Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của vật liệu đất trộn xi măng trong xử lý nền đất yếu tại huyện tân phú đông – tỉnh tiền giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CƠNG NGHIỆP LONG AN

NGUYỄN HỒI DANH

NGHIÊN CỨU YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA VẬT LIỆU ĐẤT TRỘN
XI MĂNG TRONG GIA CỐ NỀN ĐƢỜNG ĐẤT YẾU
TẠI HUYỆN TÂN PHÚ ĐÔNG – TỈNH TIỀN GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LONG AN, NĂM 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CƠNG NGHIỆP LONG AN

NGUYỄN HỒI DANH

NGHIÊN CỨU YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN
CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA VẬT LIỆU ĐẤT TRỘN
XI MĂNG TRONG GIA CỐ NỀN ĐƢỜNG ĐẤT YẾU
TẠI HUYỆN TÂN PHÚ ĐÔNG – TỈNH TIỀN GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC

LONG AN, NĂM 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết
quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn này là trung thực và không sao chép từ
bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu
đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định./.

Tác giả

Nguyễn Hoài Danh

i


LỜI CÁM ƠN
Luận văn được sự hướng dẫn tận tâm của TS. Nguyễn Ngọc Phúc và thầy cô
Khoa Kỹ thuật công nghệ. Xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Kinh tế Công
nghiệp Long An đã tạo mọi điều kiện cho tơi được học tập và nghiên cứu để hồn
thành luận văn này.
Học viên xin chân thành ghi nhớ những công ơn này và sẽ cố gắng hơn nữa để
nâng cao năng lực và trình độ để phục vụ tốt cho cơng việc.

Tác giả

Nguyễn Hồi Danh

ii

NỘI DUNG TĨM TẮT
Tân Phú Đơng là huyện của tỉnh Tiền Giang, đồng bằng sông Cửu Long, Việt
Nam được thành lập chính thức từ ngày 21 tháng 01 năm 2008. Vùng đất này trước
đây thuộc tỉnh Gị Cơng, tuy nhiên cũng có thời kỳ thuộc huyện Gị Cơng, tỉnh Mỹ
Tho.
Nền đất ở khu vực này, đa phần là đất yếu nên nền đất khơng có khả năng tiếp
nhận tải trọng cơng trình nếu khơng có các biện pháp gia cố hoặc xử lý thích hợp. Do
đó, địa chất dưới nền móng của các cơng trình nhà ở, nhà xưởng, đường xá, đê điều,
đập chắn nước và một số cơng trình khác ở đây thường đặt ra hàng loạt vấn đề cần
phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn.
Việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ trụ đất xi măng đóng vai trị
quan trọng trong quyết định lựa chọn đặc tính kỹ thuật cũng như giá trị kinh tế của
cơng trình. Tính chất cơ học của đất trộn xi măng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác
nhau như đặc điểm của tác nhân xử lý, đặc điểm và điều kiện của đất, điều kiện trộn,
điều kiện bảo dưỡng. Trong các cơng trình gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng,
việc xác định tính chất cơ học và vật lý của vật liệu đất trộn xi măng cần phải được
thực hiện. Tính chất cơ học của vật liệu đất trộn xi măng thường căn cứ kết quả thí
nghiệm nén mẫu hỗn hợp đất, xi măng và nước.
Luận văn nghiên cứu cường độ chịu nén của mẫu đất trộn xi măng với đề tài
“Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của vật liệu đất trộn xi
măng trong xử lý nền đất yếu tại huyện Tân Phú Đông – tỉnh Tiền Giang” để nâng cao
hiệu quả gia cố nền đất yếu bằng bằng trụ đất xi măng phù hợp với các điều kiện cụ
thể của địa phương.

iii


ABSTRACT
Tan Phu Dong is a district of Tien Giang province, the Mekong Delta, Vietnam

was officially established on January 21, 2008. This land was formerly in Go Cong
province, but there was a period in Go Cong district, My Tho province.
The ground in this area, mostly weak soil, is not able to receive the work load if
there are no reinforcement measures or proper treatment. Therefore, geology under the
foundation of residential buildings, factories, roads, dykes, dams and some other
works here often poses a series of problems that need to be solved such as load
capacity low background, large settlement.
The study of the factors affecting the strength of cement pillars plays an
important role in the decision to select the technical characteristics as well as the
economic value of the project. The mechanical properties of cement mixing soil
depend on many different factors such as characteristics of processing agent, soil
characteristics and conditions, mixing conditions and maintenance conditions. In soft
soil reinforcement works with cement pillars, the determination of mechanical and
physical properties of cemented soil materials needs to be done. The mechanical
properties of cemented soil materials are often based on the results of compressive
testing of soil, cement and water samples.
Dissertation to study the solution of weak soil road reinforcement with the topic
"Study the factors affecting the compressive strength of cement mix soil materials in
the treatment of soft ground in Tan Phu Dong district - Tien Giang province "To
improve the effectiveness of reinforcing weak soil base by using cement pillars in
accordance with specific local conditions.

