Một số kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng các yếu tố đất đắp và đất nền tự nhiên đến hệ số ổn định tổng thể của nền đường vùng đồng bằng sông cửu long






 ! "#$
%&'()*+, /01
234.56
#$78 ! "#$%5
94.93)#$4 !:
/;<1593$ =>57<=>"<9<
?$=@=.45"<=$5=$A
! "%
Nội dung: nghiên cứu hệ thống hóa nguyên nhân và cơ chế gây mất ổn định nền,
phương pháp phân tích ổn định mái dốc, khảo sát sự biến thiên hệ số ổn định, cung trượt
và tâm trượt nguy hiểm.
Nền đường công trình giao thông trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp sử dụng cát đen
khai thác từ sông Tiền và sông Hậu đắp lòng đường, lề đường đắp bằng đất khai thác
dọc trên tuyến, nền đường chịu ảnh hưởng của chế độ thủy nhiệt, đặc biệt vào mùa lũ từ
tháng 8-10 hàng năm nền đường chịa ảnh hưởng rất lớn từ nước mặt làm giảm các chỉ
tiêu cơ lý của đất nền và đất đắp. Mặt khác, dưới tác dụng cơ học của lực sóng vỗ ảnh
hưởng rất lớn đến ổn định mái taluy, do nhiều nguyên nhân công nghệ tiên tiến, giải
pháp hiện đại về xử lý nền đất yếu như cọc cát, cọc đất gia cố xi măng, bấc thấm và giải
pháp gia cố mái ta luy như trồng cỏ Vetiver, đất gia cố, chưa được xem xét và áp
dụng nhiều.
Hiện nay, trữ lượng các mỏ đất ngày càng khan hiếm, các loại đất đắp đáp ứng các
yêu cầu kỹ thuật rất ít. Mặt khác, đặc thù công trình giao thông khi xây dựng mới là đi
qua vùng đất yếu, tuyến nằm khu vực giữa đồng ruộng. Vì vậy, giải pháp phổ biến hiện
nay là đào đất lòng đường để đắp mái ta luy. Đất đắp trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp trong
phần lòng đường thường là loại cát Sông Tiền và sông Hậu, chủ yếu là cát hạt nhỏ, chứa
ít bùn sét, trạng thái bở rời, phần lề đường thường là loại đất sét chọn lọc, đất á sét khai

thác từ đào đất tự nhiên trong lòng đường, các chỉ tiêu cơ lý đất đắp thay đổi như sau c
= 6–24(kN/m2), ϕ= 8–36 (độ), γ=17–20,2(kN/m3). Đất nền tự nhiên trên địa bàn
tỉnh Đồng Tháp đặc trưng là loại đất Sét màu xám nâu, xám xanh, trạng thái dẻo mềm,
dẻo cứng, chiều dày lớp khoảng 2-4m, trong đó các chỉ tiêu cơ lý c=16–28
(kN/m2), ϕ =8–16 (độ), γ=6–20 (kN/m3), lớp đất kề lớp trên cùng là lớp bùn sét,
bùn sét pha, màu xám nâu, xám đen, trạng thái chảy – chảy dẻo, chiều dày lớp từ 8
-16m cá biệt lên đến 30m.
Nền đường đắp là một hệ thống tổng thể bao gồm nền đường đắp và nền đường tự
nhiên. Chính phương pháp mặt trượt trụ tròn trên phương diện tổng quát đã cho ta
phương pháp tính độ ổn định của cả hệ thống. Nó cho phép chúng ta giải toán ổn định
trên cơ sở xem xét mọi yếu tố quan hệ chặt chẽ không tách rời nhau, tải trọng tính toán,
kích thước hình học đất đắp, tính chất cơ lý của đất đắp, của đất nền, áp lực thủy động
của nước mặt, nước ngầm. Cho phép người thiết kế kiểm tra được mức độ ổn định của
nền đường đắp thông qua trị số Kmin. Tính toán theo phương pháp mặt trượt trụ tròn
phân mảnh đòi hỏi tính thử dần một khối lượng khá lớn. Chính vì khối lượng tính toán
tương đối lớn nên một số tác giả như Taylor,
Dương Ngọc Hải, Gonstein, G. Pilot đã lập toán
đồ, bảng biều để tiện việc tra. Tuy nhiên, vì
nhiều điều kiện, các toán đồ, bảng biểu chỉ dừng
lại ở việc giải quyết một số trường hợp riêng lẻ
như nền đồng chất, mái dốc phẳng. Trong khi
bài toán thực tế khá phức tạp, như nền tự nhiên,
đất đắp nhiều lớp, mái dốc ngập nước, mực nước
ngầm, Ngày nay, với sự phát triển của máy tính
điện tử, các phần mềm thích hợp, tốc độ xử lý nhanh cho phép chúng ta lập ra những
chương trình tính toán, áp dụng những phần mềm tiên tiến để kiểm tra, dùng thực
nghiệm tính toán trên máy tính điện tử để nghiên cứu, hoàn thiện phương pháp mặt
trượt trụ tròn nhằm tự động hóa tính toán ổn định về cường độ nền đường đắp.
Chương trình Macro - Excel: dùng phương pháp mặt trượt trụ tròn tính toán,
nghiên cứu mối quan hệ giữa hệ số ổn định với các nhân tố ảnh hưởng. Dùng chương

