Nghiên cứu giải pháp đắp đê bằng vật liệu địa phương và đắp đê trên nền đất yếu từ quảng ninh đến quảng nam chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM







BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU
CHỈ TIÊU ĐẦM NÉN VẬT LIỆU CỦA ĐẤT ĐẮP


THUỘC ĐỀ TÀI:
“
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẮP ĐÊ BẰNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐẮP TRÊN
NỀN ĐẤT YẾU TỪ QUẢNG NINH ĐẾN QUẢNG NAM
”
Mã số: 05 Thuộc chương trình: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ XÂ
Y
DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS Nguyễn Quốc Dũng
Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam

7579-4
22/12/2009

Hà Nội 2009

MỤC LỤC

I.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐẮP ĐÊ HIỆN NAY 2
I.1. Thi công bằng thủ công: 2
I.2. Thi công bằng máy: 2
I.3. Thi công bằng máy thủy lực: 2
I.4. Đắp đất trong nước: 2
I.5. Hiện trạng đê biển. 2
I.6. Đánh giá những tồn tại trong việc khai thác đất để đắp đê hiện nay: 5
II. YÊU CẦU VỀ HỆ SỐ ĐẦM NÉN 6
II.1. Nguyên lý thí nghiệm xác định độ đầm chặt của đất: 6
II.2. Độ nén chặt của thân đê theo TCN 130 : 7
II.3. Quan
điểm vê việc lựa chọn tiêu chí đối với đất đắp đê 8
II.4. Các ảnh hưởng của tính chất cơ lý đất đối với hệ số đầm chặt 9
III. LỰA CHỌN VẬT LIỆU DÙNG ĐẮP ĐÊ. 9
III.1.Cơ sở khoa học để quyết định vật liệu đắp đê 10
III.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng đầm chặt của đấ
t : 10
KẾT LUẬN 14
TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
2
CHUYÊN ĐỀ 5:CHỈ TIÊU ĐẦM NÉN VẬT LIỆU CỦA ĐẤT ĐẮP
I.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐẮP ĐÊ HIỆN NAY
Hiện nay có rất nhiều biện pháp thi công đất trong công tác xây dựng đê
biển.Phổ biến nhất là các phương pháp thi công sau:
I.1. Thi công bằng thủ công:
Là người ta dùng các cụng cụ thông thường hay cải tiến như cuốc, xẻng,
choòng . . . để đào xúc gánh, khiêng hàng các loại xe cút kít, cải tiến để vận chuyển,
các loạ
i đầm tay và đầm cải tiến để đầm đất.
I.2. Thi công bằng máy:
Là sử dụng các loại máy đào 1 gầu ( thuận, nghịch, dây, ngoạm) máy đào
nhiều gầu, máy cạp, ủi để đào, xúc đất, dùng ôtô, goòng, băng chuyền để vận
chuyển và các loại máy đầm chân dê, bánh hơi, đầm chấn động để đầm chặt.
I.3. Thi công bằng máy thủy lực:
Là sử dụng các thiết bị chuyên môn như súng nước, máy b
ơm, tàu hút hệ
thống ống dẫn để tiến hành đào, vận chuyển, đắp đất.
I.4. Đắp đất trong nước:
Đào và vận chuyển giống 2 phương pháp trên riêng việc đắp không đầm nén
mà lợi dụng tác dụng của nước làm cho đất đắp trong nước có 1 kết cấu mới.
I.5. Hiện trạng đê biển.
Hiện nay các tuyến đê làm mới được thực hiện rất ít mà chủ yếu là nh
ững

