ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LÊ KHẮC BẢO
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA ĐẤT ĐỒNG THÁP TRỘN XI
MĂNG BẰNG CÔNG NGHỆ TRỘN ƢỚT - SÂU ỨNG DỤNG
GIA CỐ ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN (GTNT) KẾT
HỢP ĐÊ BAO CHỐNG LŨ Ở ĐỒNG THÁP
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ VÀ ĐƢỜNG THÀNH PHỐ
MÃ SỐ NGÀNH: 60.58.30
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP.HỒ CHÍ MINH THÁNG 12 NĂM 2014
i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập– Tƣ̣ do – Hạnh phúc
---------------
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: LÊ KHẮC BẢO
Ngày tháng năm sinh: 04/11/1987
Chuyên ngành: Xây dƣ̣ng đƣờng ôtô và đƣờng thành phố
MSHV: 12010325
Nơi sinh: Quảng Trị
Mã số: 60.58.30
I. TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu ứng xử của đất Đồng Tháp trộn xi măng bằng công nghệ trộn ƣớt sâu ứng dụng gia cố đƣờng giao thông nông thôn (GTNT) kết hợp đê bao
chống lũ ở Đồng Tháp.
II. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Luận văn nghiên cứu công nghệ đất trộn ximăng trộn ƣớt và trộn sâu (Soil
Cement Deep Mixing - SCDM) và thí nghiệm để khảo sát các đặc trƣng cơ học của
đất Đồng Tháp trộn với vữa xi măng trong phòng nhằm đánh giá chất lƣợng của
đất-xi măng tạo từ đất Đồng Tháp bằng công nghệ SCDM. Từ kết quả thí nghiệm,
tiến hành thiết kế pháp gia cố đƣờng GTNT đê kết hợp đê bao chống lũ phù hợp với
điều kiện Đồng Tháp bằng công nghệ SCDM. Nhiệm vụ cụ thể:
1. Nghiên cứu tổng quan về đƣờng GTNT kết hợp đê bao chống lũ ở Đồng
Tháp và công nghệ SCDM.
2. Thí nghiệm khảo sát các tính chất cơ lý của đất Đồng Tháp nguyên dạng và
đất Đồng Tháp trộn xi măng bằng phƣơng pháp trộn ƣớt và trộn sâu.
3. Phân tích ứng xử của đất-xi măng dựa vào kết quả thí nghiệm trong phòng.
4. Thiết kế giải pháp kỹ thuật gia cố đƣờng GTNT kết hợp đê bao chống lũ ở
Đồng Tháp bằng công nghệ SCDM.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
: Ngày 07 tháng 07 năm 2014
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 07 tháng 12 năm 2014
V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
: TS. TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG
TP. HCM, ngày
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
TS. TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG
tháng
năm 2014.
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
TS. LÊ BÁ KHÁNH
TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
ii
LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn đầu tiên và quan trọng nhất tôi xin gửi đến Thầy hƣớng dẫn chính
TS. Trần Nguyễn Hoàng Hùng, bộ môn Cầu Đƣờng, khoa Kỹ thuật Xây dựng
trƣờng Đại học Bách Khoa TP. HCM. Thầy đã dạy tôi rất nhiều điều bổ ích và cho
tôi thật nhiều niềm vui trong học tập.
Cảm ơn các Thầy Cô giáo ở trƣờng Đại học Bách Khoa TP. HCM, giáo sƣ
Masaki Kitazume - Học viện Kỹ Thuật Tokyo, và giáo sƣ Tanaka Hitoshi - Đại học
Tohoku. Nếu không có những bài giảng sâu sắc và sự tƣ vấn nhiệt tình của Thầy Cô
thì tôi khó có thể hoàn thành luận văn này.
Tôi đã có đƣợc những số liệu chính để thực hiện luận văn trong quá trình
tham gia dự án CRI 1301. Tôi chân thành cảm ơn AUN/SEED-NET (thuộc JICA),
Tập đoàn Something Việt Nam, Trƣờng Đại học Bách Khoa TP. HCM, các Sở Ban
Ngành và ngƣời dân địa phƣơng ở Đồng Tháp đã hỗ trợ kinh phí và kỹ thuật cho dự
án CRI 1301.
Cảm ơn tất cả các bạn trong nhóm nghiên cứu cùng các anh chị ở phòng thí
nghiệm LAS–XD 475 đã chia sẻ kinh nghiệm và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu.
Cảm ơn gia đình, nơi tôi luôn nhận đƣợc tình yêu và lòng tin tƣởng.