iv


MỤC LỤC
DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ ........................................................................vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ..................................................... x
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1

1.1.

Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ................................................................ 1

1.2.

Mục đích nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .....................2

1.3.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................3

1.4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................3

1.5.

Cấu trúc của luận án ........................................................................................3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ
NỀN ĐẤT YẾU .............................................................................................................. 5
1.1.

Tổng quan về đất yếu ......................................................................................5

1.2.

Tổng quan các giải pháp gia cố nền đất yếu ....................................................6

1.3.

Tổng quan về giải pháp gia cố nền đất yếu bằng công nghệ trụ đất xi măng .7

1.4.

Kết luận chương 2 ......................................................................................... 15

CHƢƠNG 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CƢỜNG ĐỘ VẬT LIỆU
ĐẤT TRỘN XI MĂNG ............................................................................................... 16
2.1.

Một số tính chất đặc trưng của vật liệu đất trộn xi măng .............................. 16

2.1.1.

Khối lượng riêng, t ...............................................................................16

2.1.2.

Cường độ cắt khơng thốt nước, cu,col ....................................................17

2.1.3.

Cường độ nén khơng nở hơng, qu,col ......................................................17

2.1.4.

Tính thấm, k (cm/s)................................................................................18

2.1.5.

Modun đàn hồi, Ecol ...............................................................................19

2.1.6.

Mô đun nén, Mcol ...................................................................................19

2.1.7.

Hệ số Poisson của trụ đất xi măng, vcol..................................................20

2.2.

Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ vật liệu đất trộn xi măng .....................21

2.2.1.

Ảnh hưởng của loại đất sét ....................................................................21

2.2.2.

Ảnh hưởng của hàm lượng nước (w) .....................................................22

2.2.3.

Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng (aw) ...............................................23

2.2.4.

Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/ xi măng (w/c) ..............................................25

v


2.3.

Kết luận chương 3 ......................................................................................... 26

CHƢƠNG 3. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA VẬT
LIỆU ĐẤT TRỘN XI MĂNG .................................................................................... 27
3.1.

Giới thiệu .......................................................................................................27

3.2.

Các định nghĩa và các mối quan hệ ............................................................... 27

3.3.

Tính chất của đất tự nhiên, xi măng, nước ....................................................30

3.4.

Phương pháp thí nghiệm................................................................................31

3.4.1.

Chế tạo và bảo dưỡng mẫu đất trộn xi măng .........................................31

3.4.2.

Thí nghiệm nén mẫu đất trộn xi măng ...................................................38

3.5.

Kết quả thí nghiệm ........................................................................................ 40

3.5.1.
Kết quả thí nghiệm các mẫu trộn với nước tiêu chuẩn và bảo dưỡng
trong mơi trường khơng khí...................................................................................40
3.5.2.
Kết quả thí nghiệm các mẫu trộn với nước TPĐ và bảo dưỡng trong môi
trường nước TPĐ ...................................................................................................45
3.5.3.
So sánh sự ảnh hưởng của điều kiện bảo dưỡng đến cường độ mẫu đất
trộn xi măng, với thời gian bảo dưỡng 28 ngày ....................................................50
3.5.4.

3.6.

