Phân Tích Biến Dạng Của Nền Đất Yếu Được Xử Lý Bằng Phương Pháp Hút Chân Không Kết Hợp Với Bấc Thấm

Luận văn thạc sĩ phân tích biến dạng nền đất yếu xử lý bằng hút chân không và bấc thấm, cung cấp giải pháp hiệu quả cho công trình xây dựng.

• Tác giả: Trương Quang Ngữ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Bá Vinh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm
• Đề tài: Phân Tích Biến Dạng Nền Đất Yếu Qua Phương Pháp Hút Chân Không Kết Hợp Bấc Thấm
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG
• 1.1. Tổng quan về đất yếu
• 1.2. Một số phương pháp xử lý và cải tạo nền đất yếu phổ biến hiện nay
• 1.3. Thông số kỹ thuật của bấc thấm
• 1.4. Trình tự thi công gia cố hút chân không
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán bài toán cố kết thấm một chiều
• 2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán bài toán cố kết thấm ba chiều
• 2.3. Các phương pháp dự đoán độ lún cuối cùng
• 2.4. Cơ sở lý thuyết của các mô hình nền
• 2.5. Phương pháp mô phỏng mô hình bấc thấm
• 2.6. Điều kiện biên trong phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)
• 2.7. Mô phỏng áp suất chân không do máy bơm
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP VỚI BẤC THẤM
• 3.1. Giới thiệu công trình thực tế
• 3.2. Các phương pháp dự báo lún cuối cùng. Phương pháp phần tử hửu hạn
• 3.3. So sánh kết quả mô phỏng và dữ liệu quan trắc thực tế
• 3.4. Phân tích ảnh hưởng của bấc thấm lý tưởng và bấc thấm không lý tưởng trong mô phỏng xử lý nền bằng phương pháp hút chân không kết hợp với bấc thấm
• 3.5. Phân tích tính lún ổn định cho nền đất yếu bằng phương pháp giải tích và mô hình cho bài toán hút chân không
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xử Lý Biến Dạng Nền Đất Yếu Cách Tiếp Cận

Việc xây dựng trên nền đất yếu đặt ra nhiều thách thức về độ ổn định và tuổi thọ công trình. Biến dạng nền đất, đặc biệt là lún, là một vấn đề thường gặp. Các phương pháp truyền thống thường tốn kém và mất thời gian. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả hơn là rất quan trọng. Phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm nổi lên như một giải pháp tiềm năng, mang lại hiệu quả cao trong việc gia cố nền đất và giảm thiểu biến dạng nền đất. Luận văn này tập trung vào phân tích chi tiết phương pháp này, đánh giá hiệu quả và đưa ra các khuyến nghị ứng dụng. "Dưới tác dụng của áp lực chân không, đất nền bị biến dạng và có xu hướng dịch chuyển vào trong vùng xử lý" (Trương Quang Ngữ, 2015).

1.1. Nền Đất Yếu Khái Niệm Phân Loại và Đặc Trưng Địa Chất

Nền đất yếu được định nghĩa là loại đất có sức chịu tải thấp, độ lún lớn và khả năng ổn định kém. Chúng thường gặp ở các vùng đồng bằng, ven sông, ven biển. Đất sét yếu, đất bùn, than bùn và đất hữu cơ là những loại nền đất yếu điển hình. Đặc trưng của chúng là độ ẩm cao, hệ số rỗng lớn, mô đun biến dạng nhỏ. Việc xác định chính xác các đặc trưng này là rất quan trọng để lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.

1.2. Các Phương Pháp Xử Lý Nền Đất Yếu Phổ Biến Hiện Nay

Có nhiều phương pháp xử lý nền đất yếu khác nhau, mỗi phương pháp phù hợp với từng điều kiện địa chất và yêu cầu công trình cụ thể. Các phương pháp phổ biến bao gồm gia tải trước, cọc, tường vây, và phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm. Gia tải trước là phương pháp đơn giản nhưng tốn thời gian. Cọc và tường vây phù hợp với các công trình có tải trọng lớn. Phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm mang lại hiệu quả cao và thời gian thi công ngắn.