TP. HCM, ngày 07 tháng 12 năm 2014
LÊ KHẮC BẢO
iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA ĐẤT ĐỒNG THÁP TRỘN XI MĂNG BẰNG
CÔNG NGHỆ TRỘN ƢỚT - SÂU ỨNG DỤNG GIA CỐ ĐƢỜNG GIAO
THÔNG NÔNG THÔN KẾT HỢP ĐÊ BAO CHỐNG LŨ Ở ĐỒNG THÁP
Phá hoại đƣờng GTNT kết hợp đê bao thƣờng xảy ra vào mùa lũ hàng năm ở Đồng
bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nói chung và Đồng Tháp nói riêng. Hiện nay, nhiều
giải pháp đƣợc áp dụng để gia cố đƣờng GTNT trên đê nhƣ thảm bao tải cát hay gia
cố cừ gỗ nhƣng các giải pháp này vẫn chƣa mang lại hiệu quả và bền vững để bảo
vệ đƣờng GTNT trên đê. Công nghệ đất trộn xi măng, trộn ƣớt và trộn sâu (SCDM)
có tiềm năng ứng dụng để gia cố đê bao nhƣng chƣa từng đƣợc áp dụng. Luận văn
nghiên cứu ứng xử của đất ở Đồng Tháp trộn với vữa xi măng trong phòng để khảo
sát các đặc trƣng cơ học của các mẫu đất-xi măng (hay soilcrete). Khoảng 100 mẫu
soilcrete đƣợc chế tạo trong phòng với các hàm lƣợng xi măng và đƣợc bảo dƣỡng
ở nhiều độ tuổi khác nhau nhằm đánh giá tiềm năng ứng dụng gia cố đƣờng GTNT
trên đê ở Đồng Tháp. Kết quả cho thấy: (1) cƣờng độ nén nở hông tự do ở 28 ngày
tuổi tăng từ 7 đến 14 lần so với đất tự nhiên; (2) tỷ số cƣờng độ nén nở hông tự do ở
7, 60, và 90 ngày so với 28 ngày tuổi lần lƣợt khoảng 0,6, 1,4, và 1,7 tƣơng ứng; (3)
mô-đun biến dạng khoảng từ 50 đến 350 lần cƣờng độ nén nở hông tự do; và (4)
biến dạng ở trạng thái phá hoại từ 0,7 đến 2%. Dựa trên kết quả thí nghiệm đất trộn
xi măng trong phòng, hai phƣơng án thiết kế gia cố ứng dụng công nghệ SCDM để
gia cố đƣờng GTNT trên đê đã đƣợc đề xuất. Phần mềm SEEP/W kết hợp với
SLOPE/W đƣợc sử dụng để phân tích dòng thấm và hệ số an toàn ứng với các tổ
hợp tải trọng, điều kiện khí tƣợng, thuỷ văn, v.v., khác nhau. Kết quả phân tích cho
thấy tƣờng soilcrete có hiệu quả cao trong việc ngăn dòng thấm và gia tăng ổn định
của đƣờng GTNT trên đê. Giải pháp gia cố tƣờng soilcrete dày 0,5 m, dài 8,0 m có
thể đƣợc ứng dụng hiệu quả để gia cố ở các khu vực có khả năng sạt lở thấp hoặc/và
chức năng chính của gia cố là làm tƣờng chống thấm. Trong khi đó, giải pháp tƣờng
soilcrete dày 1,0 m, dài 8,0 m có thể đƣợc ứng dụng ở các đoạn đƣờng tiềm ẩn nguy
cơ sạt lở cao hoặc yêu cầu độ bền và ổn định cao trong suốt thời gian khai thác.
iv
SUMMARY OF THESIS
Topic
LABORATORY INVESTIGATION OF SOILCRETE BEHAVIORS
APPLYING TO REINFORCE EARTH LEVEES UTILIZED AS RURAL
ROADS IN DONG THAP PROVINCE
Rural roads on earth levees have been broken due to annual floods in the Mekong
Delta, particularly in Dong Thap province. Currently, some temporary solutions
such as sandbags and timber piles widely applied in Dong Thap province are still
less effective and unsustainable. Soil cement deep mixing method (SCDM) is a
potential solution to reinforce earth levees employed as rural roads but still has limit
aplication. This thesis investigated behaviors of soilcrete created in laboratory using
Dong Thap’s soils mixed with cement slurry to analyze mechanical characteristics
of soilcrete specimens. About 100 soilcrete specimens were prepared in the
laboratory using Dong Thap’s soils mixed with cement slurry at several cement
contents and cured at various durations to evaluate potential application to reinforce
earth levees employed as rural roads in Dong Thap province. Unconfined
compressive strength (UCS) test results indicate that: (1) UCS at a curing time of 28
days (UCS 28) increases 7 and 14 times to those of the in-situ soils, respectively;
(2) ratios of UCS 28 to UCS 7, UCS 60, UCS 90 are 0.6, 1.4, and 1.7, respectively;
(3) secant modulus of elasticity is about 50 to 350 times higher than UCS; and (4)
strain of soilcrete specimens at failure is from 0.7 to 2%. Due to the experimental
UCS results, this investigation proposed two design options applied SCDM to
reinforce rural roads on earth levees. Software SEEP/W and SLOPE/W are used to
analyze seepage and safety factor respectively with various load combinations,
geological conditions, geohydrology, etc. The results indicate that soilcrete walls
cut seepage off and increase slope stability of earth levees effectively. A 0.5-m
soilcrete wall with 8 m depth can reinforce successfully rural road on earth levees,
and a 1-m soilcrete wall can provide a sustainable and effective solution to reinforce
earth levees in Dong Thap Province.
v
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ: “NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA ĐẤT
ĐỒNG THÁP TRỘN XI MĂNG BẰNG CÔNG NGHỆ TRỘN ƢỚT-SÂU ỨNG
DỤNG GIA CỐ ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN (GTNT) KẾT HỢP ĐÊ
BAO CHỐNG LŨ Ở ĐỒNG THÁP” là đề tài do chính cá nhân tôi thực hiện. Đề tài
đƣợc thực hiện theo đúng nhiệm vụ luận văn thạc sĩ, không phải sao chép của cá
nhân nào, các số liệu trong luận văn là số liệu trung thực.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này.