tuyến đê nâng cấp, sửa chữa. Tuy nhiên việc nâng cấp sửa chữa này chỉ mang tính
chắp vá hỏng đến đâu sửa đến đó không mang tính chất toàn diện.Qua tìm hiểu thực
trạng hệ thống đê biển ở vùng duyên hải miền bắc thấy rằng, mỗi địa phương có
một đặc thù địa hình, địa chất riêng, cho nên các tuyến đê biển cũng có quy mô và
giải pháp kỹ thuật riêng
để phòng, chống thiên tai. Nhưng nhìn chung, đê biển ở địa
phương nào cũng thiếu tính đồng bộ và còn rất yếu so với yêu cầu phòng, chống
thiên tai. Những tuyến đê, đoạn đê xung yếu nhất ở các địa phương được nâng cấp
qua dự án PAM 5325 mới chống đỡ được gió cấp 9 khi triều ở mức trung bình. Dự
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
3
án này chủ yếu mới nâng cấp được mặt cắt đê cao hơn, to hơn và làm kè mái đê
phía biển ở một số đoạn đặc biệt xung yếu. Hàng trăm cống dưới đê đã xuống cấp
nghiêm trọng chưa được sửa chữa, nâng cấp; mặt đê còn nhỏ, không được cứng
hóa, mái đê phía đồng chưa có giải pháp kỹ thuật chống xói lở, cho nên khi nước
tràn qua trong nhữ
ng cơn bão vừa qua, đê bị phá vỡ đầu tiên là ở phía đồng. Nền đê
và chất đất đắp đê biển đều không bảo đảm yêu cầu kỹ thuật.
Đê thường được xây dựng trên các vùng đất bồi lấp nên hàm lượng cát khá
cao, tính thấm nước lớn. Hoặc trong quá trình thi công do thiếu kinh nghiệm nên
việc đầm chặt có thể dọc theo chiều từ thượng lưu về hạ lưu đây là
điều kiện thuận
lợi cho dòng thấm di chuyển từ thượng lưu về hạ lưu.Trong 91,5 km đê biển ở Nam
Ðịnh, có tới 60 km nền đê là đất cát, đất đắp đê cũng chủ yếu là đất cát. Ở Quảng
Ninh, đất đắp đê chủ yếu là đá ong phong hóa pha cát sỏi, không có độ dính kết, cho
nên sức chống đỡ với mưa và sóng rất kém.
Mặt khác do đê đượ
c đắp bằng thủ công, do việc đắp tôn cao trong nhiều
năm, việc đắp đê có tính chất kê ba chồng đấu, độ đầm chặt không theo qui chuẩn

cũng khó đạt yêu cầu. Khi có nước thấm trong thân đê dòng thấm sẽ không theo qui
luật các vùng thấm lớn sẽ tìm đường nhanh nhất để nối lại với nhau dẫn đến hiện
tượng sạt trượt mái đê.
Các công trình trên đê do hạn chế trong thiết kế hoặ
c thi công đã không xử lý
tốt nối tiếp nên thường xuất hiện dòng thấm tập trung phá hoại những chỗ tiếp xúc
gây cuốn trôi đất thân đê. Một số đoạn đê được gia cố mái nhưng chất lượng đá lát
khan, cấu kiện lát mái có kích thước viên đá và trọng lượng không đảm bảo các yêu
cầu kỹ thuật, thân đê lại không được đầm chặt dẫn đến trong quá trình làm việc xuất
hiện hiện tượng lún sụt làm hư hỏng cục bộ và hư hỏng toàn bộ.
Những tuyến đê do trung ương quản lý thì được tu bổ và kiên cố có quy mô
còn lại những tuyến đê do địa phương quản lý do hạn hẹp nguồn kinh phí nên
không thể nâng cấp đồng bộ và kiên cố được do đó khi gặp gió bão và triều cường
là xảy ra xói và vỡ đê mà số lượng đê do địa phương quản lý chi
ếm đa số trong tổng
chiều dài đê toàn tuyến.
Hầu hết đắp bằng đất (đê lấn biển, ngăn mặn), do dân tự xây dựng, chủ động,
song thiếu qui hoạch. Theo chu kỳ lấn biển đã tạo ra nhiều hệ thống bảo vệ trong và
ngoài.
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
4
Đê bêtông hay bê tông cốt thép (đê chống biển lấn) phần lớn do Nhà nước
làm song do thiếu qui hoạch, bị động, nền đất yếu, tuyến đê thường không phù hợp
với tuyến chỉnh trị nên nhiều lần bị phá, đắp lại và nhiều lần di dời, luôn luôn là nỗi
lo.
Chưa đáp ứng yêu cầu thiết kế.
1) Đỉnh còn thấp: So với yêu cầu cao trình đỉnh hầu hết các tuyến
đê còn thiếu
khoảng 0,5 ~ 1,0 m.