trình lập sẵn tiến hành khảo sát hàng loạt các bài toán với số lượng đủ độ tin cậy nhằm
khái quát được sự ảnh hưởng của các nhân tố. Mặt khác, cũng tiến hành khảo sát sự ảnh
hưởng của các nhân tố đến hệ số ổn định bằng phần mềm Slope/W từ đó có cơ sở so
sánh, kiểm tra kết quả.
Phần mềm - GEO-SLOPE là một trong những chương trình của công ty GEO-
SLOPE, CANADA, chuyên về tính ổn định của mái dốc, cho phép tính toán mái dốc
trong mọi điều kiện có thể xảy ra trong thực tế như xét đến áp lực nước lỗ rỗng, neo
trong đất, vải địa kỹ thuật, tải trọng ngoài, tường chắn…
Kết quả nghiên cứu khảo sát 9 bài toán: (Ảnh hưởng của chiều cao đắp nền
đường, mái dốc ta luy, mực nước mặt, lực dính đất đắp, góc ma sát trong đất đắp, dung
trọng tự nhiên đất đắp, lực dính đất nền tự nhiên, góc ma sát trong đất nền tự nhiên,
dung trọng tự nhiên đất nền) với số lượng 790 trường hợp, trong đó khảo sát bằng
Chương trình theo phương pháp Bishop là 10 trường hợp, theo phương pháp Fellenius
là 260 trường hợp; Khảo sát bằng Phần mềm theo phương pháp Bishop là 260 trường
hợp và theo phương pháp Fellenius là 260 trường hợp. Kết quả khảo sát cho thấy, mọi
sự thay đổi của các nhân tố khảo sát đều ảnh hưởng đến hệ số ổn định nền đường. Kết
quả cho thấy có những nhân tố ảnh hưởng nhiều hoặc ảnh hưởng ít đến hệ số ổn định
Kmin. Các nhân tố làm nền đường mất ổn định như chiều cao đắp, mái dốc, lực dính;
Những nhân tố còn lại ảnh hưởng nhưng chưa làm nền đường mất ổn định nền đường.
Mặt khác, qua khảo sát chúng ta cũng biết được vị trí của tâm trượt, cung trượt trong
từng trường hợp. Từ đó, chúng ta có giải pháp phù hợp để gia cố, chống đỡ nền đường
vừa khoa học vừa kinh tế. (Trong giới hạn khuôn khổ bài viết này chỉ trình bày một số
kết quả, bảng biểu trong hệ thống các nhân tố ảnh hưởng đến độ ổn định nền đường).
Kết quả khảo sát bằng Chương trình và Phần mềm cho thấy luôn tồn tại vùng tâm
trượt xác định cung trượt nguy hiểm nhất. Trong phạm vi vùng mọi tâm trượt đều cho ta
khảo sát giá trị Kmin thu được sai số không đáng kể. Vì vậy, giá trị Kmin từng trường
hợp các bài toán giữa Chương trình và Phần mềm có sai số là điều dễ hiểu. Qua so sánh
kết quả của từng trường hợp, sai số giữa Chương trình và Phần mềm là chấp nhận được,
phương pháp Fellenius sai số trong khoảng 1%, phương pháp Bishop sai số trong