TP. HCM, ngày 07 tháng 12 năm 2014
LÊ KHẮC BẢO
Học viên cao học khóa 2012
Chuyên ngành: Xây Dựng Đƣờng Ôtô và Đƣờng Thành Phố
Trƣờng Đại học Bách Khoa TP. HCM.
vi
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................ xi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................ xvii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................ 1
2. TÓM TẮT NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ..................................................... 5
2.1. Tổng quan về công nghệ đất trộn xi măng ..................................................... 5
2.2. Tổng quan về đường GTNT kết hợp đê bao chống lũ ở Đồng Tháp ............... 9
3. ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU ........................................................................ 11
4. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .......................................................................... 11
5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 12
6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................. 12
7. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................................................ 13
8. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................... 13
9. TỔ CHỨC LUẬN VĂN ............................................................................... 14
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................... 15
1.1. THÍ NGHIỆM MẪU ĐẤT-XI MĂNG TRONG PHÕNG .......................... 15
1.1.1. Định nghĩa các thông số liên quan........................................................... 15
1.1.2. Thí nghiệm xác định độ ẩm ...................................................................... 17
1.1.3. Thí nghiệm xác định khối lượng riêng...................................................... 17
1.1.4. Chế tạo mẫu trong phòng ........................................................................ 18
1.1.5. Thí nghiệm nén một trục nở hông tự do (UCS)......................................... 19
1.2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DÕNG THẤM TRONG ĐẤT VÀ PHÂN TÍCH
HỆ SỐ AN TOÀN ............................................................................................ 22
1.2.1. Lý thuyết tính toán dòng thấm trong đất .................................................. 22
1.2.2. Phân tích hệ số an toàn ........................................................................... 24
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA ĐẤT ĐỒNG THÁP TRỘN XI
MĂNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRỘN ƢỚT TRONG PHÕNG THÍ
NGHIỆM ......................................................................................................... 28
2.1. VỊ TRÍ NGHIÊN CỨU............................................................................... 28
vii
2.2. VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM ......................................................................... 28
2.2.1. Đất .......................................................................................................... 28
2.2.2. Xi măng ................................................................................................... 29
2.2.3. Nước........................................................................................................ 29
2.3. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ........................................................................... 33
2.3.1. Thiết bị thí nghiệm đất và chế tạo mẫu trong phòng ................................ 33
2.3.2. Máy nén trong thí nghiệm UCS ................................................................ 33
2.4. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM ......................................................................... 35
2.4.1. Lựa chọn tỷ lệ nước:xi măng trộn vữa, w:c, và hàm lượng xi măng thí
nghiệm, aw ......................................................................................................... 35
2.4.2. Chế tạo mẫu soilcrete .............................................................................. 35
2.4.3. Nén mẫu bằng thí nghiệm UCS ................................................................ 36
2.5. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ............................................ 42
2.5.1. Ảnh hưởng của thời gian bảo dưỡng, t, đến cường độ nén nở hông tự do, q u
...................................................................................................................... 42
2.5.2. Ảnh hưởng của loại đất đến cường độ nén nở hông tự do, q u ................... 45
2.5.3. Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng, Ac, đến cường độ nén nở hông tự do,
qu....................................................................................................................... 45
2.5.4. Quan hệ giữa biến dạng lúc phá hoại, ε f, và cường độ nén nở hông tự do,
qu ...................................................................................................................... 48
2.5.5. Quan hệ giữa mô-đun đàn hồi cát tuyến, E50, và cường độ nén nở hông tự
do, qu ................................................................................................................. 48
2.6. TÓM TẮT KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ........................................................ 50
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIA CỐ ĐƢỜNG GTNT KẾT
HỢP ĐÊ BAO Ở ĐỒNG THÁP BẰNG CÔNG NGHỆ SCDM .................... 51
3.1. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ........................................................ 51
3.2. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ VÀ PHƢƠNG PHÁP LUẬN MÔ PHỎNG .......... 53
3.2.1. Giải pháp thiết kế .................................................................................... 53
3.2.2. Phương pháp luận mô phỏng ................................................................... 56
3.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 58
viii
3.3.1. Ảnh hưởng của tường soilcrete đến dòng thấm và hệ số an toàn khi mực
nước sông cao nhất ........................................................................................... 58
3.3.2. Ảnh hưởng của tường soilcrete đến dòng thấm và ổn định khi mưa ứng với
mực nước sông cao nhất .................................................................................... 62
3.3.3. Ảnh hưởng của tường soilcrete đến dòng thấm và hệ số an toàn khi nước
sông rút với vận tốc 0.2 m/ngày ......................................................................... 65