II. Thách Thức và Vấn Đề Biến Dạng Nền Đất Yếu Giải Pháp Nào

Xây dựng trên nền đất yếu luôn đi kèm với rủi ro biến dạng nền đất quá mức, gây ảnh hưởng đến sự an toàn và khả năng sử dụng của công trình. Độ lún không đều có thể dẫn đến nứt tường, nghiêng lún công trình. Độ ổn định kém có thể gây ra trượt lở đất. Việc dự báo và kiểm soát biến dạng nền đất là yếu tố then chốt để đảm bảo thành công của dự án. Phân tích biến dạng bằng các mô hình toán học và phần mềm phân tích biến dạng là cần thiết. "Để tăng tốc độ và hiệu quả xử lý nền thì phương pháp cố kết chân không thường kết hợp với gia tải trước, và trong quá trình thi công xử lý sẽ gây ra biến dạng lớn cho nền đất" (Trương Quang Ngữ, 2015)

2.1. Các Dạng Biến Dạng Nền Đất Yếu Cần Quan Tâm Lún Trượt...

Biến dạng nền đất có nhiều dạng khác nhau, bao gồm lún, trượt, và biến dạng ngang. Lún là sự giảm thể tích của đất do tải trọng tác dụng. Trượt là sự dịch chuyển của khối đất theo một mặt trượt. Biến dạng ngang là sự dịch chuyển của đất theo phương ngang. Việc nhận diện và đánh giá đúng các dạng biến dạng nền đất là rất quan trọng để lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp.

2.2. Ảnh Hưởng của Biến Dạng Nền Đất Đến Công Trình Xây Dựng

Biến dạng nền đất có thể gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến công trình xây dựng, bao gồm nứt tường, nghiêng lún, và thậm chí sụp đổ công trình. Độ lún không đều có thể gây ra ứng suất tập trung trong kết cấu, dẫn đến phá hoại. Trượt đất có thể gây ra sự mất ổn định của công trình. Việc kiểm soát biến dạng nền đất là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn và tuổi thọ của công trình.

2.3. Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Biến Dạng Nền Đất Tải Trọng Địa Chất...

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng nền đất, bao gồm tải trọng tác dụng, đặc điểm địa chất của đất, mực nước ngầm, và phương pháp xử lý nền. Tải trọng càng lớn, biến dạng nền đất càng lớn. Đất sét yếu và đất bùn có khả năng biến dạng lớn hơn so với đất cát. Mực nước ngầm cao có thể làm giảm sức chịu tải của đất. Việc lựa chọn phương pháp xử lý nền phù hợp có thể giúp giảm thiểu biến dạng nền đất.

III. Hướng Dẫn Chi Tiết Phương Pháp Hút Chân Không và Bấc Thấm

Phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm là một giải pháp hiệu quả để gia cố nền đất yếu và giảm thiểu biến dạng nền đất. Phương pháp này sử dụng áp suất chân không để tạo ra một lực nén lên đất, giúp đẩy nhanh quá trình thoát nước và cố kết. Bấc thấm được sử dụng để tăng cường khả năng thoát nước của đất. Sự kết hợp của hai phương pháp này mang lại hiệu quả cao hơn so với việc sử dụng riêng lẻ. Áp lực nước lỗ rỗng giảm nhanh chóng, tăng ứng suất hiệu quả trong đất. "Hiện nay, phương pháp này được kết hợp với nhiều phương pháp xử lý nền khác, như kết hợp với phương pháp gia tải đất đắp" (Trương Quang Ngữ, 2015)

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Phương Pháp Hút Chân Không

Phương pháp hút chân không hoạt động dựa trên nguyên lý tạo ra một áp suất âm trong đất. Áp suất âm này tạo ra một lực nén lên đất, giúp đẩy nhanh quá trình thoát nước và cố kết. Hệ thống hút chân không bao gồm một màng chống thấm, các ống thu nước, và một máy bơm chân không. Màng chống thấm ngăn không cho không khí bên ngoài xâm nhập vào hệ thống, duy trì áp suất âm.

3.2. Vai Trò Của Bấc Thấm Trong Quá Trình Thoát Nước và Gia Cố Đất

Bấc thấm là các vật liệu có khả năng thấm nước cao, được cắm thẳng đứng vào đất để tăng cường khả năng thoát nước. Bấc thấm giúp rút ngắn đường đi của nước, đẩy nhanh quá trình cố kết. Bấc thấm thường được làm từ vật liệu tổng hợp, có độ bền cao và khả năng chống tắc nghẽn tốt. Việc thiết kế và bố trí bấc thấm hợp lý là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả xử lý nền.

