Báo cáo nghiên cứu khoa học: " XÁC LẬP TƯƠNG QUAN GIỮA TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẤT THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ XUYÊN TIÊU CHUẨN VÙNG NAM SÔNG HƯƠNG" pot

153
TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 48, 2008


XÁC L
ẬP TƯƠNG QUAN GIỮA TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẤT THÍ NGHIỆM
TRONG PHÒNG VÀ XUYÊN TIÊU CHU
ẨN VÙNG NAM SÔNG HƯƠNG
Nguyễn Thanh, Hồ Tiến
Trường Ðại học Khoa học, Đại học Huế
TÓM TẮT
Trong bài báo này, nhóm tác giả muốn giới thiệu kết quả nghiên cứu tương quan hồi
quy cặp giữa các tính chất vật lý, tính chất cơ học của đất trầm tích sông - biển, sông - biển -
đầm lầy Holocen hạ - trung cũng như trầm tích sông biển Pleistocen trung - thượng vùng đồng
bằng Nam Sông Hương. Ðại bộ phận các phương trình hồi quy cặp có mức độ liên hệ tương
quan từ không chặt (r = 0,34) đến rất chặt (r = 0,91). Phương trình hồi quy có mức độ liên hệ
chặt, rất chặt có thể sử dụng để xác định các giá trị tính chất cơ lý đất thông qua số liệu thí
nghiệm xuyên tiêu chun ở hiện trường.
1. Đặt vấn đề
Trong nghiên c
ứu, khảo sát địa chất công trình phục vụ cho xây dựng công trình
và khai thác kinh t
ế lãnh thổ vấn đề thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của đất đá và xử
lý, t
ổng hợp kết quả thí nghiệm để cung cấp các giá trị tính chất cơ lý tin cậy cho công
tác thi
ết kế và thi công công trình là vô cùng quan trọng. Số liệu xác định tính chất cơ lý
chính xác và ph
ản ánh đúng bản chất, trạng thái của đất đá không những đảm bảo ổn
định công trình, mà còn tránh được sự lãng phí trong thiết kế nền móng do không sử
d

ụng hết tính năng của đất nền hoặc hạn chế sự cố khi xây dựng công trình với tải trọng
v
ượt quá xa sức chịu tải vốn có của đất đá cấu tạo nền. Một vấn đề khoa học rất thời sự
và c
ấp thiết khác là nghiên cứu, thành lập các phương trình hồi quy giữa các tính chất
c
ơ lý đất đá với nhau hoặc giữa tính chất cơ lý đất đá thí nghiệm trong phòng với số liệu
thí nghi
ệm đất đá ở hiện trường nói chung.
Trong bài báo này, nhóm tác gi
ả dành sự quan tâm hàng đầu cho việc xây dựng
ph
ương trình hồi quy cặp giữa tính chất cơ lý đất trầm tích đa nguồn gốc Q đồng bằng
tích t
ụ Nam Sông Hương thành phố Huế với giá trị xuyên tiêu chuNn ngoài hiện trường.
2. Khái quát về trầm tích Q và tình hình khảo sát, thí nghiệm
tính ch
ất cơ lý đất đồng bằng Nam Sông Hương, thành phố Huế
a. Ð
ịa tầng trầm tích Q vùng Nam Sông Hương, thành phố Huế
Theo tài li
ệu Ðịa chất và Khoáng sản tờ Hướng Hoá - Huế - Ðà Nẵng [9], trầm
tích Q
đồng bằng tích tụ Nam Sông Hương vùng Huế bao gồm các thành tạo từ dưới lên
trên d
ưới đây:
154
- Trầm tích hỗn hợp sông - biển Pleistocen trung - thượng bậc dưới, hệ tầng
Qu
ảng Ðiền (am

1
32
1
−
Q
qđ).
Thành t
ạo này gồm cát lẫn sạn sỏi bên dưới, chuyển dần lên cát pha, sét pha, sét
b
ị laterit hoá, loang lỗ và phân bố thành những dải hẹp, không liên tục ven rìa đồng
b
ằng hoặc bị phủ dưới trầm tích trẻ hơn (hướng ra phía biển).
- Tr
ầm tích biển Pleistocen thượng bậc trên, hệ tầng Ðà Nẵng (m
2
3
1
Q
đn).
- Tr
ầm tích biển hệ tầng Ðà Nẵng (tương đương hệ tầng Phú Xuân) chủ yếu
phân b
ố rải rác ven rìa đồng bằng và được cấu tạo từ cát bụi, ít hơn có cát pha màu vàng
ngh
ệ, lẫn ít sỏi đá ong nhỏ.
- Tr
ầm tích sông - biển - đầm lầy Holocen hạ - trung, hệ tầng Phú Bài ambQ
2
1-2