3.3.4. Ảnh hưởng của tường soilcrete đến hệ số an toàn khi mực nước sông thấp
nhất ................................................................................................................... 69
3.4. TÓM TẮT KẾT QUẢ ................................................................................ 72
KẾT LUẬN ...................................................................................................... 73
1. TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN .......................................................................... 73
2. KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 74
3. HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .......................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 76
PHỤ LỤC A: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ................................................ 80
CHƢƠNG A1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐẤT TRỘN XI MĂNG . 81
A1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN .......................................................................... 81
A1.1.1. Thế giới ................................................................................................. 81
A1.1.2. Việt Nam ............................................................................................... 85
A1.2. PHẠM VI ỨNG DỤNG .......................................................................... 87
A1.3. ƢU NHƢỢC ĐIỂM ................................................................................. 88
A1.4. CƠ CHẾ HÌNH THÀNH CƢỜNG ĐỘ SOILCRETE .............................. 89
A1.4.1. Các thành phần cơ bản của đất ............................................................. 89
A1.4.2. Các khoáng vật cơ bản trong xi măng ................................................... 91
A1.4.3. Cơ chế hình thành cường độ soilcrete ................................................... 92
A1.5. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CƢỜNG ĐỘ
SOILCRETE ..................................................................................................... 95
A1.5.1. Ảnh hưởng của loại xi măng .................................................................. 96
A1.5.2. Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng ....................................................... 99
ix
A1.5.3. Ảnh hưởng của loại đất ....................................................................... 101
A1.5.4. Ảnh hưởng của thành phần cấp phối hạt ............................................. 103
A1.5.5. Ảnh hưởng của hàm lượng chất hữu cơ ............................................... 105
A1.5.6. Ảnh hưởng của pH .............................................................................. 107
A1.5.7. Ảnh hưởng của độ ẩm ......................................................................... 108
A1.5.8. Ảnh hưởng của thời gian trộn.............................................................. 110
A1.5.9. Ảnh hưởng của thời gian bảo dưỡng ................................................... 111
A1.6. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA SOILCRETE ................................... 113
A1.6.1. Sự thay đổi độ ẩm................................................................................ 113
A1.6.2. Khối lượng riêng ................................................................................. 115
A1.6.3. Giới hạn Atterberg .............................................................................. 117
A1.7. CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA SOILCRETE ............................... 117
A1.7.1. Mô-đun đàn hồi cát tuyến, E50 ............................................................. 117
A1.7.2. Biến dạng lúc phá hoại........................................................................ 120
A1.7.3. Tỷ số Poisson ...................................................................................... 121
A1.7.4. Cường độ kháng cắt không thoát nước ................................................ 122
A1.7.5. Hệ số thấm .......................................................................................... 123
A1.8. PHÂN LOẠI VÀ QUY TRÌNH THI CÔNG ĐẤT TRỘN XI MĂNG ... 124
A1.8.1. Phân loại công nghệ thi công .............................................................. 124
A1.8.2. Quy trình công nghệ thi công .............................................................. 127
A1.9. KIỂU BỐ TRÍ CỌC SOILCRETE ......................................................... 128
A1.9.1. Bố trí kiểu nhóm .................................................................................. 129
A1.9.2. Bố trí kiểu tường ................................................................................. 130
A1.9.3. Bố trí kiểu lưới .................................................................................... 131
x
A1.9.4. Bố trí kiểu khối .................................................................................... 132
A1.10. YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THI
CÔNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRỘN ƢỚT HOẶC TRỘN KHÔ ............... 132
A1.11. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ, THI CÔNG GIA CỐ ĐẤT YẾU BẰNG CỌC
ĐẤT TRỘN XI MĂNG .................................................................................. 134
A1.12. THIẾT KẾ CẤP PHỐI HỖN HỢP ĐẤT TRỘN XI MĂNG ................ 134
A1.12.1. Cường độ thiết kế .............................................................................. 134
A1.12.2. Thiết kế hỗn hợp đất-xi măng ............................................................ 136
CHƢƠNG A2: TỔNG QUAN VỀ ĐƢỜNG GTNT KẾT HỢP ĐÊ BAO Ở
ĐỒNG THÁP ................................................................................................ 138
A2.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH ...................................................................... 138
A2.2. HIỆN TRẠNG ....................................................................................... 139
A2.3. CƠ CHẾ SẠT LỞ VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ ...................... 140
A2.3.1. Cơ chế sạt lở ....................................................................................... 140
A2.3.2. Nguyên nhân gây sạt lở ....................................................................... 142
A2.4. CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ ..................................................... 144
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 159
PHỤ LỤC B: SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM NÉN NỞ HÔNG UCS .................. 164
