Thuận, Gò Quao, U Minh Thượng và An Minh, lớp đất sét màu xám có trạng thái chảy với chiều dày từ 10 đến 23 mét, gây nhiều khó khăn trong việc xây dựng và nâng cấp hệ thống giao thông nông thôn. Tình trạng sụp lún, trượt nền đường đã xảy ra trên nhiều tuyến đê bao, điển hình như tuyến Tỉnh lộ 965 với 11 điểm sạt lở nghiêm trọng, làm hư hỏng nhiều công trình dân sinh.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng đệm cát gia cường kết hợp với vải địa kỹ thuật nhằm cải thiện tính ổn định và giảm độ lún của nền bùn sét yếu làm nền đê nông thôn tại Kiên Giang. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát đặc tính cơ lý của đất sét yếu, mô phỏng ứng xử lún và hệ số an toàn của nền đất gia cường theo chiều cao đắp nền, đồng thời kiểm nghiệm kết quả mô phỏng với công trình thực tế tại địa phương. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc giảm chi phí xây dựng, tận dụng đất nạo vét lòng sông làm vật liệu đắp, đồng thời nâng cao độ bền vững và tuổi thọ công trình giao thông nông thôn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) với phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng ứng xử cơ học của nền đất sét yếu được gia cường bằng đệm cát và vải địa kỹ thuật. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Mô hình Mohr-Coulomb: Mô hình này dùng để mô phỏng đặc tính cơ học của đất, trong đó sức kháng cắt của đất được biểu diễn qua lực dính (C) và góc ma sát trong (φ). Hệ số an toàn (Msf) được xác định bằng phương pháp giảm C-φ, giảm dần các tham số này đến khi xảy ra phá hoại.

• Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Cho phép mô phỏng ứng xử biến dạng, lún và phân bố ứng suất trong nền đất dưới tác động của tải trọng và các biện pháp gia cường. Phần mềm Plaxis 2D được sử dụng để phân tích ổn định và lún cố kết của nền đất.

Các khái niệm chính bao gồm: đất sét yếu (đất sét béo CH), đệm cát gia cường, vải địa kỹ thuật, hệ số an toàn (Msf), độ lún cố kết (St), và chỉ số dẻo (PI).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt, tính chất cơ lý của đất sét yếu tại các huyện thuộc tỉnh Kiên Giang, cùng số liệu quan trắc độ lún thực tế tại công trình nền đường gia cường. Cỡ mẫu thí nghiệm gồm nhiều mẫu đất lấy từ các vị trí khác nhau với độ sâu đến 30 mét.

Phương pháp phân tích sử dụng mô phỏng phần tử hữu hạn trên phần mềm Plaxis 2D, với các thông số đầu vào được xác định từ thí nghiệm như mô-đun biến dạng, hệ số Poisson, lực dính, góc ma sát trong, và trọng lượng thể tích đất. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu đại diện tại các vị trí có đặc tính địa chất điển hình. Timeline nghiên cứu kéo dài từ khảo sát địa chất, thí nghiệm, mô phỏng đến kiểm nghiệm kết quả thực tế trong khoảng thời gian 2016-2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của đệm cát gia cường đến hệ số an toàn và độ lún: Kết quả mô phỏng cho thấy đệm cát gia cường làm tăng hệ số an toàn Msf lên đáng kể, từ dưới 1 (nền không gia cường) lên trên 1, đảm bảo ổn định công trình. Đồng thời, độ lún cố kết St giảm rõ rệt, với giá trị lún dưới 7 cm khi chiều dày đệm cát không vượt quá 2.5 m.

2. Tối ưu chiều cao đắp nền đất (H): Qua phân tích các trường hợp chiều cao đắp từ 1.5 m đến 3.0 m, chiều cao tối ưu được đề xuất là không vượt quá 2.5 m để đảm bảo độ lún và hệ số an toàn phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật. Chiều cao lớn hơn dẫn đến độ lún tăng nhanh và hệ số an toàn giảm.

3. Hiệu quả của vải địa kỹ thuật kết hợp đệm cát: Vải địa kỹ thuật đóng vai trò ngăn cách đất bùn và đệm cát, ngăn chặn sự xâm nhập của đất vào lớp cát, đồng thời phân bố đều áp lực đất đắp, tăng cường khả năng chịu tải và ổn định nền đường.

4. Kiểm nghiệm với công trình thực tế: Kết quả mô phỏng tương quan tốt với số liệu quan trắc độ lún nền đường tại công trình thực tế ở Kiên Giang, với sai số trong khoảng 5-10%, chứng minh tính khả thi và độ tin cậy của mô hình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính làm nền đất yếu dễ bị sụp lún là do đặc tính cơ lý kém của đất sét béo CH, với lực dính thấp (khoảng 4.09 kPa) và góc ma sát trong nhỏ (khoảng 7.38°). Việc sử dụng đệm cát tạo biên thoát nước ngang giúp đẩy nhanh quá trình cố kết, giảm áp lực lỗ rỗng và độ lún. Vải địa kỹ thuật tăng cường phân bố ứng suất, ngăn chặn biến dạng ngang, từ đó nâng cao hệ số an toàn.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả phù hợp với các báo cáo về hiệu quả của đệm cát và vải địa kỹ thuật trong gia cố nền đất yếu. Tuy nhiên, nghiên cứu này có điểm mới là tập trung vào đất bùn sét yếu đặc trưng của Kiên Giang, tận dụng đất nạo vét lòng sông làm vật liệu đắp, góp phần giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tương quan giữa chiều cao đắp nền và hệ số an toàn, cũng như biểu đồ độ lún theo thời gian cho các trường hợp gia cường và không gia cường, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của biện pháp gia cường.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng chiều dày đệm cát tối đa 2.5 m cho nền đê nông thôn tại Kiên Giang nhằm đảm bảo độ lún dưới 7 cm và hệ số an toàn trên 1, giúp nâng cao độ bền và tuổi thọ công trình.

