Nghiên cứu khả năng ứng dụng bấc thấm bằng vật liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết của đất yếu

BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Nghiên cứu khả năng ứng dụng bấc thấm bằng vật liệu thiên
nhiên để tăng tốc độ cố kết của đất yếu
Mã số đề tài: 21/XDSV01
Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Tấn Huy
Đơn vị thực hiện: Khoa Kỹ thuật Xây dựng

Tp. Hồ Chí Minh, 11/2022


LỜI CÁM ƠN
Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu, phòng Quản lý Khoa học và Hợp
tác Quốc tế, khoa Kỹ thuật Xây dựng của Trường Đại học Công nghiệp Tp. HCM đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi để giúp đỡ tác giả trong suốt q trình thực hiện nghiên cứu và hồn
thiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường này.
Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến q Thầy Cơ trong Hội đồng nghiệm thu
đã dành thời gian quý báu để đọc và góp ý để tác giả có thể hoàn thành nội dung báo cáo đạt
chất lượng tốt hơn.
Cảm ơn gia đình, bạn bè và q Thầy Cơ đã ln khích lệ, động viên và giúp đỡ tác
giả trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học này.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng vì thời gian và năng lực có hạn, do đó khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự thơng cảm và đóng góp ý kiến
của các nhà khoa học, của quý Thầy Cô, các cán bộ quản lý.

Xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022
Tác giả

Nguyễn Tấn Huy

1


PHẦN I. THƠNG TIN CHUNG
I. Thơng tin tổng qt
1.1. Tên đề tài: Nghiên cứu khả năng ứng dụng bấc thấm bằng vật liệu thiên nhiên để
tăng tốc độ cố kết của đất yếu
1.2. Mã số: 21/XDSV01
1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
TT

Họ và tên
(học hàm, học vị)

Đơn vị cơng tác

Vai trị thực hiện đề tài

1

SV. Nguyễn Tấn Huy

Khoa Kỹ thuật Xây
dựng, ĐHCN Tp.
HCM

Chủ nhiệm

2

SV. Nguyễn Tấn Phát

Khoa Kỹ thuật Xây
dựng, ĐHCN Tp.
HCM

Tham gia

1.4. Đơn vị chủ trì: Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Công Nghiệp Tp. HCM
1.5. Thời gian thực hiện:
1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 3 năm 2021 đến tháng 11 năm 2021
1.5.2. Gia hạn (nếu có): 8 tháng
1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 3 năm 2021 đến tháng 11 năm 2022
1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): khơng
1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 15 triệu đồng.
II. Kết quả nghiên cứu
1. Đặt vấn đề
Phần lớn các cơng trình ở Việt Nam cũng như trên thế giới đều bị tác động ít nhiều bởi lớp
cấu tạo địa chất bên dưới cơng trình. Trong đó, q trình lún cố kết của đất là một trong
những vấn đề cần phải giải quyết để công trình được khử lún an tồn và phù hợp với tiến độ
thi cơng của cơng trình. Chúng ta đều biết rằng phương pháp sử dụng bấc thấm kết hợp với
gia tải trước hoặc bấc thấm kết hợp bơm hút chân không được sử dụng rất rộng rãi ở các
khu vực đất yếu trong và ngồi nước. Bấc thấm có chức năng đẩy nhanh tốc độ thốt nước
trong q trình cố kết của đất và một phần làm tăng sức kháng cắt của nền đất yếu. Đến nay,
bấc thấm phần lớn được chế tạo có lõi bên trong là nhựa và bên ngồi là lớp vải tổng hợp,

