Luận văn thạc sĩ về ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường lớp xỉ lò trong điều kiện nén 3 trục

Nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường lớp xỉ lò dưới điều kiện nén 3 trục, cung cấp kiến thức quan trọng cho ngành xây dựng.

• Tác giả: Nguyễn Chí Thuận
• 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 xử của đất sét bùn yếu gia cường lớp xỉ lò dưới điều kiện nén 3 trục
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
• 1.2.1. Tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2.2. Sự cần thiết tiến hành nghiên cứu
• 1.3. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 1.3.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.3.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3.3. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Đất sét bùn yếu
• 2.1.1. Khái niệm về định tính
• 2.1.2. Khái niệm về định lượng
• 2.2. Vải địa kỹ thuật
• 2.3. Thí nghiệm nén cố kết
• 2.4. Thí nghiệm nén ba trục
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
• 3.1. Thí nghiệm xác định các giới hạn
• 3.1.1. Phương pháp thí nghiệm
• 3.1.2. Thí nghiệm dung trọng và độ ẩm của đất
• 3.1.2.1. Trình tự thí nghiệm
• 3.1.3. Thí nghiệm xác định thành phần hạt của đất
• 3.1.3.1. Trình tự thí nghiệm
• 3.1.4. Thí nghiệm sức chống cắt của đất
• 3.1.4.1. Trình tự thí nghiệm
• 3.1.5. Thí nghiệm độ chặt tiêu chuẩn của đất trong phòng thí nghiệm
• 3.1.5.1. Trình tự thí nghiệm
• 3.1.6. Thí nghiệm nén cố kết
• 3.1.6.1. Tiêu chuẩn thí nghiệm
• 3.1.6.2. Thông số vải địa kỹ thuật
• 3.1.6.3. Chuẩn bị thí nghiệm
• 3.1.6.4. Trình tự thí nghiệm
• 3.1.7. Thí nghiệm nén 3 trục
• 3.1.7.2. Mô hình thí nghiệm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• 4.1. Nén cố kết
• 4.1.1. Độ lún theo thời gian của đất
• 4.1.2. Hệ số rỗng thay đổi theo thời gian
• 4.1.3. Thời gian cố kết đất
• 4.1.4. Hệ số thấm, hệ số cố kết, hệ số nén lún của đất
• 4.2. Kết quả ứng xử của đất được gia cường dưới điều kiện nén 3 trục
• 4.2.1. Ứng xử cố kết dưới điều kiện nén 3 trục
• 4.2.2. Ứng xử cắt trong điều kiện CU
• 4.2.3. Ứng xử cắt trong điều kiện UU
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Thí nghiệm nén cố kết (một trục)
• 5.2. Thí nghiệm nén 3 trục
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường lớp xỉ lò

Nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường lớp xỉ lò dưới điều kiện nén 3 trục là một lĩnh vực quan trọng trong ngành xây dựng. Đất yếu thường gặp trong các công trình xây dựng, đặc biệt là ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long. Việc gia cường đất yếu bằng các vật liệu như xỉ lò và vải địa kỹ thuật không chỉ giúp cải thiện khả năng chịu tải mà còn giảm thiểu các vấn đề liên quan đến lún sụt. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các phương pháp gia cường và ứng xử của đất dưới điều kiện nén.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn

Việc nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu là cần thiết để giải quyết các vấn đề liên quan đến lún sụt trong xây dựng. Đất yếu có khả năng chịu tải kém, dẫn đến nhiều sự cố trong công trình. Nghiên cứu này sẽ giúp xác định các phương pháp gia cường hiệu quả, từ đó nâng cao độ ổn định cho các công trình xây dựng.

1.2. Tổng quan về các phương pháp gia cường đất yếu

Có nhiều phương pháp gia cường đất yếu, bao gồm việc sử dụng xỉ lò và vải địa kỹ thuật. Các phương pháp này không chỉ cải thiện khả năng chịu tải mà còn giảm thời gian cố kết của đất. Nghiên cứu sẽ phân tích các phương pháp này và hiệu quả của chúng trong việc gia cường đất yếu.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu

Nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường lớp xỉ lò gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là xác định đúng các thông số cơ lý của đất. Đất yếu có tính chất không đồng nhất, điều này làm cho việc dự đoán ứng xử của nó dưới tải trọng trở nên khó khăn. Ngoài ra, việc lựa chọn vật liệu gia cường phù hợp cũng là một thách thức lớn.