PHỤ LỤC C: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ...................................... 173
C.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN ............................................................................ 174
C.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ......................................................... 175
C.2.1. Trường hợp mực nước sông cao nhất .................................................... 175
C.2.2. Trường hợp mực nước sông thấp nhất .................................................. 177
C.2.3. Trường hợp mưa ứng với mực nước sông cao nhất ............................... 179
C.2.4. Trường hợp mực nước sông rút từ 4,5 m đến 0,3 m với vận tốc 0,2 m/ngày
............................................................................................................... 183
xi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1:
Đƣờng GTNT kết hợp đê bao chống lũ bị phá hoại trong mùa lũ ở Đồng
Tháp. ...................................................................................................... 4
Hình 1-1: Mô hình các thành phần (pha) cơ bản của đất, vữa xi măng, và đất-xi
măng (Bruce et al. 2013). ..................................................................... 15
Hình 1-2: Biểu đồ quan hệ ứng suất (qu) và biến dạng (ε) ...................................... 21
Hình 1-3: Các lực tác dụng lên khối trƣợt (Fredlund & Krahn 1976) .................... 25
Hình 2-1: Bản đồ vị trí nghiên cứu thử nghiệm (Google Map) ............................... 30
Hình 2-2: Hình ảnh đê kết hợp đƣờng GTNT Kênh 2/9 ......................................... 30
Hình 2-3: Hình ảnh khoan lấy mẫu đất thí nghiệm ................................................. 31
Hình 2-4: Hình ảnh bảo quản mẫu đất tại hiện trƣờng............................................ 31
Hình 2-5: Hình ảnh khuôn đúc mẫu ....................................................................... 34
Hình 2-6: Máy nén TSZ30-2.0............................................................................... 34
Hình 2-7: Đất thí nghiệm ....................................................................................... 38
Hình 2-8: Xác định độ ẩm của đất tự nhiên và soilcrete ......................................... 38
Hình 2-9: Trộn vữa bằng máy trộn......................................................................... 38
Hình 2-10: Trộn đất và vữa xi măng ...................................................................... 39
Hình 2-11: Đƣa hỗn hợp đất-xi măng vào khuôn ................................................... 39
Hình 2-12: Khuôn-mẫu sau khi đúc ....................................................................... 39
Hình 2-13: Bảo dƣỡng mẫu trong nƣớc ................................................................. 40
Hình 2-14: Xác định thông số mẫu trƣớc khi nén ................................................... 40
Hình 2-15: Điều chỉnh vị trí mẫu nén .................................................................... 40
Hình 2-16: Thí nghiệm nén mẫu ............................................................................ 41
Hình 2-17: Một hình dạng phá hoại mẫu soilcrete ................................................. 41
Hình 2-18: Cƣờng độ nén nở hông tự do, qu của các mẫu soilcrete theo thời gian bảo
dƣỡng, t với hàm lƣợng xi măng, Ac khác nhau. .................................... 44
Hình 2-19: Cƣờng độ nén nở hông tự do, qu của các mẫu soilcrete ở 7, 60, và 90
ngày tuổi so với 28 ngày tuổi. ............................................................... 44
Hình 2-20: Ảnh hƣởng của loại đất đến cƣờng độ nén nở hông tự do, qu tại 28 ngày
tuổi của các mẫu soilcrete. .................................................................... 46
xii
Hình 2-21: Quan hệ giữa cƣờng độ nén nở hông tự do (qu) và hàm lƣợng xi măng
(Ac) của các mẫu soilcrete ở các ngày tuổi khác nhau............................ 47
Hình 2-22: Quan hệ giữa cƣờng độ nén nở hông tự do, qu, và biến dạng lúc phá
hoại, εf, của toàn bộ mẫu soilcrete. ........................................................ 49
Hình 2-23: Quan hệ giữa mô-đun đàn hồi, E50, và cƣờng độ nén nở hông tự do, qu,
của toàn bộ mẫu soilcrete. ..................................................................... 49
Hình 3-1: Hai phƣơng án thiết kế gia cố đê Kênh 2/9 bằng tƣờng soilcrete ............ 55
Hình 3-2: Quy đổi hàng cọc soilcrete thành tƣờng soilcrete tƣơng đƣơng .............. 57
Hình 3-3: Hình ảnh lƣới thấm, đƣờng bão hoà, và vector dòng thấm trong thân đê
ứng với mực nƣớc sông lớn nhất. .......................................................... 60
Hình 3-4: Đƣờng bão hòa nƣớc trong thân đê theo thời gian mƣa .......................... 63
Hình 3-5: Hệ số an toàn theo thời gian mƣa khi mực nƣớc sông lớn nhất ứng với hệ
số thấm lớp 1 bằng 10-6, 10-5, và 10-4 m/s .............................................. 64
Hình 3-6: Hình ảnh đƣờng bão hòa nƣớc trong thân đê ứng với mực nƣớc sông rút
đến các vị trí khác nhau với vận tốc 0,2 m/ngày.................................... 67
Hình 3-7: Hệ số an toàn phía sông và phía ruộng tại các vị trí mực nƣớc sông rút
khác nhau ............................................................................................. 68
Hình A-1: Công nghệ thi công đất trộn xi măng trên biển ở Nhật Bản (CDMM
Association 2014a). .............................................................................. 82
Hình A-2: Máy thi công đất trộn xi măng trên đất liền ở Nhật Bản (CDMM
Association 2014b): (a) CDM-Mega; (b) CDM-Column 21; (c) CDMLand 4. ................................................................................................. 82
Hình A-3: Máy thi công đất trộn vôi và/hoặc xi măng, trộn khô ở Bắc Âu
(Massarsch & Topolnicki 2005): (a) Cánh trộn sâu- khô của Thuỵ Điển;
(b) Máy trộn khô - sâu bao gồm cần trộn và bồn cấp chất kết dính của Na
Uy. ....................................................................................................... 84
Hình A- 4: Công nghệ Colmix: (a) các kiểu bố trí cánh trộn; (b) máy thi công với 4
cánh trộn bố trí liên tục, gối lên nhau, và mỗi cánh trộn có đƣờng kính
0,5 m (Bachy-Soletanche nguồn từ Topolnicki 2004). ......................... 84
xiii
Hình A- 5: Thi công gia cố nền đất yếu bằng Jet Grouting ở quận 9, thành phố Hồ
Chí Minh (Lê Thọ Thanh 2013): (a) thi công thử nghiệm Jet Grouting;
(b) đầu cọc soilcrete sau gia cố. ............................................................ 86
Hình A-6: Ứng dụng CDM làm tƣờng ngăn nƣớc (Topolnicki 2004). .................... 87
Hình A-7: Ứng dụng CDM để gia cố nền móng đƣờng đắp cao (Topolnicki 2004).
