Nghiên cứu độ chặt - độ ẩm thích hợp theo chiều cao đập để nâng cao tính ổn định của đập đất

1

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO - BỘ NƠNG NGHIHỆP & PTNT
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM
FFGFD


NGUYỄN HÙNG SƠN


NGHIÊN CỨU ĐỘ CHẶT- ĐỘ ẨM THÍCH HP
THEO CHIỀU CAO ĐẬP ĐỂ NÂNG CAO TÍNH
ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP ĐẤT

Chun ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã số: 62.58.60.01







TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Thành phố Hồ Chí Minh - 2009
2


Công trình được hoàn thành tại :
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM

Người hướng dẫn khoa học:
GS.TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ.
Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam


Phản biện 1 : GS.TS. NGUYỄN CÔNG MẪN
Trường Đại học Thủy lợi.
Phản biện 2 : TSKH. VŨ CAO MINH
Viện Địa chất.
Phản biện 3 : TS. TRÀ THANH PHƯƠNG
Trường Đại họ
c Bách khoa TP.Hồ Chí Minh

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sỹ
cấp Nhà nước, họp tại Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam,
28 Hàm Tử (2A-Nguyễn Biểu) Phường1, Quận5, Thành phố
Hồ Chí Minh, vào hồi 8 giờ ngày 08 tháng 4 năm 2009.


Có thể tìm hiểu luận án tại :
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Thư viện Viện Khoa học Thủy lợ
i Miền Nam

3

PHẦN MỞ ĐẦU
Mục tiêu và tính cấp thiết của đề tài:
Thành tựu 30 năm xây dựng Thủy lợi, Thủy điện ở khu vực Tây
Nguyên, Nam Trung bộ và Đông Nam bộ đã góp phần tạo nên thành
công của công cuộc Đổi mới - Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước
Việt Nam-một đất nước đang đà phát triển, với những thắng lợi quan
trọng trong lĩnh vực quản lý và sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên
đất và nước.
Tuy nhiên, vấn đề “Đất đắp đập Miền Trung” từ nhiều thập niên
qua vẫn còn nguyên tính thời sự nóng bỏng và vẫn được Nhà nước, các
cấp, các ngành quan tâm sâu sắc, vì những tính chất đặc biệt của chúng
đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng công trình xây dựng.
Kết quả khảo sát hiện trường sự cố của các công trình đập đất trong
khu v
ực, đã cho thấy ngoài những hiện tượng, sự cố thông thường gắn
liền với các vết nứt như: sạt lở, đứt gãy, trượt sâu, lún nền…còn tồn tại
những hiện tượng khác thường, bộc lộ qua những vết nứt hẹp, ngắn, cục
bộ trong từng lớp đất đắp. Đó là hiện tượng nứt cục bộ trong lòng khối
đất, dẫn đến s
ự cố mất nước cục bộ trong thân đập và nguy cơ rò rỉ, vỡ
đập gây tai họa cho những vùng dân cư rộng lớn.
Đã có nhiều chuyên gia bàn luận về vấn đề này và đã có một số
phương án xử lý sự cố thành công. Song, thực chất của hiện tượng đó là
gì? Xảy ra trong điều kiện nào? Có thể tính toán phòng tránh được
không? Hiện tại vẫn chưa có câu trả lời mang tính hệ thố

ng.
Vì vậy, mục tiêu của luận án đã được xác định là: Nghiên cứu cơ sở
lý luận và thực tế công trình, để xác lập các sơ đồ tính toán và thí
nghiệm địa kỹ thuật, nhằm xác định được bản chất, nguyên nhân và
hướng chủ động phòng tránh hiện tượng nứt, mất nước cục bộ trong
thân đập đất, theo đề tài: “Nghiên cứu độ chặt-độ ẩm thích hợp theo
chiều cao
đập để nâng cao tính ổn định của đập đất” đã mang lại nhiều
ý nghĩa thiết thực.
Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu của luận án:
Luận án tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: (a) Tổng quan về điều
kiện tự nhiên, địa chất công trình và các tính chất đặc biệt của đất đắp
đập ở khu vực Tây Nguyên, Nam Trung bộ và Đông Nam bộ,Việt Nam.
4

(b) Bản chất vật lý của hiện tượng nứt, mất nước cục bộ trong thân đập
đất. (c) Phương pháp xác định vị trí khu vực có nguy cơ bị nứt cục bộ
trong thân đập. (d) Xây dựng nguyên tắc lựa chọn độ chặt, độ ẩm thích
hợp của đất đắp, theo chiều cao đập và theo lọai đất, để phòng tránh nứt
cục bộ. (e) Ứng dụng kết quả nghiên cứu, trong các công trình thự
c tế,
để kiểm nghiệm khả năng dự báo sự cố và phòng chống thiên tai.
Phương pháp nghiên cứu của luận án:
Phân tích các hiện tượng, sự cố tại các công trình đập đất thực tế,
rút ra những nét đặc trưng, phổ biến nhất trong các hiện tượng, sự cố
nứt, mất nước cục bộ trong thân đập đất.
Thực hiện thí nghiệm địa kỹ thuật, đặc biệ
t là thí nghiệm lún ướt
theo phương pháp hai đường cong nén, để xác lập đường đặc trưng lún
ướt của từng loại đất trong khu vực nghiên cứu. Từ đó, xác định được vị

trí vùng chênh lệch lún ướt trong thân đập - phụ thuộc vào giá trị áp lực
nén, độ chặt- độ ẩm đầm nén và loại đất được dùng để đắp đập.
Nghiên cứu cơ sở lý luận về sức chống cắt và ứng su
ất cắt cho phép
tại mặt giáp ranh của hai phần khô, ướt khác nhau trong lớp đất đắp, để
thiết lập các sơ đồ, các công thức tính toán, tương ứng với các trường
hợp tiêu biểu của sự cố nứt, mất nước cục bộ trong thân đập đất.
Thực hiện khảo sát thực địa để kiểm chứng và xác định các thông
số điều chỉnh phù hợp giữa sơ
đồ lý thuyết và thực tế công trình. Xây
dựng nguyên tắc chủ động phòng tránh sự cố và ứng dụng vào công
trình thực tế.
Những đóng góp mới về mặt khoa học của luận án:
* Phát hiện được nguyên nhân chủ yếu gây ra những khuyết tật, sự
cố nứt-mất nước cục bộ trong thân đập đất được đắp bằng phương pháp
đầm nén, ở khu vực Tây Nguyên, Nam Trung bộ và Đông Nam b
ộ là do
chênh lệch lún ướt khi đất trong thân đập bị ngấm nước không đều.
* Xác lập được “ Đường đặc trưng lún ướt của đất ” là đường biểu
thị quan hệ giữa hệ số lún ướt tương đối và áp suất nén a
m
= f(P), với
các giá trị đặc trưng về hệ số lún ướt tương đối (a
m
), bao gồm: a
m max
,
a
m min
và a

m ổn định
tương ứng với mọi trường hợp lún ướt.
* Xác lập được “Vùng chênh lệch lún ướt của đất” là vùng giới hạn
giữa đường đặc trưng lún ướt a
m
= f(P) và đường lún ướt ổn định
5