2.1. Các vấn đề liên quan đến tính chất của đất yếu

Đất yếu thường có độ ẩm cao và khả năng chịu tải thấp. Điều này dẫn đến việc khó khăn trong việc xác định các thông số cơ lý cần thiết cho việc thiết kế công trình. Nghiên cứu sẽ chỉ ra các vấn đề này và cách giải quyết chúng.

2.2. Thách thức trong việc lựa chọn vật liệu gia cường

Việc lựa chọn vật liệu gia cường như xỉ lò và vải địa kỹ thuật cần phải dựa trên các tiêu chí cụ thể. Các vật liệu này phải đảm bảo tính tương thích với đất yếu và khả năng cải thiện ứng xử của đất dưới tải trọng. Nghiên cứu sẽ phân tích các tiêu chí này.

III. Phương pháp nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường

Phương pháp nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường lớp xỉ lò bao gồm các thí nghiệm nén một trục và nén ba trục. Các thí nghiệm này giúp xác định khả năng cố kết và khả năng chống cắt của đất. Kết quả từ các thí nghiệm này sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc đánh giá hiệu quả của các phương pháp gia cường.

3.1. Thí nghiệm nén một trục

Thí nghiệm nén một trục được thực hiện để đánh giá khả năng cố kết của đất sét bùn yếu. Mẫu đất được chuẩn bị với độ ẩm và độ chặt tối ưu. Kết quả cho thấy thời gian cố kết giảm đáng kể khi sử dụng vật liệu gia cường.

3.2. Thí nghiệm nén ba trục

Thí nghiệm nén ba trục giúp phân tích khả năng chống cắt của đất khi gia cường. Kết quả cho thấy lực dính và góc ma sát của đất được cải thiện rõ rệt khi sử dụng xỉ lò và vải địa kỹ thuật. Nghiên cứu sẽ trình bày chi tiết về các kết quả này.

IV. Kết quả nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc gia cường đất sét bùn yếu bằng lớp xỉ lò và vải địa kỹ thuật mang lại nhiều lợi ích. Thời gian cố kết giảm đáng kể, và khả năng chịu tải của đất được cải thiện. Các thí nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng xỉ lò kết hợp với vải địa kỹ thuật giúp tăng cường đáng kể khả năng chống cắt của đất.

4.1. Thời gian cố kết của đất gia cường

Thời gian cố kết của đất gia cường giảm từ 60-80% so với đất không gia cường. Điều này cho thấy hiệu quả rõ rệt của việc sử dụng xỉ lò và vải địa kỹ thuật trong việc cải thiện khả năng cố kết của đất.

4.2. Khả năng chống cắt của đất gia cường

Khả năng chống cắt của đất gia cường tăng lên đến 96% khi sử dụng ba lớp vải địa kỹ thuật. Kết quả này cho thấy việc gia cường đất yếu bằng các vật liệu này là một giải pháp hiệu quả trong xây dựng.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu

Nghiên cứu ứng xử của đất sét bùn yếu gia cường lớp xỉ lò dưới điều kiện nén 3 trục đã chỉ ra rằng việc gia cường đất yếu là một giải pháp khả thi để cải thiện độ ổn định của công trình. Các kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng các vật liệu gia cường trong xây dựng. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp gia cường khác để nâng cao hiệu quả trong xây dựng.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong xây dựng

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao trong ngành xây dựng. Việc áp dụng các phương pháp gia cường sẽ giúp giảm thiểu sự cố lún sụt trong các công trình.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu các vật liệu gia cường mới và các phương pháp cải tiến để nâng cao hiệu quả của việc gia cường đất yếu. Các nghiên cứu này sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành xây dựng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long sở hữu hệ thống sông ngòi dày đặc với tầng địa chất bề mặt chủ yếu là bùn sét mềm yếu, có độ ẩm tự nhiên cao vượt mức 46% và hệ số rỗng lớn hơn 1,0. Tình trạng này khiến nền đường giao thông nông thôn thường xuyên đối mặt với nguy cơ lún sụp từ 1,8 m đến 2,0 m và trượt trồi nghiêm trọng. Trong khi đó, quá trình công nghiệp hóa phát sinh khoảng 500 đến 600 triệu tấn tro xỉ nhiệt điện và xỉ luyện kim mỗi năm. Điển hình như Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 1 xả thải khoảng 1.326.000 tấn xỉ/năm trên diện tích bãi chứa 31 ha với dung tích thiết kế 3.360.000 m³, hiện đã lấp đầy gần 50% bãi thải chỉ sau hơn 2 năm vận hành.

Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán ổn định nền đắp bằng cách xác định ứng xử cố kết và sức kháng cắt của đất sét bùn lòng sông tại huyện Vĩnh Thuận, tỉnh Kiên Giang khi được gia cường bằng vải địa kỹ thuật kết hợp lớp xỉ lò nhiệt điện và đệm cát. Mục tiêu cốt lõi là tối ưu hóa cấu trúc tầng đệm thoát nước, rút ngắn thời gian thi công và tận dụng nguồn phế thải công nghiệp làm vật liệu xây dựng bền vững.

Được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2015 đến năm 2017, công trình mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc khi đáp ứng tiêu chuẩn Quyết định số 491/QĐ-TTg về mục tiêu 100% đường trục xã và tối thiểu 50% đường thôn xóm tại miền Tây Nam Bộ được cứng hóa. Kết quả thực nghiệm cho thấy giải pháp đệm sandwich giúp giảm thời gian cố kết T50 tới 89% và T90 tới 88%, đồng thời gia tăng lực dính hữu hiệu lên 444%, mở ra hướng đi đột phá cho hạ tầng giao thông vùng đất yếu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết cố kết thấm một chiều kinh điển của Terzaghi nhằm phân tích sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và biến dạng thể tích của mẫu đất sét bão hòa dưới tác dụng của tải trọng nén tĩnh không nở hông. Song song đó, lý thuyết trạng thái ứng suất phá hoại Mohr-Coulomb được áp dụng để đánh giá các chỉ tiêu sức kháng cắt hữu hiệu gồm lực dính và góc ma sát trong. Khung mô hình biến dạng dẻo đàn hồi và tương tác bề mặt phân cách giữa vật liệu địa kỹ thuật với hạt đất cũng được tích hợp để giải thích cơ chế truyền ứng suất.

Các khái niệm trọng tâm trong đề tài bao gồm: đất sét bùn béo vô cơ dẻo cao (nhóm CH theo hệ thống phân loại đất quốc tế) với độ ẩm tự nhiên 46,06% và chỉ số dẻo PI đạt 50,3%; áp lực tiền cố kết phản ánh lịch sử ứng suất của tầng trầm tích; hệ số cố kết thấm và hệ số thấm k đặc trưng cho tốc độ thoát nước. Vải địa kỹ thuật không dệt đóng vai trò lớp lọc ngược và ngăn cách, trong khi xỉ lò nhiệt điện chứa 48,1% SiO2 và 22,3% Al2O3 theo ngưỡng an toàn QCVN 07:2009/BTNMT hoạt động như một tầng dẫn thoát nước ngang chịu tải.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 15 tổ mẫu đất sét bùn nguyên dạng và xáo trộn tại lòng sông huyện Vĩnh Thuận, tỉnh Kiên Giang cùng các mẫu tro xỉ lấy trực tiếp từ bãi thải nhiệt điện Duyên Hải 1. Phương pháp chọn mẫu tuân thủ nghiêm ngặt kỹ thuật lấy mẫu địa kỹ thuật công trình nhằm bảo toàn độ ẩm và kết cấu tự nhiên. Các mẫu thí nghiệm nén một trục được chế bị đồng nhất ở độ chặt tiêu chuẩn K80, độ ẩm tối ưu 24,3% và ngâm bão hòa hoàn toàn trong nước suốt 24 giờ trước khi gia tải.

Phương pháp nén cố kết một trục không nở hông theo TCVN 4197:2012 được lựa chọn để xác định sự suy giảm hệ số rỗng và tốc độ lún dưới các cấp áp lực 50 kPa, 100 kPa và 200 kPa. Bên cạnh đó, đề tài phân tích dữ liệu thí nghiệm nén ba trục cố kết không thoát nước (CU theo ASTM D4767-11) và không cố kết không thoát nước (UU theo ASTM D2850). Việc sử dụng thí nghiệm nén ba trục là tối ưu vì cho phép kiểm soát chính xác trạng thái ứng suất 3 chiều, đo đạc áp lực nước lỗ rỗng liên tục và loại bỏ sai số hiệu ứng biên vốn có của thí nghiệm cắt phẳng thông thường. Toàn bộ chu trình thí nghiệm được triển khai liên tục trong thời gian 24 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thực nghiệm nén một trục chứng minh giải pháp gia cường làm tăng tốc độ thoát nước vượt bậc. Tại cấp tải 50 kPa, việc bổ sung 1 lớp vải địa kỹ thuật giúp giảm thời gian cố kết T50 tới 79% và T90 tới 72% so với đất bùn không gia cường. Khi bố trí cấu trúc dạng sandwich gồm 2 lớp vải địa kỹ thuật kẹp lớp xỉ lò ở giữa, thời gian cố kết T50 giảm mạnh đến 89% và T90 giảm 88%, tương đương với việc rút ngắn thêm khoảng 10% đến 16% thời gian chờ lún so với phương án chỉ dùng vải đơn lẻ.