2) Chất lượng đê biển còn thấp do vật liệu đắp (phần lớn là đất bồi, đất cát) thiết
bị đắp, kỹ thuật đắp không đáp ứng yêu cầu thiết kế.
3) Độ rộng mặt đê còn thiếu từ 2 ~ 3 m.
4) Nhiều tuyến đê thiếu hẳn rừng ngập mặn do phá để nuôi tôm, chặt cây lấy gỗ,
hoặc do tàn phá bởi chấ
t độc hoá học
5) Nhiều tuyến đê người dân lấn chiếm mặt đê làm vườn canh tác, nhà cửa xây
cất trong phạm vi tuyến đê biển
Bảng chỉ tiêu đất đắp của một số đê đã xây dựng.
STT Tỉnh
γ
tn
(T/m
3
) γ
k
(T/m
3
) φ (độ)
C
(kg/cm
2
)
B
1.80 1.46
1.75 1.47
1.76 1.47
1.82 1.46
1.47
1.78 1.47

1 Quảng Ninh
1.45
2 Hải Phòng 1.76 10
0
58 0.17 0.5
Thái Bình 1.82 1.34 9
0
03 0.096
1.91 1.44 12
0
13 0.066 0.42 3 Nam Định
1.45
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
5
1.86 17
0
38 0.79
4 Ninh Bình 1.35
Thanh Hoá
5 Nghệ An 1.92 1.51 28
0
30
1.66 1.45 15
0
00 0.168
6 Hà Tĩnh
1.83 1.54 19
0
35 0.077 0.673

I.6. Đánh giá những tồn tại trong việc khai thác đất để đắp đê hiện nay:
Do điều kiện địa chất công trình và điều kiện thi công đê biển. Vật liệu đắp
đê hầu như được đắp bằng vật liệu tại chỗ hoặc khai thác tại các bãi vật liệu lân cận
công trình đê. Do đó loại đất được sử dụng để đắp thân đê cũng mang tính ch
ất cơ
lý đặc trưng của loại đất nền khu vực đó.
Đất đắp đê khai thác tại chỗ thường có trữ lượng ít và thường có khả năng
chịu lực kém, do đó cần phải có phương án khai thác từ nơi khác chuyển về , đối
với đất yếu phải có biện pháp xử lý công nghệ trước khi đắp đê.
Việc tôn cao đắp đê bằng thủ công theo phương pháp xế
p đất (kê ba chồng
đấu) và đầm bằng chày đầm nện không thể đạt được yêu cầu đầm chặt và sinh ra
các khe hở lỗ rỗng, tạo ổ mối trong thân đê gây xói lở và mất ổn định khi có ngoại
lực và dòng thấm tác động.
Nhiều tuyến đê được đắp bằng cát bọc đất sét bên ngoài, do thi công không
đảm bảo được độ chăt yêu cầu. Khi xảy ra mưa lớn nảy sinh hiện tượng xói mòn
gây sạt trượt mái đê và mặt đê.
+ Để khắc phục những khó khăn này hiện nay có rất nhiều biện pháp làm
tăng khả năng chịu tải của đất yếu như:
- Đối với đất khai thác tại chỗ sử dụng các biện pháp
+ Đất có cốt, vải địa kỹ thuật và lưới địa kỹ thuật tạo cốt cho vật liệu
+ Loại bỏ hàm lượ
ng hạt mịn (hạt sét, hạt bụi) trong đất xuống dưới
25%.
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
6
+ Đắp theo thời gian.
- Đối với đất khai thác từ nơi khác về
+ Đầm chặt, đầm chấn động.

+ Chất tải trước + Thoát nước bằng bấc thấm, cọc cát hay giếng cát
+ Sử dụng bắc thấm ngang SB Drian: Phương pháp này có ưu điểm
thoát nước tốt hơn so với dùng tầng đệm cát (gấp khoảng 7 lần) do đó tốc độ
cố kết tăng, thi công đơn giả
n, tuy nhiên nó có nhược điểm không áp dụng
cho dạng đất bùn vì sẽ gây tắc mạch thoát nước.
- Ngoài ra còn một số phương pháp như sau
Phạm vi áp dụng phương pháp kỹ thuật cải tạo các loại đất khác nhau
Cơ chế cải tạo Tạo cốt
Trộn hỗn
hợp hay bơm
phụt vữa
Đầm chặt
Thoát (tiêu )
nước
Thời gian cải tạo
Phụ thuộc vào đất
chôn vùi
Tương đối
ngắn
Lâu dài Lâu dài
Đất hữu cơ
Đất sét có độ dẻo
cao