............................................................................................................. 88
Hình A-8: Ứng dụng CDM chống hóa lỏng nền đất (Topolnicki 2004). ................. 88
Hình A- 9: Mô hình cấu trúc các thành phần cơ bản của đất, S: hạt rắn (hay hạt đất),
W: nƣớc, và A: khí (Holtz & Kovacs 1981). ......................................... 90
Hình A-10: Cấu trúc đơn vị cơ bản của khoáng sét: (a) đơn vị bốn mặt, (b) đơn vị
tám mặt (Whitlow 2001). ...................................................................... 91
Hình A-11: Quá trình phản ứng và hóa cứng của xi măng Portland khi trộn với đất
(Ashby & Jones 1986 nguồn từ Bruce 2001)......................................... 93
Hình A-12: Hình ảnh keo xi măng bao gồm tinh thể C-S-H chụp bằng ESEM (Janz
& Johansson 2002). .............................................................................. 94
Hình A-13: Ảnh hƣởng của quá trình trao đổi ion đến khoáng Illite và Kaolinite
(Muller-Vonmoos 1983 nguồn từ Janz & Johansson 2002). .................. 95
Hình A-14: Ảnh hƣởng của loại xi măng đến cƣờng độ soilcrete (Kawasaki et al.,
1981 nguồn từ Porbaha 2000). .............................................................. 97
Hình A-15: Ảnh hƣởng của loại xi măng đến cƣờng độ của đất gia cố (Saitoh 1988
nguồn từ Kitazume & Terashi 2012). ................................................... 98
Hình A-16: Cƣờng độ của soilcrete khi sử dụng các loại xi măng khác nhau
(Kuwahara et al., 2000 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). ............... 99
Hình A-17: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xi măng đến cƣờng độ của soilcrete tạo từ
đất sét và đất hữu cơ. .......................................................................... 100
Hình A-18: Quan hệ giữa cƣờng độ nén và hàm lƣợng xi măng. .......................... 100
Hình A-19: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xi măng đến cƣờng độ nén nở hông tự do
của soilcrete (Bushra and Robinson, 2010). ........................................ 101
Hình A-20: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xi măng đến cƣờng độ nén nở hông tự do
của soilcrete đƣợc tạo từ các loại đất khác nhau (Huat et al. 2005). .... 102
xiv
Hình A-21: Cƣờng độ nén nở hông tự do của soilcrete đƣợc tạo từ các loại đất khác
nhau (Kawasaki et al., 1981 nguồn từ Porbaha et al. 2000)................. 102
Hình A-22: Ảnh hƣởng của thành phần cấp phối hạt đến cƣờng độ soilcrete (Kwon
et al., 2010). ....................................................................................... 104
Hình A-23: Ảnh hƣởng của cấp phối hạt đến đất gia cố xi măng (Niina et al., 1977
nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). .................................................. 104
Hình A-24: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng hữu cơ đến cƣờng độ nén của soilcrete (Huat
et al. 2005). ........................................................................................ 106
Hình A-25: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng và loại axit hữu cơ đến cƣờng độ nén của
soilcrete (Okada et al. 1983 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). ...... 106
Hình A-26: Quan hệ giữa cƣờng độ nén và IOL (Babasaki et al. 1996 nguồn từ
Kitazume & Terashi 2013).................................................................. 107
Hình A-27: Quan hệ giữa cƣờng độ nén và pH (Babasaki et al., 1996 nguồn từ
Kitazume & Terashi 2013).................................................................. 108
Hình A-28: Ảnh hƣởng của độ ẩm ban đầu đến cƣờng độ soilcrete (Coastal
Development Institute of Technology 2008 nguồn từ Kitazume &
Terashi 2013)...................................................................................... 109
Hình A-29: Ảnh hƣởng của độ ẩm ban đầu đến cƣờng độ soilcrete (Endo 1976
nguồn từ Porbaha et al. 2000). ............................................................ 110
Hình A-30: Ảnh hƣởng của thời gian trộn đến cƣờng độ đất gia cố xi măng
(Nakamura et al. 1982 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). .............. 111
Hình A-31: Cƣờng độ soilcrete theo thời gian bảo dƣỡng (Kawasaki et al., 1982
nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). .................................................. 112
Hình A-32: Cƣờng độ soilcrete theo thời gian bảo dƣỡng (Bushra & Robinson
2010). ................................................................................................. 112
Hình A-33: Mối quan hệ giữa độ ẩm của soilcrete và hàm lƣợng xi măng gia cố
(Kawasaki et al., 1978 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). .............. 114
Hình A-34: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xi măng và thời gian bảo dƣởng đến độ ẩm
của soilcrete (Kawasaki et al., 1978 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013).
........................................................................................................... 114
xv
Hình A-35: Sự thay đổi khối lƣợng thể tích của đất trộn xi măng (Kawasaki et al.,
1978 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). ......................................... 116
Hình A-36: Sự thay đổi khối lƣợng thể tích của đất trộn xi măng trộn tại chổ (Japan
Cement Association 2007 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). ......... 116
Hình A-37: Quan hệ giữa E50 và qu trong phòng thí nghiệm (CDM Association 1994
nguồn từ Bruce 2001). ........................................................................ 119
Hình A-38: Quan hệ giữa E50 và qu trong phòng thí nghiệm (O'rourke et al. 1997
nguồn từ Bruce 2001). ........................................................................ 119
Hình A-39: Quan hệ giữa biến dạng lúc phá hoại và cƣờng độ nén nở hông tự do
(Porbaha et al. 2000) .......................................................................... 120
Hình A-40: Biến dạng lúc phá hoại của đất gia cố trong phòng thí nghiệm (Terashi
et al., 1980 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). ............................... 121
Hình A-41: Tỷ số Poisson của đất gia cố vôi và xi măng tại chỗ (Niina et al. 1977
nguồn từ Kitazume & Terashi 2013) ................................................... 122
Hình A-42: Quan hệ giữa áp lực cố kết và sức chống cắt không thoát nƣớc (Terashi
et al. 1980 nguồn từ Kitazume & Terashi 2013). ................................ 123
Hình A-43: Thiết bị trộn sâu, trộn bằng: (a) cánh trộn cơ học (Bauer Co. 2014); (b)
tia vữa/nƣớc cao áp – Jet Grouting (Keller Group 2014); (c) cánh trộn cơ
học kết hợp tia vữa/nƣớc cao áp - Hybrid (SWING Association nguồn từ
Topolnicki 2004). ............................................................................... 125
Hình A-44: Thiết bị trộn sâu, kiểu: (a) trộn khô (Keller Group 2014); (b) trộn ƣớt
(Trevi Group 2014). ............................................................................ 126
Hình A-45: Sơ đồ phân loại công nghệ thi công trộn sâu (Topolnicki 2004), theo:
(a) vật liệu trộn, (b) phƣơng pháp trộn, và (c) vị trí trộn. ..................... 126
Hình A- 46: Trình tự thi công cọc xi măng đất bằng phƣơng pháp trộn sâu (Lƣơng
Thị Bích 2013).................................................................................... 127
Hình A-47: Sơ đồ bố trí thi công bằng phƣơng pháp trộn ƣớt (TCVN 9403:2012). ....