Hệ số thấm k và quy luật biến thiên hệ số rỗng theo cấp tải nén không bị chi phối bởi cách bố trí vật liệu gia cường mà phụ thuộc hoàn toàn vào bản chất cơ lý của đất nền. Khi tải trọng gia tăng từ 50 kPa lên 200 kPa, độ chặt của đất tăng lên làm hệ số thấm k suy giảm tuyến tính.

Phân tích nén ba trục cho thấy khi gia cường 3 lớp vải địa kỹ thuật, lực dính tổng cộng của đất tăng 96% và lực dính hữu hiệu c' tăng đột biến 444%, trong khi góc ma sát trong hầu như không thay đổi. Ngược lại, khi gia cường kết hợp đệm cát có chiều dày 20 mm, góc ma sát trong tăng vọt 78% trong khi lực dính được duy trì ổn định.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm thời gian cố kết được giải thích bởi lớp xỉ lò hạt thô đóng vai trò là hành lang thoát nước ngang có tính thấm cao, giúp rút ngắn khoảng cách thoát nước của các phân tử nước lỗ rỗng trong khối sét dính. Lớp vải địa kỹ thuật bao bọc bên ngoài ngăn chặn triệt để hiện tượng các hạt sét mịn lọt vào làm tắc nghẽn khe rỗng của tầng xỉ lò, đảm bảo hệ số dẫn nước duy trì ổn định trong suốt quá trình nén ép.

Dữ liệu nén lún và tốc độ cố kết được biểu diễn hiệu quả qua biểu đồ quan hệ giữa độ lún và logarit thời gian, kết hợp biểu đồ căn bậc hai thời gian để xác định chính xác các điểm T50 và T90. Biểu đồ quan hệ hệ số rỗng e và logarit tải trọng nén phản ánh rõ xu hướng nén chặt của khung hạt đất. Đồng thời, các đường cong ứng suất biến dạng và biểu đồ vòng tròn Mohr trong điều kiện nén ba trục minh chứng trực quan cho sự gia tăng sức kháng cắt hữu hiệu.

So sánh với các nghiên cứu của Yang và cộng sự giai đoạn 2015 - 2016, việc sử dụng xỉ lò nhiệt điện mang lại hiệu quả thoát nước tương đương với cát hạt trung tiêu chuẩn, nhưng tạo ra giải pháp tái chế vật liệu phế thải ưu việt với chi phí thấp hơn đáng kể.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, ban hành chỉ dẫn kỹ thuật áp dụng kết cấu đệm sandwich xỉ lò kết hợp vải địa kỹ thuật cho nền đường giao thông nông thôn tại khu vực Tây Nam Bộ. Đơn vị tư vấn thiết kế cần quy định chiều dày lớp đệm xỉ tối thiểu từ 15 mm đến 20 mm kẹp giữa hai lớp vải địa không dệt, nhằm đạt mục tiêu rút ngắn trên 85% thời gian chờ cố kết nền đắp; quy trình này cần được hoàn thiện và chuyển giao trong vòng 6 tháng bởi các Sở Xây dựng địa phương.

Thứ hai, triển khai chương trình thu hồi và tái sử dụng tro xỉ nhiệt điện Duyên Hải 1 làm vật liệu san lấp hạ tầng giao thông. Ban quản lý dự án các tỉnh Trà Vinh, Kiên Giang phối hợp cùng đơn vị phát điện đặt chỉ tiêu tiêu thụ khoảng 300.000 đến 500.000 tấn tro xỉ/năm, giúp giảm tải tối thiểu 35% diện tích bãi chứa phế thải trong vòng 12 tháng.

Thứ ba, chuẩn hóa công tác quan trắc lún và kiểm soát tốc độ đắp nền hiện trường. Các nhà thầu thi công bắt buộc duy trì tần suất đo lún 1 lần/ngày khi chiều cao đắp vượt 1,5 m và khống chế tốc độ gia tải không vượt quá 10 cm/ngày để triệt tiêu nguy cơ tích tụ áp lực nước lỗ rỗng gây trượt trồi thân nền.