a
m
=a
m ổnđịnh
theo các điều kiện về loại đất, áp suất nén, độ chặt, độ ẩm
đầm nén. Từ đó, xác định được áp suất nén tương ứng với vùng lún lệch
(P
ôđ1
, P
ôđ2
) để suy ra vị trí khu vực công trình có nguy cơ bị nứt cục bộ
cách đỉnh khối đắp là (H
1
, H
2
)

theo quan hệ với áp suất nén (P) và dung
trọng đất (γ
w
) như sau: P
ôđ1

= γ
w
H
1
và P
ôđ2
= γ
w
H
2
.
* Thiết lập được các sơ đồ, các công thức tính và nội dung thí
nghiệm theo các dạng sự cố tiêu biểu, để tính toán xác định vị trí khu
vực có chênh lệch lún ướt gây ra nguy cơ nứt cục bộ trong thân đập đất.
* Xác định được bằng thí nghiệm các hệ số đầm chặt thích hợp (K)
theo chiều cao đập, ứng với từng loại đất khác nhau trong khu vực, đảm
bảo nguyên tắc chủ
động phòng tránh lún lệch do lún ướt gây ra.
Khả năng ứng dụng của luận án vào thực tế:
* Cung cấp tài liệu tham khảo để chọn hệ số đầm nén (K) theo
chiều cao đập, ứng với từng loại đất khác nhau, để nâng cao ổn định của
đập đất.
* Đã ứng dụng thành công kết quả nghiên cứu vào việc thiết kế, thi
công với hệ số đầm chặt (K) theo chiề
u cao đập đất Sông Ray và kiểm
nghiệm khả năng dự báo khu vực bị nứt cục bộ ở đập đất Đồng Xoài.
Cơ sở tài liệu :
Các tài liệu được sử dụng trong luận án gồm có: Các bài báo, Thông
tin khoa học về Địa kỹ thuật, Xây dựng, Thủy lợi, Nông nghiệp-Nông
thôn. Các báo cáo kết quả thí nghiệm địa chất công trình. Các báo cáo

kết quả thực hiện đề tài nghiên cứu. Các số liệu thí nghi
ệm do tác giả
luận án thực hiện tại phòng nghiên cứu Nền móng và Địa kỹ thuật và
các báo cáo kết quả thí nghiệm hiện trường tại các công trình đập đất
thực tế. Các luận văn, luận án, sách vở…có nội dung liên quan đến đề
tài của luận án.
Cấu trúc của Luận án:
Luận án được trình bầy trong 135 trang, bao gôm: 46 hình vẽ, 38
bảng biểu và các trang thuyết minh. Nội dung chính của Luận án gồm
có 5 chương và 2 hợp phầ
n là phần Mở đầu và phần Kết luận,đề nghị.


6

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐỊA CHẤT CÔNG
TRÌNH VÀ SỰ CỐ NỨT, MẤT NƯỚC CỤC BỘ TRONG THÂN
ĐẬP ĐẤT Ở KHU VỰC TÂY NGUYÊN, NAM TRUNG BỘ VÀ
ĐÔNG NAM BỘ - VIỆT NAM.
1.1. Tổng quan về điều kiện tự nhiên, địa chất công trình của khu
vực nghiên cứu:
Khu vực nghiên cứu, là một vùng lãnh thổ Việt Nam, trải dài từ đèo
Hải Vân đến sông Vàm Cỏ Đ
ông, bao gồm các địa danh: Tây Nguyên,
Nam Trung Bộ, và Đông Nam Bộ.
Vị trí địa lý : Từ 10
0
30’ đến 14
0

30’ độ Vĩ Bắc
Từ 106
0
đến 109
0
30’ độ Kinh Đông
1.1.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo:
Khu vực nghiên cứu, mang ñaày ñuû đặc điểm về địa hình, địa mạo,
của dãy Trường Sơn Nam. Với địa hình thung lũng, phân bậc rõ nét,
cho thấy khu vực nghiên cứu là một hệ thống các núi, thung lũng, cao
nguyên và bình sơn nguyên xen kẹp, có độ cao khác nhau, khu vực
sườn Đông (từ 1800m đến 500m), sườn Tây và Nam (từ 500m đến
100m). Đặc biệt độ cao của d
ải đồng bằng ven biển và giải đồng bằng
giáp châu thổ sông Mêkông khoảng từ (100
÷
2.0 m).
1.1.2. Đặc điểm về cấu tạo địa chất:
Về cấu tạo địa chất, khu vực nghiên cứu là một hệ thống các núi tái
sinh, rìa đại dương, chịu tác động tân kiến tạo, nâng lên mạnh mẽ, phần
lớn các núi được cấu tạo từ các khối đá cổ, khối tảng. Các cao nguyên,
hình thành từ lớp vỏ phong hóa của các mặt bán bình nguyên, thuộc các
khối tảng nâng cao, có bazan cổ bao phủ, tu
ổi từ Paleogen đến đệ tứ.
Vùng chân cao Nguyên, chân mái Nam Trường Sơn, thoải dần đến châu
thổ Sông Mê kông theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, từ Tây Ninh đến
Vũng Tàu, là một dải đất xám phù sa cổ, trên nền đá phiến, cát kết tuổi
Jura.
1.1.3. Đặc điểm về khí tượng thủy văn:
Khu vực nghiên cứu, nhận đường đỉnh của dãy Trường Sơn Nam

làm đường phân thủy, phân chia khu vực thành hai lưu vực chính, đ
ó là
7

lưu vực của các sông đổ ra biển Đông, gồm có: sông Ba - sông Đà
Rằng, sông Đồng Nai, sông Bé, sông Sài Gòn, sông Vàm Cỏ…Và lưu
vực các sông đổ vào sông Mêkông (phía tây) như: sông SeRePok, sông
PôCô - sông Sê San…Đặc điểm cơ bản của hệ thống sông suối trong
khu vực là ngắn, hẹp, dốc, có nhiều ghềnh thác. Sông ngòi ở đây thường
có 3 đoạn là: đoạn qua vùng đồi núi, đoạn qua vùng cao nguyên, và
đoạn qua vùng đồng bằng.
1.1.4. Đặc điể
m về thời tiết và khí hậu
Khu vực nghiên cứu, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Khí hậu
phân biệt thành 2 mùa rõ rệt là muøa mưa và muøa khô. Mùa mưa, kéo
dài từ tháng 5 đến tháng 11. Mùa khô, kéo dài từ tháng 12 đến tháng 4
năm sau.
1.2. Tổng quan về nguồn vật liệu đất đắp trong khu vực nghiên cứu
Vật liệu đất đắp trong khu vực, chủ yếu được phân thành 7 loại,
theo nguồn gốc hình thành và trữ lượng khai thác, sử dụng như sau:
1.2.1.
Đất có trữ lượng lớn, khai thác sử dụng tốt
Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá bazan cổ: Đây là loại đất
đặc trưng của khu vực, phân bố rộng khắp ở Tây Nguyên và Đông
Nam Bộ. Chiều sâu tầng khai thác hiệu qủa của loại đất này có thể đạt
khoảng 7 ÷ 10 m.
Đất trên nền đá trầm tích bột kết, cát kết: Đây là một loại đất đặc
trưng của khu vực ven biển Nam Trung Bộ, với địa hình sườn núi dốc,
hàm lượng hạt vón kết ít, chỉ tiêu cơ lý tốt, đất có tính trương nở trung
bình đến mạnh.