pb. Thành t
ạo trầm tích đang xét không xuất lộ trên mặt đất, mà chỉ bắt gặp trong các lỗ
khoan và
được cấu tạo từ bùn cát pha, bùn sét pha màu xám đen lẫn vỏ sò, tàn tích thực
v
ật và than bùn.
- Tr
ầm tích sông biển Holocen hạ - trung, hệ tầng Phú Bài (amQ
2
1-2
pb). Trầm
tích amQ
2
1-2
pb lộ ra trên phần lớn diện tích Nam Sông Hương và có thành phần chủ yếu
là sét pha, ít h
ơn có sét, cát pha, đôi nơi gặp cát chứa sỏi thạch anh.
- Tr
ầm tích sông Holocen thượng (aQ
2
3
).
B
ồi tích Holocen thượng thuộc tướng bãi bồi, tướng lòng sông hiện đại, phân bố
d
ọc theo hệ thống sông, đặc biệt là bãi bồi sông Hương. Thành phần thạch học chủ yếu
là cát l
ẫn sỏi, cát pha, ít hơn có sét pha.
b. Tình hình kh
ảo sát địa chất công trình, thí nghiệm tính chất cơ lý đất trong

phòng và ngoài tr
ời. Trên lãnh thổ đồng bằng Nam Sông Hương, thành phố Huế để
ph
ục vụ công tác thiết kế thi công nhiều công trình, nhất là nhà cao tầng, trong 10 năm
g
ần đây đã có nhiều cơ quan khác nhau tiến hành khoan khảo sát địa chất công trình, thí
nghi
ệm xuyên tiêu chuNn, xuyên tĩnh và thí nghiệm xác định tính chất cơ lý đất trong
phòng [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]. Các s
ố liệu thí nghiệm trong phòng và ngoài
hi
ện trường là cơ sở dữ liệu để nhóm tác giả nghiên cứu, thành lập phương trình hồi quy
c
ặp giữa giá trị tính chất cơ lý đất thí nghiệm trong phòng với số liệu xuyên tiêu chuNn.
3. Thành lập phương trình hồi quy cặp giữa tính chất cơ lý
đấ t thí nghiệm với số liệu SPT hiện trường và đánh giá mức độ liên
h
ệ giữa chúng
T
ừ giá trị các tính chất cơ lý đất thí nghiệm các mẫu lấy tại cùng độ sâu đã tiến
hành thí nghi
ệm SPT với số liệu tương ứng, nhóm tác giả lập bảng tổ hợp “số liệu cặp”
v
ề tính chất cơ lý đất thí nghiệm và kết quả xuyên tiêu chuNn (bảng 2.1). Ðồng thời đưa
lên h
ệ toạ độ xoy để xác lập đồ thị quan hệ giữa tính chất cơ lý đất.
155
Bảng 2.1. Bảng tổ hợp “số liệu cặp” về tính chất đất thí nghiệm và xuyên tiêu chn thí nghiệm
và giá trị SPT tương ứng (hình 2.1a-h)
TT

SPT
N
30

Tính ch
ất cơ lý của đất Tính chất cơ học của đất
Độ Nm
t
ự
nhiên
W
Kh
ối
l
ượng
th
ể
tích t
ự
nhiên
γ
w