Thứ tư, nghiên cứu mở rộng mô hình đệm cát gia cường đa lớp vải địa kỹ thuật cho các tuyến đường chịu tải trọng nặng. Các trường đại học và viện nghiên cứu chuyên ngành cần phối hợp triển khai thử nghiệm hiện trường quy mô 3 km đến 5 km đường cấp IV trong thời hạn 18 tháng, hướng tới mục tiêu tăng góc ma sát trong của nền trên 70% nhằm tiếp nhận xe tải trọng trục 10 tấn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Kỹ sư thiết kế và tư vấn giám sát địa kỹ thuật: Nắm vững các thông số cơ lý chuyên sâu như lực dính hữu hiệu c', góc ma sát trong và hệ số cố kết Cv để mô hình hóa chính xác nền đắp trên đất sét bùn nhóm CH, loại bỏ hoàn toàn các sự cố biến dạng và trượt trồi.

Nhà thầu thi công hạ tầng giao thông vùng Đồng bằng Sông Cửu Long: Khai thác quy trình chế bị và thi công lớp đệm sandwich giúp giảm 88% thời gian chờ lún, rút ngắn tiến độ tổng thể công trình và tiết kiệm tối thiểu 20% chi phí xử lý nền móng.

Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách môi trường: Tiếp cận luận cứ khoa học vững chắc về độ an toàn của tro xỉ theo QCVN 07:2009/BTNMT để xây dựng cơ chế khuyến khích tái chế phế thải công nghiệp nhiệt điện vào hạ tầng giao thông nông thôn mới.

Học viên cao học, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng: Sử dụng tài liệu như một cẩm nang tham khảo chuẩn mực về phương pháp phân tích nén ba trục tiên tiến (CU, UU), kỹ thuật xử lý số liệu địa kỹ thuật và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm học thuật.

Câu hỏi thường gặp

Cấu trúc sandwich vải địa kỹ thuật kết hợp xỉ lò giúp rút ngắn thời gian cố kết bằng cách nào? Cấu trúc này thiết lập một tầng thoát nước ngang có tính thấm cao ngay giữa lòng lớp sét bùn. Lớp xỉ lò tạo kênh dẫn nước áp lực thấp, trong khi hai lớp vải địa ngăn chặn hạt sét mịn xâm nhập gây tắc nghẽn, giúp giảm thời gian cố kết T50 tới 89% ở cấp tải 50 kPa.

Xỉ lò nhiệt điện Duyên Hải 1 có an toàn với môi trường khi đắp nền đường không? Theo kết quả phân tích thành phần dựa trên Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 07:2009/BTNMT, hàm lượng các chất độc hại trong tro xỉ Duyên Hải 1 không vượt ngưỡng chất thải nguy hại, hoàn toàn đủ tiêu chuẩn kỹ thuật và môi trường để làm vật liệu gia cố nền đường.

Gia cường vải địa kỹ thuật ảnh hưởng như thế nào đến lực dính và góc ma sát của đất bùn? Kết quả thí nghiệm nén ba trục cho thấy khi gia cường 3 lớp vải địa kỹ thuật, lực dính hữu hiệu c' của đất sét tăng vọt 444% nhờ lực ma sát tiếp xúc và hiệu ứng giữ hạt sét, tuy nhiên góc ma sát trong của hệ hầu như không biến đổi.

Chiều dày đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật bao nhiêu là tối ưu cho sức chịu tải? Dữ liệu thực nghiệm xác định chiều dày đệm cát tối ưu là 20 mm. Ở kích thước này, góc ma sát trong của mẫu đất gia cường tăng tới 78% so với mẫu không gia cường, mang lại khả năng chống cắt trượt tối ưu cho nền đường giao thông.

Tại sao thí nghiệm nén ba trục lại ưu việt hơn thí nghiệm cắt phẳng trong nghiên cứu đất yếu? Thí nghiệm nén ba trục cho phép mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất 3 phương thực tế, kiểm soát chặt chẽ áp lực nước lỗ rỗng và điều kiện thoát nước (CU, UU), đồng thời hình thành mặt trượt phá hoại tự nhiên thay vì cưỡng bức như hộp cắt trực tiếp.

Kết luận

• Luận văn đã làm sáng tỏ toàn diện đặc tính cơ lý của đất sét bùn béo vô cơ (CH) tại huyện Vĩnh Thuận, Kiên Giang với độ ẩm tự nhiên 46,06% và chỉ số dẻo 50,3%.
• Chứng minh bằng thực nghiệm rằng kết cấu sandwich vải địa kỹ thuật kết hợp xỉ lò giúp giảm 89% thời gian cố kết T50 và 88% thời gian T90 ở cấp áp lực 50 kPa.
• Xác lập cơ sở định lượng về sức kháng cắt khi gia cường 3 lớp vải địa giúp tăng 444% lực dính hữu hiệu, trong khi đệm cát 20 mm nâng góc ma sát trong lên 78%.
• Đưa ra giải pháp công nghệ tuần hoàn hiệu quả, mở ra hướng tiêu thụ 1.326.000 tấn xỉ lò nhiệt điện mỗi năm và hạn chế khai thác đất nông nghiệp làm vật liệu đắp.
• Kế hoạch tiếp theo cần tập trung thử nghiệm hiện trường quy mô 5 km đường nông thôn trong vòng 12 đến 24 tháng tới nhằm hoàn thiện quy chuẩn thi công đại trà.