khoảng 4%. Mặt khác, qua so sánh cũng cho ta thấy sai số giữa phương pháp Fellenius
và Bishop từ 0 - 15%, điều này đúng với những dự đoán của một số tảc giả. Quan hệ
giữa các nhân tố ảnh hưởng và hệ số ổn định nền đường tuân theo những hàm số nhất
định. Mặt khác, các yếu tố về tâm trượt, góc tâm trượt và bán kính cung trượt, trong một
số trường hợp biến thiên cũng theo những quy luật nhất định. So với dự đoán của tác giả
tâm trượt và bán kính cung trượt nằm trong một vùng nhất định.
Hình 15. Vùng tâm trượt nguy hiểm nhất
Qua các biều đồ tổng hợp cung trượt cho thấy vị trí tâm trượt của các trường hợp
không những nằm trên đường quỹ tích tâm vòng tròn nguy hiểm theo dự đoán của J.
Michael Duncan và Stephen G. Wright, G. Pilot và D. Taylor mà còn khảo sát chính xác
vị trí tâm trượt nằm trong vùng góc phân giác có cạnh đứng đi qua điểm giữa mái dốc.
Với bài toán cụ thể, nền đường rộng B=12m, chiều cao đắp H=5m, mái dốc m=1,
các chỉ tiêu cơ lý của nền đường tự nhiên và nền đắp thay đổi trong phạm vi khảo sát
cho thấy hệ số ổn định (Kmin) luôn lớn hơn giá trị cho phép của Tiêu chuẩn ngành 22
TCN 262-2000, Quy trình khảo sát thıết kế nền đường ôtô đắp trên đất yếu.
Kết quả này hoàn toàn phù hợp thực tế khi cho thấy chưa xảy ra việc mất ổn định
nền đường. Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp chỉ xảy ra khi nền đường bị tác động
bởi yếu tố mưa, lũ lụt làm giảm đáng kể các chỉ tiêu cơ lý nền đường hoặc tác động của
lực cơ học sóng vỗ làm sạt lở mái ta luy nền đường. Khi đó, hệ số ổn định nền đường
nhỏ hơn giới hạn cho phép, các trường hợp mất ổn định xảy ra khi mái dốc ngập nước là
một minh chứng. Vì vậy, cần phải có giải pháp gia cố, thoát nước, tường chắn mái dốc
để đảm bảo ổn định tổng thể nền đường nhất là mùa mưa, lũ. Nguyên lý cơ bản của các
giải pháp xử lý sạt lở là hoặc tăng sức chống cắt, hoặc giảm ứng suất cắt trong mái dốc,
hay đạt cả hai cùng trong một giải pháp.
Hình 18. Sơ đồ giải pháp chống sạt lở
Hiện nay trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp, đối với những tuyến đường Tỉnh có nền
đường đắp cao, mái dốc thiết kế bằng bê tông cốt thép, mái dốc 1/1. Giải pháp này đảm
bảo mỹ quan, chất lượng nếu thi công đảm
bảo yêu cầu kỹ thuật sẽ triệt để thoát nước
mặt không cho nước thấm vào nền đường.

Nhược điểm là chi phí đầu tư rất lớn, nếu thi
công không đảm bảo nhất là chi tiết giữa các
tấm, gia cố chân tayluy Từ đó, nước thấm
vào nền đường làm giảm các chỉ tiêu cơ lý đất
làm sạt lở ta luy. Mặt khác, trọng lượng tấm
bê tông xi măng cũng là yếu tố góp phần gây
ra trượt.
Dựa vào kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng
của các nhân tố đến hệ số Kmin cho ta giải pháp tổng thể như giảm chiều cao đắp, mái
dốc hợp lý, tăng các chỉ tiêu cơ lý đất nhằm nâng cao ổn định tổng thể nền
đường. Ngoài ra, một số giải pháp khác như trồng cỏ Vetiver, gia cố mái ta luy bằng các
hình thức tấm bê tông cốt thép, vật liệu gia cố đất, giải pháp thoát nước mặt, thoát nước
ngầm Giái pháp ổn định mái dốc bằng thực vật cũng có hiệu quả cao và rất thuận lợi
cho mục đích làm ổn định đất. Thực vật làm ổn định đất mặt do rễ của nó quấn vào
nhau hạn chế tối thiểu thấm của nước chảy mặt vào trong đất, ngăn chặn mưa to và làm
giảm tốc độ dòng chảy mặt.
* Một số nhận xét:
- Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của từng nhân tố đến hệ số ổn định Kmin đã xác
định quy luật biến thiên của hệ số Kmin theo những hàm số cụ thể với độ tin cậy (R
2
)
rất cao. Thực nghiệm cũng cho thấy kết quả khảo sát quỹ tích tâm trượt và cung trượt
(β,R) không những hoàn toàn phù hợp với dự đoán của một số tác giả (Fellenius, J.
Michael Duncan và Stephen G. Wright ) mà còn chỉ ra chính xác hơn sự biến thiên các
yếu tố này theo những quy luật nhất định. Chương trình lập chủ yếu là phương pháp W.
Fellenius, đơn giản, dễ thực hiện hơn các phương pháp khác, có giá trị Kmin thiên về an
toàn và phù hợp khi tính mái dốc nền đường vùng ĐBSCL là loại đất dính, đồng nhất và
đơn giản;
- Về mặt thiết kế cần phải xem xét tổng thể các nhân tố ảnh hưởng đến Kmin, quy
định cụ thể chỉ tiêu cơ lý đất nền cũng như giải pháp cải thiện chỉ tiêu cơ lý của đất nền