do đó có những mối quan tâm đáng kể bởi ảnh hưởng của chúng đến mơi trường trong lớp
đất và mực nước ngầm phía dưới cơng trình. Việc sử dụng vật liệu nhựa để làm bấc thấm
cũng cần phải dần hạn chế để bảo vệ môi trường và hệ sinh thái. Đồng thời các loại vật liệu
tự nhiên có sẵn trong thiên nhiên, thân thiện môi trường cũng phổ biến hơn trong thời gian
gần đây, mở ra cơ hội nghiên cứu và phát triển cho các loại vật liệu thiên nhiên. Đề tài này,
tác giả đã lựa chọn loại vật liệu tự nhiên và gần gũi với con người để tiến hành nghiên cứu
và khảo sát. Chúng ta đều biết rằng sơ dừa là một loại vật liệu phế thải có khả năng phân
hủy sinh học cao. Việc ứng dụng loại vật liệu phế thải để phục vụ cho công tác xây dựng
vừa xử lí được lượng rác thải hữu cơ là một trong những thành công lớn đối với công tác
2


nghiên cứu. Do đó, tác giả sẽ tiến hành một nghiên cứu để đánh giá khả năng sử dụng
phương pháp mới này thay cho vật liệu bấc thấm cũ được chế tạo bằng nhựa để làm vật liệu
thoát nước phục vụ cho các cơng trình thực tế.
2. Mục tiêu
Đánh giá và so sánh được ứng xử lún và tốc độ cố kết của đất yếu khi sử dụng các loại bấc
thấm chế tạo bằng các loại vật liệu khác nhau đó là bấc thấm chế tạo bằng nhựa và bấc thấm
chế tạo bằng vật liệu thiên nhiên (sơ dừa). Từ đó, mở ra hướng nghiên cứu sâu hơn với mục
tiêu cuối cùng là đề xuất lựa chọn loại vật liệu thiên nhiên để chế tạo và thay thế vật liệu cũ
đó là bấc thấm được chế tạo từ nhựa để hạn chế ô nhiễm môi trường và hệ sinh thái.
3. Phương pháp nghiên cứu
Trong nghiên cứu này, thí nghiệm lún cố kết sẽ được thực hiện trên ba trụ đất có kích thước
và thơng số như nhau với đường kính trong của trụ là 160mm, chiều cao khoảng không của
trụ là 450mm. Trụ được làm bằng vật liệu thủy tinh để đảm bảo độ cứng thành nhằm khống
chế biến dạng theo phương ngang, từ đó tạo ra mơ hình lún cố kết một chiều. Mơ hình lún
cố kết được xây dựng với dạng thoát nước một chiều ở biên trên, chiều dày lớp cát bên trên
được bố trí một khoảng 75 mm, chiều dày lớp đất yếu là 375 mm nằm bên dưới lớp cát, ở
giữa lớp cát và lớp đất yếu được ngăn cách bởi lớp giấy thấm nước có tác dụng ngăn cản sự
hịa lẫn của lớp cát bên trên xuống lớp đất yếu bên dưới. Các bấc thấm trong các TH 1 và

TH 2 dài 350 mm tính từ mặt lớp cát. Tải trọng lên trụ đất được truyền tải thông qua tấm
thép được đặt theo đường kính trong của trụ và nằm bên trên bề mặt lớp cát với tác dụng
truyền và phân bố tải trọng. Thước vải được dán trực tiếp lên thành trụ để đo độ lún của
khối đất trong quá trình cố kết do tải trọng ngoài gây ra. Chi tiết thiết bị và mơ hình thí
nghiệm được trình bày qua Hình 1.
-

Trụ 1: là trụ đất chứa đất bùn yếu được cắm bấc thấm tự nhiên

-

Trụ 2: là trụ đất chứa đất bùn yếu có cắm bấc thấm thơng thường

-

Trụ 3: là trụ khơng có gia cố bấc thấm.