Kết quả chụp SEM .................................................................................51

Phân tích và thảo luận....................................................................................55

PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 57
1. Kết luận.................................................................................................................57
2. Kiến nghị ..............................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 58

vi


DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ
Hình 1.1 Bản đồ phân vùng đất yếu khu vực ĐBSCL ....................................................6
Hình 1.2 Dạng phá hoại của trụ đất xi măng ...................................................................9
Hình 1.3 Bố trí trụ đất xi măng......................................................................................10
Hình 1.4 Lún của nhóm trụ đất xi măng ........................................................................12
Hình 1.5 Các dạng bố trí trụ đất xi măng ......................................................................13
Hình 1.6 Máy thi cơng với si lơ chất kết dính và máy nén khí .....................................14
Hình 1.7 Mũi trộn ..........................................................................................................14
Hình 1.8 Trụ đất xi măng .............................................................................................. 15
Hình 2.1 Khối lượng riêng khi thay đổi làm lượng xi măng .........................................17
Hình 2.2 Khối lượng riêng khi thay đổi làm lượng xi măng .........................................19
Hình 2.3 Hệ số Poisson của đất trộn xi măng ............................................................... 20
Hình 2.4 Ảnh hưởng của các loại đất khác nhau ........................................................... 22
Hình 2.5 Mối quan hệ giữa cường độ nén và hàm lượng nước .....................................23
Hình 2.6 Mối quan hệ giữa cường độ nén và hàm lượng xi măng ................................ 24
Hình 2.7 Mối quan hệ giữa cường độ nén và hàm lượng xi măng ................................ 25
Hình 2.8 Mối quan hệ giữa cường độ nén và tỉ lệ lượng N/X .......................................26
Hình 3.1 Sơ đồ các pha của đất trộn xi măng ................................................................ 28
Hình 3.2 Phơi khơ đất ....................................................................................................32
Hình 3.3 Nghiền nhỏ đất ............................................................................................... 32
Hình 3.4 Loại bỏ tạp chất .............................................................................................. 33
Hình 3.5 Hộp tạo mẫu ...................................................................................................33
Hình 3.6 Xác định diện tích mặt ngang mẫu .................................................................39
Hình 3.7 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian bảo dưỡng, với wT/c= 3 ..40
Hình 3.8 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian bảo dưỡng, với wT/c= 4 ..41
Hình 3.9 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian bảo dưỡng, với wT/c= 5 ..41

Hình 3.10 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và tỉ lệ tổng lượng nước /xi măng, với
thời gian bảo dưỡng 7 ngày ........................................................................................... 42
Hình 3.11 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và tỉ lệ tổng lượng nước /xi măng, với
thời gian bảo dưỡng 14 ngày ......................................................................................... 42
Hình 3.12 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và tỉ lệ tổng lượng nước /xi măng, với
thời gian bảo dưỡng 28 ngày ......................................................................................... 43
Hình 3.13 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với thời gian
bảo dưỡng 7 ngày ..........................................................................................................43
Hình 3.14 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với thời gian
bảo dưỡng 14 ngày ........................................................................................................44
Hình 3.15 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với thời gian
bảo dưỡng 28 ngày ........................................................................................................44
Hình 3.16 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian bảo dưỡng, với wT/c= 3 45
vii


Hình 3.17 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian bảo dưỡng, với wT/c= 4 45
Hình 3.18 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và thời gian bảo dưỡng, với wT/c= 5 46
Hình 3.19 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và tỉ lệ tổng lượng nước /xi măng, với
thời gian bảo dưỡng 7 ngày ........................................................................................... 46
Hình 3.20 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và tỉ lệ tổng lượng nước /xi măng, với
thời gian bảo dưỡng 14 ngày ......................................................................................... 47
Hình 3.21 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và tỉ lệ tổng lượng nước /xi măng, với
thời gian bảo dưỡng 28 ngày ......................................................................................... 47
Hình 3.22 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với thời gian
bảo dưỡng 7 ngày ..........................................................................................................48
Hình 3.23 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với thời gian
bảo dưỡng 14 ngày ........................................................................................................48
Hình 3.24 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với thời gian
bảo dưỡng 28 ngày ........................................................................................................49

Hình 3.25 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với wT/c= 3 .50
Hình 3.26 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với wT/c= 4 .50
Hình 3.27 Mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và hàm lượng xi măng, với wT/c= 5 .51
Hình 3.28 Ảnh SEM mẫu wT/c=3 .................................................................................52
Hình 3.29 Ảnh SEM mẫu wT/c=4 .................................................................................53
Hình 3.30 Ảnh SEM mẫu wT/c=5 .................................................................................53
Hình 3.31 Ảnh SEM mẫu wT/c=3 .................................................................................54
Hình 3.32 Ảnh SEM mẫu wT/c=4 .................................................................................54
Hình 3.33 Ảnh SEM mẫu wT/c=5 .................................................................................55