Đất sét có độ dẻo
thấp

Đất bùn
Đất cát

Đất sạn- sỏi
Trạng thái của đất
được cải tạo
Tương tác giữa đất
và nước
Xi măng hoá
Dung trọng tăng cao do hệ số
rỗng giảm

II. YÊU CẦU VỀ HỆ SỐ ĐẦM NÉN
II.1. Nguyên lý thí nghiệm xác định độ đầm chặt của đất:
Nếu đất khô, độ ẩm nhỏ thì công đầm nén sẽ tiêu hao vào việc khắc phục ma
sát giữa các hạt mà không làm cho đất chặt lại được bao nhiêu. Ngược lại nếu đất
quá ướt, độ ẩm cao thì màng nước liên kết càng dày đẩy các hạt xa nhau, làm cho
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
7
đất không thể chặt được. Như vậy với một công đầm nén xác định, cần phải có một
độ ẩm tốt nhất để khi đầm nén đất sẽ đạt được độ chặt cao nhất.
- Độ chặt của đất đắp: Ký hiệu K là tỷ số giữa khối lượng thể tích khô (γ
d
)
của mẫu đất sau khi được đầm nén ngoài hiện trường với khối lượng thể tích khô
lớn nhất (γ
dmax
) của chính đất đó đạt được khi thí nghiệm đầm chặt trong phòng.
maxd
d
K
γ

γ
=
- Độ chặt yêu cầu với đất đắp K
yc
là tỷ số giữa khối lượng thể tích khô của
đất đắp cần phải đạt được theo yêu cầu sau khi được đầm nén ngoài hiện trường
(γ
d.yc
) với khối lượng thể tích khô lớn nhất (γ
dmax
) của chính đất đó đạt được khi thí
nghiệm đầm chặt trong phòng.
d.yc
yc
dmax
K
γ
=
γ

Độ chặt theo yêu cầu K
yc
và khối lượng thể tích khô yêu cầu (γ
d.yc
) đối với
đất đắp được quy định theo đồ án thiết kế được phê duyệt.
II.2. Độ nén chặt của thân đê theo TCN 130 :
II.2.1. Đối với đất có tính dính:
'
ds

s
'
dmax
R
γ
=
γ

Trong đó:
Rs - Độ nén chặt thiết kế
γ’
ds
- Dung trọng khô thiết kế của thân đê
γ’
dmax
- Dung trọng khô cực đại đạt được trong thí nghiệm nén tiêu chuẩn
II.2.2. Đối với đất không có tính dính

max ds
ds
max min
ee
R
ee
−
=
−

Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi

8
Trong đó:
R
ds
: Độ nén chặt tương đối thiết kế;
e
ds
: Hệ số rỗng nén chặt thiết kế;
e
max
, e
min
: Hệ số rỗng cực đại và cực tiểu đạt trong thí nghiệm tiêu chuẩn
Việc xác định hệ số đầm nén của đất đắp đê trong thiết kế phụ thuộc vào bản
chất cơ lý của vật liệu đất đắp và biện pháp thi công để đạt được hệ số đầm nén theo
yêu cầu. Theo TCN 130 đã đưa ra quy định về độ nén chặt yêu cầu trong thân đê
bằng
đất được xác định theo bảng sau
Cấp công trình của đê biển Đặc biệt và I
II và III
≥6
III<6m và IV
R
s