........................................................................................................... 127
Hình A-48: Sơ đồ bố trí thi công bằng phƣơng pháp trộn khô (TCVN 9403:2012).
........................................................................................................... 128
xvi
Hình A-49: Sơ đồ bố trí cọc soilcrete bằng phƣơng pháp trộn ƣớt (TCXDVN
9403:2012, Massarsch & Topolnicki 2005). ....................................... 128
Hình A-50: Bố trí cọc soilcrete theo kiểu nhóm – dạng nhóm cọc độc lập (Kitazume
& Terashi 2013). ................................................................................. 129
Hình A-51: Bố trí cọc soilcrete theo kiểu nhóm – dạng tƣờng tiếp xúc (Kitazume &
Terashi 2013)...................................................................................... 130
Hình A-52: Bố trí cọc soilcrete theo kiểu nhóm – dạng khối tiếp xúc (Kitazume &
Terashi 2013)...................................................................................... 130
Hình A-53: Bố trí cọc soilcrete theo kiểu tƣờng (Kitazume & Terashi 2013). ...... 131
Hình A-54: Bố trí cọc soilcrete theo kiểu lƣới (Kitazume & Terashi 2013). ......... 131
Hình A-55: Bố trí cọc soilcrete theo kiểu khối (Kitazume & Terashi 2013). ........ 132
Hình A-56: Quan hệ giữa cƣờng độ nén trong phòng và hiện trƣờng (gia cố ở đất
liền) (Public Works Reseach Center 2004 nguồn từ Kitazume & Terashi
2013). ................................................................................................. 136
Hình A-57: Quan hệ giữa cƣờng độ nén trong phòng và hiện trƣờng (gia cố dƣới
nƣớc) (Coastal Development Institute of Technology 2008 nguồn từ
Kitazume & Terashi 2013).................................................................. 135
Hình A-58. Một số kiểu phá hoại mái dốc: (1) Rơi, (2) Đổ, (3) Trƣợt cung tròn, (4)
Trƣợt tịnh tiến, (5) Trƣợt dòng (Cruden & Varnes 1992 nguồn từ
Abramson et al. 2002) ........................................................................ 141
Hình A-59: Hệ thống các giải pháp chống sạt lở đƣờng ven sông khu vực ĐBSCL
(Lê Xuân Việt 2011) ........................................................................... 158
Hình C-1: Hệ số an toàn phía ruộng ứng với mực nƣớc sông lớn nhất (+4,5 m) ... 175
Hình C-2: Hệ số an toàn phía sông ứng với mực nƣớc sông lớn nhất (+4,5 m) .... 176
Hình C-3: Hệ số an toàn phía ruộng ứng với mực nƣớc sông thấp nhất (+0,3 m) . 177
Hình C-4: Hệ số an toàn phía sông ứng với mực nƣớc sông thấp nhất (+0,3 m) ... 178
xvii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2-1: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất (LAS - XD475) ............................................. 32
Bảng 2-2: Chỉ tiêu cơ lý của xi măng PCB40 (TCVN 6260:2009). ........................ 32
Bảng 3-1: Lƣợng mƣa trung bình tháng (mm) (QCVN 02:2009/BXD) .................. 52
Bảng 3-2: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất (LAS - XD475) ............................................. 52
Bảng 3-3: Chỉ tiêu cơ lý của tƣờng soilcrete thiết kế .............................................. 55
Bảng 3-4: Các trƣờng hợp phân tích thấm và ổn định ............................................ 57
Bảng 3-5: Lƣu lƣợng thấm và hệ số an toàn trong trƣờng hợp mực nƣớc sông cao
nhất ứng với các hệ số thấm khác nhau của lớp 1. ................................. 61
Bảng 3-6: Hệ số an toàn khi mực nƣớc sông thấp nhất ứng với các hệ số thấm khác
nhau của lớp 1. ..................................................................................... 71
Bảng A-1: Yếu tố ảnh hƣởng đến sự phát triển cƣờng độ soilcrete (Terashi 1997). 96
Bảng A-2: Mối quan hệ giữa E50 và qu (Bruce 2001). .......................................... 118
Bảng A-3: Hệ số thấm của các loại đất khác nhau gia cố xi măng với các hàm lƣợng
khác nhau (Geo-Con, Inc. 1998 nguồn từ Bruce 2001). ...................... 124
Bảng A-4: Một số yếu tố ảnh hƣởng đến việc lựa chọn công nghệ thi công bằng