Các chủ đầu tư và đơn vị tư vấn thiết kế hạ tầng giao thông tại miền Tây Nam Bộ nên nghiên cứu ứng dụng ngay công nghệ gia cường tầng đệm xỉ sandwich để tối ưu hóa chi phí đầu tư và đảm bảo tuổi thọ công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Hiện nay có nhiều phương pháp gia cố nền đất yếu tuy nhiên việc xử lý nền đất yếu công trình phụ thuộc vào đặc điểm công trình, đặc điểm nền đất, yếu tố kinh tế, yếu tố kỹ thuật.Vì vậy đây vẫn là một vấn đề tồn tại và là một bài toán khó. Nền đường giao thông qua vùng đất yếu hiện nay thường được đấp bằng cát hoặc đất có chiều cao đấp trên mặt đất tự nhiên từ 2. Việc sử dụng đất đấp lớn sẽ làm mất đi một lượng lớn đất canh tác nông nghiệp. Đất yếu được hiểu là đất có cường độ chống cắt yếu, khả năng biến dạng lớn (độ rỗng tự nhiên lớn) có thể có nguồn gốc khoáng vật (sét trầm tích trong nước) hoặc nguồn gốc hữu cơ (đất than bùn…).

Lý thuyết và thực tiển kinh điển đều đã cho thấy: các công trình nền đắp trên đất yếu như vậy thường gặp 2 loại sự cố lún sụp – trượt trồi (do cường độ chống cắt của đất yếu phía dưới không đủ chịu được tải trọng đắp) và lún kéo dài (do quá trình cố kết của 11 đất yếu kéo dài. Lún sụp – trượt trồi dẫn đến phá hỏng hoàn toàn cấu tạo nền đắp khiến phải đào bỏ và đắp lại. Còn lún kéo dài thì cấu tạo nền đắp cơ bản vẫn được duy trì, mà chỉ ảnh hưởng đến cao độ nền, dẫn đến phải bù phụ trong quá trình khai thác đưa đường vào sử dụng. Dương Học Hải tạp chí cầu đường Việt Nam, số 6/2007 thì các sự cố lun sụp – trượt trồi, lún kéo dài nền đường trên nền đất yếu vẫn diễn ra thường xuyên, nhiều sự cố gây hậu quả nghiêm trọng.1 Các sự cố lún sụp trượt trồi (T/c Cầu đường Việt Nam, số 6/2007 ) Vị trí và Nguyên nhân và thời điểm biện pháp khắc Điều kiện địa Giải pháp thiết kế và thi Miêu tả sự cố xảy ra sự cố phục chất công I.

Km0+620 -Lớp 1: bùn - Nền đắp cao 7,5m đến -Đắp đến chiều - Số liệu đo lún phía Nam hữu cơ dày 4,2 9m, rộng 12,5 taluy 1:1 cao 6,8m (chưa tháng 1/1999 đã đạt cầu vượt ÷7.4cm; C= (taluy được tăng cường đến cao độ thiết tới 104mm/ngày. đường sắt 0,12kg/cm2. bằng lưới địa kỹ thuật kế) thì xảy ra lún - Trong 10 ngày đầu trên tuyến mỗi bên 5,5m với khoảng sụt. - Lớp 2: sét tháng 3 tốc độ đắp mới qua cầu cách các lớp lưới theo xám vàng nửa - 8h sáng (phát tăng nhanh hẳn hơn Hoàng chiều cao là 1,5m) cứng đến cứng hiện các khe nứt các tháng trước Long.25kg/ - Xử lý bấc thấm sâu dọc và ngang 3 - (180cm/10 ngày); điểm xảy ra 14.5m, khoảng cách bấc 4mm) sự cố: 8 – cm2 vàφ = 15” Nguyên nhân: đắp theo chiều ngang 1.2m và 11h,ngày - Khe nứt phát tăng quá nhanh vượt theo chiều dọc 1.

