tóm tắt luận án nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý của các loại đất tàn - sườn tích ở tây nguyên khi mưa lũ kéo dài có ảnh hưởng đến sự ổn định của sườn dốc cạnh đường ô tô

-1-


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tây Nguyên Việt Nam bao gồm các tỉnh: Lâm Đồng, Đắk Nông, Đắk Lắk, Gia Lai,
KonTum. Tây Nguyên là một vùng đất giàu tiềm năng phát triển. Sự nghiệp công nghiệp hoá và
hiện đại hoá (CNH-HĐH) đất nước nói chung và khu vực Tây Nguyên nói riêng đòi hỏi phải xây
dựng nhiều tuyến đường giao thông xuyên tỉnh như:
- Đường Hồ Chí Minh, nối dài qua các tỉnh Tây Nguyên, một tuyến đường không chỉ có ý
nghĩa chiến lược trong sự nghiệp CNH - HĐH, phát triển kinh tế - xã hội và đảm bảo an ninh quốc
phòng khu vực miền Trung và Tây Nguyên, mà còn là một tuyến đường lịch sử, gắn liền với sự
nghiệp giải phóng đất nước.
- Quốc lộ 14 chạy dài từ Quảng Nam, qua KonTum, Gia Lai, Đăk Lăk, Đăk Nông, đến
Tp.HCM.
- Quốc lộ 19 nối từ Pleiku (Gia Lai) với Quy Nhơn.
- Quốc lộ 24 nối liền giữa KonTum đến Ba Tơ (Quảng Ngãi).
- Quốc lộ 25 nối từ Pleiku (Gia Lai) với Tuy Hòa (Phú Yên).
- Quốc lộ 26 nối Đăk Lăk (Buôn Mê Thuộc) đi Nha Trang (Khánh Hoà).
- Quốc lộ 27 nối từ Đà Lạt (Lâm Đồng) với Đăk Lăk (Buôn Mê Thuộc).
- Quốc lộ 28 nối từ Đà Lạt (Lâm Đồng) với Đăk Nông.
- Quốc lộ 40 nối Xayden-Antoum (Lào), cửa khẩu Pờ Y với Quốc lộ 14.
Nhiều tuyến đường nối liền tỉnh lỵ đến các huyện lỵ và các vùng sâu, vùng xa, nơi có nhiều
đồng bào dân tộc sinh sống. Ngoài ra, còn có nhiều tuyến giao thông phục vụ xây dựng các công
trình thủy lợi, thủy điện ở các tỉnh Tây Nguyên.
Các tuyến đường ô-tô chạy ven theo các chân đồi hoặc các đèo cao được hình thành bởi các
loại đất có nguồn gốc khác nhau. Về mùa mưa, sau những trận mưa lớn kéo dài, thường gây
những hiện tượng trượt các đồi đất bên đường, gây ảnh hưởng tắt nghẽn giao thông, cần phải có
thời gian dài và kinh phí để khắc phục.
Một trong những nguyên nhân gây ra sự cố nêu trên chủ yếu là do mưa lũ kéo dài làm cho độ
bền của khối đất bên đường thay đổi gây ra sự chuyển vị lớn dẫn đến sạt lở. Do đó đề tài được

chọn là: Nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý của các loại đất tàn – sườn tích ở Tây Nguyên
khi mưa lũ kéo dài có ảnh hưởng đến sự ổn định của sườn dốc cạnh đường ô tô.
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu đặc điểm biến đổi độ bền của các loại đất tàn - sườn tích
ở Tây Nguyên, trong điều kiện khô (vào mùa khô) và ngấm nước bão hoà (trong mùa mưa), để có
-2-


cơ sở đánh giá ổn định của các đồi đất bên đường và cung cấp những số liệu cần thiết để bạn đọc
tham khảo sử dụng khi xây dựng các tuyến đường giao thông ở Tây Nguyên.
- Đối tượng nghiên cứu: Thay đổi tính chất cơ lý của các loại đất tàn - sườn tích chủ yếu
thường gặp ở Tây Nguyên có liên quan đến ổn định bờ đốc bằng đất.
- Phạm vi nghiên cứu: Sự ổn định bờ dốc cạnh đường giao thông còn chịu ảnh hưởng rung
động của các phương tiện giao thông trên đường. Trong luận án chỉ nghiên cứu sự giảm độ bền
của đất do thời tiết mưa lũ kéo dài ảnh hưởng đến hệ số an toàn ổn định của bờ dốc, không xét đến
ảnh hưởng rung động của các phương tiện giao thông trên đường.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
a) Nghiên cứu thí nghiệm xác định được đặc điểm biến đổi dung trọng tự nhiên (
W
và các
thông số chống cắt (C) theo độ ẩm (W) từ mùa khô đến mùa mưa của bốn loại đất tàn - sườn
tích thường gặp ở Tây Nguyên. Đó là các loại tàn-sườn tích thuộc vỏ phong hóa trên đá Bazan, đá
xâm nhập Granite, đá Trầm tích lục nguyên và đá Biến chất.
b) Tính toán, so sánh và xác định được: Hệ số ổn định chống trượt cho cùng một mái dốc
được tính theo phương pháp cung tròn Bishop (thông qua phần mềm Geo – Slope) và tính theo
phương pháp cung tròn cải tiến của M.Н. Голbдштейн và Г.Ц. Тер-cтепанян có giá trị xấp xỉ
nhau. NCS đã chọn phương pháp cung tròn cải tiến của M.Н. Голbдштейн để tính toán xác định
chiều cao giới hạn của mái dốc (h) theo độ dốc (1:m) của mái dốc, theo hệ số ổn định K được định
trước.
c) Sử dụng số liệu nghiên cứu được ở mục a, áp dụng phương pháp tính toán ở mục b, với

hệ số an toàn theo quy phạm là k=1.40, NCS đã tính toán được chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc
(1:m) và độ ẩm (W) khác nhau của đất trong mái dốc đối với bốn loại đất tàn - sườn tích được
nghiên cứu ở Tây Nguyên.
d) Kết quả nghiên cứu cung cấp những số liệu cần thiết để bạn đọc tham khảo khi thiết kế
hoặc xem xét tình trạng ổn định của các bờ dốc thực tế có chiều cao (h) và độ dốc (1:m) khác
nhau theo mùa khô và mùa mưa của bốn loại đất thường gặp ở Tây Nguyên.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu các lý thuyết có liên quan đến phương pháp tính toán ổn định mái dốc và
phương pháp thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của đất.
- Nghiên cứu thực nghiệm: Chọn địa điểm khảo sát đối với các loại đất khác nhau, theo
mùa khô và mùa mưa trong nhiều năm, tiến hành lấy mẫu đất nguyên dạng đem về phòng thí
nghiệm để xác định các đặc trưng cơ lý của đất theo mùa. Đồng thời thu thập số liệu thực tế để bổ
sung.
- Viết báo thông tin của kết quả nghiên cứu trên các tạp chí khoa học, hội thảo. Tiếp xúc
với nhiều đơn vị khảo sát, thiết kế và thi công đường ở Tây Nguyên để tìm hiểu thực tế. Trao đổi
với các cơ quan quản lý như: Sở Khoa học công nghệ, Sở Giao thông, Sở Tài nguyên Môi trường,
-3-


Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn ở các tỉnh Tây Nguyên để xác định những yêu cầu cần
nghiên cứu cũng như những kinh nghiệm thực tế của địa phương.
5. Cấu trúc luận án
Luận án gồm 2 phần: Phần thuyết minh và phần phụ lục.
Phần thuyết minh: 103 trang, ngoài phần mở đầu, luận án gồm có 4 chương và phần kết
luận chung ở cuối luận án. Cuối phần thuyết minh, có 5 trang liệt kê danh mục các tài liệu tham
khảo của các tác giả trong nước và nước ngoài, và 1 trang liệt kê danh mục các bài báo của NCS
có liên quan đến nội dung luận án.
Phần phụ lục: Gồm 28 trang, Phụ lục chương 3: 17 trang và Phụ lục chương 4: 11 trang
CHƯƠNG 1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC
TÂY NGUYÊN. TÌNH HÌNH SẠT LỞ MÁI DỐC CÁC TUYẾN ĐƯỜNG ÔTÔ Ở TÂY

