CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ 1.1 Tổng Quát Về Qúa Trình Hình Thành Đất Yếu Ở Cần Thơ Và Khu Vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 1.1 Định nghĩa đất yếu Đất yếu có thể được định nghĩa là những loại đất không có khả năng tiếp nhận tải trọng công trình nếu không có các biện pháp gia cố xử lý thích hợp. Xét về nguồn gốc thì đất yếu có thể được tạo thành trong lục địa, vũng vịnh hoặc biển. Đất có các đặc trưng vật lý của đất yếu theo QPXD 45-78: − Trọng lượng riêng γ ≤ 17 (kN/m3) − Hệ số rỗng e ≥ 1.8 Các đặc trưng cơ học: − Module biến dạng tổng quát Eo ≤ 5000 kN/m 2 − Góc ma sát trong ≤ 100 − Sức kháng cắt nhỏ. − Tính nén lún lớn.
− Lực dính C ≤ 10 kN/m 2.2 Các dạng đất yếu Đất yếu có thể được phân làm bốn nhóm chủ yếu như sau: - Các loại đất sét (á sét, sét) ở trạng thái mềm, bão hòa nước thuộc các giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá sét. - Các loại cát hạt nhỏ, cát bụi ở trạng thái rời, bão hòa nước. - Các loại đất bùn, than bùn và đất than bùn. - Các loại đất hoàng thổ có độ rỗng lớn gây lún sụt.
HVTH: Trần Thị Phượng 12 Luận văn cao học GVHD: TS. Trần Xuân Thọ Các loại đất yếu trên rất đa dạng về thành phần khoáng vật, nhưng thường giống nhau về tính chất cơ lý và chất lượng xây dựng.2 Khái Quát Về Địa Chất Khu Vực ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long được tạo thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng đọng trầm tích trong điều kiện biển nông, cùng với dòng chảy mang phù sa của các sông ra biển (sông Cửu Long, sông Vàm Cỏ, sông Sài Gòn). Địa hình có đặc điểm chung là bằng phẳng, cao độ 0,5-1,5m, hơi nghiêng ra biển với độ dốc không đáng kể. Trầm tích Đồng Bằng Sông Cửu Long thuộc loại trầm tích trẻ, trong đó trầm tích Holoxen bao phủ hầu như khắp bề mặt đồng bằng với chiều dày tầng đất sét yếu từ vài mét đến vài chục mét.
Hiện nay, hầu hết các công trình xây dựng ở đồng bằng sông Cửu Long đều thuộc loại vừa và nhỏ, do đó tải trọng của các công trình truyền xuống đất nền đều tựa trên tầng trầm tích trẻ Holoxen. Theo các kết quả khảo sát địa chất cho thấy lớp trầm tích trẻ Holoxen chứa chủ yếu là các dạng đất yếu như: đất sét dẻo, đất sét dẻo chảy, đất bùn sét hữu cơ, đất bùn á sét, đất bùn á cát và đất than bùn. Do đó việc nghiên cứu sự phân bố và đặc tính của lớp đất yếu này là cơ sở khoa học để tìm ra những biện pháp xử lý gia cố nền hợp lý. Theo kết quả thí nghiệm của GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, trong toàn vùng sông Cửu Long được phân chia thành 7 lớp đất trong đó có 3 lớp dạng đất bùn mềm yếu.
Lớp 1 : Đất sét màu xám nâu, có chỗ xám vàng CL, CH Lớp 2 : Đất bùn sét (hoặc bùn sét chứa hữu cơ) có màu xám đen, xám nhạt hoặc vàng nhạt MH (OH) Lớp 3 : Đất bùn á sét (hoặc bùn á sét chứa hữu cơ) màu đen, xám nhạt có khi màu vàng nhạt ML (OL) Lớp 4 : Đất bùn á cát (bùn á cát hữu cơ) màu đen, xám nhạt CL-ML (ML) Lớp 5 : Pleistoxen – đất sét chặt màu loang lổ đỏ vàng, vàng trắng CL Lớp 6 : Á cát màu xám sẫm SC Lớp 7 : Cát hạt bụi màu xám sẫm, xám tối, có khi vàng nhạt SC HVTH: Trần Thị Phượng 13 Luận văn cao học GVHD: TS. Trần Xuân Thọ Sự phân bố đất yếu theo mặt bằng ở ĐBSCL, theo đặc trưng thành phần thạch học, tính chất địa chất công trình, địa chất thủy văn và chiều dày của tầng đất yếu có thể chia thành năm khu vực đất yếu sau: 1 - Khu vực I: Khu vực đất sét yếu màu xám nâu và xám vàng kí hiệu (I). Đất sét, á sét màu xám nâu, chiều dày không qúa 5m. 2 - Khu vực II: Khu vực đất bùn sét xen kẹp với các lớp á cát kí hiệu (II).