2. Sử dụng kết hợp vải địa kỹ thuật chất lượng cao để ngăn cách đất bùn và đệm cát, tăng cường phân bố ứng suất và hạn chế biến dạng ngang, nên được thực hiện đồng thời với đệm cát.

3. Tận dụng đất nạo vét lòng sông làm vật liệu đắp nhằm giảm chi phí xây dựng và bảo vệ môi trường, đồng thời cần kiểm soát chất lượng đất đắp qua thí nghiệm cơ lý trước khi thi công.

4. Theo dõi và kiểm tra độ lún nền đường định kỳ trong vòng 6 tháng đầu sau thi công để đánh giá hiệu quả gia cường và kịp thời xử lý các sự cố phát sinh.

5. Chủ thể thực hiện: Các cơ quan quản lý giao thông nông thôn, đơn vị thi công và tư vấn thiết kế cần phối hợp chặt chẽ để áp dụng các giải pháp trên, đồng thời đào tạo kỹ thuật viên về công nghệ gia cường nền đất yếu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư xây dựng công trình giao thông: Nắm bắt phương pháp gia cường nền đất yếu bằng đệm cát và vải địa kỹ thuật, áp dụng vào thiết kế và thi công các công trình đường đê nông thôn.

2. Nhà quản lý dự án và cơ quan quản lý giao thông: Hiểu rõ đặc tính địa chất và giải pháp xử lý nền đất yếu, từ đó lập kế hoạch đầu tư và giám sát thi công hiệu quả.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Tham khảo phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn, phân tích ứng xử cơ học của nền đất yếu và ứng dụng thực tiễn tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

4. Đơn vị thi công và tư vấn thiết kế: Áp dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn vật liệu, thiết kế lớp gia cường phù hợp, giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh trong quá trình thi công.

Câu hỏi thường gặp

1. Đệm cát gia cường có tác dụng gì đối với nền đất yếu?
   Đệm cát tạo biên thoát nước ngang, giúp đẩy nhanh quá trình cố kết đất sét yếu, giảm độ lún và tăng hệ số an toàn cho nền đường. Ví dụ, khi sử dụng đệm cát dày 2.5 m, độ lún giảm dưới 7 cm.

2. Tại sao cần kết hợp vải địa kỹ thuật với đệm cát?
   Vải địa kỹ thuật ngăn cách đất bùn và đệm cát, ngăn chặn sự xâm nhập của đất vào lớp cát, đồng thời phân bố đều áp lực đất đắp, tăng cường khả năng chịu tải và ổn định nền đường.

3. Chiều cao đắp nền tối ưu là bao nhiêu?
   Nghiên cứu đề xuất chiều cao đắp nền không vượt quá 2.5 m để đảm bảo độ lún và hệ số an toàn phù hợp, tránh hiện tượng sụp lún và mất ổn định.

4. Phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn có độ chính xác thế nào?
   Kết quả mô phỏng trên Plaxis 2D tương quan tốt với số liệu quan trắc thực tế, sai số trong khoảng 5-10%, chứng tỏ độ tin cậy cao trong dự báo ứng xử nền đất.

5. Làm thế nào để tận dụng đất nạo vét lòng sông trong xây dựng?
   Đất nạo vét được xử lý và gia cường bằng vải địa kỹ thuật kết hợp đệm cát, vừa giảm chi phí vật liệu vừa bảo vệ môi trường, đồng thời nâng cao hiệu quả thi công nền đường.

Kết luận

• Đệm cát gia cường kết hợp vải địa kỹ thuật hiệu quả trong việc tăng hệ số an toàn và giảm độ lún nền đất sét yếu tại Kiên Giang.
• Chiều dày đệm cát tối ưu không vượt quá 2.5 m để đảm bảo độ lún dưới 7 cm và hệ số an toàn trên 1.
• Mô phỏng phần tử hữu hạn Plaxis 2D cho kết quả phù hợp với quan trắc thực tế, chứng minh tính khả thi của phương pháp.
• Nghiên cứu góp phần tiết kiệm chi phí xây dựng bằng cách tận dụng đất nạo vét lòng sông làm vật liệu đắp.
• Khuyến nghị áp dụng giải pháp này trong thiết kế và thi công nền đê nông thôn, đồng thời theo dõi độ lún sau thi công để đảm bảo an toàn công trình.

Tiếp theo, các đơn vị quản lý và thi công nên triển khai áp dụng biện pháp gia cường này trong các dự án thực tế, đồng thời mở rộng nghiên cứu để tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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. 1 Luan van Hình 1.

Mặt c t địa chất tại huyện Vĩnh Thuận tỉnh Kiên Giang [1] 2 Luan van Hình 1. Mặt c t địa chất tại huyện An Biên tỉnh Kiên Giang [1] 3 Luan van 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 Luan van 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 Luan van 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 Luan van + 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 Luan van  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 Luan van + 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 Luan van 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.