H
ạn độ
Aterberg
L
ực
dính k
ết

C
tgϕ
Hệ số
nén
lún
a
1-2

Modun
bi
ến
d
ạng
E
1-2

GH
ch
ảy
Wl
GH
d
ẻo
Wp
Búa % g/cm
3
% % Kg/cm
2
độ
cm

2
/
Kg
Kg/cm
2

1 7 33,00 1,89 38,10 21,60 0,22 0,25 0,04 29,23
2 4 40,60 1,71 45,40 32,00 0,21 0,23 0,08 16,05
3 9 35,50 1,86 40,20 23,60 0,23 0,23 0,05 24,78
4 4 30,23 1,86 33,41 21,79 0,08 0,20 0,04 25,21
5 6 23,39 1,93 26,59 15,78 0,15 0,26 0,04 23,61
6 8 25,59 1,98 29,79 17,54 0,13 0,22 0,03 34,48
7 5 28,70 1,86 36,40 20,70 0,19 0,23 0,05 21,55
8 4 36,74 1,80 41,01 24,80 0,04 0,21 0,06 18,91
9 5 29,78 1,77 33,23 20,88 0,05 0,20 0,06 19,25
10 5 49,76 1,64 53,20 39,90 0,09 0,26 0,07 19,61
11 4 24,52 1,93 31,10 17,30 0,06 0,28 0,03 33,67
12 7 32,51 1,80 40,20 24,10 0,05 0,27 0,02 47,08
13 6 38,73 1,78 41,40 30,90 0,15 0,22 0,06 20,22
14 8 36,15 1,81 42,31 25,95 0,09 0,19 0,05 21,16
15 5 27,37 1,85 30,73 18,06 0,11 0,20 0,04 22,97
16 7 31,61 1,82 35,94 21,18 0,10 0,19 0,04 24,94
17 5 26,10 1,87 29,88 17,59 0,38 0,29 0,04 28,56
18 6 30,91 1,84 38,89 22,80 0,16 0,31 0,04 28,97
19 4 39,98 1,74 45,40 28,50 0,18 0,26 0,03 36,13
20 8 43,03 1,74 46,10 34,67 0,20 0,27 0,05 24,28
21 9 18,25 1,88 21,64 13,06 0,12 0,22 0,02 48,30
22 11 22,93 1,92 27,97 16,54 0,17 0,28 0,02 38,86
23 14 22,15 1,96 27,53 16,30 0,20 0,26 0,02 41,81
24 8 23,59 1,95 28,29 16,72 0,37 0,28 0,02 49,79

25 6 27,16 1,89 31,39 18,68 0,04 0,29 0,04 25,59
26 7 31,23 1,83 35,22 20,78 0,29 0,24 0,05 23,90
27 4 32,75 1,79 36,17 23,30 0,19 0,22 0,04 28,76
156
28 6 33,40 1,85 40,30 26,30 0,21 0,23 0,04 27,14
29 7 35,40 1,87 44,30 23,60 0,34 0,24 0,04 28,72
30 8 32,50 1,90 38,60 22,30 0,38 0,22 0,04 30,70
31 7 35,99 1,77 40,40 24,20 0,24 0,22 0,08 15,42
32 6 38,90 1,83 43,60 27,30 0,32 0,30 0,04 29,40
33 5 39,00 1,78 44,90 28,60 0,34 0,25 0,04 30,19
34 12 29,64 1,94 38,74 22,60 0,27 0,28 0,03 34,54
35 11 37,45 1,79 46,04 29,85 0,17 0,30 0,04 26,37
36 17 21,88 2,02 27,78 16,44 0,15 0,29 0,02 42,16
37 15 22,18 1,98 28,70 16,94 0,18 0,30 0,03 33,88
38 18 27,91 1,89 35,15 20,74 0,46 0,27 0,03 36,23
39 13 20,53 2,01 27,35 16,20 0,15 0,32 0,02 41,39
40 15 18,84 2,00 26,47 15,72 0,27 0,27 0,03 35,13
41 12 22,01 1,95 29,08 17,15 0,13 0,26 0,02 44,75
42 17 18,83 2,02 26,19 15,56 0,18 0,26 0,02 39,47
43 14 21,68 1,92 28,57 16,87 0,26 0,27 0,02 43,87
44 10 29,14 1,83 37,30 22,00 0,13 0,26 0,05 23,27
45 11 28,00 1,97 38,00 22,60 0,33 0,36 0,02 43,73
46 13 34,01 1,83 42,30 27,30 0,20 0,30 0,04 28,98
47 14 37,45 1,70 43,30 32,20 0,29 0,26 0,04 35,73
48 16 31,44 1,74 39,30 27,60 0,30 0,24 0,03 40,47
49 14 31,59 1,74 37,60 26,60 0,33 0,26 0,03 37,69
- - - - - - - - - -
- - - - - - - - - -
295

19 25,31 1,96 35,60 27,30 0,15 0,49 0,02 72,38

y = 0,0425x
2
- 2,2532x + 49,282
R
2
= 0,5819
5,00
15,00
25,00
35,00
45,00
55,00
65,00
75,00
1 11 21 31 41
SPT (N30)
§é ¶m (%)

a)
y = 0,0133x
2
- 0,661x + 41,317
R
2
= 0,1129
15,00
20,00
25,00

30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
55,00
60,00
65,00
1 11 21 31 41
SPT (N30)
Giíi h¹n ch¶y (%)
c)
157
y = -0,0003x
2
+ 0,0214x + 1,6336
R
2
= 0,2598
1,30
1,40
1,50
1,60
1,70
1,80
1,90
2,00
2,10
2,20
1 11 21 31 41

