Thuyết minh tính toán xử lý nền đất yếu

Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Môc lôc
1. TIÊU CHU N THI T K Ẩ Ế Ế 2
1.1 lún v c k t Độ à Độ ố ế 2
1.2 n nh ch ng tr t Độ ổ đị ố ượ 2
1.3 T i tr ng giao thông.ả ọ 3
Giá tr t i tr ng q = 1.57T/m2 c ng c xem nh t i tr ng gây lún v c ị ả ọ ũ đượ ư ả ọ à đượ
a v o tính toán.đư à 4
Theo 22TCN262-2000, t i tr ng giao thông nh xác nh trên ây ch a v o ả ọ ư đị đ ỉ đư à
tính toán n nh tr t. Tuy nhiên, theo yêu c u c a Ch u t , trong thi t ổ đị ượ ầ ủ ủ đầ ư ế
k i u ch nh, ngo i n nh tr t, trong tính toán lún v n nh lún c ng s ế đ ề ỉ à ổ đị ượ à ổ đị ũ ẽ
xem xét n t i giao thông. Tuy nhiên, ch nh ng o n t i tr ng giao thông có đế ả ỉ ữ đ ạ ả ọ
nh h ng th c s n n nh lún ( c ánh giá qua i u ki n d i ây) ả ưở ự ự đế ổ đị đượ đ đ ề ệ ướ đ
m i xem xét trong khi thi công (gia t i thêm 1 l p t ng ng t i trong giao ớ ả ớ ươ đươ ả
thông) 4
4
Trong ó:đ 4
: lún c k t khi có t i tr ng giao thông;Độ ố ế ả ọ 4
: lún c k t khi không có t i tr ng giao thông;Độ ố ế ả ọ 4
: lún d khi có t i tr ng giao thông;Độ ư ả ọ 4
: lún d yêu c u.Độ ư ầ 4
i v i các o n thay i t NT(không x lý) c a thi t k c không xét t i t iĐố ớ đ ạ đổ ừ ử ủ ế ế ũ ớ ả
tr ng giao thông sang Gia t i tr c (Gia t i tr c) khi xét t i t i tr ng giao ọ ả ướ ả ướ ớ ả ọ
thông s xem xét không thay i (v n gi nguyên NT) n u th a mãn các yêu ẽ đổ ẫ ữ ế ỏ
c u tính toán theo 22TCN211-06. Nh ng tr ng h p n y s b sung thêm k t ầ ữ ườ ợ à ẽ ổ ế
qu tính toán kh ng nh.ả để ẳ đị 4
2. PH NG PH P T NH TO NƯƠ Á Í Á 5
2.1 Lý thuy t v Ph ng pháp Tính toán thoát n c ngế à ươ ướ đứ 5
2.2 Lý thuy t v ph ng pháp tính toán C c cát m ế à ươ ọ đầ 9
2.3 Chi u d y l p m cát thoát n c:ề à ớ đệ ướ 12
2.4 Ph n m m ầ ề 13

3.1 Kh i l ng th tích n vố ượ ể đơ ị 14
3.2 C ng kháng c t không thoát n c ban u ườ độ ắ ướ đầ 14
3.3 H s t ng C ng kháng c t không thoát n c ệ ố ă ườ độ ắ ướ 18
3.5 Tóm t t giá tr t tính toán cho Thi t k x lý n n t y u ắ ị đấ ế ế ử ề đấ ế 24
4. PHÂN TÍCH XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 26
4.1 Th i gian cho công tác x lý n n t y u ờ ử ề đấ ế 26
4.2 S c n thi t c a bi n pháp x lý n n t y u ự ầ ế ủ ệ ử ề đấ ế 26
4.3 Các bi n pháp có th áp d ng x lý n n t y u.ệ ể ụ ử ề đấ ế 26
4.4 Phân o nđ ạ 33
4.5 K t qu thi t k x lý n n t y uế ả ế ế ử ề đấ ế 34
1
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Báo cáo tính toán xử lý nền đất yếu Gói thầu EX-4
(Km 33+000 đến Km 48+000)
1. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
Các tiêu chuẩn thiết kế sau đây được đề xuất áp dụng để thiết kế xử lý nền đất yếu:
- Quy trình Khảo sát và Thiết kế nền đường đắp trên đất yếu 22TCN262-2000,
- Đường cao tốc – Yêu cầu Thiết kế TCVN5729-1997.
Căn cứ các tiêu chuẩn trên, sau đây là các yêu cầu thiết kế xử lý nền đất yếu:
1.1 Độ lún và Độ cố kết
Nền đất yếu sẽ được xử lý để đảm bảo điều kiện như mô tả dưới đây:
a) Tuyến chính
- Độ lún dư (Sr) nhỏ hơn: 10cm đối với các đoạn đường dẫn đầu cầu, 20cm đối với các
đoạn còn lại, kể cả các đoạn có cống, cống chui.
- Độ cố kết không ít hơn 90% hoặc tốc độ lún dư nhỏ hơn 2cm/năm.
b) Đường ngang (Cầu vượt)
Nền đất yếu được xử lý đảm bảo yêu cầu tương ứng với tiêu chuẩn thiết kế đường ngang, cụ
thể:
- Đối với đường có vận tốc thiết kế V=80Km/h, độ lún dư yêu cầu Sr<10cm đoạn
đường đầu cầu, Sr<20cm đối với các đoạn còn lại.