viii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Cường độ chịu nén trong các dự án Deep mixing method tại United States .18
Bảng 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén của đất trộn xi măng .............21
Bảng 3.1 Tính chất cơ bản của đất dùng thí nghiệm .....................................................30
Bảng 3.2 Tính chất của xi măng Nghi Sơn PCB40 .......................................................30
Bảng 3.3 Thành phần hóa học của xi măng PCB 40 .....................................................31
Bảng 3.4 Tính chất cơ bản của nước tiêu chuẩn dùng thí nghiệm ................................ 31
Bảng 3.5 Tính chất cơ bản của nước tại Tân Phú Đông ................................................31
Bảng 3.6 Các trường hợp tạo mẫu thí nghiệm với nước tiêu chuẩn.............................. 34
Bảng 3.7 Các trường hợp tạo mẫu thí nghiệm với nước tại huyện Tân Phú Đông .......35
Bảng 3.8 Khối lượng vật liệu cho mỗi lần trộn với nước tiêu chuẩn ............................ 36
Bảng 3.9 Khối lượng vật liệu cho mỗi lần trộn với nước tại huyện Tân Phú Đông .....37

ix


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

CDM
DMM
SPT
SEM
ĐBSCL
TPĐ
TPHCM
XM

Cement Deep Mixing
Deep Mixing Method
Standard Penetration Test
Scanning Electron Microscope
Đồng bằng sông Cửu Long
Tân Phú Đơng
Thành phố Hồ Chí Minh
Xi măng

x


PHẦN MỞ ĐẦU
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Tân Phú Đông là huyện của tỉnh Tiền Giang, đồng bằng sơng Cửu Long, Việt

Nam được thành lập chính thức từ ngày 21 tháng 01 năm 2008. Vùng đất này trước
đây thuộc tỉnh Gị Cơng, tuy nhiên cũng có thời kỳ thuộc huyện Gị Cơng, tỉnh Mỹ
Tho. Huyện Tân Phú Đơng gồm 6 xã, thuộc cù lao Lợi Quan của 2 huyện Gị Cơng

Tây (Tân Thới, Tân Phú, Phú Thạnh, Tân Thạnh) và Gị Cơng Đơng (Phú Đơng, Phú
Tân).
Địa giới hành chính huyện Tân Phú Đơng: Đơng giáp biển Đơng; Tây giáp huyện
Chợ Gạo; Nam giáp tỉnh Bến Tre; Bắc giáp huyện Chợ Gạo, huyện Gị Cơng Tây và
huyện Gị Cơng Đơng. Tân Phú Đơng rộng 202,08 km² và có 42.926 dân. Huyện có 6
xã: Phú Đơng, Phú Tân, Phú Thạnh, Tân Phú, Tân Thạnh, Tân Thới.
Định hướng phát triển: Đến năm 2020, trên địa bàn có 1 đơ thị loại 5 (thị trấn
Tân Phú Đông) và 2 thị tứ (Tân Thới, Cồn Cống); tổng diện tích đất đơ thị là 410 ha,
dân số đô thị 8.813 người, mật độ 2.152 người/km2, tỉ lệ đơ thị hóa 15%.
Đặc điểm địa chất: Qua các nghiên cứu về địa chất tại huyện Tân Phú Đông cho
thấy địa tầng của khu vực từ dưới lên cao như sau:
- Trầm tích thống Pleistocen: Các trầm tích này khơng phân chia, được phân bố
khắp khu vực, chúng phủ trực tiếp lên bề mặt phong hóa của các trầm tích Pliocen.
Thành phần trầm tích Pleistocen là cát chứa sạn sỏi, xen kẹp các trầm tích hạt mịn
thường có cấu tạo phân lớp mỏng. Chiều sâu trung bình 120m.
- Trầm tích trẻ, hiện đại thống Holocen, phủ kín tồn bộ bề mặt khu vực có chiều
dày 10m đến 15m bao gồm các thành tạo có nguồn gốc sơng, sông biển, sông đầm lầy
và đầm lầy hỗn hợp cấu thành từ bột, sét và các di tích động thực vật phân hủy và bán
phân hủy.
Nền đất ở khu vực này, đa phần là đất yếu nên nền đất không có khả năng tiếp
nhận tải trọng cơng trình nếu khơng có các biện pháp xử lý hoặc gia cố thích hợp. Do

1


nền Tân Phú Đơng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện
hết sức phức tạp của đất nền dọc theo các dịng sơng và bờ biển. Do đó, địa chất dưới
nền móng của các cơng trình nhà ở, nhà xưởng, đường xá, đê điều, đập chắn nước và
một số cơng trình khác ở đây thường đặt ra hàng loạt vấn đề cần phải giải quyết như
sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn.