SPT (N30)
Khèi l−îng thÓ tÝch tù nhiªn (g/cm
3
)

b)
y = 0,015x
2
- 0,6464x + 28,742
R
2
= 0,1294
5,00
15,00
25,00
35,00
45,00
1 11 21 31 41
SPT (N30)
Giíi h¹n dÎo (%)
d)
y = 0,0001x
2
- 0,0067x + 0,0928
R
2
= 0,593
0,00
0,05
0,10

0,15
1 11 21 31 41
SPT (N30)
HÖ sè nÐn lón a
1-2
(cm
2
/Kg)

e)
y = 0,0316x
2
+ 2,0088x + 14,351
R
2
= 0,6073
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
1 11 21 31 41
SPT (N30)
M«®un biÕn d¹ng E
1-2
(Kg/cm
2
)
f)
y = -0,0002x

2
+ 0,0188x + 0,0974
R
2
= 0,8268
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
1 11 21 31 41
SPT (N30)
Tg
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ

g)
y = -0,0004x
2
+ 0,0161x + 0,06
R
2
= 0,3302
0,00
0,10
0,20

0,30
0,40
0,50
1 11 21 31 41
SPT (N30)
Lùc dÝnh kÕt (Kg/cm
2
)
h)
Hình 2.1 a-h. Phương trình hồi quy cặp giữa tính chất cơ lý đất với SPT (N
30
)
Sau khi nhận dạng phương trình hồi quy cặp và với sự trợ giúp của máy tính
(ECM) có s
ử dụng phần mềm Excel, tập thể tác giả đã lập 8 phương trình hồi quy cặp
gi
ữa độ Nm tự nhiên, khối lượng thể tích tự nhiên, giới hạn chảy, giới hạn dẻo, hệ số nén
lún, mo
đun tổng biến dạng, hệ số ma sát và lực dính kết của đất nền với giá trị SPT
(N
30
). Các dạng phương trình hồi quy cặp nói trên và hệ số (hay tỷ số) tương quan của
chúng
được minh họa trong bảng 2.2.
Bảng 2.2. Các phương trình hồi quy cặp giữa tính chất cơ lý với SPT và hệ số tương quan
TT Dạng phương trình hồi quy cặp Hệ số r tương quan
1
W = - 0,0425N
2
30

- 2,2532N
30
+ 49,282
0,76
2
w
γ
= - 0,0003N
2
30
+ 0,0214 N
30
+ 1,6336
0,51
158
3
W
L
= 0,0133N
2
30
- 0,661N
30
+ 41,317
0,34
4
W
p
= 0,015N
2

30
- 0,6464
30
= 28,742
0,36
5
a
1 - 2
= 0,0001N
2
30
- 0,00067N
30
+ 0,0928
0,77
6
E
0
= 0,0316N
2
30
+ 2,0088N
30
+ 14,351
0,78
7
tg
ϕ
= - 0,0002 N
2

30
+ 0,0188N
30
+ 0,0974
0,91
8
C = -0,0004 N
2
30
+0,0161N
30
+ 0,06
0,57
Từ dẫn liệu trình bày ở bảng 2.2, dễ dàng nhận thấy hệ số (tỷ số) tương quan
bi
ến đổi từ mức độ liên hệ không chặt (r = 0,34) đến cấp độ rất chặt (r = 0,91). Trong
đó, liên hệ không chặt (r = 0,34 - 0,36) rơi vào phương trình hồi quy cặp giữa giới hạn
ch
ảy, giới hạn dẻo với giá trị SPT, còn liên hệ chặt vừa ứng với khối lượng thể tích tự
nhiên, l
ực dính kết của đất với N
30
. Liên hệ chặt (r = 0,76 - 0,78) và rất chặt (r = 0,91)
l
ại đặc trưng cho quan hệ giữa độ Nm, hệ số nén lún, mođun tổng biến dạng và hệ số ma
sát v
ới giá trị SPT của đất loại sét. Mức độ liên hệ giữa giới hạn chảy, giới hạn dẻo với
giá tr
ị SPT thấp hơn cả, theo đánh giá của chúng tôi, là do tính bất đồng nhất cao về
thành ph