phƣơng pháp trộn ƣớt hoặc trộn khô (Topolnicki 2004). ..................... 133
Bảng A-5: Tổng hợp những phƣơng pháp phòng chống sạt lở (Abramson et al. 2002
nguồn từ Lê Xuân Việt 2011 ). ........................................................... 145
Bảng B-1: Kích thƣớc các mẫu soilcrete chế tạo từ đất sét pha (lớp 1) ................. 165
Bảng B-2: Kết quả thí nghiệm UCS trên các mẫu soilcrete chế tạo từ đất sét pha
(lớp 1)................................................................................................. 167
Bảng B-3: Kích thƣớc các mẫu soilcrete chế tạo từ đất bùn sét (lớp 2) ................ 169
Bảng B-4: Kết quả thí nghiệm UCS trên các mẫu soilcrete tạo từ đất sét pha (lớp 2)
........................................................................................................... 170
Bảng B-5: Kích thƣớc các mẫu soilcrete chế tạo từ đất sét pha (lớp 3) ................. 171
Bảng B-6: Kết quả thí nghiệm UCS trên các mẫu soilcrete tạo từ đất sét pha (lớp 3)
........................................................................................................... 172
Bảng C-1: Số liệu phân tích thấm và ổn định ....................................................... 174
xviii
Bảng C-2: Kết quả phân tích FS phía ruộng theo thời gian mƣa ứng với mực nƣớc
sông cao nhất (+4,5 m). ...................................................................... 179
Bảng C-3: Kết quả phân tích FS phía sông theo thời gian mƣa ứng với mực nƣớc
sông cao nhất (+4,5 m). ...................................................................... 181
Bảng C-4: Hệ số an toàn phía ruộng khi nƣớc sông rút với V = 0,2 m/ngày ứng với
vị trí mực nƣớc sông khác nhau. ......................................................... 183
Bảng C-5: Hệ số an toàn phía sông khi nƣớc sông rút với V = 0,2 m/ngày ứng với vị
trí mực nƣớc sông khác nhau. ............................................................. 184
1
MỞ ĐẦU
1.
ĐẶT VẤN ĐỀ
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) thuộc hạ lƣu sông Mê Kông, có địa
hình thấp, bằng phẳng, và phần lớn diện tích có cao độ nhỏ hơn +2 m so với mực
nƣớc biển (Lƣơng Quang Xô 2012, Trần Nhƣ Hối 2005a). Chế độ thủy văn hàng
năm của sông Mê Kông chia thành 2 mùa rõ rệt, mùa lũ từ tháng 9 đến tháng 12
với lƣợng dòng chảy chiếm 90% tổng lƣợng dòng chảy năm và mùa khô từ tháng
1 đến tháng 5 (Ủy ban sông Mê Kông Việt Nam 2014). ĐBSCL có diện tích
khoảng 40.000 km2, chỉ chiếm hơn 5% tổng diện tích toàn lƣu vực sông Mê
Kông nhƣng là nơi tập trung toàn bộ lƣu lƣợng nƣớc còn lại của nó trƣớc khi
thoát ra biển. Do đó, lũ lụt trong mùa mƣa hàng năm là hiện tƣợng tự nhiên gắn
liền với lịch sử hình thành và phát triển ĐBSCL.
Đồng Tháp là tỉnh đầu nguồn ĐBSCL, chịu ảnh hƣởng trực tiếp bởi chế độ
thủy văn sông Mê Kông, vào mùa lũ phần lớn diện tích đất ở Đồng Tháp bị ngập
trong nƣớc gây khó khăn và chia cắt sự lƣu thông giữa các khu vực trong tỉnh,
ảnh hƣởng đến đời sống sản xuất và sinh hoạt của ngƣời dân trong vùng. Hệ
thống đƣờng giao thông nông thôn (GTNT) ở Đồng Tháp không những có vai trò
quan trọng trong việc phục vụ vận tải hàng nông sản, vật tƣ nông nghiệp, và giao
thông xe cơ giới sản xuất nông nghiệp (máy cày, máy gặt, v.v.) mà còn giúp giải
quyết ách tắc trong việc đi lại giữa các vùng và kết hợp làm đê bao bảo vệ hoa
màu trong mùa lũ (Trần Nhƣ Hối 2005a, UBND tỉnh Đồng Tháp 2009, UBND
tỉnh Đồng Tháp 2012).
Đến năm 2009, tỉnh Đồng Tháp đã xây dựng đƣợc khoảng 2.188 km đƣờng
GTNT - bề rộng mặt đƣờng từ 4 đến 7 m (UBND tỉnh Đồng Tháp 2009). Trong
đó, các tuyến đƣờng GTNT chủ yếu đƣợc xây dựng kết hợp làm đƣờng giao
thông và đê bao chống lũ bảo vệ hoa màu (UBND tỉnh Đồng Tháp 2009, UBND
tỉnh Đồng Tháp 2012). Tuy nhiên, hầu hết các tuyến đƣờng có chất lƣợng còn
thấp, đƣợc xây dựng trong thời gian ngắn, phƣơng pháp thi công đơn giản, và kết
cấu nền đƣờng chủ yếu là đất đắp tại chỗ (UBND tỉnh Đồng Tháp 2012) - thƣờng
- Xem thêm -
.PDF 
194 
1 
111 