Đất trên nền đá xâm nhập Granit: Đây là một loại đất đặc trưng của
khu vực Nam Trung bộ và vùng gần biển Đông Nam bộ
1.2.2. Đất có trữ lượng nhỏ, khai thác sử dụng hạn chế
Là loại đất trầ
m tích aluvi (aQ), phân bố ở vùng ven sông như sông
Pô Cô, sông Ba, sông Đồng Nai, sông Vàm Cỏ,…Thường là đất sét, á
sét , trữ lượng ít, chiều dày tầng khai thác không quá 5m.
1.2.3. Đất khó khai thác sử dụng
8

Đất trên nền đá phún trào Đaxit, Riolit… Loại đất này rất ít gặp, trữ
lượng ít, chưa sử dụng trong công trình.
Đất trên nền đá biến chất Gờ nai: Loại đất này, có tính chất cơ lý
thay đổi trong phạm vi rộng, khai thác, sử dụng khó khăn, phải có biện
pháp phân tầng, phân lớp, trộn đất rất phức tạp.
Đất trên nền đá Bazan trẻ: Do sự phong hóa chưa cao, chưa biến
đổi hoàn toàn thành đất, còn xen lẫn với đá ong tảng, khai thác khó
khăn, ít sử dụng trong thực tế.

1.3. Tổng quan vê tính chất đặc biệt của đất đắp đập trong khu vực:
Đất đắp đập trong khu vực Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và Đông
Nam Bộ đã bộc lộ nhiều tính chất khác thường làm ảnh hưởng xấu đến
tính ổn định của công trình. Vào thời kỳ 1976 - 1996 đã xảy ra hàng loạt
sự cố công trình liên quan
đến vật liệu đất đắp khi tiếp xúc với nước
Thấy rõ sự cần thiết phải nghiên cứu các đặc tính của đất đắp trong
khu vực, tháng 4/1994 tại Nha Trang, đã có “Hội thảo khoa học về sử
dụng đất đắp đập Miền Trung”. Tại hội thảo này, các nhà khoa học Việt
Nam đã khẳng định các tính chất đặc biệt của đất đắp đập trong khu vực
cần ph

ải nghiên cứu [35] là: Tính chất lún ướt. Tính chất trương nở.
Tính chất tan rã. Tính chất co ngót.
1.3.1. Tính chất lún ướt của đất:
a. Tổng quan về lún ướt: “Lún ướt” là hiện tượng tự nhiên, xảy ra
khi khối đất bị ướt (ngấm nước) nhưng không làm thay đổi áp lực nén,
khi đó độ lún của đất sẽ tăng hơn so với trường hợp không bị làm ướt.
Mức độ lún ướt của đất
được biểu thị bằng “Hệ số lún ướt tương đối –
ký hiệu là a
m
” xác định theo công thức (1.1)

pd
pcpd
m
h
hh
a
−
=
(1.1)
Theo V.D.Lômtadze [36] đã tổng hợp ý kiến của nhiều nhà nghiên
cứu(P.A.Tutkovski,1899, V.A.Obrutsev,1929,1933,1948, I.I.Trofimov,
1945…) thì các đất hoàng thổ, đất “lớt”(loess) đều có tính lún ướt.
Đặc
trưng quan trọng của đất lớt theo quan điểm địa chất công trình là: Độ
rỗng đại, độ chứa bụi cao, thường chứa nhiều muối, dễ bị xói rửa và
9

tan rã, có khuynh hướng lún sập khi bị ẩm. Theo N.A.Xưtôvich [38] đất

lún sụt có kiến trúc không ổn định, trong điều kiện tự nhiên chúng
thường chưa được nén chặt
Ở Việt Nam, khi nghiên cứu sử dụng đất đỏ bazan để đắp đập ở Tây
Nguyên, Nguyễn Công Mẫn [12], Nguyễn Văn Thơ, Phạm Văn Thìn
[18] và nhiều nhà khoa học khác, đã phát hiện tính chất lún ướt trong
nền đất đỏ bazan và Hoàng Ngọc Kỹ (1990)
đã giới thiệu sự phân bố
đất loess tại các khu vực[15]: Sơn Tây, Nam Đàn, Đà Nẵng, Đồng Nai,
Tam Nông. Đất loess vàng đỏ được tìm thấy trên những vùng cao
nguyên Đak Nông, Đà Lạt, Cao Bằng.
Năm 1979, khi nghiên cứu nguyên nhân sự cố ở đập Suối Trầu, tỉnh
Khánh Hòa, Nguyễn Văn Thơ đã phát hiện tính lún ướt trong đất đắp
quá khô và dung trọng đầm nén thấp ( W< W
op
; γ
c
< 0,9 γ
cmax
)
Như vậy, trong những điều kiện nhất định về môi trường, độ đầm
chặt, độ ẩm, áp suất nén, tương ứng với từng loại đất dùng để đắp đập,
hiện tượng lún ướt sẽ phát sinh theo các mức độ khác nhau.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến lún ướt:
* Theo mức độ bão hoà nước (G): Kết quả thí nghiệm nén lún cho
thấy, ở cùng một cấ
p áp lực nén nhất định, thì độ bão hòa nước càng
tăng, chênh lệch hệ số rỗng (Δe) so với trạng thái ban đầu sẽ càng lớn
và hệ số lún ướt tương đối cũng sẽ lớn hơn.

* Theo độ đầm chặt (K

0
) và độ ẩm khi đầm(W
o
): Kết quả thí
nghiệm lún ướt mẫu đất có độ chặt, độ ẩm ban đầu K
0
và W
0
cho thấy:
Các mẫu đất có γ
c
< 0,9 γ
c

max
và W
o
< W
op
lún ướt xảy ra rất rõ rệt.
Các mẫu đất có γ
c
≤ 0,95 γ
c

max
và W
o
< W
op

lún ướt bắt đầu xuất hiện.
Các mẫu đất có γ
c
≈
γ
c

max
và W
o

≈
W
op
lún ướt không xảy ra.
Khi độ ẩm ban đầu của mẫu vượt quá giới hạn dẻo của nó ( W
o
≥ W
p
)
thì đất sẽ không bị lún ướt, mặc dù vẫn có tính nén lún cao.
* Theo áp suất nén (P): Kết quả nghiên cứu về mối quan hệ giữa hệ
số lún ướt tương đối (a
m
) với áp suất nén (P) đối với các mẫu đất có độ
chặt- độ ẩm đầm nén (K,W
o
) tương ứng với từng loại đất đắp khác
nhau, là một nội dung chính của luận án, kết quả nghiên cứu được trình
bầy trong chương 2 và các chương tiếp theo.