Bao gồm các phân khu sau: Phân khu IIa: Bùn sét, bùn á sét, phân bố không đều hoặc xen kẹp gối trên nền sét chặt chiều dày không qúa 20m. Phân bố ở khu vực có độ cao từ 1 ÷ 1. mực nước ngầm cách mặt đất 0. Phân khu IIb: Bùn sét, bùn á sét, phân bố không đều hoặc xen kẹp chiều dày không qúa 80m.
Các đặc tính khác giống phân khu IIa. Phân khu IIc: Dạng đất bùn như IIa, IIb, có chiều dày không qúa 25m. Phân khu IId: Đất bùn như IIa, IIb, IIc, có chiều dày không qúa 30m. 3 - Khu vực III: Khu vực cát hạt mịn, á cát xem kẹp ít bùn á cát kí hiệu (III).
Bao gồm các phân khu sau: Phân khu IIIa: Chủ yếu là á cát, cát bụi xen kẹp ít bùn sét, bùn á cát Holoxen, chiều dày không qúa 60m. Diện tích tập trung ở đồng bằng tích tụ gợn sóng biển với độ cao 1 ÷ 2m nước ngầm cách mặt đất 0. Phân khu IIIb: Các đặc tính giống phân khu IIIa nhưng chiều dày tầng đất Holoxen không qúa 100m. Phân khu IIIc: Các đặc tính giống IIIa, IIIb nhưng chiều dày tầng đất Holoxen không qúa 25m.
4 - Phân khu IV: Khu vực đất than bùn, sét, bùn á sét, cát bụi, á cát kí hiệu (IV). Bao gồm các phân khu sau: Phân khu IVa: Đất than bùn, sét, bùn á sét, thuộc tầng đất yếu Holoxen chiều dày không qúa 25m. Phân bố ở diện tích đồng bằng tích tụ biển sinh vật với cao độ từ 1 ÷ 1.5m, nước ngần xuất hiện ngay trên mặt đất. HVTH: Trần Thị Phượng 14 Luận văn cao học GVHD: TS.
Trần Xuân Thọ Phân khu IVb: đất yếu gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét thuộc tầng Holoxen chiều dày không qúa 50m, phân bố ở các đầm trũng, cửa sông bị các luồng lạch phân cách mãnh liệt. Nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất. 5 - Khu vực V: Khu vực bùn á sét và bùn cát ngập nước kí hiệu (V). Đất yếu gồm: bùn, than bùn dày từ 5 ÷ 10m đến 40 ÷50m.
Phân bố ở vùng trũng, cửa vịnh, cửa sông. Nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất. Hình 1-1: Bản đồ phân vùng đất yếu ở Đồng bằng sông Cửu Long Trầm tích Holocen đồng bằng sông Cửu Long được phân chia thành ba bậc (Hình 1.2 - Cột địa tầng). HVTH: Trần Thị Phượng 15 Luận văn cao học GVHD: TS.
Trần Xuân Thọ 1- Bậc Holocen trung – hạ (QIV -1-2): Cát màu vàng, xám tro, chứa sỏi nhỏ kết vón sắt, phủ trên tầng sét loang lỗ Pleistocen hoặc đá gốc, bề dày lớn nhất 12m. 2- Bậc Holocen trung (QIV -2): Bùn sét màu xám, sét xám xanh, xám vàng, bề dày từ 10m đến 50m. 3- Bậc Holocen trên (QIV -3): Gồm trầm tích biển, sông biển hỗn hợp (mQIV -3), (mbQIV -3) là cát mịn, bùn sét hữu cơ; đầm lầy ven biển (bmQIV -3) gồm bùn sét hữu cơ, than bùn và bồi tích ( aQIV3 3 ): sét, cát pha sét chảy hoặc bùn sét. Bề dày 9 – 20m, trung bình 15m.1: Đặc trưng cơ học của các lớp đất chủ yếu Sét Bùn sét Bùn sét pha Bùn sét Sét xám nâu Sét loang lỗ Loại đất 3 4 amQIV 3 amQIV2 34 3 4 ambQIV 3 ambQ1IV 2 maQIV 2 amQI III Số lượng mẫu 24 142 25 63 32 76 3 0 2 0 3 8 (độ) 14 5 8 6 13 18 Đặc 22 15 18 15 23 26 trưng C 0,09 0,01 0,01 0,01 0,06 0,13 cơ (kG/cm2) 0,45 0,07 0,04 0,17 0,42 0,58 học 0,9 0,29 0,1 0,29 0,85 1,85 a1-2 0,018 0,056 0,038 0,059 0,024 0,008 0,048 0,143 0,081 0,120 0,055 0,024 (cm2/kG) 0,102 0,432 0,169 0,376 0,128 0,078 15 6 10 6 13 34 E0 (kG/cm 2) 46 12 21 17 42 87 71 39 40 39 65 120 1 ≤ 0,5 ≤ 0,5 ≤ 0,5 1 2,5 Rtc (kG/cm2) 2 1,8 3,5 3 2,45 5 Ghi chú: Trị số được ghi theo thứ tự từ trên xuống: nhỏ nhất, trung bình, lớn nhất.