Có nhiều phương pháp xử lý và gia cố nền đất yếu, Han-Georg Kempfert (2006)
đã phân loại phương pháp xử lý và gia cố nền đất yếu theo ba nhóm chính là cố kết,
thay thế đất và các phần tử dạng trụ. Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi
măng là một trong những phương pháp phần tử dạng trụ trong cách phân loại này.
Hiện nay, ngày càng có nhiều cơng trình sử dụng trụ đất xi măng để gia cố nền đất yếu
và đã được đánh giá khả năng ứng dụng vào thiết kế móng của các cơng trình. Giải
pháp này cũng được áp dụng cho các dự án đường sân bay, đường cao tốc để tăng sức
chịu tải của nền đất yếu.
Việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ trụ đất xi măng đóng vai trị
quan trọng trong quyết định lựa chọn đặc tính kỹ thuật cũng như giá trị kinh tế của
cơng trình. Terashi, M. (1997), tính chất cơ học của đất trộn xi măng phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố khác nhau như đặc điểm của tác nhân gia cố, đặc điểm và điều kiện của
đất, điều kiện trộn, điều kiện bảo dưỡng. Trong các cơng trình gia cố nền đất yếu bằng
trụ đất xi măng, việc xác định tính chất cơ học và vật lý của vật liệu đất trộn xi măng
cần phải được thực hiện. Tính chất cơ học của vật liệu đất trộn xi măng thường căn cứ
kết quả thí nghiệm nén mẫu hỗn hợp đất, xi măng và nước. Điều này giúp cho người
kỹ sư thiết kế biết rõ các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của trụ đất xi măng và đề
xuất hàm lượng xi măng sử dụng cho gia cố trụ đất xi măng hợp lý. Đó là lý do học
viên thực hiên đề tài nghiên cứu này.
1.2.

Mục đích nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Tìm ra sự tương quan giữa cường độ chịu nén của mẫu đất xi măng với mẫu đất

trộn xi măng có hàm lượng nước, loại nước, thời gian bảo dưỡng và điều kiện bảo
dưỡng mẫu khác nhau. Đánh giá nguyên nhân ảnh hưởng đến cường độ chịu nén vật
liệu đất trộn xi măng.

2

Đề xuất hàm lượng xi măng thích hợp cho việc gia cố nền đường đất yếu tại
huyện Tân Phú Đông để nâng cao hiệu quả gia cố nền đường đất yếu bằng bằng trụ đất
xi măng phù hợp với các điều kiện địa chất cụ thể của địa phương.
1.3.

Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được dùng trong luận văn là thực hiện tạo và thí

nghiệm nén trên mẫu trong phịng thí nghiệm kết hợp với phương pháp chụp SEM các
mẫu đất trộn xi măng trước khi nén để giải thích nguyên nhân ảnh hưởng đến cường
độ của vật liệt đất trộn xi măng.
Đề tài sử dụng phương pháp tổng hợp, thống kê mơ tả và phân tích định lượng
các yếu tố giúp tìm ra các giải pháp nâng cao hiệu quả gia cố nền đường đất yếu cho
huyện Tân Phú Đông – tỉnh Tiền Giang.
1.4.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là cường độ chịu nén của vật liệu đất trộn xi

măng khi thay đổi hàm lượng xi măng, hàm lượng nước và thời gian bảo dưỡng.
Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Luận văn thực hiện nghiên cứu với đất thu thập tại
huyện Tân Phú Đông và giải pháp này dùng để gia cố nền đường đất yếu tại huyện
Tân Phú Đông – tỉnh Tiền Giang.
1.5.

Cấu trúc của luận án
Nội dung luận văn gồm có phần mở đầu, 03 chương và phần kết luận và kiến

nghị trình bày các vấn đề sau:

Phần mở đầu: Trình bày các vấn đề tổng quan về đề tài nghiên cứu như: Tính
cấp thiết, mục tiêu, đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
Chương 1. Tổng quan đất yếu và các giải pháp gia cố nền đất yếu: Nghiên cứu
tổng quan về đất yếu, nền đất tại huyện Tân Phú Đông thông qua các báo cáo khảo sát
địa chất. Các phương pháp gia cố đất yếu và phương pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ
đất xi măng.