NGUYÊN
Trong chương 1, NCS giới thiệu tổng quan các vấn đề sau:
1.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu
Đặc điểm địa hình, địa mạo, đặc điểm về khí tượng thuỷ văn, đặc điểm thời tiết và khí hậu.
1.2. Đặc điểm địa chất công trình trong khu vực
Đặc điểm về cấu tạo địa chất, Vỏ phong hóa ở Tây Nguyên: Vỏ phong hóa trên đá Xâm
nhập, vỏ phong hoá trên đá Phun trào, vỏ phong hoá trên đá Biến chất, vỏ phong hoá trên đá Trầm
tích. Chỉ tiêu cơ lý, thành phần khoáng vật và hóa học của các loại đất đặc trưng trong khu vực ở
trạng thái tự nhiên.
1.3. Tình hình sạt lở ở các tuyến đường trong khu vực nghiên cứu
NCS giới thiệu các dạng sạt lở thường gặp ở những đoạn đường đi qua chân vách đá gần
như thẳng đứng, ở những đoạn đường đi qua các chân đồi núi có vỏ phong hóa khác nhau; Những
nguyên nhân gây ra sạt lở có thể là: do tính chất của các khối đất đá, do địa hình hiểm trở núi cao,
vực sâu, hệ thống taluy dương của đường quá dốc, do thời tiết khắc nghiệt, do tác động nhân sinh.
1.4. Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học nước ngoài và trong nước về ổn định mái dốc,
bờ dốc
1.4.1. Một số đề nghị về phân loại các chuyển dịch của bờ dốc, trong luận án giới thiệu: Phân loại
theo D.J.Varnes, phân loại theo A.Nemcok, J.Pasek và J.Rybar, phân loại theo Hồ Chất và Doãn
Minh Tâm, phân loại theo đề nghị của Nguyễn Sĩ Ngọc.
1.4.2. Các phương pháp tính toán ổn định trượt bờ dốc, mái dốc: Nghiên cứu điều kiện ổn định
của khối đất và những điều kiện phá hủy sự ổn định đó là nhiệm vụ trực tiếp của bài toán cơ học
đất. Do vậy, hầu hết trong các giáo trình hoặc các sách chuyên khảo về cơ học đất đều có giới
thiệu các phương pháp tính toán ổn định mái dốc. Các phương pháp tính toán ổn định mái dốc có
thể chia ra làm hai nhóm:
-4-


Nhóm phương pháp lý thuyết: thuộc về nhóm này phải kể đến những công trình nghiên cứu
của Viện sĩ thông tấn viện Hàn Lâm khoa học Liên Xô (trước đây) - Giáo sư B.B. Соколовский
(1942,1954). Bằng cách giải phương trình vi phân cân bằng giới hạn, B.B. Соколовский đã lập ra

biểu đồ xác định dạng đường cong mái dốc ổn định đối với trường hợp đất có góc ma sát φ ≠ 0 và
lực dính c ≠ 0 phương pháp này được giới thiệu trong tài liệu [53]. Đường viền của mặt mái dốc
được xác định theo phương pháp này có độ dốc lớn hơn so với tính toán theo các phương pháp
khác, vì nó huy động toàn bộ khả năng tới hạn của đất [53].
Nhóm sử dụng phương pháp gần đúng: Phương pháp cung trượt tròn của các tác giả:
Tsugaev, Terzaghi, А.A. Ничипорович, Bishop, phương pháp cân bằng bền F
b
của Н.Н. Macлob.
Các phương pháp này được trình bày trong chương 2 “Cơ sở lý thuyết sử dụng để tính toán ổn
định mái dốc cạnh đường ô tô ở Tây Nguyên”.
Theo nhận xét của giáo sư Н.А. Цытович [53], phương pháp mặt trụ tròn được áp dụng
rộng rãi trong thực tế, vì nó cho một lượng dự trữ ổn định nào đó và được dựa trên những số liệu
thực nghiệm về dạng mặt trượt khi sụt quây, dựa trên nhiều số đo thực địa. Các tính toán tương
ứng đã chỉ rõ, phương pháp mặt trượt trụ tròn trong một số trường hợp cho mức độ an toàn tương
đối cao.
Nguyễn Trấp (1974) [35] dưới sự hướng dẫn của giáo sư Н.Н. Macлob đã bảo vệ thành
công luận án phó tiến sĩ KH KT với đề tài “So sánh giá trị thực tế của các phương pháp khác nhau
về tính toán ổn định mái dốc dưới ánh sáng của các đối tượng trượt”. Kết quả tính toán với các
phương pháp khác nhau qua 49 đối tượng trượt mái dốc cho thấy rằng: phương pháp cân bằng bền
“Fp” của giáo sự Н.Н. Macлob có hệ số an toàn nhỏ nhất, và đường viền mặt mái dốc tính theo
phương pháp “Fp” gần sát với mặt trượt thực tế.
Phương pháp cung trượt tròn Bishop hiện đang được dùng rộng rãi ở Việt Nam. Theo tiêu
chuẩn 22 TCVN 262-2000 [41] của Bộ Giao Thông Vận Tải có yêu cầu: khi áp dụng phương
pháp tính toán ổn định theo cách phân mảnh cổ điển với mặt trượt tròn khoắt sâu xuống vùng đất
yếu, thì hệ số ổn định nhỏ nhất K
min
= 1.20; khi áp dụng phương pháp Bishop để tính toán ổn định
thì hệ số ổn định nhỏ nhất K
min
= 1.40.

1.4.3. Một số giải pháp phòng chống trượt bờ dốc ở Tây Nguyên
1.4.3.1. Ở trên thế giới cũng như ở trong nước ta, khi bờ dốc thực tế không thỏa mãn yêu cầu
chống trượt thì thường dùng các giải pháp như:
1/ Phân bổ lại khối đất đá trên bờ dốc một cách hợp lý tùy theo địa hình trong khu vực. 2/ Thoát
nước cho bờ dốc cần đặc biệt chú ý. 3/ Che phủ bảo vệ bờ mặt mái dốc. 4/ Làm chắc đất đá. 5/
Xây dựng các công trình chống trượt và 6/ Các biện pháp đặc biệt.
1.4.3.2. Một số biện pháp chống sụt trượt chủ yếu đã áp dụng trên đường Hồ Chí Minh cũng như
một số tuyến giao thông ở Tây Nguyên.
- Hệ thống rãnh thoát nước mặt: Hệ thống rãnh đinh, rãnh cơ, rãnh đứng và rãnh dọc chân
taluy để chống xói lở do tác động của nước mặt.
-5-


- Cắt cơ bạt mái: bạt trung bình 1:1.5 ở những đoạn taluy đào cao, đất đá bị phong hóa nặng để
giảm nhẹ trọng lượng mái dốc cắt cơ rộng từ 2 - 3m, mặt cơ đổ bê tông mác xi măng M150, dày
10cm, nghiêng 20% về phía núi, kết hợp làm rãnh thoát nước mặt chữ V trên mặt cơ.
- Gia cố mái taluy: trồng cỏ bản địa hoặc cơ Vetiver, lát mặt bằng bê tông xi măng hoặc ốp đá,
khung bê tông xi măng, kết hợp trồng cỏ, lưới bê tông xi măng kết hợp với neo.
- Tường trọng lực chắn taluy dương: làm tường bê tông cốt thép nơi địa chất yếu, tường rọ đá
neo, bọc đá nhựa PVC.
- Tường chờ tạo lưu không để chờ sụt trượt áp dụng tại các vị trí có đá mồ côi, đá nứt nẻ hoặc
đất - đá phong hóa để trôi trượt.
Có thể nhận xét rằng hiện nay chưa có giải pháp tối ưu để ngăn chặn sự sạt lở bờ dốc các
tuyến đường giao thông trên khu vực Tây Nguyên. Bà Lê Minh Châu - phó tổng giám đốc BQL
dự án đường Hồ Chí Minh nhận xét: “Chống sụt trượt là vấn đề lâu dài trên mọi tuyến đường đi
qua các vùng địa chất phức tạp hay những vùng có nhiều thiên tai, mưa bão. Cho nên, việc nghiên
cứu, xử lý để đưa mọi biện pháp bảo vệ công trình là tất yếu, nhất là đối với con đường Hồ Chí
Minh”. và gần đây nhất ngày 12.4.2011, Viện Khoa học địa chất và khoáng sản cùng với các
chuyên gia địa chất của Na Uy khảo sát tuyến đường Hồ Chí Minh, Trần Tân Văn - Viện Trưởng
nhận xét: “Vấn đề quan trọng nhất trong xử lý sạt lở và muốn giảm nhẹ tai biến sạt lở, trước hết