≥0.94 ≥0.92 ≥0.90
R
ds

≥0.65 ≥0.62 ≥0.60

II.3. Quan điểm vê việc lựa chọn tiêu chí đối với đất đắp đê
Việc chọn dung trọng khô làm tiêu chí cần đạt khi đắp đê là một yếu tố rất
quan trọng trong thi công. Cũng có nhiều ý kiến cho rằng cần phải quan tâm đến
vấn đề chống thấm cho đê. Tuy nhiên với điều kiện địa chất ven biển gồm các loại
đất sét, sét pha, cát pha đôi khi có loại bùn sét pha, bùn cát pha thường có tính chất
bão hoà n
ước, khả năng chịu tải kém, độ ổn định thấp thì vấn đề quan trọng nhất là
làm sao để đạt được hệ số đầm chặt theo yêu cầu đạt được độ ổn định mới là vấn đề
cần quan tâm nhất. Nếu đạt được hệ số đầm chặt theo yêu cầu thiết kế thì chúng ta
có thể xử lý chống thấm cho thân đê rễ ràng hơn với các công ngh
ệ chống thấm tiên
tiến hiện nay (Thực tế giữa độ chặt và độ thấm cũng tương quan với nhau: Độ chặt
của đất tăng lên thì hệ số thấm của nó sẽ giảm đi).
Về hình thức công trình thì đê biển là sự kết hợp của 2 dạng công trình đó là
đường đắp cao và đập.
- Sự ổn định của đường là đảm bảo được sự
ổn định của khối đắp (nền
đường) dưới tải trọng bản thân, tải trọng động tác dụng thường xuyên (phương tiện
lưu thông) và sự ổn định của mái trượt.Yêu cầu về khả năng chịu tải của đường là
rất quan trọng.
- Sự ổn định của đập là đảm bảo được ổn định dưới tải trọng tác dụng bả
n
thân, ổn định mái và áp lực ngang (mực nước dâng trong hồ) đây là một tác động
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
9
thường xuyên trong quá trình hoạt động và vận hành sẽ sinh ra dòng thấm đây là tác
nhân chính sẽ gây ra phá hỏng thân đập.
- Đê biển chịu tác động của các hợp lực kết hợp 2 dạng công trình trên,
nhưng thời gian tác động là không thường xuyên. (tải trọng động do phương tiện

giao thông, áp lực ngang do mực nước dâng).
Do đó yêu cầu về hệ số đầm chặt có thể không cần đạt đến hệ số đầm chặt
như đối với đập đất (có chiều cao đập lớn) và đường giao thông (phục vụ yêu cầu
giao thông) có cùng cấp tương ứng và hệ số đầm chặt đối với các cấp đê đã được
quy định theo TCN130 như bảng trên. Trong trường hợp đặc biệt đối với những
tuyến đê có yêu cầu về giao thông thì hệ số đầm chặt còn phải tuân thủ theo quy
định đối với ngành giao thông. Tuy nhiên không nên thiế
t kế giao thông đi lại trên
mặt đê nếu có thể chúng ta bố trí giao thông trên các cơ của đê.
Do đó tuỳ theo cấp đê biển và mục tiêu sử dụng mà chúng ta đưa ra các yêu
cầu hệ số đầm chặt khác nhau tương ứng.
II.4. Các ảnh hưởng của tính chất cơ lý đất đối với hệ số đầm chặt
Việc xác định hệ số đầm chặt phụ thuộc vào tính chấ
t của loại đất khai thác,
cũng có thể làm tăng độ chặt của đất bằng các phương pháp khác nhau tuy nhiên.
+ Đối với đất có độ ẩm tự nhiên vượt quá độ ẩm thích hợp, nền đất yếu chỉ
dùng máy đầm loại nhẹ như: đầm bánh xích, đầm chân cừu loại nhỏ thì không thể
đầm nén khối đất đạt K≥0.95. Do đó khi gặp loại đất này chỉ nên chọn hệ số
đầm
nén K=0.9.
+ Đối với đất quá ẩm phải dùng phương pháp khô gió để tăng độ cố kết thì K
trung bình đạt 0.8.
+ Đối với đất loại sét ở trạng thái dẻo chảy để đắp trực tiếp lên thân đê thì
dung trọng khô khối đất chỉ đạt được bằng dung trọng tự nhiên
Thông thường trị số dung trọng của các loại đất trong thiên nhiên như sau:
đất cát từ (1,45 ÷ 1,85)T/m
3
; đất cát pha, sét pha từ (1,40 ÷ 1,65)T/m
3
; đất sét pha