3


Chương 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ vật liệu đất trộn xi măng:
Tổng kết các nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về một số tính chất đặc
trưng của vật liệu đất trộn xi măng và các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ vật liệu đất
trộn xi măng.
Chương 3. Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của vật liệu đất trộn xi
măng: Tạo mẫu đất trộn xi măng và thực hiện thí nghiệm nén để tìm ra sự tương quan
giữa cường độ chịu nén của mẫu đất xi măng với mẫu đất trộn xi măng có hàm lượng
nước, loại nước, thời gian bảo dưỡng và điều kiện bảo dưỡng mẫu khác nhau. Phân
tích kết quả thí nghiệm để tìm ra hàm lượng xi măng thích hợp cho việc gia cố nền
đường đất yếu tại huyện Tân Phú Đông – tỉnh Tiền Giang.
Phần Kết luận và kiến nghị: Các kết quả của nghiên cứu của Luận văn và kiến
nghị được trình bày ở chương này.

4


CHƢƠNG 1.

1.1.

TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI
PHÁP GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU

Tổng quan về đất yếu
Đất yếu có thể được định nghĩa là những loại đất khơng có khả năng tiếp nhận tải

trọng cơng trình nếu khơng có các biện pháp xử lý hoặc gia cố thích hợp. ĐBSCL
được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp
của đất nền dọc theo các dịng sơng và bờ biển. Do đó, địa chất dưới nền móng của các
cơng trình nhà ở, nhà xưởng, đường xá, đê điều, đập chắn nước và một số cơng trình
khác ở đây thường đặt ra hàng loạt vấn đề cần phải giải quyết như sức chịu tải của nền
thấp, độ lún lớn.
Các loại đất yếu thường gặp ở ĐBSCL như là đất sét mềm gồm các loại đất sét
hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái bão hịa nước, có cường độ thấp; bùn là các loại
đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất mịn ở trạng thái luôn no nước,
hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực; than bùn là loại đất yếu có nguồn gốc hữu
cơ, được hình thành do kết quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy.
Theo 22TCN 262: 2000 và TCXD 245: 2000, đất yếu là đất ở trạng thái tự nhiên,
độ ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính (c)
theo kết quả cắt nhanh khơng thốt nước từ 15 kPa trở xuống, góc ma sát trong () từ
0o đến 10o, lực dính từ kết quả cắt cánh hiện trường ≤ 35 kPa, sức chống mũi xuyên
tĩnh < 100 kPa, chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT < 5. Nói chung, đất sét yếu là loại đất có
sức chịu tải thấp và tính nén lún cao. Phần lớn các nước trên thế giới thống nhất về
định nghĩa nền đất yếu theo sức kháng cắt khơng thốt nước (Su) và trị số xun tiêu
chuẩn (N) như sau: đất rất yếu có Su ≤ 12,5 kPa hoặc N ≤ 2; đất yếu có Su ≤ 25 kPa
hoặc N ≤ 4.
Lê Bá Lương và các đồng nghiệp (2005) kết luận trong nghiên cứu về đất yếu ở
ĐBSCL là phần lớn đất thuộc dạng đất yếu và có chiều dày từ 10 m đến 40 m. Sự phân
bố đất yếu ở ĐBSCL theo Nguyễn Văn Thơ và Trần Thị Thanh (2002) như bản đồ
Hình 1.1.

5


Hình 1.1 Bản đồ phân vùng đất yếu khu vực ĐBSCL

1.2.

Tổng quan các giải pháp gia cố nền đất yếu
Đất yếu là đất có khả năng chịu tải thấp, biến dạng lớn nên cần phải có các biện

pháp gia cố trước khi xây dựng cơng trình bên trên. Thực tế này địi hỏi phải hình
thành và phát triển các cơng nghệ thích hợp và tiên tiến để gia cố nền đất yếu. Việc gia