phải làm tốt công tác khảo sát địa chất, địa kỹ thuật, phải xây dựng các hệ thống thoát nước, vấn
đề này lại chưa được giải quyết triệt để. còn rất nhiều điểm có nguy cơ sạt lở lớn, nghiêm trọng,
làm mất đường, gián đoạn giao thông trên toàn tuyến, tuy nhiên, mình vẫn chưa có biện pháp để
đảm bảo giao thông trong mùa mưa lũ”.
1.5. Kết luận chương 1
Về điều kiện địa chất: Tây Nguyên nằm trong hai đới kiến tạo lớn là đới KonTum và đới
Đà Lạt. Mỗi đới kiến tạo có các đặc điểm khác nhau về thành phần, cấu trúc và nhiều đặc điểm
địa chất khác. Trên mỗi đới cũng phát triển nhiều hệ thống đứt gãy khác nhau.
Trên khu vực có nhiều địa tầng, địa chất khác nhau, các vỏ phong hóa trên các loại đá
cũng khác nhau về thành phần khoáng vật và tính chất cơ lý của chúng.
Đặc điểm về thời tiết: Khí hậu, thủy văn Tây Nguyên rất khắc nghiệt, sự khác biệt giữa mùa
khô và mùa mưa quá lớn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến điều kiện xây dựng và ổn định công trình.
Các tuyến đường giao thông ở Tây Nguyên: Các tuyến đường giao thông trải dài trên nhiều
địa hình phức tạp, hiểm trở, núi cao, vực sâu, chịu ảnh hưởng mưa lũ kéo dài nên thường sạt lở
vào mùa mưa.
Các dạng sạt lở: Gồm có sập đổ vách đá, trượt đổ các bờ mái dốc trên vỏ phong hóa dưới
dạng trượt khối, trượt hỗn hợp, trượt phẳng.
Nguyên nhân gây trượt: Có nhiều, nhưng chủ yếu là sự tác động của nước với đất trong
mùa mưa, làm giảm độ bền của đất, tăng trọng lượng của đất trên mái dốc, nước chảy xói
-6-


rửa…dẫn đến sạt trượt mái dốc, do vậy cần nghiên cứu sự biến đổi các tính chất cơ lý của đất ở
các vỏ phong hóa khi ngập nước, để có cơ sở đánh giá sự ổn định và đề xuất giải pháp phòng
chống sạt lở ở các tuyến đường giao thông trong khu vực nghiên cứu.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT SỬ DỤNG ĐỂ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
CẠNH ĐƯỜNG Ô TÔ Ở TÂY NGUYÊN
Quan sát hiện tượng mất ổn định bờ dốc thực tế dọc các tuyến đường ô tô trên Tây Nguyên
được giới thiệu ở chương 1 cho thấy, có 3 dạng trượt lở chủ yếu sau:
* Trượt phẳng: Xảy ra trên mặt đá gốc có sự phong hóa mỏng, thường có dạng gãy khúc.

* Trượt khối với mặt trượt gần như trụ tròn: Xảy ra ở những mái dốc có độ dày lớp phong hóa
lớn, tương đối đồng chất.
* Trượt hỗn hợp với mặt trượt hỗn hợp: Một phần trượt khối xảy ra ở lớp phong hoá tương đối
dày phần trên mái dốc và phần trượt phẳng xảy ra ở lớp phong hoá mỏng ở phần chân mái dốc.
Tùy thuộc vào dạng mặt trượt để lựa chọn phương pháp tính toán ổn định mái dốc thích hợp. Các
phương pháp tính toán ổn định mái dốc có thể chia ra làm hai nhóm:
Nhóm phương pháp lý thuyết: Thuộc về nhóm này phải kể đến những công trình nghiên
cứu của Viện sĩ Giáo sư B.B. Соколовский (1942, 1954).
Nhóm sử dụng phương pháp gần đúng,như phương pháp cung trượt tròn, phương pháp cân
bằng bền “Fp” của Н.Н. Macлob. Đặc điểm tính toán mức độ an toàn của mái dốc theo 2 nhóm
trên đã được nhận xét ở mục 1.4.2, chương 1.
Sử dụng các lý thuyết của nhiều nhà khoa học được giới thiệu trong các sách chuyên khảo
hoặc giáo trình về thổ chất và cơ học đất [47], [51], [52] và [53], trong phần này NCS chọn giới
thiệu một số phương pháp thích hợp để tính toán ổn định mái dốc, bờ dốc cạnh đường ô tô trong
điều kiện núi đồi ở Tây Nguyên.
2.1. Mặt trượt phẳng gãy khúc
Đây là dạng khối trượt thường gặp ở bờ đất phong hóa mỏng nằm trên mặt đá gốc gãy
khúc. Phương pháp tính toán ổn định theo dạng này do giáo sư Г.М.Шахуньянц đề nghị và giáo
sư Β.Ф.Бабков giới thiệu trong tài liệu [54], được NCS trình bày chi tiết trong luận án.
2.2. Phương pháp mặt trượt trụ tròn
Nhiều quan sát thực tế cho thấy: trong khối đất đồng chất, khối đất trượt chuyển dịch theo
bề mặt cong, gần đúng, có thể nhận là mặt trụ tròn. Phương pháp tính toán ổn định mái dốc theo
mặt trượt trụ tròn được giáo sư Н.А. Цытович giới thiệu trong tài liệu [53], giáo sư Β.Ф.Бабков
giới thiệu trong tài liệu [54]. NCS trình bày phương pháp tính toán trong luận án.
Phương pháp tính toán theo đề nghị của các giáo sư M.Н. Голbдштейн và giáo sư Г.Ц.
Тер-cтепанян: Để cải tiến và đơn giản hoá việc tính toán theo phương pháp mặt trụ tròn, giáo sư
-7-





h

h


h



giáo sư M.Н. Голbдштейн và Г.Ц. Тер-cтепанян đồng thời đề nghị tính toán hệ số ổn định theo
biểu thức (2-7). Phương pháp này được giáo sư Н.А. Цытович giới thiệu trong tài liệu [53].
K = f.A +
B
h
C

, (2-7)
Trong đó: f: hệ số ma sát của đất (f = tg); C: lực dính của đất; h: chiều cao mái dốc; : dung
trọng tự nhiên của đất trong mái dốc. A &B: các hệ số phụ thuộc vào kích thước hình học của nêm
sụt, được biểu thị theo phân lượng của chiều cao mái dốc h, được ghi ở bảng 2.2 trong luận án.
2.3. Phương pháp mặt trượt trụ tròn có xét đến áp lực thấm hoặc áp lực nước lỗ rỗng
Tính toán ổn định mái dốc theo phương pháp mặt trượt trụ tròn được giới thiệu ở mục 2.2
chưa có xét đến ảnh hưởng của áp lực thấm hoặc áp lực nước lỗ rỗng trong mái dốc. Các phương
pháp trên thích hợp cho phần lớn các bờ dốc, sườn dốc cạnh đường ô tô ở Tây Nguyên. Tuy
nhiên, cũng có trường hợp bờ dốc đường đi qua vùng thung lũng, cạnh bờ sông sẽ bị ngập nước
mùa mưa lũ. Do vậy, trong luận án NCS tóm tắt giới thiệu một số phương pháp tính toán ổn định
mái dốc theo mặt trượt trụ tròn có xét đến áp lực thấm, áp lực nước lỗ rỗng, thường được dùng để
tính toán ổn định mái dốc đập đất trong hồ chứa nước.
2.3.1. Phương pháp áp lực trọng lượng của Tsugaev

2.3.2. Phương pháp Terzaghi
2.3.2. Phương pháp А.A. Ничипорович
2.3.4. Phương pháp Bishop
2.3.5. Phần mềm tính toán ổn định Phần mềm thông dụng nhất để tính toán ổn định mái dốc là
GEO-SLOPE International Ltd (Canada).
2.4. Phương pháp “cân bằng bền F
p
” của giáo sư Н.Н. Macлob
Giáo sư Н.Н. Macлob (1943) đã đề nghị công thức để xác định góc dốc  của bờ dốc trên
nền đã ổn định, được gọi là “phương pháp cân bằng bền F
p
”. Theo phương pháp này, góc dốc 
được xác định bởi công thức:
h
C
tgtgF
w
p



, (2-12)
 : góc dốc; ; ; C: theo thứ tự là dung trọng, góc ma sát trong, lực dính của khối đất trong bờ
Nếu trên mặt bờ dốc có tải trọng phân bố đều P
o
(hình 2-7b) thì công thức (2.12) sẽ là:

ow
p
Ph

C
tgtgF




, (2-13)

a) b)
Hình 2.7 Sơ đồ tính toán mái dốc theo phương pháp F
p

-8-


h
1
h









h
2
h

3

  

  

  



Đối với những bờ dốc được cấu tạo bởi nhiều lớp đất có chiều dày khác nhau (h
i
), có các
đặc trưng cơ lý của mỗi lớp khác nhau 
i
, 
i
, C
i
thì góc dốc  được xác định cho mỗi lớp từ chân
mái dốc trở lên, ví dụ như hình 2-8 ta xác định góc dốc 
i
cho mỗi lớp như sau:

332211
1
11
hhh
C
tgtg





;