19/3/1999 hiện trên một tốc độ cố kết cần - Thay đất bằng 1m cát đoạn dài 140m, thiết. đệm rồi rải vải địa kỹ đến 11h thì lún Giải pháp xử lý: thuật loại sợi dệt; trên vải sụt 1,8 – 2,0m, bề lại rải cát thoát nước dày rộng khe nứt vỡ + Đào bỏ nền lún 0,5m. tới 1,6 – 1,8m sâu sụp suốt thân nền. 12 - Tốc độ đắp nền đất trên - Hai bên ruộng +Đổi taluy đắp từ đệmcát: lúa bị đẩy trồi lên 1:1 sang 1:2.

cao từ 0,6 – 0,8m Tháng 11/1998 đắp cao + Dùng bệ phản áp trong phạm vi 119cm mỗi bên rộng 20m mỗi bên 20cm kể với chiều cao 2.5 – Tháng 12/1998 không từ chân taluy ra.0m và đắp phản áp đắp đồng thời với nền Tháng 1/1999 đắp thêm đắp. 142cm Tháng 2/1999 đắp thêm 89cm 10 ngày đầu tháng 3/99 đắp thêm 180cm II. Nam cầu -Lớp1: 0,5 – - Nền đắp mở rộng nhiều - Lún sụt, trượt Nguyên nhân: Trìa Km 732 1,4m đất đắp về phía trái , cao 5,4m bề trồi về phía trái, -Không khảo sát địa + 100QL- cũ rộng nền 12,5m , taluy trên 1 đoạn dài chất (xem là nền 1A (cầu Trìa 1:1,5 50m từ tim đường -Lớp2: 2,7 – đường cũ đắp mở 24m) sảy ra vùng trượt rộng 3,0m: sét xám - Đắp trực tiếp rộng) sự cố thng 26m. đen có hữu cơ, 7/2001 - Đắp không theo dẻo mềm.

- Đất ruộng bị đẩy dõi lún, không tính trồi lên hàng mét -Lớp3: 6- tóan chiều cao đắp 9,6m: sét xám -Tại tim và trên giới hạn. đen, dẻo chảy, mặt nền xuất hiện Xử lý: C=0,03Kg/cm2 nứt dọc rất lớn và ; φ =2o17’. sâu - Dùng bệ phản áp để khắc phục -Lớp 4: 3,5 – 5,5 m sét nâu lẫn sỏi sạn, nửa cứng 13 III. Km121+ -Lớp1:dày - Nền rộng 12m đắp cao - Vừa đắp đủ Nguyên nhân: 325 đến Km 0,3m bùn 1,62m trực tiếp trên đất 4,1m vào -Không tính tóan 121 +450 ruộng (đã vét yếu (có lớp cát đệm 17/3/1999 thì sự trước chiều cao đắp QL 1A (Bắc thay cát) 0,7m) cố xảy ra.

Giàng) xảy -Lớp2:dày - Để tăng nhanh lún, thiết - Nứt dọc tại tim ra ngày - Quá trình đắp 0,8m sét xám kế gia tải trước thêm đường rộng hàng 17/3/1999. không theo dõi tốc vàng, nâu, dẻo 2,50m. Do vậy tổng chiều mét, sâu dưới độ lún hàng ngày. mềm cao đắp (kể cả đệm cát) than nền đắp trên là: 1,62+2,5= 4,12m.

- Áp dụng giải pháp -Lớp3: dày gia tải trước không 8,7m bùn sét - Thi công: bóc đất hữu - Cả nền đường thích đáng. lẫn hữu cơ có cơ, đắp cát đệm dày lún xuống 1- C=0,15Kg/cm2 0,7m. Xử lý khắc phục: 23/12/1998 đắp đất 0,9m -Lớp 4: st ở - Hai bên ruộng - Đào bỏ nền đường (đạt độ cao thiết kế). trạng thái cứng lún bị đẩy trồi lên bị trượt trồi.

-24/12/1998 đắp phần gia cao 1.5m - Đắp lại nhưng chỉ tải trước thêm 2,5m trong trong phạm vi 8 - đắp đến chiều cao 81 ngày 10m kể từ chân thiết kế là 1,62m. taluy trở ra. - Trượt trồi cả 2 bên IV. Km 120 -Lớp1:dày - Nền rộng 15m, chiều - Lún sụp và trượt Nguyên nhân: + 880 đến 0,2m Sét nâu cao thiết kế từ 3,77m đến trồi về cả 2 phía.