ần vật chất, cấu trúc và trạng thái của bản thân đất nền cũng như do độ chính
xác trong thí nghi
ệm xác định hai đặc trưng của tính dẻo này. Tuy vậy, đối với những
tính ch
ất cơ lý đất có liên hệ chặt và rất chặt với N
30
có thể sử dụng phương trình hồi
quy
để xác định giá trị tính chất cơ lý như độ Nm, hệ số nén lún, mođun tổng biến dạng
và h
ệ số ma sát khi có số liệu về kết quả xuyên tiêu chuNn ở hiện trường.
4. K
ết luận
T
ừ những nội dung đã dẫn ở trên, có thể rút ra một vài kết luận chủ yếu sau đây:
1. Tr
ầm tích Q vùng Nam Sông Hương có sự bất đồng nhất và biến đổi mạnh đã
có
ảnh hưởng nhất định đến liên hệ tương quan với giá trị xuyên tiêu chuNn.
2. K
ết quả nghiên cứu phương trình hồi quy cặp giữa tính chất cơ lý đất và SPT
(N
30
) cho thấy hệ số (tỷ số) tương quan dao động trong phạm vi rất rộng từ không chặt
(r = 0,34 - 0,36)
đến chặt vừa (r = 0,51 - 0,57), tới chặt (r = 0,76 - 0,78) và rất chặt (r =
0,91).
3.
Ở mức độ cho phép có thể sử dụng các phương trình hồi quy giữa tính chất cơ
lý

đất với N
30
có tỷ số tương quan chặt và rất chặt để xác định giá trị tính chất cơ lý yêu
c
ầu khi có giá trị SPT trong khảo sát địa chất công trình lãnh thổ Nam Sông Hương này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. B
ộ Xây Dựng - Viện Nghiên cứu Kiến trúc Quốc gia, Báo cáo khảo sát địa
ch
ất công trình Trung tâm hành chính tập trung thành phố Huế - Khu quy
ho
ạch Kiểm Huệ, Huế, (2007).
159
2. Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế tổng hợp, Báo cáo khảo sát địa chất công
trình khách s
ạn Garden, Huế, (2006).
3. Công ty C
ổ phần Tư vấn Thiết kế tổng hợp, Báo cáo khảo sát địa chất công
trình Tr
ụ sở UBDS & TE tỉnh Thừa Thiên Huế, Huế, (2007).
4. Công ty C
ổ phần Tư vấn Thiết kế tổng hợp, Báo cáo khảo sát địa chất công
trình Tr
ụ sở làm việc Cục thuế Thừa Thiên Huế, Huế, (2007).
5. Công ty C
ổ phần Tư vấn Thiết kế tổng hợp, Báo cáo khảo sát địa chất công
trình B
ệnh viện quốc tế Trung ương Huế, Huế, (2008).
6. Công ty TNHH T
ư vấn & Dịch vụ KHKT Xuân Tâm, Báo cáo khảo sát địa

ch
ất công trình Nhà văn phòng cho thuê của Thừa Thiên Huế, Huế, (2007).
7. Công ty T
ư vấn triển khai công nghệ và Xây dựng Mỏ - Ðịa chất, Báo cáo
kh
ảo sát địa chất công trình Khách sạn Hùng Vương Huế, Huế, (2002).
8. Công ty Xây l
ắp Thừa Thiên Huế, Phòng thí nghiệm LAS-XD114, Báo cáo
kh
ảo sát địa chất công trình Khách sạn Ðông Dương, Huế, (2008).
9. C
ục Ðại chất và Khoáng sản Việt Nam, Bản đồ Ðịa chất và Khoáng sản tờ
H
ướng Hoá - Huế - Ðà Nẵng tỷ lệ 1:200.000, NXB. Cục Ðịa chất và
Khoáng s
ản Việt Nam, Hà Nội, (1999).


THE DETERMINATION OF THE CORRELATION BEETWEEN THE
PHYSICO – MECHANICAL PROPERTIES OF LABORATORY TEST AND
THE VALUES OF SPT IN THE SOUTH HUONG RIVER AREA
Nguyen Thanh, Ho Tien
College of Sciences, Hue University
SUMMARY
In this paper, the authors would like to introduce the results of the investigation for
establishing regresstion equations between the values of physico - mechanical properties and
the standard penetration test values of soils forming mixed alluvial - marine middle - uper
Pleistocene and alluvial - marine, alluvial - swampy - marine lower - middle Holocene deposits
in the south Huong river area. The greatest part of regression equations was specified by the
correlation coefficient or ratio of non - tight and high values. The regression equations of

tightly correlation degree may be used to define any value of physico - mechanical properties of
soils through the field standard penetration test parameters.