khoảng 1,75T/m
3
; đất sét bị nén chặt từ (1,8 ÷ 2,1)T/m
3
.
III. LỰA CHỌN VẬT LIỆU DÙNG ĐẮP ĐÊ.
Do điều kiện địa chất công trình và điều kiện thi công đê biển. Vật liệu đắp
đê hầu như được đắp bằng vật liệu tại chỗ hoặc khai thác tại các bãi vật liệu lân cận
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
10
công trình đê. Do đó loại đất được sử dụng để đắp thân đê cũng mang tính chất cơ
lý đặc trưng của loại đất nền khu vực đó.
Bởi những tồn tại đó việc thiết kế hệ số đầm nén thân đê cũng phụ thuộc vào
tính chất cơ lý của loại đất khai thác. Nếu trường hợp đất tốt đảm bảo dung tr
ọng
thiết kế thì phương án đắp đất chỉ còn phụ thuộc vào biện pháp thi công. Trong
trường hợp gặp các loại đất có tính dẻo cao, trạng thái dẻo chảy thì chúng ta phải có
phương án xử lý đất trước khi đưa vào thi công.
Ví dụ: Đối với các loại đất dạng bùn sét, bùn sét pha, bùn cát pha thì chúng
ta phải cho thoát nước cố kết theo thời gian bằng cách phơi khô cho thoát nước.
Hoặc xử lý bằng cách cải tạo lại cấp phối c
ủa đất bằng cách trộn các loại đất khác
vào.
Tuy nhiên không phải loại đất nào chúng ta cũng có thể xử lý để đạt được hệ
số đầm chặt theo yêu cầu thiết kế (như đối với các loại đất có hàm lượng hữu cơ
cao: than bùn, đất đầm lầy) rất khó đưa ra được biện pháp xử lý làm tăng được dung
trọng và độ chặt của đất
III.1.Cơ sở khoa họ
c để quyết định vật liệu đắp đê

Đất có tính chất là: dưới tác động cơ học như rung, nén, nện các hạt đất sẽ
dịch chuyển tạo thành một kết cấu mới chặt hơn. Tính chất này của đất rất thuận lợi
cho việc dùng đất làm vật liệu để xây dựng những công trình bằng đất như đắp nền
đường, đê, đập. Trong thực t
ế khi làm nền đường, đắp đập, đắp đê và gia cố nền
thường cần phải đầm đất tới một độ chặt cần thiết để cho các công trình nêu trên đủ
độ bền vững, ổn định và các tính thấm, tính nén lún, v.v giảm đi. Các yếu tố chủ
yếu ảnh hưởng đến việc đầm chặt đất là: cấp phối của đất, độ ẩm của đất, công đầ
m
nén. Trong phần lớn các trường hợp người ta không thể tạo ra được một cấp phối
như ý muốn (bằng cách pha trộn các cỡ hạt) mà chỉ có thể chọn bãi khai thác đất để
đắp công trình. Nghĩa là chấp nhận một cấp phối tự nhiên tương đối thích hợp cho
việc đầm chặt. Như vậy, việc nghiên cứu tính đầm chặt của đất chỉ còn tìm mối
quan hệ giữa dung tr
ọng khô ( γk), độ ẩm (W) và công đầm (A), từ đó có thể chọn
được dung trọng khô, độ ẩm thỏa mãn với yêu cầu của công trình, đồng thời ứng
với công đầm nén nhỏ nhất. Việc lựa chọn này dựa trên kết quả thí nghiệm đầm
chặt đất.
III.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng đầm chặt của đất :
3.2.1. Độ ẩm khi đầm
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
11
Ứng với các độ ẩm khác nhau thì mức độ nén chặt của loại đất đó cũng khác
nhau. Độ ẩm mà tại đó độ nén chặt của đất là lớn nhất dưới một công đầm nén nhất
định được gọi là độ ẩm tốt nhất (W
tư
).
Việc xác định độ ẩm tối ưu được tiến hành thông qua thí nghiệm đầm nện.
Tuy nhiên chúng ta có thể biết được trị số trung bình W

tư
của một số loại đất cơ bản
như sau:
Loại đất W
tư
%
Cát 8-13
Cát pha 9-15
Sét pha nhẹ 12-18
Sét pha nặng 14-20
Sét pha bụi 15-22
Sét 16-26

Tuy nhiên dựa vào Wp, W
l
và chỉ số dẻo Ip có thể tính toán được độ ẩm tối
ưu và độ chặt tối ưu như sau:
Đối với đất dính có W
l
=1.0, thì độ ẩm tối ưu W
tư
=0.64, còn độ ẩm ứng với
độ nén chặt nhỏ nhất là 0.31. Điều này cho phép nhận được phương trình để xác
định độ ẩm tối ưu như sau:
W
tư
=1.5(0.5Wp-0.25Ip).
Và độ chặt tối ưu là:
sK
dt −

ls
(1 V )
10.62W
γ−
γ=
+γ

Trong đó: V
K
- Thể tích khí kín còn lưu lại trong đất.
- Đối với đất sét V
K
=0.04
- Đối với đất sét pha V
K
=0.05
- Đối với đất cát pha V
K
=0.06
3.2.2. Thành phần cấp phối hạt.
+ Đất hạt nhỏ: Các hạt đất có kích thước nhỏ nên diện tích tiếp xúc giữa các
hạt lớn, tốn nhiều công để đầm đất đạt được độ đặc chắc theo yêu cầu.
+ Đất hạt to: Các hạt đất có kích thước lớn nên diện tích tiếp xúc giữa các hạt
nhỏ, tốn ít công để đầm đất đạt được độ đặc chắc theo yêu cầ
u.
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
12
+ Đất có thành phần hạt không đồng đều: Với loại đất này, thực nghiệm cho
thấy tốn ít công đầm nhất để đạt được độ đặc chắc theo yêu cầu.