HVTH: Trần Thị Phượng 16 Luận văn cao học GVHD: TS. Trần Xuân Thọ Hình 1.2: Cột địa tầng tổng hợp vùng đồng bằng sông Cửu Long ambQ IV 3 3 amQIV 2 m, mabQIV 2 a , amQ IV 1 2 amPQ IV 1 HVTH: Trần Thị Phượng 17 Luận văn cao học GVHD: TS. Trần Xuân Thọ 1.3 Một Số Chỉ Tiêu Cơ Lý Đặc Trưng Của Đất Yếu Tại TP.Cần Thơ Và Khu Vực Lân Cận 1.1 Đất bùn Khảo sát ở một số khu vực như Tp. Cần Thơ, Long An, Bến Tre, An Giang, Đồng Tháp.
Một số đặc trưng tiêu biểu về cơ lý (theo tài liệu của Nguyễn Văn Thơ và Nguyễn Thị Thanh) Bảng 1.2: Một số đặc trưng tiêu biểu về cơ lý đất của các tỉnh Cần An Đồng Tháp Long An Bến Tre Thơ Giang Chỉ tiêu Bùn Bùn Bùn Bùn Bùn á Bùn sét Bùn sét Bùn sét sét á sét á sét sét sét Chiều dày (m) 0-30 2-7 0-4 0,5-15 1,5-5 1,5-3 1,5-15 0-10,5 Độ ẩm: W (%) 67 62,0 101,2 73 45 64,85 42 61,89 Giới hạn chảy: WL (%) 61,4 58,6 74,38 57 32,25 63,33 35,5 59,16 Giới hạn dẻo: WP (%) 29,6 33,8 48,65 36 19,88 42,66 23,2 35,34 Chỉ số dẻo: Ip (%) 31,8 24,8 25,73 21 12,37 20,67 13,3 23,82 Hệ số rỗng: e 1,36 1,64 2,69 1,99 1,21 1,8 1,14 1,66 Dung trọng tự 3 17,2 16,2 14,3 15,3 17,7 15,9 17,9 16,2 nhiên: w (kN/m ) Dung trọng khô: d 9,2 1 7,1 8,8 12,2 9,6 12,6 1 (kN/m 3) TL riêng (kN/m3) 26,4 26,4 26,2 2,63 27 26,9 27 26,6 Độ bảo hòa: G (%) 98 99,8 98,5 96,5 100 97 99,5 99,2 Độ sệt: B 0,94 1,14 2,04 1,76 2,03 1,06 1,49 1,12 Góc ma sát trong: 7 6 5 5 9 6 8 6 (độ) Lực dính: c 0,06 0,11 0,04 0,123 0,04 0,07 0,05 0,08 (kg/cm2) 1.2 Đất sét yếu bão hòa nước: Khảo sát ở những hố khoan có độ sâu đến 30m, ở một số tỉnh, các lớp đất nền có những đặc điểm : − Lớp đất trên mặt: gồm những loại đất sét hạt bụi đến sét cát, màu xám đến vàng. Có chiều dày từ 0.5m − Lớp sét hữu cơ: Nằm dưới lớp mặt, có những đặc điểm chung: + Độ ẩm: W = 50-100% HVTH: Trần Thị Phượng 18 Luận văn cao học GVHD: TS. Trần Xuân Thọ + Giới hạn chảy : WL = 50-100% + Giới hạn dẻo: WP = 20-70% + Chỉ số dẻo: Ip = 20 - 65 % + Hệ số rỗng : e0 =1.0 + Dung trọng tự nhiên: =13.5 kN/m3 + Dung trọng khô: d = 6.