-Không kiểm toán Km 121 + xám, cứng vừa 5.28m; dự kiến gia tải - Nứt dọc ở tim ổn định trước đối 040 QL 1A trước thêm 1,5m. Lớp2: đất yếu, với bề rộng vết với trường hợp đắp (Bắc Giang) bùn sét yếu đến - Xử lý đất yếu bằng bấc nứt đến 1.0m, dài cao hơn 4m (sau xảy ra ngày thấm cắm sâu 8m với suốt đoạn 127m. kiểm toán cho thấy 18/8/1999 14 dài 127m; yếu; dày 7,9m khoảng cách 1.6m; có -Đất ruộng 2 bên chiều cao đắp giới bắt đầu từ có tầng cát đệm đầy 0,7 – bị đẩy lên cao hơn hạn là 4m) 6/4/1999 1. C=0,21Kg/cm2 - Từ 1/7/1999 không và φ= 2”54’ -Sự cố xẩy ra khi theo dõi lún(khi đắp thực tế đắp cao cao được 3.73 – -Lớp3: sét rất được 4.24) cứng (tức là chưa đủ - Trong 1 tuần tháng chiều cao gia tải 6/1999 đã có tốc độ trước) lún gần 10mm/ngày.

Xử lý khắc phục: - Đào bỏ đoạn bị phá hoại. - Cắm lại bấc thấm như thiết kế trước. -Khống chế tốc độ đắp và theo dõi chặt tốc độ lún trong quá trình đắp. Như trình bày ở trên xỉ lò đang là một loại phế thải đang gây ra nhiều vấn đế nhức nhói và hiện tại ở Việt Nam và thế giới chưa có công trình nào ứng dụng xỉ lò để gia cố nền đường.

Theo Công văn số: DH1/C2/A3/G/0976 ngày 27/05/2015 của tập đoàn điện lực Việt Nam báo cáo về việc xử lý tro xỉ của Nhà máy điện Duyên Hải 1, nhà máy điện Duyên Hải 1 có diện tích bãi xỉ là 31ha, tổng thể tích thiết kế của bải xỉ là 3360000 m3 tổng lượng xỉ thải ra là 1326000 tấn/năm. Tương ứng với diện tích đó, bãi xỉ của nhà máy điện Duyên Hải 1 đáp ứng thời gian chứa xỉ khoảng 2. Lượng tro xỉ được tái sử dụng làm vật liệu xây dựng rất nhỏ không đáng 15 kể. Tính đến thời điểm hiện tại lượng tro xỉ đã lấp đầy gần 50% thể tích thiết kế của bãi xỉ nhà máy điện Duyên Hải 1.

Nếu không giải quyết được vấn đề chất thải tro xỉ của nhà máy kịp thời, bãi xỉ của nhà máy sẽ rơi vào tình trạng quá tải gây ra nhiều hệ quả xấu liên quan. Vì vậy nếu ứng dụng được xỉ lò vào gia cố nền đường sẽ giải quyết được nhiều vấn đề của xã hội hiện nay. Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến những sự cố công trình ngầm đó là do sự thiếu hiểu biết và tiên lượng về ứng xử của đất trong điều kiện trạng thái ứng suất của đất và áp suất nước phức tạp xảy ra trong quá trình thi công công trình ngầm. Những ứng xử của đất trong điều kiện này thường không thể mô phỏng hoặc xác định được từ những thí nghiệm kiểm tra sức kháng cắt của đất thông thường (như thí nghiệm cắt đất trực tiếp, thí nghiệm nén nở hông, thí nghiệm SPT, CPT…).2 dưới đây so sánh những ưu điểm vượt trội của thí nghiệm nén 3 trục với thí nghiệm cắt đất trực tiếp khi thí nghiệm xác định sức kháng cắt của đất.

Với những yêu cầu nêu trên, cần thiết phải áp dụng những thí nghiệm đất cao cấp hơn nhằm xác định những ứng xử phức tạp của đất phục vụ công tác thiết kế thi công ngầm.2 So sánh thí nghiệm nén 3 trục và thí nghiệm cắt đất trực tiếp (Holtz et al. 1981) Thí nghiệm cắt đất STT Tiêu chí Thí nghiệm nén 3 trục trực tiếp 1 Khả năng xác định Nhiều điều kiện hỗn hợp - (1) điều Điều kiện đơn: cố sức kháng cắt trong kiện không cố kết, không thoát kết, thoát nước: CD điều kiện cố kết và nước, UU; (2) cố kết, không thoát thoát nước khác nhau nước, CU; (3) cố kết, thoát nước, CD 2 Khả năng thích hợp Hầu hết với tất cả các loại đất (cát Chỉ thích hợp với đất với các loại đất khác và sét…) cát trong điều kiện nhau cố kết, thoát nước 16 3 Khả năng giảm thiểu Giảm thiểu hầu hết sự xáo trộn mẫu Ảnh hưởng rất lớn từ sự ảnh hưởng của bằng quá trình nén cố kết, tuân theo sự xáo trộn mẫu.