1.3.2. Tính chất trương nở của đất:
10

a. Bản chất hiện tượng trương nở của đất :
Trương nở là hiện tượng tự nhiên, trong đó, thể tích của đất tăng lên
khi bị ngấm nước, bị ướt. Từ sơ đồ cấu tạo hạt đất cho thấy khi bị ngấm
nước, lớp nước màng mỏng càng dày hơn thì khoảng cách giữa các haït
càng lớn hơn, đồng thời với tác dụng đẩy nhau ra xa h
ơn của các hạt
mang điện tích cùng dấu (-) sẽ làm cho thể tích của khối đất tăng lên.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến trương nở:


* Ảnh hưởng của thành phần khoáng hạt sét: Thành phần của
khoáng vật trong đất sét rất đa dạng, Song có 3 loại khoáng vật ảnh
hưởng lớn đến tính trương nở của đất là: Kaolinite, Illite và
Montmoirllonite.
* Ảnh hưởng kết cấu của đất: Đối với mẫu có kết cấu tự nhiên, giá
trị R
N
luôn nhỏ hơn so với các mẫu phá hủy, chế bị lại, vì ảnh hưởng
của lực dính kết cấu (C
c
) , [29].
* Ảnh hưởng của độ ẩm ban đầu: Độ ẩm ban đầu W
0
> W
p
, (W
p

là
độ ẩm giới hạn dẻo), hầu như hiện tượng trương nở không xảy ra.
* Ảnh hưởng của độ chặt, áplực nén và áp lực trương nở: Quan hệ
giữa dung trọng khô của mẫu đất với độ trương nở và áp lực trương nở
là quan hệ tuyến tính. Mặt khác, khi áp lực nén lớn hơn áp lực trương
nở(
N
P
P
≥
) thì hiện tượng trương nở không xảy ra.
1.3.3. Tính chất tan rã :
a. Bản chất hiện tượng tan rã của đất : Tan rã là hiện tượng tự
nhiên, xảy ra khi đất bị ngâm trong nước, khi đó, các hạt đất bị mất khả
năng liên kết với nhau, tan ra và rã trong nước. Tùy theo hình thức và
mức độ phát sinh, có thể nhận biết các dạng tan rã của đất như: Tan rã
hoàn toàn tan rã bề mặt và tan rã dạng tổ ong .
b. Mức độ
tan rã của các loại đất đặc trưng trong khu vực:
Đất Bazan: điều kiện xảy ra tan rã là:
W
o
< 0,75 W
T
, W
T
= 55
÷
65%
Đất tàn tích, trầm tích trên nền đá Granit: điều kiện xảy ra tan rã :

W
0
≤ 0,6 W
T
; W
T
= 48%
÷
55%
11

Đất trầm tích sông biển, điều kiện xảy ra tan rã :
W
o
< 0,75 W
T
; W
T
= 35%
÷
40%
1.3.4. Tính chất co ngót :
Khác với các hiện tượng trương nở, tan rã và lún ướt xảy ra khi tiếp
xúc với nước, có độ ẩm tăng cao, thì hiện tượng co ngót lại xảy ra khi bị
khô, với độ ẩm giảm thấp.
Nguyên nhân sinh ra co ngót, chủ yếu là do nước trong đất bị bốc
hơi, các hạt sét co cụm lại dưới tác dụng của sức căng bề mặt. Tại các
điểm sung yế
u, khi sức căng bề mặt nhỏ hơn sức kéo của các khối co
ngót, thì vết nứt bề mặt nảy sinh.

1.4. Hiện tượng nứt, mất nước cục bộ trong thân đập đất :
1.4.1. Hiện tượng nứt cục bộ trong khối đất ngấm nước không đều:
Hơn 30 năm qua, hầu hết các công trình đâp đất được xây dựng
trong khu vực đã làm việc an toàn và ổn định, góp phầ
n tích cực vào
quá trình xây dựng và phát triển đất nước. Tuy nhiên, cùng với những
thành công vẫn còn tiềm ẩn những nguy cơ về sự cố công trình nằm
ngoài giới hạn điều tiết của các phương pháp tính toán hiện hành. Một
trong những số đó là nguy cơ nảy sinh khuyết tật nứt cục bộ trong lòng
lớp đất đắp do chênh lệch lún ướt gây ra khi bị ngấm nước không đều.
Vấn đề này đ
ã được luận án tập trung nghiên cứu, kết quả nghiên
cứu lý thuyết được trình bầy ở chương 2, chương 3 và kết quả ứng dụng
vào công trình thực tế được trình bầy ở chương 5.
1.4.2. Quá trình diễn biến của hiện tượng nứt, mất nước cục bộ trong
thân đập đất được ghi nhận như sau:
Khi hồ tích nước, cao trình mực nước hồ tăng dần, khối đất
đắp bị
ngấm nước, đường bão hòa trong thân đập phân tách khối đất thành hai
phần khô- ướt khác nhau có mức độ lún ướt khác nhau, khi đường bão
hòa lên cao dần, khối đất bị ngấm nước bão hòa cũng cao dần theo, đến
một cao trình nhất định ( khoảng từ 5 đến 12m tính từ đỉnh khối đắp trở
xuống), trọng lượng bản thân của khối đất bên trên đường bão hòa đạt
giá trị bằng áp lực nén tại đ
iểm có chênh lệch lún ướt lớn nhất, khi đó
chênh lệch lún giữa hai khối khô ướt nằm về hai phía đường bão hòa sẽ
gây ra khuyết tật “Vết rỗng đại-Nứt cục bộ”. Từ các vết rỗng đại, đất bị
tan rã, xói rữa dưới áp lực dòng thấm, tạo thành các ống dòng, khi các
12

ống dòng thông từ thượng lưu ra hạ lưu và lớn dần, thì hiện tượng rò rỉ,
thủng đập và vỡ đập sẽ hình thành.
Hiện tượng rò rỉ mất nước cục bộ tại những cao trình nhất định của
thân đập, diễn ra tương đối phổ biến, với nhiều lọai đất đắp, có thể kể
đến một số công trình tiêu biểu (9 công trình) như bảng (1.7)
Bảng 1.7- Công trình có sự
cố rò rỉ, mất nước cục bộ trong thân đập
Công trình


Khu vực Lọai đất Sự cố Sự cố ở độ
sâu cách
đỉnh đập

Đập EA Kao

Tây Nguyên Đất đỏ Ba zan Mất nước
cục bộ
6,5÷9
Đập EA Súp

Tây Nguyên Đất đỏ Ba zan Mất nước
cục bộ
6.8÷10
Đập
Suối Trầu

Nam Trung Bộ Đất tàn tích trên
nền Bột cát kết
Vỡ đập 7,6÷8,8

Đập Cà Giây

Nam Trung Bộ Đất tàn tích trên
nền Bột cát kết
Rò rỉ 9÷11

Đập
Sông Quao

Nam Trung Bộ Đất tàn tích trên
nền đá Granite
Mất nước
cục bộ
8÷10
Đập Đu Đủ.