3322
2
22
hh
C
tgtg




, (2-14)
Hình 2.8 Sơ đồ tính toán mái dốc nhiều lớp theo phương pháp F
p

Hệ số mái dốc m = cotg = 1/tgΨ (2-15)
Từ đó, hệ số mái dốc yêu cầu [m] được xác định qua hệ số an toàn K, tức là:
[m] = K.m (2-16)
Trong trường hợp bờ dốc bên đường gồm một loại đất đồng nhất, nhưng có chiều cao lớn,
người ta chia bờ dốc thành nhiều lớp có h
i
= 5m, nên áp dụng công thức (2-14) để tính góc dốc 
i

cho các lớp từ chân mái dốc trở lên, và thông qua công thức (2-16) xác định hệ số mái dốc yêu

cầu [m
i
] cho mỗi lớp.
2.5. NHẬN XÉT
Tất cả các phương pháp tính toán ổn định của mái dốc, sườn dốc được giới thiệu ở trên đều
cho thấy rằng, hệ số an toàn chống trượt của khối đất phụ thuộc vào dung trọng tự nhiên (), các
thông số chống cắt (, C), áp lực thấm, áp lực nước lỗ rỗng trong đất. Tuy nhiên theo tài liệu
nghiên cứu [9], “nước thấm vào đất đá chỉ hiện diện vào mùa mưa và chỉ có tác dụng làm bảo hòa
đất đá và thay đổi tính chất cơ lý của chúng theo hướng bất lợi của sự ổn định mái dốc, chứ không
đủ lượng để tạo nên tầng chứa nước”.
Do vậy cần nghiên cứu sự thay đổi các đặc trưng (, , C) của đất tự nhiên trong mùa khô
và mùa mưa lũ ở Tây Nguyên, phục vụ cho việc tính toán ổn định mái dốc.
CHƯƠNG 3. THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CƠ LÝ THEO
THỜI TIẾT QUANH NĂM CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT TÀN - SƯỜN TÍCH CÓ NGUỒN
GỐC KHÁC NHAU Ở TÂY NGUYÊN
3.1 . Các loại đất được sử dụng và phương pháp khảo sát nghiên cứu
Trong chương 1 có giới thiệu về đặc điểm địa chất công trình và các loại đất có nguồn gốc
khác nhau ở Tây Nguyên. Trong mục này, NCS chọn các loại đất thường gặp dưới đây để nghiên
cứu sự biến đổi các thông số sức chống cắt (, C) của chúng: đất tàn - sườn tích trên đá Bazan
(đất đỏ Bazan), đất tàn - sườn tích trên đá xâm nhập Granite, đất tàn - sườn tích trên đá Trầm tích
lục nguyên, đất tàn - sườn tích trên đá Biến chất.
Vì điều kiện địa chất và cấu thành các lớp đất tại những điểm khảo sát và để bão đảm sự
tương đối đồng nhất của các nền đất, lấy mẫu vào những thời điểm khác nhau trong năm, khu vực
-9-


được chọn nghiên cứu đối với mỗi loại đất có diện tích rộng 5x5m
2
, phạm vi lấy mẫu từ độ sâu
0.5-1.5m. Công tác khảo sát lấy mẫu được thực hiện nhiều lần trong năm, vào giữa mùa khô, cuối

mùa khô, đầu mùa mưa và giữa mùa mưa lũ, từ năm 2007 đến 2010. Công tác lấy mẫu, đóng gói
bão quản mẫu và phương pháp thí nghiệm các chỉ tiêu của đất ở trong phòng thí nghiệm được
thực hiện theo tài liệu [48].
Đối với mỗi loại đất, trong loạt mẫu lấy đợt đầu vào mùa khô đều được thí nghiệm xác
định tất cả các chỉ tiêu vật lý của chúng, bao gồm thành phần hạt, các giới hạn chảy dẻo, tỉ trọng,
độ ẩm, dung trọng ẩm, dung trọng khô, tỉ số lỗ rỗng, độ bão hòa nước… để xem xét sự đồng nhất
của nhóm đất. Đối với các mẫu đất lấy tiếp theo các mùa trong năm không cần thí nghiệm lại
thành phần cỡ hạt, nhưng cần thí nghiệm tất cả các chỉ tiêu vật lý khác để xác định trạng thái của
mỗi mẫu đất khi thí nghiệm cắt.
Sức chống cắt của cả bốn loại đất đều được xác định cùng một phương pháp: thí nghiệm
không nén cố kết cắt nhanh (theo sơ đồ UU) trên máy cắt phẳng kiểu ứng biến, dưới các cấp áp
lực thẳng đứng P = 1,2,3 kG/cm
2
.
Vì độ ẩm của các mẫu đất thay đổi theo mùa, nên khi chỉnh lý số liệu những kết quả thí
nghiệm sức chống cắt được sắp xếp theo các mẫu có độ ẩm từ bé đến lớn dần. Độ bão hoà nước
G, dung trọng tự nhiên (
w
), của các mẫu cũng tăng dần theo độ ẩm (W).
3.2 Sự thay đổi 
w
, 
w
, c
w
theo độ ẩm (w) của đất tàn-sườn tích trên đá Bazan cổ
Độ ẩm tự nhiên của đất đỏ Bazan thay đổi trong phạm vi W=(20-:-51)%, các đặc trưng cơ
lý 
w
, 

w
, C
w
của đất đỏ Bazan thay đổi như sau:

w
= 0.0117W + 1.1631, với hệ số tương quan R
2
= 0.9834
φ
w
= 504.28W
-0.8836
, với hệ số tương quan R
2
= 0.9759
C
w
= 223.63W
-1.8099
, với hệ số tương quan R
2
= 0.9834
3.3 Sự thay đổi 
w
, 
w
, c
w
theo độ ẩm (w) của đất tàn-sườn tích trên đá xâm nhập Granite.

Độ ẩm tự nhiên thay đổi trong phạm vi W=(16-:-39)%, các đặc trưng cơ lý 
w
, 
w
, C
w
của
đất Tàn-sườn tích trên đá xâm nhập Granite thay đổi như sau:

w
= 0.0113W + 1.4136, với hệ số tương quan R
2
= 0.9842
φ
w
= 0.0002W
4
- 0.0187W
3
+ 0.842W
2
-17.624W + 163.4 với R
2
= 0.9882
C
w
= 3E-06W
4
- 0.0004W
3

+ 0.0214W
2
- 0.4762W + 4.1982 với R
2
= 0.9948
3.4 Sự thay đổi 
w
, 
w
, c
w
theo độ ẩm (w) của đất tàn-sườn tích trên đá Trầm tích lục nguyên.
Độ ẩm tự nhiên thay đổi trong phạm vi W = (14.5 -:-31.0)%, các đặc trưng cơ lý 
w
, 
w
, C
w

của đất tàn-sườn tích trên đá Trầm tích lục nguyên thay đổi như sau:

w
= 0.0143W + 1.5146, với hệ số tương quan R
2
= 0.9885
φ
w
= 0.0002W
4
- 0.0234W

3
+ 0.9516W
2
-17.935W + 149.51. Với R
2
= 0.9855
-10-


C
w
= -1E-04W
3
- 0.0083W
2
+ 0.2444W + 2.7066.Với R
2
= 0.9883
3.5 Sự thay đổi 
w
, 
w
, c
w
theo độ ẩm (w) của đất tàn-sườn tích trên đá Biến chất.
Độ ẩm tự nhiên thay đổi trong phạm vi W = (14.5 -:- 30.0)%, các đặc trưng cơ lý 
w
, 
w
,

C
w
của đất tàn-sườn tích trên đá biến chất thay đổi như sau:

w
= 0.0152W + 1.508, với hệ số tương quan R
2
= 0.9789
φ
w
= -3E-05W
4
- 0.0051 W
3
+ 0.5011W
2
-14.159W + 147.15. Với R
2
= 0.9707
C
w
= 226.64W
-2.1249
, với hệ số tương quan R
2
= 0.9871
3.6. Một số nhận xét về sự thay đổi các giá trị W, 
w
, , C của bốn loại đất dùng thí nghiệm
Để tiện so sánh nhận xét trên các hình 3.13, hình 3.14 và hình 3.15 biểu diễn tổng hợp các