- Đối với đường có vận tốc thiết kế V=60Km/h, các yêu cầu tương ứng là 20cm và
30cm.
- Không xử lý với đường có vận tốc thiết kế V=40Km/h trở xuống.
c) Đường gom
- Theo tiêu chuẩn 22TCN262-2000 và tiêu chuẩn thiết kế đường gom, thì xử lý đất yếu
sẽ không thực hiện với đường gom. Tuy nhiên, để phục vụ thi công tại các vị trí cống thoát
nước, tùy điều kiện địa chất, có thể xem xét các giải pháp như thay một phần đất yếu bằng cát,
đóng cọc tre,…Nội dung thiết kế này được thể hiện trong hồ sơ/bản vẽ thoát nước cho từng
cống cụ thể.
1.2 Độ ổn định chống trượt
Các điều kiện sau đây phải được xác nhận đối với độ ổn định chống trượt:
- Hệ số an toàn không nhỏ hơn 1,2 trong giai đoạn đắp và chờ cố kết, và
- Hệ số an toàn không nhỏ hơn 1,4 khi ở cuối giai đoạn chờ cố kết cuối cùng.
2
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
1.3 Tải trọng giao thông.
Tải trọng giao thông được xác định theo tiêu chuẩn 22TCN262-2000 từ các phương trình sau
đây:
lB
Gn
q
×
×
=
(1-1)
( )
ednbnB +×−+×= 1
(1-2)
Trong đó (xem Hình 1-1)
n: Số lượng xe,

G: Trọng lượng xe (=30 tấn trong trường hợp H30),
B: Bề rộng của tải trọng giao thông (Tối đa là 14,3m theo thiết kế, 1 bên),
l: khoảng cách giữa bánh xe trước và bánh xe sau (=6,6m, trong trường hợp H30),
b = 1,8 m, e = 0,5m, d = 1,3m.
Kết quả: B=11,6m, n=4, and q=1,57 t/m
2
và sẽ được phân bổ trên các làn xe chạy như sơ họa
tính toán ở Hình 1-2.
l
e /2
b
b
d
e /2
B
Hình 1-1 Sơ đồ tính toán tải trọng giao thông
1m
Theo thiết kế
1.5m 1m
q=1.57 t/m
2
q=1.57 t/m
2
1.5m
3
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 1-2 Giá trị tải trọng và phân bổ
Giá trị tải trọng q = 1.57T/m
2
cũng được xem như tải trọng gây lún và được đưa vào tính toán.

Theo 22TCN262-2000, tải trọng giao thông như xác định trên đây chỉ đưa vào tính toán ổn
định trượt. Tuy nhiên, theo yêu cầu của Chủ đầu tư, trong thiết kế điều chỉnh, ngoài ổn định
trượt, trong tính toán lún và ổn định lún cũng sẽ xem xét đến tải giao thông. Tuy nhiên, chỉ
những đoạn tải trọng giao thông có ảnh hưởng thực sự đến ổn định lún (được đánh giá qua
điều kiện dưới đây) mới xem xét trong khi thi công (gia tải thêm 1 lớp tương đương tải trong
giao thông).
( )
[ ]
[ ]
SrSrSS
q
c
q
c
>+−
Trong đó:
q
c
S
: Độ lún cố kết khi có tải trọng giao thông;
c
S
: Độ lún cố kết khi không có tải trọng giao thông;
q
Sr
: Độ lún dư khi có tải trọng giao thông;
[ ]
Sr
: Độ lún dư yêu cầu.
Đối với các đoạn thay đổi từ NT(không xử lý) của thiết kế cũ không xét tới tải trọng giao