3.3. Thiết Kế Hệ Thống Hút Chân Không và Lựa Chọn Bấc Thấm Phù Hợp

Việc thiết kế hệ thống hút chân không và lựa chọn bấc thấm phù hợp đòi hỏi sự hiểu biết về đặc điểm địa chất của đất và yêu cầu công trình cụ thể. Các yếu tố cần xem xét bao gồm chiều sâu lớp đất yếu, hệ số thấm của đất, và tải trọng tác dụng. Việc lựa chọn bấc thấm có kích thước và khoảng cách phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả thoát nước.

IV. Ứng Dụng Thực Tế và Phân Tích Biến Dạng Nghiên Cứu Điển Hình

Phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều dự án xây dựng trên nền đất yếu. Việc phân tích biến dạng trong các dự án này giúp đánh giá hiệu quả của phương pháp và đưa ra các khuyến nghị cải tiến. Nghiên cứu công trình kho chứa khí LPG lạnh Thị Vãi là một ví dụ điển hình, cho thấy hiệu quả của phương pháp trong việc giảm thiểu biến dạng nền đất. "Phần mềm Geostudio 2007 thường được sử dụng để mô phỏng lại quá trình, một ví dụ thi công thực tế là công trình kho chứa khí LPG (Liquefied Petroleum Gas) lạnh Thị Vãi" (Trương Quang Ngữ, 2015)

4.1. Giới Thiệu Công Trình Kho Chứa Khí LPG Lạnh Thị Vãi

Công trình kho chứa khí LPG lạnh Thị Vãi là một dự án lớn được xây dựng trên nền đất yếu. Việc xử lý nền bằng phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm đã giúp đảm bảo sự ổn định và an toàn của công trình. Dự án này đã thu hút sự quan tâm của nhiều chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng.

4.2. Phân Tích Biến Dạng Nền Đất Bằng Phần Mềm GeoStudio 2007

Phần mềm GeoStudio 2007 đã được sử dụng để phân tích biến dạng nền đất trong dự án kho chứa khí LPG lạnh Thị Vãi. Kết quả phân tích cho thấy sự phù hợp giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu quan trắc thực tế. Việc sử dụng mô hình toán học và phần mềm phân tích biến dạng giúp dự báo và kiểm soát biến dạng nền đất một cách hiệu quả.

4.3. So Sánh Kết Quả Mô Phỏng và Dữ Liệu Quan Trắc Thực Tế Đánh Giá

Việc so sánh kết quả mô phỏng và dữ liệu quan trắc thực tế cho thấy sự tương đồng đáng kể. Điều này chứng tỏ tính chính xác của mô hình toán học và phần mềm phân tích biến dạng được sử dụng. Kết quả đánh giá này cung cấp cơ sở khoa học cho việc áp dụng phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm trong các dự án tương tự.

V. Mô Hình và Sai Số Ảnh Hưởng Bấc Thấm Lý Tưởng Không Lý Tưởng

Mô hình hóa bấc thấm là một bước quan trọng trong phân tích. Việc lựa chọn mô hình bấc thấm lý tưởng hay không lý tưởng có thể ảnh hưởng lớn đến kết quả mô phỏng. Sai số trong dự báo lún có thể phát sinh do nhiều yếu tố, bao gồm sự không đồng nhất của đất, sai số trong đo đạc, và hạn chế của mô hình toán học. Cần đánh giá và hiệu chỉnh sai số để đảm bảo tính chính xác của dự báo. "Khi sử dụng phần mềm GeoStudio để mô phỏng quá trình cố kết chân không thì việc lựa chọn mô phỏng bấc thấm lý tưởng hoặc không lý tưởng cho kết quả lệch nhau khá lớn" (Trương Quang Ngữ, 2015)

5.1. So Sánh Bấc Thấm Lý Tưởng và Bấc Thấm Không Lý Tưởng

Bấc thấm lý tưởng được mô hình hóa với giả định không có sự giảm áp suất nước trong quá trình thoát nước. Bấc thấm không lý tưởng xem xét đến sự giảm áp suất này do tắc nghẽn hoặc các yếu tố khác. Việc lựa chọn mô hình phù hợp phụ thuộc vào chất lượng bấc thấm và điều kiện thi công.

5.2. Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Mô Hình Bấc Thấm Đến Kết Quả Mô Phỏng

Kết quả mô phỏng với bấc thấm lý tưởng thường cho thấy tốc độ cố kết nhanh hơn so với bấc thấm không lý tưởng. Sự khác biệt này cần được xem xét khi đánh giá hiệu quả của phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm.