Nam Trung Bộ Đất đỏ Ba zan Vỡ đập 7,5÷9,3
Đập
Dầu Tiếng

Đông Nam Bộ Đất tàn tích trên
nền Bột cát kết
Mất nước
cục bộ
8.5÷10
Đập Đồng Xoài

Đông Nam Bộ Đất tàn tích trên
nền Bột cát kết
Mất nước

cục bộ
7,6÷9,6
Đập Đá Đen.

Đông Nam Bộ Đất đỏ Ba zan,
lẫn Laterite
Rò rỉ 7.5÷10
CHƯƠNG II:
HIỆN TƯỢNG LÚN LỆCH TRONG KHỐI ĐẤT KHÔNG ĐỒNG
NHẤT VỀ LÚN ƯỚT.
2.1. Hiện tượng lún lệch trong khối đất bị ngấm nước không đều:
Trong tự nhiên, khi khối đất bị ngấm nước không đều, sẽ sinh ra các
khu vực có mức độ khô, ướt khác nhau, dẫn đến độ lún của chúng cũng
13

khác nhau. Chênh lệch lún giữa các khu vực khô, ướt liền kề trong khối
đất sẽ hình thành vùng lún lệch ở mặt tiếp giáp của chúng
2.2. Phương pháp thí nghiệm lún ướt:
* Phương pháp thứ nhất:
Tên gọi: Phương pháp một đường cong nén.
Nội dung: Nén 1 mẫu đến tải trọng P=P
i
; đổ nước cho bão hòa mẫu và
xem xet về lún ướt.
* Phương pháp thứ hai:
Tên gọi: Phương pháp hai đường cong nén.
Nội dung: Nén 2 mẫu riêng biệt, mẫu thứ nhất có độ ẩm chế bị, mẫu thứ
hai có cùng độ ẩm chế bị nhưng được ngâm bão hòa trước khi nén.
Trong thực tế, nhiều tài liệu nghiên cứu đã cho thấy kết quả thu
được từ hai phương pháp thí nghiệm nêu trên không sai khác nhau

nhiều. Đối với mẫu chế bị tương đối đồng nhất, thì kết quả thí nghiệm
theo hai phương pháp trên là phù hợp với nhau.
2.3. ĐƯỜNG ĐẶC TRƯNG LÚN ƯỚT CỦA ĐẤT
2.3.1. Mục tiêu yêu cầu:
Xuất phát từ yêu cầu thực tế cần phải định dạng được “
Đường biểu
đồ quan hệ giữa hệ số lún ướt tương đối (a
m
) và áp lực nén (P)”. Bởi vì,
hiện tại các báo cáo về kết quả thí nghiệm lún ướt có những hình dạng
của đường a
m
= f(p) khác biệt nhau, thậm chí còn trái ngược nhau, ví dụ
có báo cáo vẽ đường thẳng đi lên, có báo cáo vẽ đường thẳng đi xuống
và cũng có đường thẳng nằm ngang, đường cong vô định. Tất nhiên, các
số liệu thực nghiệm của các chuyên gia cũng có phần đúng, phần sai,
nhưng đúng trong trường hợp nào? Sai trong trường hợp nào? thì quả là
một vấn đề khoa học có ý nghĩa thiết thực, cần thiết phải nghiên cứu.

2.3.2. Định nghĩa và ký hiệu:
“Đường đặc trưng lún ướt của đất” là đường biểu thị quan hệ giữa
hệ số lún ướt tương đối (a
m
) và áp suất nén (p) trong thí nghiệm lún
ướt của đất, ký hiệu là a
m
= f(p) như sơ họa trên hình (2.7).
2.3.3. Công thức tính toán:
14

Xuất phát từ định nghĩa về lún ướt:
pd
pcpd
m
h
hh
a
−
=
(1.1)
Suy ra:
pd
pcpd
m
e
ee
a
+
−
=
1
(2.4)

pd
p
m
e
e
a
+

Δ
=
1
(2.5)
Trong đó: e
pd
- là hệ số rỗng của mẫu đất khi bắt đầu lún ướt.
e
pc
- là hệ số rỗng của mẫu đất khi kết thúc lún ướt.
0
Pam max
am
PA
PC
am max
P
Áp suất nén - P (kG/cm )
2
am od
A
B
C
D
Hệ số lún ướt tương đối - am
Đường đặc trưng lún ướt
a
m = f(P)
Đường lún ướt ổn đònh
a

m = am

Hình 2.7 - Đường đặc trưng lún ướt của đất a
m
= f (P)
2.3.4. Định dạng “ Đường đặc trưng lún ướt của đất ”
Xuất phát từ đặc điểm của biểu đồ thí nghiệm lún ướt theo phương
pháp hai đường cong nén, thể hiện trên hình (2.8), suy ra “Đường đặc
trưng lún ướt”(a
m
,P) tính theo cơng thức (2.5) sẽ phải có 3 đoạn đồ thị,
tương ứng với 3 đọan liên tục AB, BC, CD của biểu đồ thí nghiệm lún
ướt trên hình (2.8) cụ thể như sau:
- Đoạn OB của đường đặc trưng lún ướt (a
m
, P ) thể hiện trên hình
(2.7) tương ứng với đoạn ABB’A của đường biểu đồ thí nghiệm lún ướt
15

(e,P) thể hiện trên hình (2.8): có a
m
tăng theo Δe (Δe tăng từ 0 đến giá
trị lớn nhất Δe
max
) và a
m
cũng tăng từ 0 đến giá trị lớn nhất a
m

max

(Vì
a
m
= f(Δe) tính theo cơng thức 2.5)
- Đoạn BC của đường đặc trưng lún ướt (a
m
, P ) thể hiện trên hình
(2.7) tương ứng với đoạn BCC’B’ của đường biểu đồ thí nghiệm lún
ướt (e,P) thể hiện trên hình (2.8): có a
m
giảm theo Δe (Δe giảm từ Δe
max

đến giá trị ổn định Δe
ổn định
) và a
m
cũng giảm từ giá trị lớn nhất a
m max

đến giá trị ổn định a
m ổn định
như thể hiện trên hình (2.7)
- Đoạn CD của đường đặc trưng lún ướt (a
m
, P ) thể hiện trên hình
(2.7) tương ứng với đoạn CDD’C’ của đường biểu đồ thí nghiệm lún
ướt (e, P) thể hiện trên hình (2.8): có a
m
giảm theo Δe (Δe giảm dần đến

giá trị ổn định Δe
ổn định
= const) và a
m
cũng giảm dần đến giá trị ổn
định
(
a
m ođ)
theo đường tiệm cận ngang như thể hiện ở hình (2.7).
M2
M1
e
e
o
0
P
PB
Β
C
Α
2
Β'
C'
PC
ΔeB
ΔeC
D'
D
Hệ số rỗng - e

Áp suất nén - P (kG/cm )
eB'
eC'
eB
eC
Mẫu đất ẩm - W
Mẫu đất ẩm - W
ngâm bão hòa