quan hệ 
w
= f(W);  = f(W), C = f(W) của cả 4 loại đất đã được nghiên cứu.
Trên hình 3.13 cho thấy: đất tàn - sườn tích trên đá Bazan, có dung trọng tự nhiên nhỏ nhất,
tiếp đến trên đá Graníte. Trên Trầm tích lục nguyên và đá Biến chất có giá trị (
w
) xấp xỉ nhau và
lớn hơn so với hai loại kia. Đất đỏ Bazan có dung trọng tự nhiên biến đổi trong phạm vi rộng theo
độ ẩm (W), vì đất Bazan có độ kẽ rỗng lớn hơn so với ba loại đất kia.
Trên hình 3.14 cho thấy: ở cùng một độ ẩm (W) đất tàn - sườn tích trên đá Bazan tuy có
dung trọng tự nhiên (
w
) nhỏ hơn so với ba loại (2)(3)(4), nhưng góc ma sát  của đất Bazan lại
lớn hơn so với góc  cùa ba loại kia. Đất tàn - sườn tích trên đá xâm nhập Granite cũng có dung
trọng tự nhiên nhỏ hơn dung trọng tự nhiên của đất tàn - sườn tích trên đá trầm tích lục nguyên và
trên đá Biến chất, nhưng góc ma sát trong () của đất tàn - sườn tích trên đá xâm nhập Granite có
lớn hơn so với góc  của hai loại đất trên.
Trên hình 3.15 cho thấy: cùng độ ẩm (W) lực dính C của đất đỏ Bazan lớn hơn so với ba
loại đất (2), (3), (4). Đặc biệt ở độ ẩm nhỏ (W = 14.518.0)% lực dính của ba loại đất (2), (3), (4)
khác nhau không nhiều, nhưng đến độ ẩm W > 20% thì sự tách biệt ba đoạn đường cong C = f(W)
của ba loại đất đó rõ rệt. Lực dính C của đất tàn - sườn tích trên đá Biến chất (đường số (4)) lại
giảm thấp hơn đường số (3). Kết quả thí nghiệm trương nở tự do của 4 loại trên được ghi ở bảng
3-15 trong luận án cho thấy: đất đỏ Bazan có hệ số trương nở tự do R
N
= 0,2% thuộc loại đất
không trương nở. Cả ba loại đất còn lại đều có hệ số trương nở tự do R
N
> 4,0% thuộc loại trương
nở yếu. Đất có tính trương nở sẽ ảnh hưởng đến lực dính của nó vào mùa mưa.
3.7. Đặc điểm trương nở và tan rã của các nhóm đất được dùng trong nghiên cứu

Kết quả thí nghiệm đặt trưng trương nở của những mẫu đất có cấu trúc tự nhiên thuộc
nhiều nguồn gốc khác nhau ở Tây Nguyên được ghi trong bảng 3.15 của luận án cho thấy đất
Bazan thuộc loại không trương nở (R
N
< 2%), còn ba loại đất sườn tàn tích trên đá xâm nhập
Granit, Trầm tích lục nguyên và đá Biến chất thuộc loại trương nở yếu (R
N
> 4%).
-11-


Kết quả thí nghiệm tan rã của các nhóm đất trên được ghi ở bảng 3.16 trong luận án cho
thấy, đất đỏ Bazan tan rã nhanh hơn so với các loại sườn tàn tích trên đá Granite, trên tàn tích lục
nguyên và trên đá Biến chất.
1
4
2
3
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
Độ ẩm W, %
Dung trọng tự nhiên
W
, T/m

3

Hình 3.13 Sự tăng dung trọng tự nhiên (

w
) do sự tăng độ ẩm (W) trong quá trình ngấm nước của
các loại đất khác nhau

Hình 3.14 Sự giảm góc ma sát trong (φ) do sự tăng độ ẩm (W) trong quá trình ngấm nước của
các loại đất khác nhau
-12-




Hình 3.15 Sự giảm lực dính (C) do sự tăng độ ẩm (W) trong quá trình ngấm nước của các loại
đất khác nhau
(1) Tàn - sườn tích trên đá Bazan
(2) Tàn - sườn tích trên đá xâm nhập Granite
(3) Tàn - sườn tích trên đá Trầm tích lục nguyên
(4) Tàn - sườn tích trên đá Biến chất
3.8. MỘT SỐ NHẬN XÉT RÚT RA TỪ CHƯƠNG 3
3.8.1. Các tuyến đường giao thông ở Tây Nguyên thường chạy qua các đới sét hóa (đới 1 hoặc đới
2) của vỏ phong hóa trên đá Bazan, đá xâm nhập Granite, đá Trầm tích lục nguyên, đá Biến chất.
Các mái dốc cạnh đường giao thông ở Tây Nguyên chủ yếu được cấu tạo bởi các đới sét hóa thuộc
các vỏ phong hóa nói trên.
3.8.2. Sự ổn định bờ dốc cạnh đường giao thông ở Tây Nguyên phụ thuộc vào cấu tạo (chiều cao
bờ dốc và độ dốc mái m) của mái dốc và các đặc trưng cơ lý của đất trong bờ dốc. Khi tính toán
ổn định mái dốc phải sử dụng đến dung trọng tự nhiên 
w

và các thông số chống cắt , C của đất.
Kết quả thí nghiệm ở chương 3 cho thấy rằng, các đặc trưng trên của đất thay đổi rất nhiều
trong năm, phụ thuộc vào độ ẩm theo mùa ở Tây Nguyên. Khi nước ngấm vào đất làm cho độ ẩm
của đất tăng lên là cho dung trọng tự nhiên 
w
tăng lên, còn các giá trị thông số chống cắt (, C)
giảm nhỏ. Đó là yếu tố bất lợi cho sự ổn định của mái dốc.
3.8.3 Mức độ trương nở và tan rã của đất phát sinh do độ ẩm trong đất tăng dần từ mùa khô đấn
mùa mưa. Sự trương nở và tan rã cũng góp phần làm giảm độ ổn định của bờ dốc.
4
2
1
3
-
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0

Độ ẩm %
-13-

C
C
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G
G


I
I
V
V
.
.


X
X
Á
Á
C
C

Đ
Đ
Ị
Ị
N
N
H
H


C
C
H
H
I
I
Ề
Ề
U
U


C
C
A
A
O
O

G
G
I
I
Ớ
Ớ
I
I


H
H
Ạ
Ạ
N
N


(
(
h
h
)
)


C
C

Ủ
Ủ
A
A


B
B
Ờ
Ờ


D
D
Ố
Ố
C
C


C
C
Ó
Ó


Đ
Đ
Ộ
Ộ

D
D
Ố
Ố
C
C


(
(
1
1
:
:
m
m
)
)


K
K
H
H
Á
Á
C
C

N
N
H
H
A
A
U
U


T
T
H
H
E
E
O
O


S
S
Ự
Ự


B
B

I
I
Ế
Ế
N
N


Đ
Đ
Ổ
Ổ
I
I


Đ
Đ
Ộ
Ộ


Ẩ
Ẩ
M
M


(
(

W
W
)
)


C
C
Ủ
Ủ
A
A


Đ
Đ
Ấ
Ấ
T
T


Ở
Ở


T
T
Â
Â

Y
Y


N
N
G
G
U
U
Y
Y
Ê
Ê
N
N


Nội dung chính trong chương 4 gồm các vấn đề sau đây:
- So sánh lựa chọn phương pháp thích hợp để tính toán ổn định bờ dốc cạnh đường ô tô.
- Tính toán xác định chiều cao giới hạn (h) của bờ dốc có độ dốc (1:m) khác nhau theo sự
biến đổi độ ẩm của một số loại đất khác nhau cạnh đường ô tô ở Tây Nguyên.
4.1. So sánh lựa chọn ph.pháp thích hợp để tính toán ổn định trượt bờ dốc cạnh đường ô tô
Trong mục này NCS tính toán so sánh hệ số an toàn chống trượt bờ dốc của một số loại đất
ở Tây Nguyên theo ba phương pháp sau đây:
- Phương pháp cân bằng bền F
P
của giáo sư Н. Н. Macлob. (trình bày ở mục 2.4)
- Phương pháp cải tiến và đơn giản hóa việc tính toán theo mặt trụ tròn của giáo sư M. Н.
Голbдштейн và giáo sư Г.Ц. Тер-cтепанян, gọi tắt là “phương pháp của M.Н. Голbдштейн và

Г.Ц. Тер-cтепанян”. (trình bày ở mục 2.2)
- Phương pháp cung trượt tròn của Bishop thông qua phần mềm Geo–Slope. (mục 2.3.5).
Trong các tính toán chiều cao (h) và độ dốc mái đất được chọn giả định, các đặc trưng cơ
lý của đất chọn theo kết quả thí nghiệm của mỗi loại đất được trình bày ở chương 3.
Trên bảng 4.1 tổng hợp hệ số an toàn chống trượt bờ dốc của một số loại đất ở Tây Nguyên
được tính toán theo ba phương pháp khác nhau.