Hình 1: Hình ảnh mơ hình thí nghiệm

3


4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu
Kết quả lún cố kết trong suốt q trình thí nghiệm được ghi chú và tổng hợp ứng với các
mốc thời gian và tải trọng theo từng thời điểm. Bảng 1 trình bày kết quả thí nghiệm về ứng
xử lún cố kết của các mẫu trụ được gia cố bằng các loại bấc thấm khác nhau.
Bảng 1: Kết quả lún trong suốt quá trình thí nghiệm
Thời gian cụ thể
16h
16h8p

16h15p
16h20p
16h30p
16h40p
13h40p
10h45p
14h25p
8h10p
12h30p
11h
9h
10h
11h
12h
9h
10h
13h
14h
12h
13h
13h
13h
14h

Ngày

9 tháng 3

10 tháng 3
11 tháng 3

14 tháng 3
17 tháng 3
20 tháng 3
21 tháng 3
22 tháng 3
23 tháng 3
24 tháng 3
26 tháng 3
28 tháng 3
29 tháng 3
2 tháng 4
3 tháng 4
4 tháng 4
5 tháng 4
6 tháng 4
7 tháng 4
8 tháng 4

Tải trọng
(kg)
0
2 kg
2 kg
2 kg
2 kg
2 kg
2 kg
2 kg
2 kg
4 kg

4 kg
4 kg
4 kg
6 kg
6 kg
6 kg
6 kg
6 kg
6 kg
11 kg
11 kg
11 kg
11 kg
11 kg
11 kg

Bấc thấm tự
nhiên
0
7.8
8.1
8.2
8.3
10.2
10.4
10.4
10.4
10.5
10.6
10.6

10.6
10.7
10.8
10.9
11
11
11
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.6

Độ lún (cm)
Bấc thấm
Không gia cố
nhân tạo
bấc thấm
0
0
7.5
7.5
7.7
7.5
7.75
7.5
7.8
7.5
10.1

8.1
10.3
8.9
10.3
8.9
10.3
8.9
10.4
9
10.5
9
10.5
9
10.5
9
10.6
9.1
10.6
9.2
10.7
9.2
10.7
9.2
10.7
9.2
10.7
9.2
10.8
9.3
10.9

9.4
11
9.5
11.1
9.5
11.1
9.5
11.1
9.5

Dựa vào các thông số trong bảng tổng hợp tác giả đã trình bày biểu đồ thể hiện độ lún cố kết
của các loại bấc thấm chế tạo từ các loại vật liệu khác nhau. Đề tài nghiên cứu khả năng ứng
dụng bấc thấm bằng vật liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết của đất yếu đã cho thấy tín
hiệu khả quan trong việc tiếp cận với loại vật liệu mới có sẵn trong tự nhiên và thân thiện
mơi trường. Dựa vào kết quả được thể hiện trong biểu đồ độ lún cố kết trong suốt q trình
thí nghiệm của các mẫu bấc thấm được gia cố bằng các loại vật liệu khác nhau đã cho thấy
được mẫu 1 (bấc thấm chế tạo bằng sơ dừa) và mẫu 2 (bấc thấm nhựa thông thường) đã
được phát huy tác dụng nhiều hơn so với mẫu 3 (không gia cố bấc thấm). Độ lún của bấc
thấm tự nhiên (sơ dừa) có phần nhanh hơn so với bấc thấm nhân tạo, riêng mẫu đất khơng
gia cố bấc thấm thì có độ lún thấp hơn nhiều so với 2 loại có gia cố bấc thấm.

4


5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận
Dựa vào kết quả độ lún trong Bảng 1 và biểu đồ thể hiện độ lún cố kết của các mẫu bấc
thấm chế tạo từ các loại vật liệu khác nhau cho thấy độ lún đối với đất yếu trong bình có gia
cố bấc thấm tự nhiên sử dụng sợi sơ dừa luôn lớn hơn tại một thời điểm quan sát. Độ lún
này lớn hơn nhiều so với trường hợp bình thứ 3 khơng sử dụng bấc thấm và cũng lớn hơn
bình đất yếu sử dụng bấc thấm nhựa thông thường, tuy nhiên kết quả này không đáng kể, sự