VI. Kết Luận và Triển Vọng Giải Pháp Cho Biến Dạng Nền Đất

Phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm là một giải pháp hiệu quả để gia cố nền đất yếu và giảm thiểu biến dạng nền đất. Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống, bao gồm thời gian thi công ngắn hơn, chi phí thấp hơn, và hiệu quả cao hơn. Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về đặc điểm địa chất của đất và yêu cầu công trình cụ thể. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển phương pháp này để nâng cao hiệu quả và mở rộng phạm vi ứng dụng. "Việc lựa chọn mô hình bấc thấm lý tưởng hay bấc thấm không lý tưởng cho kết quả lệch nhau về lún, áp lực nước lỗ rỗng trong bấc thấm rất lớn. Do đó cần lựa chọn phương pháp phù hợp để đạt hiệu quả nhất" (Trương Quang Ngữ, 2015)

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đánh Giá Ưu Điểm Nhược Điểm

Nghiên cứu này đã chứng minh hiệu quả của phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm trong việc giảm thiểu biến dạng nền đất. Ưu điểm của phương pháp bao gồm thời gian thi công ngắn, chi phí thấp, và hiệu quả cao. Nhược điểm của phương pháp là đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về đặc điểm địa chất của đất.

6.2. Khuyến Nghị Ứng Dụng và Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Tiếp Theo

Khuyến nghị áp dụng phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm trong các dự án xây dựng trên nền đất yếu. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển phương pháp này để nâng cao hiệu quả và mở rộng phạm vi ứng dụng. Hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo bao gồm việc tối ưu hóa thiết kế hệ thống hút chân không và lựa chọn bấc thấm phù hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG 1. Tổng quan về đất yếu 1. Các khái niệm ban đầu về nền đất yếu Khi xây dựng các công trình thì đặc tính chịu tải của nền đất có ý nghĩa quyết định đến sự ổn định của công trình trong quá trình vận hành dưới tác dụng của tải trọng thường xuyên, tạm thời và cả tải trọng đặc biệt, tránh được các hậu quả khôn lường do các hiện tượng lún, lún không đều, sạt, trượt…Tuy nhiên do yêu cầu về dân sinh và giao thông, rất nhiều công trình không có khả năng lựa chọn linh hoạt địa điểm thi công như công trình đô thị ven sông, ven biển, đường giao thông, đê điều, cầu, cảng…Các công trình này bắt buộc phải xây dựng trên nền đất có đặc tính chịu tải kém, gọi chung là nền đất yếu. Có rất nhiều quan điểm khác nhau về nền đất yếu.

Nếu nền đất không đủ khả năng chịu tải, không đủ độ bền và có độ biến dạng lớn, cần phải gia cố mới có thể thi công và vận hành thì gọi là đất yếu. Đây là một quan điểm mang tính vận dụng cao, được chấp nhận rộng rãi, tuy nhiên quan điểm này lại không hạn định rõ ràng vì đối với một số công trình, một nền cụ thể có thể coi là nền đất yếu, nhưng đối với một số công trình khác thì không. Điểm này gây khó khăn cho việc quy hoạch xây dựng công trình. Một quan điểm khác cho rằng đất yếu là đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng (50-100) kPa), có tính nén lún lớn, hầu như bảo hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e>1), mô đun biến dạng thấp (E<5000kPa).

Đối với xây dựng đường ô tô, theo tiêu chuẩn 22TCN262-2000, nền đất yếu có thể là đất sét, sét pha bụi mềm, bùn, than bùn và đất hữu cơ. Tất cả các loại đất này được bồi tụ trong nước một cách khác nhau, với đất sét mềm được bồi tụ ở bờ biển hoặc gần biển. Ở trạng thái tự nhiên độ ẩm của chúng thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (đất sét mềm e ≥ 1,5; đất sét pha e ≥ 1), cường độ lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước nhỏ hơn 15kPa, góc ma sát trong φ < 100, hoặc lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường Cu ≤ 35 kPa. Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) thường hình thành từ đầm lầy, nơi đọng nước ~5~ thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại thực vật phát triển, thối rửa và phân hủy tạo ra các trầm tích hữu cơ lẫn trầm tích khoáng vật gọi là đất đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm (20-80%).