6


cố nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính
chất cơ lý của nền đất yếu như: giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng
trị số mo đun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất … đảm bảo điều kiện khái
thác bình thường cho cơng trình. Đối với cơng trình đường ở Việt Nam hiện nay, các
biện pháp gia cố được phân chia làm 2 nhóm chính.
Các biện pháp gia cường thường được áp dụng như: vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ
thuật, đất trộn vơi, đất trộn ximăng, Silicat hóa. Trong trường hợp này, đất nền và đất
trong khối đắp sau khi được gia cường có khả năng chịu tải cao hơn, tính biến dạng
giảm, từ đó độ ổn định của cơng trình được gia tăng và đảm bảo điều kiện làm việc của
cơng trình. Trong điều kiện thực tế ở Việt Nam, các biện pháp vải địa kỹ thuật, đất
trộn ximăng thường được sử dụng nhiều.
Các biện pháp gia cố nền thường được áp dụng như cọc cát, giếng cát, bấc thấm
kết hợp gia tải trước hoặc bơm hút chân không. Trường hợp này, thời gian cố kết đất

nền được rút ngắn, đất nền nhanh đạt độ lún ổn định để có thể đưa cơng trình vào sử
dụng. Ngồi ra, việc lựa chọn chiều cao đắp hay bố trí kích thước cơng trình hợp lý
cũng có tác dụng làm thay đổi trạng thái ứng suất của đất nền, đảm bảo điều kiện làm
việc ổn định. Các biện pháp thường được sử dụng trong trường hợp này là: đệm cát, bệ
phản áp...
1.3.

Tổng quan về giải pháp gia cố nền đất yếu bằng công nghệ trụ đất xi măng
Có nhiều phương pháp xử lý và gia cố nền đất yếu, Han-Georg Kempfert (2006)

đã phân loại phương pháp xử lý và gia cố nền đất yếu theo ba nhóm chính là cố kết,
thay thế đất và các phần tử dạng trụ. Phương pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi
măng là một trong những phương pháp phần tử dạng trụ trong cách phân loại này.
Phương pháp cơ học để thi công trụ đất gia cố bằng thiết bị trộn được gọi là
phương pháp trộn sâu (DMM – Deep Mixing Method). DMM trở thành một thuật ngữ
chung để mô tả kỹ thuật cải tạo đất yếu. Bruce, D. A. (2000) đã đề nghị các kỹ thuật
DMM được phân loại dựa trên các đặc điểm như phương pháp đưa chất kết dính vào
đất, phương pháp trộn và vị trí của các lưỡi trộn.

7


Một số cụm từ khác đôi khi cũng được dùng như “mixed – in – place piles”, “in
situ soil mixing” và “soil cement columns”. Trong nghiên cứu này, sẽ sử dụng thuật
ngữ trộn sâu (DMM) và sản phẩm của quá trình thi cơng trộn sâu là trụ đất xi măng
(CDM column – Cement Deep Mixing column).
Mặc dù có nhiều kỹ thuật trộn sâu khác nhau, nhưng kết quả chung nhất là tạo ra
các trụ gia cố bằng thiết bị khoan với một hoặc nhiều cần trộn để đưa chất kết dính vào
đất tự nhiên nơi gia cố. Chất kết dính thường được sử dụng là hỗn hợp xi măng hoặc xi
măng/vôi và nước. Kết quả của sự trộn chất kết dính và đất tạo ra một vật liệu có

cường độ và độ cứng lớn hơn đất tự nhiên.
Chức năng chính của trụ đất xi măng dùng trong gia cố nền đất yếu chịu tải trọng
đứng là truyền tải trọng phía trên xuống nền đất bên dưới đồng thời giảm độ lún của
nền đất. Các quan điểm tính tốn trụ đất xi măng hiện nay: Quan điểm 1 là trụ đất xi
măng làm việc như cọc đơn chịu lực. Tính tốn thiết kế như móng cọc. Quan điểm 2 là
trụ đất xi măng và nền đất tự nhiên làm việc đồng thời như một nền tương đương. Tính
tốn thiết kế như nền thông thường với chiều dày bằng chiều dài trụ đất xi măng. Quan
điểm 3 là kết hợp hai quan điểm trên, sức chịu tải tính tốn như móng cọc, trong khi
biến dạng tính theo nền tương đương.
Trong thực tế, trụ đất xi măng thường được thi công xuyên qua toàn bộ lớp đất
yếu nằm trên địa tầng rắn chắc lúc này trụ làm việc gần giống với cọc chống. Đôi khi
các trụ này chỉ nằm trong phạm vi lớp đất yếu còn gọi là trụ treo. Khi trụ đất xi măng
đơn chịu tải trọng đứng có thể xảy ra 1 trong 3 dạng phá hoại là phá hoại do phình nén,
phá hoại do cắt và phá hoại do xuyên thủng (Hình 1.2).

8