khác biệt của độ lún bình 1 và bình 2 đáng kể khi tải trọng lớn ở cấp tải 11kg. Điều này cho
thấy sợi sơ dừa rất có tiềm năng để có thể sử dụng thay thế vật liệu bấc thấm chế tạo bằng
nhựa để tăng tốc độ cố kết của đất yếu. Từ đó có thể cho thấy khả năng sử dụng loại vật liệu
tự nhiên để sử dụng trong việc sản xuất loại vật liệu thoát nước thẳng đứng và sử dụng trong
công nghệ gia cố nền đất yếu.
Kết quả nghiên cứu này có thể làm tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo và sâu hơn cho
việc thu thập được thêm nhiều thông số, dữ liệu về loại vật liệu sơ dừa này để phục vụ cho
công tác chế tạo bấc thấm. Đề xuất nghiên cứu đánh giá sâu hơn về khả năng phân hủy của
loại bấc thấm chế tạo bằng sơ dừa trong những môi trường khác nhau phù hợp với điều kiện
thi công thực tế ( gần ao, bùn, khu phế thải,…), từ đó nghiên cứu về loại chất có thể bảo
quản và kiểm sốt được thời gian phân hủy của sợi sơ dừa trong suốt q trình khử lún.
Cách bố trí sợi sơ dừa cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình khử lún, cần phải được nghiên
cứu thêm và mở rộng hướng nghiên cứu để hoàn thiện sản phẩm cuối cùng là đưa bấc thấm
tự nhiên chế tạo bằng sơ dừa ra công trình thực tế để phục vụ cho cơng tác khử lún trong
xây dựng.
6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)
Tóm tắt bằng tiếng Việt
Bấc thấm là một loại vật liệu giúp đẩy nhanh vai trò cố kết của đất yếu. Công nghệ xử lý đất
yếu bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước được sử dụng rất rộng rãi ở các khu vực trong
và ngoài nước. Trong vai trị xử lý nền đất yếu, bấc thấm có chức năng đẩy nhanh tốc độ cố
kết và một phần làm tăng sức kháng cắt của nền đất yếu. Cho đến nay bấc thấm được sản
xuất từ các loại vật liệu nhựa dẻo (polymeric prefabricated vertical drain), do đó gần đây có
những mối quan tâm đáng kể đến ảnh hưởng của chúng đến môi trường trong lớp đất và
5


mực nước ngầm phía dưới cơng trình xây dựng. Trong bài báo này, nhóm tác giả đề xuất sử
dụng một loại vật liệu tự nhiên phế thải như vật liệu sợi sơ dừa để làm chức năng thoát nước
thẳng đứng như các loại bấc thấm thông thường đang sử dụng. Đề xuất nghiên cứu này
nhằm mục đích tận dụng những vật liệu có sẵn, phổ biến ở Việt Nam, khả năng phân hủy

sinh học cao, qua đó cải thiện mơi trường trong đất gia cố. Để thực hiện nghiên cứu này,
nhóm tác giả sẽ thực hiện một số thí nghiệm cố kết của trụ đất trong phòng với những điều
kiện cố kết khác nhau như: trụ đất có gia cố bấc thấm thông thường, gia cố bấc thấm bằng
sợi sơ dừa và trụ đất cịn lại khơng có gia cố. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng, vật liệu phế
thải sơ dừa có thể sử dụng để thốt nước tốt như vật liệu bấc thấm bằng nhựa dẻo hiện tại.
Kết quả nghiên cứu làm tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo cho việc sử dụng bấc thấm
thiên nhiên trong điều kiện sản xuất và áp dụng tại Việt Nam.
Tóm tắt bằng tiếng Anh
It is well-known that soft soil treatment technology using prefabricated vertical drain (PVD)
combined with preloading is widely used in soft soil areas in Vietnam and around the world.
In the role of soft soil treatment, the function of PVDs is that accelerates the consolidation
rate and increases the shear strength of the subsoil. In practice engineering, the PVDs have
been manufactured from polymeric prefabricated vertical drains, so there has recently been
considerable interest in their environmental effects in the soil and groundwater levels below
the construction. In this paper, the authors propose to use a waste natural material such as
fibrous material such as coconut fiber to perform the function of vertical drainage as
conventional PVDs. This research proposal aims to take advantage of available materials,
common in Vietnam, with high biodegradability, thereby improving the environment in the
soft soil improvement. To carry out the research, the authors will perform a serious
consolidation experiments of soft soil column in the laboratory with various conditions such
as: soil column installed by conventional PVDs; soil column installed by natural PVDs
(using the coconut fiber) and soil column without drainage installation. Experimental results
show that coconut fiber waste material can be used to drain as well as the current PVDs.
The research results serve as a premise for further studies on the use of natural PVDs in
production and application conditions in Vietnam.
III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo
Kết quả nghiên cứu (sản phẩm dạng 1, 2, 3)
Sản phẩm đề tài thuộc dạng 3 (bài báo/báo cáo khoa học)