Hình 2.8 – Biểu đồ đặc trưng của thí nghiệm lún ướt
Như vậy, hình dạng “Đường đặc trưng lún ướt của đất” ký hiệu
a
m
=f(P) thu được từ kết quả thí nghiệm lún ướt, là một đường cong liên
tục, có một điểm cực đại và 3 đoạn đặc trưng thể hiện trên hình (2.7)

2.4. VÙNG CHÊNH LỆCH LÚN ƯỚT CỦA ĐẤT
2.4.1.1. Vùng chênh lệch lún ướt của đất :
16

Là vùng giá trị biến động của hệ số lún ướt tương đối (a
m
) trên
đường đặc trưng lún ướt( a
m
, P), được giới hạn bởi Đường đặc trưng lún
ướt và Đường giới hạn lún ướt a
m
=[ a
m

od
] như thể hiện trên hình (2.9)
với các giới hạn xác định như biểu thức (2.6a ) và (2.6b ) :
a
m
= [a
m od
] ÷ a
m

max
(2.6 a)
P = P
ơđ

1
÷ P
ơđ 2
(2.6 b)
Trong đó: [a
m od
] là giới hạn của hệ số lún ướt tương đối của đất,
a
m max
là hệ số lún ướt tương đối lớn nhất của đất,
P
ơđ 1
, P
ơđ

2
là các giá trị áp suất nén tại hai giao điểm của
đường đặc trưng lún ướt (a
m
, P) với đường giới hạn lún ướt a
m
=[ a
m

od
]
0
P1 P2
P
1
2 3
4
Hệ số lún ướt tương đối - am
Áp suất nén - P (kG/cm )
2
Đường đặc trưng lún ướt
a
m = f(P)
Đường lún ướt ổn đònh
a
m = am
Đường giới hạn lún ướt
a
m = [am ]

am max
[am od]
a
m od
Pam max
am
Hình 2.9 - Biểu đồ vùng chênh lệch lún ướt của đất.
2.4.1.2. Giá trị lún ướt ổn định ( a
m od
) và giới hạn [ a
m od
]
a. “Giá trị lún ướt ổn định ( a
m od
)” là giá trị ổn định của hệ số lún
ướt tương đối, Đường a
m
= a
m od
là đường tiệm cận ngang của đường
đặc trưng lún ướt, thể hiện trên hình (2.9).
b. “Giá trị lún ướt giới hạn [ a
m od
]” là giá trị ít biến đổi, gần đúng
với gía trị ổn định a
m od
, thể hiện trên hình (2.9).
17

c. “Đường giới hạn lún ướt” là đường biểu thị các giá trị lún ướt

giới hạn a
m
= [

a
m od
], thể hiện trên hình (2.9). Trong đó [a
m

od
] được
xác định theo “Hệ số lún ướt tương đối cho phép” [a
m

od
] = [a
m
]=

0,01

hoặc theo “ Điều kiện lún lệch” [a
m

od
] = [a
m
] < 0,01
Mức độ chênh lệch về hệ số lún ướt tương đối (Δa
m

)
max
của các loại
đất đặc trưng trong khu vực được tổng hợp từ tính tóan thí nghiệm ở
chương 2, kết quả thể hiện ở bảng (3.2), có thể tham khảo, ứng dụng
trong tính tóan sơ bộ,
Bảng 3.2. Chênh lệch lún ưới của các loại đất trong khu vực

Chênh lệch về hệ số lún ướt tương đối
(Δa
m
)

Loại đất
γ
cmax

(T/m
3
)

Hệ số
đầm
chặt
K
a
m

max
a

m

ođ
(Δa
m
)
max

0.95 0.0147 0.0089 0.0058
0.96 0.0112 0.0072 0.0040

Đất đỏ Bazan
1,63 T/m
3

0.97 0.0095 0.0063 0.0032
0.95 0.0107 0.0082 0.0025 Tàn tích trên
nền bột cát kết
1.85 T/m
3

1.00 0.0084 0.0064 0.0020
0.95 0.0136 0.0097 0.0039 Tàn tích trên
nền đá Granite
1.87 T/m
3

1.00 0.0097 0.0079 0.0028

CHƯƠNG 3:

BẢN CHẤT HIỆN TƯƠNG NỨT CỤC BỘ TRONG THÂN ĐẬP
ĐẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TÓAN XÁC ĐỊNH KHU VỰC
CÓ NGUY CƠ BỊ NỨT TRONG CÔNG TRÌNH .
3.1. Bản chất hiện tượng nứt cục bộ trong thân đập đất:
Khi bị ngấm nước, khối đất trong thân đập hình thành các tiểu khối,
có độ bão hòa và độ lún ướt khác nhau theo vị trí tương ứng với đường
bão hòa được nâng cao dần theo mực nước hồ. Chênh l
ệch lún giữa các
18

tiểu khối liền kề, dưới áp lực nén nhất định, sẽ tạo thành lún lệch gây
nứt cục bộ trong thân đập .
Như vậy, thực chất của hiện tượng nứt cục bộ trong thân đập đất,
chính là hậu quả của hiện tượng lún lệch do lún ướt gây ra trong khối
đất bị ngấm nước không đều .Có ba dạng sự cố tiêu biểu đã được tác giả
luận án l
ập thành sơ đồ tính tóan như tóm tắt dưới đây
3.3. Tính toán xác định khu vực nứt cục bộ trên mặt khối đắp theo
Sơ đồ nứt mặt
Tại mặt cắt MN, khối đất đắp, được tưởng tượng có một bức
tường vô hình (MN), chiều dày B = 0 và nhẵn tuyệt đối chắn ngang .
Theo lý thuyết Rankine, tường MN, chịu ứng suất kéo bằng áp lực chủ
động (
K
σ
=
ha
σ
) và ứng suất nén bằng áp lực bị động (
N

σ
=
hp
σ
).

Hình 3.6-Ứng suất pháp tại mặt cắt MN
Theo đặc điểm của vết nứt mặt, tác giả đã lập công thức tính chiều
sâu của vết nứt (Z
n
) và chiều dầy lớp phủ chống nứt (H
q
).

γ
.
2
a
a
n
K
CKC
Z
−
=
(3.7)
qa
aa
q
K

CKKC
H
γ
γ
.
.3,02 −−
=
(3.9)
3.4- Tính tóan khu vực nứt cục bộ theo sơ đồ nứt đáy:
a. Phương trình vi phân cơ bản:
19

EJ
qP
dx
xZd
−=
4
4
)(
(3.10)
b. Điều kiện cân bằng Morh-Colomb:

''' CtgS
+
=<
ϕ
σ
τ
(3.12a)

'
max
ϕ
θ
<
(3.12b)
c. Lập sơ đồ hình học theo các đặc trưng của bài tóan:
Xét trường hợp bất lợi nhất về mặt địa- cơ kỹ thuật, lớp đất bị nứt
cục bộ (OABB’C’O’) do bị lún ướt không đều, gây ra lún lệch. Bài tóan
cơ bản được mô tả bởi các đặc trưng về hình học và địa kỹ thuật như
hình (3.8).