Tính theo phương pháp Fp có hệ số an toàn nhỏ nhất (K
F
= 1,05÷1.10). Phương pháp Fp cho phép
vẽ đường viền mái dốc, cho nên trong thực tế khi thiết kế mái dốc người ta dùng phương pháp Fp
để xác định nhanh mặt mái dốc sau đó kiểm tra mức độ an toàn của mái dốc theo phương pháp
cung trượt tròn.
Phương pháp cung trượt tròn xác định hệ số an toàn ổn định khi cung trượt ăn sâu vào khối
đất trong bờ dốc. Phương pháp cung trượt tròn được dùng rộng rãi trong ngành Giao thông và
Thủy lợi. Trong cùng một điều kiện bờ dốc, hệ số an toàn ổn định được tính theo phương pháp
cung trượt tròn Bishop (thông qua phần mềm Geo–Slope) và phương pháp cung tròn cải tiến của
M.Н.Голbдштейн xấp xỉ nhau. Điều đó cho thấy rằng trong điều kiện cần thiết có thể dùng
phương pháp cung tròn cải tiến của M.Н.Голbдштейн thay cho phương pháp cung trượt tròn
Bishop.




-14-


Bảng 4.1 Tổng hợp hệ số an toàn chống trượt bờ dốc của một số loại đất ở Tây Nguyên được
tính toán theo những phương pháp khác nhau
Loại đất

Chỉ tiêu cơ lý của đất
Đặc trưng bờ dốc
W,
%

c
,
T/m
3


w
,
T/m
3


C T/m
2

Chiều cao
h, (m)
Độ dốc
mái 1:m
Tàn - sườn tích trên đá
Bazan
49.0
1.16
1.73
16

o
30
2.0
5.0
1:2
Tàn - sườn tích trên đá
xâm nhập Granite
27.0
1.36
1.73
18
o
00
1.7
5.0
1:2
Tàn - sườn tích trên đá
Trầm tích lục nguyên
21.0
1.50
1.82
19
o
20
3.7
10.0
1:2
Tàn - sườn tích trên đá
Biến chất
21.0

1.51
1.83
18
o
00
3.7
10.0
1:2

Loại đất
Hệ số an toàn chống trượt
Theo phương
pháp Fp
Theo PP M.Н.
Голbдштейн
Theo PP
Bishop
Tàn - sườn tích trên đá
Bazan
1.050
2.500
2.567
Tàn - sườn tích trên đá
xâm nhập Granite
1.043
2.360
2.412
Tàn - sườn tích trên đá
Trầm tích lục nguyên
1.100

2.490
2.538
Tàn - sườn tích trên đá
Biến chất
1.054
2.404
2.452

4.2. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO GIỚI HẠN (h) ỨNG VỚI HỆ SỐ AN TOÀN
(K), THEO ĐỘ DỐC (1:m) CỦA MÁI DỐC TRÊN MỘT SỐ VỎ PHONG HÓA Ở TÂY
NGUYÊN CÓ ĐỘ ẨM (W) THAY ĐỔI
4.2.1. Phương pháp tính toán
Áp dụng phương pháp cung trươt tròn do M. Н. Голbдштейн và Г.Ц. Тер-cтепанян cải
tiến, đơn giản hóa được giới thiệu ở mục 2-2. Theo phương pháp này nếu hệ số ổn định (K) được
xác định theo tiêu chuẩn và từ công thức (2-7) ta xác định được chiều cao bờ dốc giới hạn (h) theo
công thức: h = CB/( K – f.A), (4-1)


-15-


4.2.2. Chọn hệ số an toàn chống trượt K
Qui định hệ số an toàn chống trượt cho phép [Kcp] tùy thuộc theo ngành chuyên môn và
cấp công trình. Trong ngành Thủy lợi, hệ số về ổn định của mái đập không được nhỏ hơn hệ số an
toàn cho cho phép [Kcp] về ổn định của mái đập theo cấp công trình và theo điều kiện làm việc
của đập, qui định ở bảng 4.2.
Bảng 4.2 Hệ số an toàn ổn định nhỏ nhất của mái đập [Kcp]
Điều kiện làm việc
(tổ hợp lực tác dụng)
Cấp đập

I
II
III
IV
V
Bình thường (cơ bản)
1.40
1.30
1.20
1.15
1.10
Bất thường (đặc biệt)
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00
Tiêu chuẩn Trung
Quốc (tham khảo)
Cơ bản
1.30
1.25
1.20
1.15
1.15
Đặc biệt
1.20
1.15
1.10
1.05

1.05
Tiêu chuẩn Hoa Kỳ
(tham khảo)
Cơ bản
Không theo cấp công trình, theo điều kiện làm
việc từ 1.2 đến 1.5
Theo tiêu chuẩn 22TCN 262 - 2000 của Bộ Giao Thông Vận Tải yêu cầu: Khi áp dụng
phương pháp tính toán ổn định theo cách phân mảnh cổ điển với mặt trượt tròn khoắt xuống vùng
đất yếu, thì hệ số ổn định nhỏ nhất K
min
= 1.20. Khi áp dụng phương pháp Bishop để tính toán ổn
định thì hệ số ổn định nhỏ nhất K
min
= 1.40.
Để tính toán ổn định bờ dốc cạnh đường ô tô, NCS chọn hệ số an toàn ổn định K = 1.40
4.2.3. Các đặc trưng cơ lý của đất sử dụng trong tính toán
Căn cứ vào kết quả thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi dung trọng tư nhiên (
W
), và các
thông số chống cắt (, C) của bốn loại đất ở Tây Nguyên theo độ ẩm tự nhiên (W) của đất, được
trình bày ở chương 3, NCS chọn các đặc trưng 
W
, , C theo các trường hợp độ ẩm khác nhau của
bốn loại đất để tính toán. (bảng 4.3),

-16-


Bảng 4.3 Đặc trưng cơ lý của đất được sử dụng để tính toán chiều cao giới hạn
Loại đất
Đặc trưng cơ lý của đất
Trường
hợp
W, %
G, %

W
,
T/m
3

, độ
C,
T/m
2

Đất trên vỏ phong hóa
đá Bazan (Lâm Đồng)
1
30.0

60.0
1.52
25
o

4.8
2
35.0
70.0
1.57
22
o

4.2
3
40.0
80.0
1.62
19
o

2.8
4
45.0
90.0
1.68
17
o
30
2.2

5
50.0
100.0
1.75
16
o

2.0
Đất trên vỏ phong hóa
đá Xâm nhập Granite
(Gia lai)
1
20.0
55.0
1.63
24
o

3.0
2
25.0
70.0
1.68
21
o
30
1.9
3
30.0
80.0

1.76
16
o
30
1.3
4
35.0
95.0
1.80
14
o
30
1.2
Đất trên vỏ phong hóa
Trầm tích lục nguyên
(Đăklăk)
1
20.0
70.0
1.81
20
o
20
4.0
2
25.0
80.0
1.86
16
o

30
3.0
3
30.0
98.0
1.94
15
o
20
2.7
Đất trên vỏ phong hóa
đá Biến chất (KonTum)
1
20.0
70.0
1.80
19
o
30
4.2
2
25.0
80.0
1.88
16
o

2.5
3
30.0

99.0
1.94
15
o
30
1.5
4.2.4. Kết quả tính toán và nhận xét
Kết quả tính toán được trình bày ở các bảng số liệu và biểu diễn bằng đồ thị trên các hình
vẽ theo từng loại đất như sau:
- Đất trên vỏ phong hóa đá Bazan: bảng 4.4 và hình 4.5
- Đất trên vỏ phong hóa đá Xâm nhập Granite: bảng 4.5 và hình 4.6
- Đất trên vỏ phong hóa Trầm tích lục nguyên: bảng 4.6 và hình 4.7
- Đất trên vỏ phong hóa đá Biến chất: bảng 4.7 và hình 4.8
Từ các biểu đồ trên hình vẽ nhận thấy rằng: - Cùng một độ ẩm (W) chiều cao giới hạn (h)
tăng lên theo sự giảm nhỏ độ dốc (1:m) của mái dốc. - Cùng một độ dốc (1:m) chiều cao giới hạn
(h) giảm theo sự tăng của độ ẩm của đất trong bờ dốc.
Do tính chất cơ lý của mỗi loại đất có khác nhau nên sự thay đổi chiều cao giới hạn (h) của
mái dốc có cùng độ dốc (1:m) theo độ ẩm (W) có khác nhau
- Vào mùa mưa, các mái dốc trên vỏ phong hóa Bazan và Trầm tích lục nguyên có tính ổn
định cao hơn so với mái dốc trên vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granite và trên đá Biến chất.
- Đất tàn - sườn tích trên đá Granite và trên đá Biến chất có tính trương nở mạnh hơn so với
mức độ trương nở của đất Bazan nên kém ổn định vào mùa mưa lũ.
-17-


Bảng 4.4 Chiều cao giới hạn (h) ứng với hệ số an toàn (K=1.40) theo độ dốc (1:m) của mái dốc
đất trên vỏ phong hóa đá Bazan có các đặc trưng W,