Trong điều kiện tự nhiên than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất, hệ số nén lún có thể đạt (3-8) kPa-1. Theo quan điểm xây dựng của một số nước, đất yếu được xác định theo tiêu chuẩn về sức kháng cắt không thoát nước Su và chỉ số xuyên tiêu chuẩn N như sau: - Đất rất yếu: Su ≤ 12,5 kPa hoặc N ≤ 2; - Đất yếu: Su ≤ 25 kPa hoặc N ≤ 4. Tóm lại đất yếu là đất không thuận lợi cho việc xây dựng công trình. Xây dựng công trình trên nền đất yếu đòi hỏi phải xử lý nền thật tốt để đảm bảo an toàn cho việc xây dựng và vận hành.

Sự phân bố vùng đất yếu trên lãnh thổ Việt Nam Theo kết quả nguyên cứu địa chất và địa lý, tầng trầm tích này chủ yếu là trầm tích tam giác châu, thường gặp ở các miền đồng bằng, trong đó có hai đồng bằng lớn nhất là đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng Nam Bộ. Căn cứ vào nguồn gốc và điều kiện hình thành của các đồng bằng, đồng thời dựa vào tài liệu thăm dò địa chất công trình, sơ bộ có thể nhận xét về đặc điểm chung của các tầng đất yếu ở Việt Nam như sau: - Đồng bằng Bắc Bộ chủ yếu là loại trầm trích tam giác châu cũ và tam giác châu mới của hai sông lớn là sông Hồng và sông Thái Bình và các chỉ lưu của chúng. Xét về mặt địa hình, địa mạo thì đây là miền đồng bằng thuộc hoại hình bồi tụ. Do các điều kiện địa chất, địa hình như vậy nên chiều dày tầng trầm tích này rất dày, từ vài mét đến hơn 100m.

- Đồng bằng Nam Bộ có thể chia làm ba khu vực dựa vào chiều dày lớp đất yếu. Nguồn gốc của các tầng đất yếu đều là loại trầm tích châu thổ (sông, bãi bồi, tam giác châu), trầm tích bờ, vùng vịnh và đều thuộc trầm tích kỷ thứ tư như sau: a) Khu vực có lớp đất yếu dày 1 ÷ 30m, bao gồm các vùng ven thành phố Hồ Chí Minh, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đông, phía tây Đồng ~6~ Tháp Mười, rìa quanh vùng Bảy Núi cho tới ven biển Hà Tiên, Rạch Giá, rìa Đông Bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biên Hòa. b) Khu vực có lớp đất yếu dày 5 ÷ 30m, phân bố cận kề khu vực a và chiếm đại bộ phận đồng bằng và khu trung tâm Đồng Tháp Mười. c) Khu vực có lớp đất yếu dày 15 ÷ 30m chủ yếu thuộc lãnh thổ các tỉnh Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre tới vùng duyên hải Tiền Giang, Cần thơ Sóc Trăng.

Một số phương pháp xử lý và cải tạo nền đất yếu phổ biến hiện nay Hiện nay, có rất nhiều phương pháp xử lý và cải tạo nền đất yếu khác nhau được sử dụng với mục đích làm tăng sức chịu tải và giảm tính nén lún của nền đất. Việc lựa chọn phương pháp nào để xử lý nền đất là phụ thuộc vào cấu tạo địa chất, các đặc tính của đất, chi phí xử lý, điều kiện sẵn có của vật liệu cần thiết và kinh nghiệm xử lý nền trước đây. Nhìn chung có thể chia các phương pháp xử lý nền thành hai loại: Loại thứ nhất bao gồm các phương pháp xử lý mà trong đó người ta sử dụng vật liệu rời bên ngoài để gia cố nền như: cột đá, cột đất trộn với các tác nhân hóa học, phụt vữa xi măng… nhằm làm cho các vật liêu này cùng tham gia chịu lực với đất nền. Nguyên lý chính là tận dụng độ cứng lớn của các vật liệu được đưa vào nền để phân phối lại tải trọng bên trên theo độ cứng, nhờ vậy nền đất yếu sẽ phải chịu tải trọng nhỏ hơn tương ứng với sức chịu tải nó.