Các loại đất được coi là cấp phối tốt dùng trong công tác đắp được xác định
như sau
3.2.2.1. Đối với loại đất rời:
Những loại vật liệu có cấp phối tốt là những loại có chỉ số Cu = D
60
/D
10
>4 và
Cc=(D
30
)
2
/D
60
xD
10
=1÷3 Đối với sạn sỏi và Cu=D
60
/D
10
>6 và
Cc=(D
30
)
2
/D
60
xD
10
=1÷3 đối với cát.

3.2.2.2. Đối với loại đất dính:
Khả năng đầm chặt của đất phụ thuộc vào hai yếu tố độ ẩm của đất và thành
phần hạt và hai đặc tính này của đất dựa vào chỉ số dẻo Ip và độ sệt I
L
để xác định
trạng thái của đất.
Bảng: Đánh giá trạng thái của đất dính
Đất và trạng thái Độ sệt I
L

Đất cát pha (á cát)
- Rắn I
L
<0
- Dẻo
0
≤I
L
≤1
- Chảy (nhão) I
L
>1
Đất sét pha và sét (á sét và sét)
- Rắn I
L
<0
- Nửa rắn
0
≤I
L

≤0.25
- Dẻo
0.25
≤I
L
≤0.5
Tuy nhiên việc xác định chỉ số I
L
và chỉ số dẻo Ip chưa thể phản ánh được
trạng thái tự nhiên của đất phân tán. Bởi vì các trị số Wp và Wl được xác định trong
phòng trên các mẫu đất kết cấu đã bị huỷ hoại, do đó chúng ta dùng phương pháp
thí nghiệm hiện trường bằng xuyên tĩnh hay vi chuỳ xuyên để đánh giá
Theo IU.GTrophimenkov, bằng thí nghiệm xuyên tĩnh hiện trường, ông đã
đưa ra mối quan hệ giữa sức kháng mũi xuyên đơn vị (qc) v
ới chỉ tiêu độ sét I
L
như
sau:
I
L
=0.65-1.13qc.
Sức kháng xuyên (vi xuyên) của đất phân tán dính kết được tính theo công
thức:
Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
13
2
n
2
P

R,KG/cm(MPA)
h
=

Trong đó:
R
n
- Sức kháng xuyên.
P- Áp lực bên ngoài để nhấn chìm mũi xuyên vào đất, kG(N)
h- Chiều sâu nhấn chìm mũi xuyên vào đất dưới áp lực, P, cm
Dựa vào chỉ số R
n
có thể phân được đất dính thành các dạng sau:
Phân chia trạng thái đất dính theo R
n
Trạng thái đất R
n
; 10
5
Pa
Cứng >1.9
Nửa cứng
0.85
÷1.9
Dẻo cứng
0.38
÷0.85
Dẻo mềm
0.17
÷0.38

Dẻo chảy
0.076
÷0.17
Chảy <0.076

3.2.3. Ảnh hưởng của thành phần hoá học và khoáng vật.
- Khi nén dưới áp lực lớn nhất thì
γ
d
của sét kaolinit nhỏ hơn, còn độ rỗng lớn
hơn so với sét bentonit.
Tuy nhiên sự tương quan giữa khả năng nén chặt của đất và thành phần
khoáng vật cũng chưa có quy luật rõ ràng và yếu tố này có ảnh hưởng không nhiều
lắm đến độ đầm chặt của đất.
Việc xác định dung trọng đất đắp và hệ số đầm chặt trong tính toán thiết kế
phụ thuộc vào khả
năng đầm chặt của mỗi loại đất và nó được quyết định bằng độ
ẩm tối ưu và thành phần hạt của vật liệu .Việc xác định độ ẩm tối ưu và thành phần
cấp phối của vật liệu được tiến hành trong phòng thí nghiệm.
Như vậy việc xác định dung trọng đất đắp và hệ số đầm chặt trong tính
toán thiết kế
phụ thuộc vào khả năng đầm chặt của mỗi loại đất và nó được quyết
định bằng độ ẩm tối ưu và thành phần hạt của vật liệu .Việc xác định độ ẩm tối
ưu và thành phần cấp phối của vật liệu được tiến hành trong phòng thí nghiệm.


Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
14
KẾT LUẬN

Như vậy đất dùng để đắp đê phải đảm bảo được ổn định công trình và an
toàn trong toàn bộ thời gian khai thác sử dụng.
9 Các loại đất thường được dùng để đắp: sỏi sạn lẫn cát, sét pha, cát
pha, đất cát.
9 Không nên dùng các loại đất có thành phần và tính chất như sau để
đắp:
a) Đánh giá qua thành phần thạch học
- Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét ho
ặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái
bão hòa nước, có cường độ thấp;

- Đất than bùn: 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 (hàm lượng hữu cơ từ 20 -80%);

- Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc
pha loãng đáng kể.

- Đất bazan: Loại đất yếu có độ rỗng lớn, dung trọng khô nhỏ, khả năng thấm
nước cao, dễ bị lún sụt.

- Đất có hàm lượng tạp chất hoà tan của các muối clorua lớn hơn 5%, của các
muối sunphat hoặc muối sunpphat clorua lớn hơn 10% tính theo trọng lượng.

- Đất phù sa, đất bùn, đất mùn vì các đất này khả năng chịu lực kém.
b) Đánh giá qua kết quả thí nghiệm
- Thí nghiệm trong phòng
+ Hệ số rỗng e>0.9.
+ Góc ma sát trong  từ 40÷80.
+ Lực dính C từ 0.05-0.1kg/cm2,
+ Mô đun biến dạng Eo<50kG/cm2

+ Độ ẩm tự nhiên W gần bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy WL
- Thí nghiệm ngoài hiện trường.
+ Kết quả cắt cánh hiện trường Cu ≤0.35daN/cm2.
+ Kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT: N
≤4 và Su ≤ 25kPa.
Do đó khi gặp các loại đất có các chỉ tiêu thí nghiệm và thành phần như trên thì
không nên dùng để đắp đê, nếu trong trường hợp bắt buộc phải sử dụng vì một lý do
nào đấy thì cần phải tính đến các biện pháp cải tạo đất và yêu cầu về đầm chặt
tương ứng với cấp công trình.

Chuyên đề 5: Chỉ tiêu đầm nén vật liệu của đất đắp
Trung tâm thuỷ công - Viện khoa học thuỷ lợi
15
TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ NN và PTNT: 14TCN20-2004 - Đập đất – yêu cầu kỹ thuật thi công
bằng phương pháp đầm nén.Hà Nội 2004.
2. Bộ Xây Dựng: Giáo trình kỹ thuật thi công. NXBXD. Hà Nội 2003.
3. D.T.Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro, A.S.Balasubramaniam (1996), Những
biện pháp kỹ thuật mới cải tạo đất yếu trong xây dựng, Bản dịch của Nguyễn Uyên
và Trịnh Văn Cương, NXB Giáo Dục
4- GS, TS Lương Phương Hậu và nnk: Kỹ thuật tổ chức thi công công trình
cảng, đường thuỷ. Hà Nội 2005.
5. Nguyễn Ngọc Bích, Lê Thị Thanh Bình, Vũ Ðình Phụng (2001), Đất xây
dựng - Địa chất công trình và kỹ thuật cải tạo đất trong xây dựng, NXB Xây dựng
Hà nội
6. Nguyễn Quang Chiêu, Nền đắp trên nền đất yếu, Nhà xuất bản giáo dục,
1999.
7. Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội: Kỹ thuật thi công . NXBXD. Hà Nội
2002.

8. TS. Đỗ Đình Đức, PGS, TS Lê Kiều: Kỹ thu
ật thi công. NXBXD. Hà Nội
2004.
9. TS. Nguyễn Văn Bảo: Kỹ thuật tổ chức thi công công trình thuỷ lợi. NXB
GTVT. Hà Nội 1991
10. Trường Đại học Thuỷ lợi: Thi công các công trình thuỷ lợi. NXBXD. Hà
Nội 2004.
11. Withlow, Cơ học đất, tập 1,2. Nhà xuất bản giáo dục, 1995.