Hình 3.8 – Sơ đồ tính tóan nứt đáy của lớp đất (OBB’O’)
Theo đặc điểm của vết nứt cục bộ dưới đáy lớp đất có chiều dầy (h),
tác giả đã lập công thức (3.17) để xác định vị trí trong thân đập bị nứt
cách đỉnh đập một khỏang (H) và lập các công thức (3.13), (3.14),
B

B'
O
O'
A
A'
C
C'
M
N
Δ S
α
R
r r
α
α
β
h
20

(3.15) để xác định các thông số khác của vết nứt và khu vực bị ảnh
hưởng nứt cục bộ trong công trình, tương ứng với trường hợp α = φ
Bán kính khu vực ảnh hưởng:
ϕ
cos1 −
Δ
=
S
R
(3.13)
Chiều dài khe nứt: r

ϕ
cos1
sin.
−
Δ
=
S
(3.14)
Góc lệch trục lún:
β
=
ϕ
ϕ
sin
)cos1(
−
(3.15)
Vị trí khu vực nứt
γβ
)cos.(
)21(
a
a
K
KmC
H
+
=
(3.17)
Trong đó:

β
là góc mở rộng của vết nứt cục bộ, góc (CO’C’).
C - Là lực dính,
φ - Là góc ma sát trong, K
a
- Là hệ số áp lực chủ động
của lớp đất bị nứt.
γ - Là dung trọng trung bình của khối đất bên trên lớp đất bị nứt.
H – Là chiều sâu tính từ đỉnh khối đất đến khu vực bị nứt.
CHƯƠNG 4 :
XÁC ĐỊNH ĐỘ CHẶT-ĐỘ ẨM THÍCH HỢP THEO CHIỀUCAO
VÀ THEO LOẠI ĐẤT ĐẮP ĐỂ PHÒNG TRÁNH NỨT CỤC BỘ
4.1. Hệ số
đầm chặt của đất đắp:
maxc
c
K
γ
γ
=
(4.1)
maxc
γ
là dung trọng khô lớn nhất trong thí nghiệm đầm nện Proctor
4.2. Dung trọng khô thiết kế (
TK
c
γ
):
Phương pháp tính toán theo công thức thực nghiệm:

* Công thức B.D. Txưplacốp:
Δ+
Δ
=
.1
p
TK
c
W
γ
(T/m
3
) (4.3)
Trong đó: Δ - Tỷ trọng của đất, tính bằng số thập phân.

p
W
- Độ ẩm giới hạn dẻo của đất, tính bằng số thập phân.
21

*Công thức B.I.Bi.Run:
Δ+
−
Δ
=
.62,01
)1(
0
T
TK

c
W
V
γ
(T/m
3
) (4.4)
Trong đó: V
0
- Hệ số thể tích khí
W
T
- Độ ẩm giới hạn chảy của đất, tính bằng số thập phân.
Phương pháp tính toán theo độ chặt đầm nén (K) :

maxc
TK
c
K
γγ
=
; K = (0,95
÷
1,0) (4.6)
4.3- Phương pháp thí nghiệm đầm nén đất:
* Phương pháp thí nghiệm đầm nện Proctor:
Hiện nay, ở nước ta và các nước tiên tiến trên thế giới đang sử dụng
phương pháp thí nghiệm xác định độ chặt đất đắp trong phòng là
“Phương pháp đầm nện Proctor ” do kỹ sư Proctor đề xuất năm 1933.
* Phương pháp thí nghiệm đầm nén hiện trường:

Trong thực tế xây dựng, để có đủ cơ sở quy
ết định các chỉ tiêu thiết
kế theo quy định của quy phạm kỹ thuật, cần phải tiến hành thí nghiệm
đầm nén hiện trường, với các nội dung cơ bản sau đây: Thứ nhất, thí
nghiệm xác định quy trình và các thông số về khai thác đất ở bãi vật
liệu. Thứ hai, thí nghiệm đầm nén đất ở thực địa khối đắp. Thứ ba, hiệu
chỉnh các chỉ tiêu, thông số thiết kế, theo đ
iều kiện thực tế hiện trường
về thiết bị thi công, thời tiết, khí hậu và đặc trưng địa chất công trình.
*Phương pháp xác định dung trọng khô

của đất lẫn hạt thô: Theo[24]

m
c
t
c
m
c
t
c
c
tm
NN
γγ
γγ
γ
+−
=
)1(

.
(4.9)
Trong đó:
c
tm
γ
- Là dung trọng khô của toàn mẫu đất thí nghiệm.
c
t
γ
- Là dung trọng khô của đơn thể hạt thô.
c
m
γ
- Là dung trọng khô của phần hạt mịn.
N - Là hàm lượng hạt thô trong mẫu thí nghiệm.

4.4. Nguyên tắc xác định độ chặt, độ ẩm đất đắp thích hợp theo chiều
cao đập, để phòng tránh nứt cục bộ trong thân đập đất.
22

Tổng hợp kết quả thí nghiệm lún ướt và tính tóan xác định các
“Đường đặc trưng lún ướt” của các loại đất đặc trưng trong khu vực, tác
giả đã xây dựng được nguyên tắc xác định độ chặt, độ ẩm đất đắp thích
hợp theo chiều cao đập, để chủ động phòng tránh nứt cục bộ trong thân
đập đất, như thể hiện ở phần kết luận 4 và nêu rõ nội dung và trình tư

thực hiện tính tóan, thí nghiệm như sau:
Xuất phát từ “Đường đặc trưng lún ướt của đất ”
a

m
=f(K,P,Lọai đất) xác định được “Vùng chênh lệch lún ướt” với
khoảng giá trị (P
ođ 1
, P
ođ 2
) chứa các giá trị a
m
> [a
m

ođ
] tương ứng với
khoảng cao trình (H
1
,H
2
) trong đó H
1
= P
ođ 1
/γ
w
, H
2
= P
ođ 2
/γ
w
là khoảng

cao trình tính từ đỉnh khối đắp đến khu vực bị ảnh hưởng lún lệch do
chênh lệch lún ướt gây ra, thể hiện ở bảng (4.4)
Bảng 4.4. Kết quả xác định hệ số đầm chặt theo chiều cao đập đất

LOẠI ĐẤT

HỆ SỐ ĐẦM
( K )

CHIỀU CAO
H
1
(m)


CHIỀU CAO
H
2
(m)
0.95 H
1.1
=5.0 11.0
0.96 H
1.2
=5.5 11.5

Đất đỏ Bazan
0.97 H
1.3
=6.0 11.5

0.95 H
1.1
=6.0 10.5
0.96 H
1.2
=6.5 11.0

Đất tàn tich trên
nền Bột Cát kết
0.97 H
1.3
=7.0 11.0
0.95 H
1.1
=6.0 11.5
0.96 H
1.2
=6.5 12.0