,


, C khác nhau
Độ dốc
của mái
l:m
Mặt trượt đi qua
mép dưới của mái
dốc
h = CB/( K – f.A)
Trường
hợp 1
Trường
hợp 2
Trường
hợp 3
Trường
hợp 4
Trường
hợp 5
A
B
1:1.00
2.34
5.79
59.07
35.92
16.82
11.44
9.08
1:1.25
2.64

6.05
112.54
52.71
21.26
13.94
10.76
1:1.50
2.64
6.50
120.91
56.63
22.84
14.98
11.57
1:1.75
2.87
6.58
-
83.10
27.56
17.37
13.05
1:2.00
3.03
6.70
-
123.12
32.38
19.69
14.44

1:2.25
3.19
7.27
-
-
41.52
24.09
17.15
1:2.50
3.53
7.30
-
-
67.95
33.19
21.56
1:2.75
3.59
8.02
-
-
83.99
39.02
24.79
1:3.00
3.59
8.91
-
-
93.31

43.35
27.55

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
1:1.00 1:1.25 1:1.50 1:1.75 1:2.00 1:2.25 1:2.50 1:2.75 1:3.00
Độ dốc (1:m)
Chiều cao giới hạn (h)
W = 30% (G = 60%) W = 35% (G = 70%) W = 40% (G = 80%)
W = 45% (G = 90%) W = 50% (G = 100%)

Hình 4.5
Chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc (1:m) của mái dốc đất
trên vỏ phong hóa đá Bazan



-18-

Bảng 4.5 Chiều cao giới hạn (h) ứng với hệ số an toàn (K=1.40) theo độ dốc (1:m) của mái dốc
đất trên vỏ phong hóa đá Xâm nhập Granite có các đặc trưng W,

,

, C khác nhau
Độ dốc của
mái l:m
Mặt trượt đi qua mép
dưới của mái dốc
h = CB/( K – f.A)
Trường
hợp 1
Trường
hợp 2
Trường
hợp 3
Trường hợp
4
A
B
1:1.00
2.34
5.79
29.71
13.70
6.05
4.85

1:1.25
2.64
6.05
49.44
19.01
7.22
5.61
1:1.50
2.64
6.50
53.12
20.43
7.76
6.03
1:1.75
2.87
6.58
98.58
27.64
8.83
6.65
1:2.00
3.03
6.70
-
36.75
9.84
7.22
1:2.25
3.19

7.27
-
57.44
11.78
8.40
1:2.50
3.53
7.30
-
-
15.18
9.95
1:2.75
3.59
8.02
-
-
17.56
11.29
1:3.00
3.59
8.91
-
-
19.51
12.54

0
10
20

30
40
50
60
70
80
90
100
1:1.00 1:1.25 1:1.50 1:1.75 1:2.00 1:2.25 1:2.50 1:2.75 1:3.00
Độ dốc (1:m)
Chiều cao giới hạn (h)
W = 20% (G = 55%) W = 25% (G = 70%) W = 30% (G = 80%) W = 35% (G = 95%)

Hình 4.6
Chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc (1:m) của mái dốc đất
trên vỏ phong hóa đá Xâm nhập Granite
-19-


Bảng 4.6 Chiều cao giới hạn (h) ứng với hệ số an toàn (K=1.40) theo độ dốc (1:m) của mái dốc
đất trên vỏ phong hóa Trầm tích lục nguyên có các đặc trưng W,

,

, C khác nhau
Độ dốc
của mái
l:m
Mặt trượt đi qua mép
dưới của mái dốc

h = CB/( K – f.A)
Trường
hợp 1
Trường
hợp 2
Trường hợp
3
A
B
1:1.00
2.34
5.79
24.06
13.20
10.59
1:1.25
2.64
6.05
31.79
15.78
12.40
1:1.50
2.64
6.50
34.16
16.95
13.32
1:1.75
2.87
6.58

43.38
19.28
14.85
1:2.00
3.03
6.70
53.67
21.48
16.28
1:2.25
3.19
7.27
74.21
25.73
19.12
1:2.50
3.53
7.30
-
33.16
23.29
1:2.75
3.59
8.02
-
38.34
26.58
1:3.00
3.59
8.91

-
42.60
29.53

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1:1.00 1:1.25 1:1.50 1:1.75 1:2.00 1:2.25 1:2.50 1:2.75 1:3.00
Độ dốc (1:m)
Chiều cao giới hạn (h)
W = 20% (G = 70%) W = 25% (G = 80%) W = 30% (G = 98%)

Hình 4.7
Chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc (1:m) của mái dốc đất
trên vỏ phong hóa Trầm tích lục nguyên




-20-

Bảng 4.7 Chiều cao giới hạn (h) ứng với hệ số an toàn (K=1.40) theo độ dốc (1:m) của mái dốc
đất trên vỏ phong hóa đá Biến chất có các đặc trưng W,

,

, C khác nhau
Độ dốc của
mái l:m
Mặt trượt đi qua mép
dưới của mái dốc
h = CB/g( K – f.A)
Trường
hợp 1
Trường
hợp 2
Trường
hợp 3
A
B
1:1.00
2.34
5.79
23.63
10.57
5.95
1:1.25
2.64
6.05
30.33
12.53

7.00
1:1.50
2.64
6.50
32.59
13.46
7.52
1:1.75
2.87
6.58
39.98
15.18
8.41
1:2.00
3.03
6.70
47.75
16.80
9.24
1:2.25
3.19
7.27
62.66
19.95
10.89
1:2.50
3.53
7.30
-
25.09

13.37
1:2.75
3.59
8.02
-
28.85
15.29
1:3.00
3.59
8.91
-
32.05
16.99

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1:1.00 1:1.25 1:1.50 1:1.75 1:2.00 1:2.25 1:2.50 1:2.75 1:3.00
Độ dốc (1:m)
Chiều cao giới hạn (h)
W = 20% (G = 70%) W = 25% (G = 80%) W = 30% (G = 99%)

Hình 4.8
Chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc (1:m) của mái dốc đất
trên vỏ phong hóa đá Biến chất


-21-


4.2.5. Tính toán kiểm tra hệ số an toàn ổn định của một số bờ dốc theo phương pháp cung
tròn Bishop
Trong mục này NCS chọn một số bờ dốc có cùng độ dốc 1:m = 1:2,5 có chiều cao giới hạn
(h) khác nhau tùy thuộc vào trường hợp độ ẩm (W)và các đặc trưng cơ lý của đất trong bờ dốc,
được tính ở mục 4.2.4, sử dụng phương pháp cung tròn Bishop (thông qua phần mền Geo-Slope)
để tính toán xác định hệ số ổn định chống trượt (K) của mái dốc.
Kết quả tính toán ghi ở bảng (4.9) trong luận án cho thấy rằng: hệ số chống trượt của mái
dốc được tính theo phương pháp cung tròn Bishop đều được K  1.40, phù hợp với việc chọn
trước K=1.40 để xác định chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc (1:m) và các trường hợp độ ẩm (W)
khác nhau của đất được tính toán theo phương pháp cung tròn cải tiến của M.Н. Голbдштейн.
4.2.6 Quá trình trượt trên bờ dốc thực tế
Trong thực tế rất ít gặp trường hợp bờ dốc đồng nhất. Tùy thuộc vào môi trường, loại đất
cấu tạo bờ dốc, cường độ và thời gian kéo dài của trận mưa, mà nước mưa ngấm vào bờ dốc với
mức độ khác nhau theo chiều sâu bờ dốc. Do đó, trong thực tế, tùy từng nơi, hiện tượng trượt có
thể xảy ra ở khu vực gần đỉnh bờ dốc, có nơi trượt ở chân mái dốc, có nơi trượt ở lưng chừng mái
dốc. Hiện trượt không kết thúc trong một mùa mưa, mà tiếp tục xảy ra trong nhiều năm, sau các
mùa mưa lũ.
Trong mục này NCS giới thiệu kết quả khảo sát sự thay đổi các đặc trưng cơ lý của đồi đất
đỏ Bazan theo chiều sâu có liên quan đến quá trình trượt mái dốc.
4. 3 KẾT LUẬN RÚT RA TỪ CHƯƠNG 4
4.3.1 Kết quả tính toán hệ số an toàn chống trượt (K) của các bờ dốc có chiều cao (h) và theo độ
dốc (1:m) khác nhau đối với các loại đất ở Tây Nguyên cho thấy rằng:

- Hệ số an toàn chống trượt được tính theo phương pháp cải tiến và đơn giản hóa việc tính
toán theo phương pháp mặt trượt trụ tròn do giáo sư M.Н. Голbдштейн và giáo sư Г.Ц. Тер-
cтепанян đồng thời đề nghị và hệ số an toàn chống trượt theo phương pháp cung tròn Bishop
thông qua phần mềm Geo-slope xấp xỉ nhau. Điều đó cho thấy, có thể sử dụng phương pháp cải
tiến của giáo sư M.Н. Голbдштейн và giáo sư Г.Ц. Тер-cтепанян để tính ổn định mái dốc khi
không có điều kiện sử dụng phần mềm Geo-slope theo phương pháp cung tròn Bishop.
Từ công thức tính hệ số ổn định chống trượt theo phương pháp cải tiến của giáo sư M.Н.
Голbдштейн và giáo sư Г.Ц. Тер-cтепанян công thức (2-7) có thể dễ dàng xác định được chiều
cao giới hạn (h) của mái dốc khi chọn trước hệ số an toàn (K).
4.3.2 Sử dụng kết quả thí nghiệm nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý theo độ ẩm quanh năm
của bốn loại đất chủ yếu trên đới 1 và 2 thuộc vỏ phong hóa ở Tây Nguyên (được trích chọn ở
-22-


bảng 4-3), áp dụng công thức (4-1) với hệ số an toàn K=1.40, xác định chiều cao giới hạn (h) theo
độ dốc (1:m) và độ ẩm (W) khác nhau của đất trong mái dốc kết quả tính toán cho thấy:
- Cùng một độ ẩm (W) chiều cao giới hạn (h) tăng lên theo sự giảm nhỏ độ dốc (1:m) của
mái dốc
- Cùng một độ dốc (1:m) chiều cao giới hạn (h) giảm theo sự tăng của độ ẩm của đất trong
bờ dốc.
4.3.3 Vào mùa mưa, các mái dốc trên vỏ phong hóa Bazan và Trầm tích lục nguyên có tính ổn
định cao hơn so với mái dốc trên vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granite và trên đá Biến chất.
- Đất tàn-sườn tích trên đá Granite và trên đá Biến chất có tính trương nở mạnh hơn so với
mức độ trương nở của đất Bazan nên kém ổn định vào mùa mưa lũ.
4.3.4 Có thể tham khảo sử dụng kết quả tính toán xác định chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc
(1:m) và độ ẩm (W) của các loại đất được giới thiệu ở mục 4.2.4 để kiểm tra đánh giá tình hình ổn
định của các bờ dốc cạnh đường giao thông trên vỏ phong hóa ở Tây Nguyên.
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu được trình bày trong các chương 1, 2, 3 và 4 của luận án, có thể rút ra

những kết luận chung dưới đây:
1.1 Trên vỏ phong hóa ở Tây Nguyên tồn tại nhiều loại khác nhau, thường gặp nhiều nhất là:
- Vỏ phong hóa trên đá phun trào Bazan. - Vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granite.
- Vỏ phong hóa trên Trầm tích lục nguyên. - Vỏ phong hóa trên đá Biến chất.
Các đới trong vỏ phong hóa ở Tây Nguyên có đặc điểm chung là:
- Đới trên cùng là đới thổ nhưỡng.
- Đới thứ 2 là đới sét hóa, đá đã phân hóa triệt để thành đất sét, sét pha.
- Đới thứ 3 là đới biển đổi yếu phong hóa chưa triệt để, chủ yếu là đất lẫn dăm cục, khối tảng, đá
nứt nẻ.
Bề dày các đới có khác nhau, phụ thuộc vào mức độ phong hóa của đá mẹ, tùy thuộc vào
địa hình từng nơi, lớp thổ nhưỡng bị bóc mòn, đới thứ 2 lộ trên mặt đất.
1.2 Các tuyến đường giao thông ở Tây Nguyên thường nằm ở đới thứ 2. Các mái dốc bên đường
chủ yếu là đất loại sét. Đất loại sét rất nhạy biến đổi khi tác dụng với nước. Nước ngấm vào đất
chỉ xuất hiện vào mùa mưa, có tác dụng làm tăng độ ẩm của đất. Nếu mưa lũ kếo dài có thể làm
cho đất bão hòa nước, chứ nhìn chung không đủ lượng để tạo nên tầng chứa nước trong mái dốc.
Các dạng sạt lở gồm có sự sụp đổ vách đá, trượt các bờ dốc trên vỏ phong hóa dưới dạng
trượt khối, trượt phẳng và trượt hổn hợp.
-23-


1.3 Có nhiều nguyên nhân gây trượt bờ dốc trên vỏ phong hóa, nhưng chủ yếu là sự tác động của
nước với đất trong mùa mưa lũ kéo dài. Kết quả điều tra, theo dõi hiện trường, lấy mẫu đất theo
mùa để thí nghiệm cho thấy rằng: Khi mưa lũ kéo dài, độ ẩm (W) trong đất tăng lên, dung trọng tự
nhiên (
w
) tăng lớn đáng kể, các thông số chống cắt (, C) của đất giảm nhỏ. Đó là những yếu tố
không có lợi cho sự ổn định bờ dốc.
1.4 Có thể dùng phương pháp mặt trượt trụ tròn cải tiến do các giáo sư M.Н. Голbдштейн và
giáo sư Г.Ц. Тер-cтепанян đề nghị để tính nhanh ổn định mái dốc, sau đó kiểm tra lại theo
phương pháp cung tròn Bishop thông qua phần mềm Geo-slope.

Từ công thức tính hệ số ổn định chống trượt theo phương pháp cải tiến của giáo sư M.Н.
Голbдштейн (công thức 2-7) có thể dễ dàng xác định được chiều cao giới hạn (h) của mái dốc khi
chọn trước hệ số an toàn K (công thức 4-1).
1.5 Sử dụng kết quả thí nghiệm nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý theo độ ẩm quanh năm của
bốn loại đất chủ yếu trên đới 1 và 2 thuộc vỏ phong hóa ở Tây Nguyên, áp dụng công thức (4-1)
với hệ số an toàn K=1.40, xác định chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc (1:m) và độ ẩm (W) khác
nhau của đất trong mái dốc.
- Cùng một độ ẩm (W) chiều cao giới hạn (h) tăng lên theo sự giảm nhỏ độ dốc (1:m) của mái dốc
- Cùng một độ dốc (1:m) chiều cao giới hạn (h) giảm theo sự tăng của độ ẩm của đất trong bờ dốc.
- Vào mùa mưa, các mái dốc trên vỏ phong hóa Bazan và Trầm tích lục nguyên có tính ổn định
cao hơn so với mái dốc trên vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granite và trên đá Biến chất.
- Đất tàn - sườn tích trên đá Granite và trên đá Biến chất có tính trương nở mạnh hơn so với mức
độ trương nở của đất Bazan nên kém ổn định vào mùa mưa lũ.
II. KIẾN NGHỊ
2.1 Đối với công trình quan trọng, tiếp xúc trực tiếp với mưa lũ, cần sử dụng số liệu thí nghiệm
các mẫu đất trong điều kiện bão hòa nước hoàn toàn để tính toán thiết kế bờ dốc.
Đối với những công trình tạm thời, hoặc công trình có biện pháp che phủ, cách nước tốt thì
có thế sử dụng tài liệu thí nghiệm đất theo điều kiện thực tế công trình để thiết kế bờ dốc.
2.2 Các tuyến đường giao thông ở Tây Nguyên chạy dài qua nhiều vỏ phong hóa trên các đá gốc
khác nhau. Do vậy cần sử dụng số liệu thí nghiệm đất theo từng đoạn tuyến để tính toán thiết kế
bờ dốc. Không nên dùng thiết kế định hình cho toàn bộ tuyến đường.
Trong trường hợp ở những vị trí đặc biệt trong bờ dốc có tầng chứa nước và xuất hiện dòng
chảy, cần điều tra xác định cụ thể các đặc trưng của dòng chảy và xét đến áp lực thủy động trong
tính toán ổn định bờ dốc.
-24-


2.3 Có thể sử dụng kết quả tính toán chiều cao giới hạn (h) của bờ dốc theo độ soải mái dốc (1:m)
khác nhau theo sự biến đổi độ ẩm (W), (được giới thiệu ở chương 4) để kiểm tra, đánh giá sự ổn
định của các bờ dốc thực tế ở Tây Nguyên và có giải pháp phòng chống sạt lở thích hợp.

2.4 Vấn đề chống sạt trượt bờ dốc qua các vùng địa chất phức tạp, có nhiều thiên tai mưa lũ dọc
các tuyến giao thông ở Tây Nguyên nói riêng và các vùng núi nói chung đòi hỏi phải có sự theo
dõi, thử nghiệm các giải pháp đã dùng trong thực tế và những phương pháp mới được áp dụng ở
nước ngoài để rút ra một số biện pháp phù hợp theo từng điều kiện địa hình, địa chất, địa chất
thủy văn khu vực Tây Nguyên. Trong phạm vi nội dung của luận án, NCS chưa có điều kiện
nghiên cứu so sánh các giải pháp phòng chống sạt trượt bờ dốc thích hợp mà chỉ giới thiệu một số
phương pháp chung ở phần tổng quan (chương 1).