không đạt yêu cầu kỹ thuật. Khảo sát nguồn vật liệu đất đắp tại địa phương để thiết kế
tối ưu nền đắp vừa đảm bảo kỹ thuật (ổn định nền đường) vừa mang hiệu quả kinh tế
(đất đắp ít nhất). Có giải pháp thoát nước mặt ngang đường, ngăn nước mặt thấm vào
mái ta luy khi vào mùa mưa lũ. Có giải pháp thích hợp gia cố mái ta luy, hạn chế thấm
mái dốc của nước mặt nhất là công trình ảnh hưởng của mưa lũ. Có biện pháp chống đỡ
bố trí tại những vị trí hợp lý (vị trí cung trượt). Trong công tác thi công cần quản lý chặt
chẽ loại và quy trình đắp đất. Cần có những giải pháp cải thiện các chỉ tiêu cơ lý của
nền đất không đạt yêu cầu về kỹ thuật;
- Một số vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu như ảnh hưởng của các lực tác dụng
giữa các mảnh, ảnh hưởng của ma sát giữa hai mặt hông của khối đất trong bài toán
không gian; Tải trọng hoạt tải; Về vật liệu đắp lòng đường và lề đường, vật liệu kết cấu
mặt đường; Về ảnh hưởng của nước mặt vùng ngập lũ (dài ngày) đến đất, nhất là trường
hợp nước trên mái dốc rút nhanh; Về ảnh hưởng cơ học của sóng vỗ mái dốc vùng ngập
lũ; Lựa chọn sơ đồ có nhiều hơn 3 lớp; Vấn đề ổn định tổng thể về mặt cường độ và
biến dạng của nền đường cũng như mối quan hệ giữa chúng;
- Việc tính toán bằng Chương trình Macro – Excel lập trình dựa trên phần mềm
Excel mặc dù có nhiều ưu điểm như tính linh hoạt phân chia mảnh, chọn bước nhảy của
các yếu tố Tuy nhiên, những hạn chế về tốc độ xử lý cũng như tính diễn giải bằng đồ
họa (mặc dù tốc độ xử lý của Chương trình tương đối cao đạt tốc độ hơn 29.000 cung
trượt/1 phút). Vì vậy, cần phải tiếp tục hoàn thiện chương trình, lập trình thiết kế trên
các phần mềm “mạnh hơn”, “thông minh” hơn, linh hoạt cho ta kết quả nhanh chóng,
chính xác và tường minh;
- Thực tế dưới lớp đất mặt là lớp đất bùn sét vùng đồng bằng sông Cửu Long có
chiều dày rất lớn từ 10-20m, thậm chí đến 30m. Vì vậy, cần phải xem xét sự ảnh hưởng
của lớp đất yếu này nhằm có giải pháp tính toán ổn định, lún tổng thể của nền đường.
* Kết luận: Việc khảo sát hệ số ổn định nền đường dựa trên những cơ sở khoa
học, phần mềm đáng tin cậy Slope/Wcủa Canada, kết quả so sánh giữa Phần mềm và
Chương trình lập dựa trên phần mềm Excel. Vì vậy, khả năng áp dụng là hết sức khả
quan và chính xác cao. Mặt khác, kết quả của đề tài là những “Biểu đồ quan hệ”, “Hình
ảnh cung trượt” hết sức chi tiết giúp chúng ta dễ dàng trong việc ứng dụng tính

toán, thiết kế, kiểm tra, xử lý các trường hợp mất ổn định nền đường
BCD=%E$/FG;.HID61