Đất tàn tích trên
nền đá Granite
0.97 H
1.3
=7.0 12.0
CHƯƠNG 5:
ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ
CHẶT ĐẤT ĐẮP THEO CHIỀU CAO ĐẬP ĐẤT SÔNG RAY VÀ
KIỂM NGHIỆM KHU VỰC BỊ NỨT CỤC BỘ TRONG THÂN
ĐẬP ĐẤT ĐỒNG XÒAI.
5.1 - Ứng dụng kết quả nghiên cứu để xác định độ chặt đất đắp

theo chiều cao đập đất Sông Ray, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu:
Đập đất Sông Ray, tỉnh Bà Rịa-VũngTàu, có dạng không đồ
ng
chất, gồm 4 khối (khối trái, khối phải, khối chống thấm giữa đập và
23

khối thu nước bằng cát, áp mái hạ lưu khối chống thấm). Chiều dài đập:
1930m. Chiều cao lớn nhất: 34m. Vật liệu đất được sử dụng để đắp đập
là lọai đất bazan có lẫn vón kết laterite.Tổng hợp kết quả thí nghiệm lún
ướt các mẫu đất đắp đập và xác định “Đường đặc trưng lún ướt”thể hiện
trên hình (5.4) và hệ số đầm nén (K) theo chiề
u cao đập đất (bảng 5.10)
-
0,00200
0,00400
0,00600
0,00800
0,01000
0,01200
0,01400
0,01600
0,01800
0,02000
-12345678
Áp suất nén P (kG/cm2)
Hệ số lún ướt tương đối - am
K = 0,93
K = 0,95
K = 0,97
K = 0,98

K =0,99
K = 1,00

Hình 5.4- Đường đặc trưng lún ướt của đất đắp đập Sông Ray.
5.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu để xác định khu vực lún lệch
gây nứt cục bộ tại đập đất Đồng Xòai, tỉnh Bình Phước:
Lớp đất đắp ở cao trình từ 7,6m đến 9,0m tính từ đỉnh đập
xuống, có hệ số thấm k = 1,1x10
-4
cm/s, cao hơn 23 lần so với
lớp dưới và 27 lần so với lớp trên (k
trên
= 3x10
-5
cm/s, k
dưới
=
2,6x10
-5
cm/s). Hệ số đầm chặt của lớp đất là K
đầm
= 0,97; độ ẩm
hiện trường W = 24,8 %, dung trọng ướt γ
w
= 2,12 T/m
3
, dung
trọng khô γ
c
= 1,69 T/m

3
. Độ bão hòa G = 99% . Độ ẩm bão hòa
W
bh
= 28.0 % . Lực dính C = 0,35 kG/cm
2
. Góc ma sát trong
φ=19
0
.14
’
. Kết quả tính tóan xác địnhvị trí khu vực bị nứt, theo
công thức (3.17) cụ thể như sau:

24


γβ
)cos.(
)21(
a
a
K
KC
H
+
=
;
2.21985.0505.0
)505.021(35

xx
H
+
=
= 8,04 (m)
Bàng5.10.Kết quả xác định độ chặt-độ ẩm đất đắp theo chiều cao đập
để tránh lún lệch do lún ướt gây ra ở đập Sông Ray.
Ký
hiệu

Dung
trọng
khô


Vùng chênh lệch lún ướt gây nứt
(H
1
,H
2
là chiều sâu tính từ đỉnh đập xuống)

Mẫu
đất
c
γ


T/m
3

Hệ
số
đầm
Chặt

Độẩm
(%)

K

W


P
am

max

kG/cm
2


P
od1

kG/cm
2

P
od2

kG/cm
2


Ch.sâu
H
1

(m)

Ch.sâu
H
2

(m)
W3-1 1.63 0.93
22.54
0.80 0.48 2.00 2.4 10.0
W3-2 1.67 0.95
21.55
1.75 1.40 2.10 6.9 10.3
W2-2 1.71 0.97
21.25
1.80 1.49 2.11 7.2 10.2
W1-2 1.72 0.98
19.15
1.85 1.55 2.14 7.5 10.4

W2-1 1.73 0.99
19.04
1.90 1.61 2.18 7.8 10.6
W1-1 1.75 1.00
18.48
1.95 1.65 2.24 7.9 10.8

Bảng 5.16. Kết quả xác định vị trí vết nứt trong thân đậpĐồng Xoài
TT Nội dung Vị trí khu vực có nứt cục bộ
Tính từ đỉnh đập (m)
1 Theo tổng hợp thí nghiệm lún
lệch đối với đất tàn tich trên
nền bột cát kết (bảng 4.4)

H1 = 7.00 H2 = 11.00
Htb = 9.00
2 Theo kết quả khảo sát
hiện trường
H1 = 7.60 H2 = 9.60
Htb = 8.60
3 Theo kết quả tính tóan
(Theo công thức 3.17)

Htt = 8.04

25


KẾT LUẬN

1. Đất đắp đập ở khu vực Tây Nguyên, Nam Trung bộ và Đông
Nam bộ - Việt Nam, có những tính chất đặc biệt làm ảnh hưởng nghiêm
trọng đến chất lượng công trình đập đất, bao gồm: lún ướt, trương nở,
tan rã và co ngót. Trong đó, tính chất lún ướt của đất đã bộc lộ nguy cơ
tiềm ẩn về sự cố lún lệch do chênh lệch lún ướt gây ra trong khối đất
chưa nén tới h
ạn có hệ số đầm chặt K = 0,95 ÷ 1,0 và hậu quả của nó là
những khuyết tật nứt, mất nước cục bộ trong thân đập đất.

2. Bằng thí nghiệm lún ướt theo phương pháp hai đường cong
nén (hình 2.8), xác lập được “Đường đặc trưng lún ướt của đất” (hình
2.7). Dựa vào đường đặc trưng lún ướt và đường giới hạn lún ướt, xác
lập được “Vùng chênh lệch lún ướt của đất” (hình 2.9). Từ
đó xác định
được khu vực đất đắp trong thân đập có nguy cơ lún lệch do chênh lệch
lún ướt gây ra (H
1
, H
2
), theo áp suất nén tại các điểm bắt đầu và kết thúc
chênh lệch lún ướt (P
ođ1
,P
ođ2
) với quan hệ giữa áp suất nén (p), dung
trọng đất (γ
w
) và chiều sâu tính từ đỉnh đập xuống (H
1

, H
2
) là:
P
ođ1
= H
1
. γ
w
và P
ođ2
= H
2
. γ
w


3. Có ba dạng khuyết tật tiêu biểu về nứt - mất nước cục bộ
trong thân đập đất, được lập thành sơ đồ tính toán như sau:
3.1. Sơ đồ nứt mặt (do trương nở, co ngót gây ra):
Tính toán chiều sâu vết nứt cục bộ (Zn) và chiều dầy lớp phủ chống nứt
(H
q
) theo công thức (3.7), (3.9):

γ
.
2
a
a

n
K
CKC
Z
−
=
(3.7)
qa
aa
q
K
CKKC
H
γ
γ
.
.3,02 −−
=
(3.9)
3.2. Sơ đồ nứt đáy và Sơ đồ tách lớp (do chênh lệch lún ướt gây ra)
Tính toán vị trí vùng nứt cục bộ tính từ đỉnh khối đắp xuống (H)