TT

Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật
Đăng ký

Đạt được

1

Nghiên cứu khả năng ứng IUH
dụng bấc thấm bằng vật
liệu thiên nhiên để tăng tốc
độ cố kết của đất yếu

IUH

2

Nghiên cứu khả năng ứng Hội nghị khoa học trẻ
dụng bấc thấm bằng vật
cấp trường
liệu thiên nhiên để tăng tốc
độ cố kết của đất yếu

Tham dự hội nghị

6

Ghi chú:
- Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chỉ được chấp
nhận nếu có ghi nhận địa chỉ và cảm ơn trường ĐH Công Nghiệp Tp. HCM đã cấp kính phí
thực hiện nghiên cứu theo đúng quy định.
- Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối báo cáo.
(đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính và trang cuối
kèm thơng tin quyết định và số hiệu xuất bản)
IV. Tình hình sử dụng kinh phí
T
T

Nội dung chi

A

Chi phí trực tiếp

1
2
3
4
5
6
7
8
9
B
1
2

Cơng lao động
Th khốn chun mơn
Ngun, nhiên vật liệu, cây con..
Thiết bị, dụng cụ
Cơng tác phí
Dịch vụ th ngồi
Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu giữa kỳ
In ấn, Văn phịng phẩm
Chi phí khác
Chi phí gián tiếp
Quản lý phí
Chi phí điện, nước
Tổng số

Kinh phí
được duyệt
(triệu đồng)

Kinh phí
thực hiện
(triệu đồng)

15.000.000

15.000.000

0

0

15.000.000

15.000.000

Ghi
chú

V. Kiến nghị (về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)
Kết quả nghiên cứu bước đầu đã cho thấy được tiềm năng phát triển của loại vật liệu sơ dừa
này trong công tác chế tạo bấc thấm để thay thế cho vật liệu bấc thấm chế tạo bằng nhựa, đề
xuất những nghiên cứu tiếp theo sử dụng các loại cơng cụ thí nghiệm tiên tiến hơn và thiết
bị hiện đại hơn để phân tích và làm rõ hơn để sớm đưa loại vật liệu sơ dừa này chế tạo làm
bấc thấm và đưa vào cơng trình thực tế.
VI. Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)
Sản phẩm của đề tài nghiên cứu thuộc dạng bài báo và được liệt kê ở Phần III. Cụ thể các
bài báo như sau:
1) Nguyễn Tấn Huy, Nguyễn Thị Phương Linh, Nguyễn Tấn Phát, Nguyễn Bá Phú (2022)
“Nghiên cứu sử dụng bấc thấm làm bằng vật liệu thiên nhiên để tăng tốc độ cố kết
của đất yếu” Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Trường Đại học Công nghiệp
TP.HCM.
Chủ nhiệm đề tài

Phòng QLKH&HTQT

Tp. HCM, ngày 16 tháng 11 năm 2022
Khoa Kỹ thuật Xây dựng

7

PHẦN II. BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
(báo cáo tổng kết sau khi nghiệm thu, đã bao gồm nội dung góp ý của hội đồng nghiệm thu)

8