Ngoài ra, các phương pháp này cũng góp phần làm tăng các chỉ tiêu cơ lý của đất nền tùy theo loại đất, phương pháp xử lý và thi công. Loại thứ hai bao gồm các phương pháp xử lý làm cho đất nền cố kết do tác dụng thoát nước như: bấc thấm, giếng cát kết hợp gia tải trước, bơm hút chân không hoặc bơm hút chân không kết hợp gia tải trước… mục đích đẩy nhanh tốc độ thoát nước và rút ngắn thời gian cố kết của nền đất. Trong chương này tác giả lần lượt giới thiệu về các phương pháp xử lý nền có liên quan đến phương pháp bơm hút chân không. Gia tải trước bằng đất đắp Một trong những phương pháp nhằm cải tạo các tính chất của đất là phương pháp gia tải trước.

Một cách tổng quan, gia tải trước là quá trình nén đất bằng ứng ~7~ suất thẳng đứng do con người tạo ra trước khi thi công công trình. Việc gia tải trước ảnh hưởng đến các yếu tố như độ lún cố kết sơ cấp, thứ cấp và sức chống cắt không thoát nước của đất. Tải trọng dùng để gia tải trước có các dạng như đất đắp, bể chứa nước, hút chân không và thường được sử dụng kết hợp với phương pháp giếng thấm. Phương pháp gia tải trước đơn giản nhất là phương pháp sử dụng đất (đá, cát…) đắp lên bề mặt đất cần gia cố để tạo áp lực tác dụng.

Khi tải trọng đặt trên nền đất yếu thì lúc đầu nước lỗ rỗng sẽ gánh chịu. Áp lực nước lỗ rỗng sẽ giảm dần khi nước lỗ rỗng thấm theo phương đứng ra khỏi nền đất, làm cho nền đất cố kết. Để không gây ra sự mất ổn định cho đất nền thì tải trọng phải được thi công thành hai hay nhiều giai đoạn. Đôi khi việc chất tải theo phương pháp này không khả thi do chiều cao chất tải quá lớn, đất nền quá yếu hoặc nguồn vật liệu dùng để gia tải ở cách xa vị trí thi công.1 Gia tải trước bằng đất đắp trên nền đất yếu 1.

Giếng thấm Lún cố kết luôn gây ra nhiều vấn đề đối với nền móng công trình, hệ số thấm của sét yếu rất nhỏ cho nên độ lún cố kết chỉ kết thúc sau một thời gian khá lâu. Để rút ngắn thời gian cố kết người ta dùng kỹ thuật giếng thấm kết hợp với các phương pháp gia tải trước. Dưới tác dụng của gia tải, gradient thủy lực của nước trong lỗ rỗng gia tăng làm cho nước thấm theo phương ngang vào các giếng thấm và sau đó nước sẽ thấm tự do một cách nhanh chóng theo giếng thấm lên trên bề mặt. Như vậy dùng giếng thấm sẽ rút ngắn được chiều dài đường thấm cho nên thời gian cố kết cũng rút ngắn được đáng kể.

Giếng thấm có hai chức năng rõ rệt là rút ngắn thời ~8~ gian cố kết và tăng nhanh sức chống cắt để nền công trình ổn định hơn. Giếng thấm có các loại như giếng cát, giếng thấm chế tạo sẵn.2 Gia tải trước kết hợp giếng thấm Daniel D. Moran là người đầu tiên đề nghị sử dụng giếng cát vào năm 1925 và được thi công thử nghiệm thử một vài năm sau đó tại California, Mỹ. Cát sử dụng trong giếng cát phải được lựa trọn kỹ để có được hệ số thấm tốt nhất, do đó cát được vận chuyển từ các nguồn thích hợp bên ngoài công trình.

Ngoài ra, trong khi thi công giếng cát rất có khuyết điểm là giếng cát bị đứt đoạn không đảm bảo được vai trò thoát nước do lỗi trong thi công hoặc do chuyển vị ngang của nền. Từ đó, người ta bắt đầu nghĩ ra cách thay thế bằng vật liệu thuận lợi hơn để thi công. Năm 1948, Cardboard drain, Kjellman thử nghiệm PVD hoàn toàn bằng giấy các-tông tại Thụy Điển, nhưng loại bấc thấm các-tông này lại nhanh chóng bị hư hại do áp lực của đất và hệ số thấm của nó thấp. Vào năm 1972, Oleg Wager, một cộng sự của Kjellman, giới thiệu một loại PVD mới có lõi bằng nhựa tổng hợp bao quanh bởi giấy thấm, gọi là Geodrain.

Geodrain sau đó được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là châu Âu và Nhật Bản.