thông sang Gia tải trước (Gia tải trước) khi xét tới tải trọng giao thông sẽ xem xét không thay
đổi (vẫn giữ nguyên NT) nếu thỏa mãn các yêu cầu tính toán theo 22TCN211-06. Những
trường hợp này sẽ bổ sung thêm kết quả tính toán để khẳng định.
4
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
2.1 Lý thuyết và Phương pháp Tính toán thoát nước đứng
a) Độ lún
Do sự thay đổi ứng suất gây ra bởi tải trọng của nền đường và độ sâu phân bố của đất, một lớp
đất sẽ được phân chia thành các lớp nhỏ để tính toán độ lún và độ lún của lớp đất sẽ là tổng độ
lún của các lớp nhỏ.
Có thể tính toán độ lún cố kết bằng cách sử dụng công thức gốc theo mô tả dưới đây (sau đây
gọi tắt là phương pháp
∆
e):
H
e
ee
S
o
c
0
1
1+
−
=
(2-1)
Hoặc bằng các công thức điều chỉnh sau đây (sau đây gọi tắt là phương pháp Pc/Cc):
0
0

0
log
1 P
PP
H
e
C
S
c
c
∆+
+
=
Đối với đất cố kết bình thường (2-2)
o
o
o
s
c
P
PP
H
e
C
S
∆+
+
= log
1
Đối với đất quá cố kết và P

c
>P
0
+
∆
P (2-3)
c
cc
o
s
c
P
PP
H
e
C
P
P
H
e
C
S
∆+
+
+
+
=
0
00
log

1
log
1
Đối với đất quá cố kết và P
c
<P
0
+
∆
P (2-4)
Về lớp đất cát, có thể sử dụng công thức sau đây để tính độ lún tức thời (phương pháp De
Beer)
o
o
i
P
PP
H
N
P
S
∆+
=
0
log4.0
(2-5)
Trong đó:
Sc: Độ lún cố kết,
Si: Độ lún tức thời của lớp đất cát,
e

o
: Hệ số rỗng tại áp lực P
0
(Hệ số rỗng ban đầu),
e
1
: Hệ số rỗng ở áp lực P
0
+
∆
P,
P
0
: Áp lực địa tầng,
∆
P: Áp lực do nền đường gây ra,
Cc: Chỉ số nén,
Cs: Chỉ số nở,
5
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Pc: Áp lực tiền cố kết,
H: Độ dày của lớp đất.
N: Giá trị Thí nghiệm Xuyên Tiêu chuẩn
b) Cố kết
Trường hợp không có đường thấm đứng, hệ số thời gian (T
v
) sẽ được tính toán theo công thức
(2-6) như sau:
2
H

Cvt
T
v
×
=
(2-6)
Sau đó độ cố kết sẽ được tính theo mối quan hệ Terzaghi U
v
– T
v
như sau:
2
1004






×=
U
T
v
π
nếu 0<U<53% (2-7)
( )
UT
v
−×−= 100log933.0781.1
nếu U>53% (2-8)

Trong đó:
t: Thời gian lún,
H: Chiều dài đường thấm,
Tv: Hệ số thời gian,
Uv: Độ cố kết,
Cv: Hệ số cố kết.
Trong trường hợp có đường thấm đứng như là Bấc thấm, Giếng cát, v.v được bố trí để xử lý
nền đất yếu, độ cố kết sẽ được xác định bằng biểu thức Carrillo:
( ) ( )
hv
UUU −−−= 1*11
(2-9)
Trong đó:
U: Độ cố kết,
U
v
: Thành phần cố kết thẳng đứng được tính như đề cập trên,
U
h
: Thành phần cố kết ngang được tính bằng kiến nghị Hansbo như sau:






×−
−=
F
T

U
h
h
8
exp1
(2-10)
2
.
e
h
h
d
tC
T =
(2-11)
6
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
rs
FFnFF ++= )(
(2-12)
2
2
2
2
4
13
ln
1
)(
n

n
n
n
n
nF
−
−
−
=
(2-13)
w
e
d
d
n =
(2-14)

















−=
w
s
s
h
s
d
d
k
k
F ln1
(2-15)
( )
w
h
r
q
k
zLzF −= 2
π
(2-16)
Trong đó:
T
h
: Hệ số thời gian,
C
h
: Hệ số cố kết ngang,

d
e
: Khoảng cách thoát nước hiệu quả (=1,13d
s
cho dạng hình vuông, =1,05d
s
cho dạng
hình tam giác),
d
s
: Khoảng cách từ tâm đến tâm giữa các đường thấm đứng,
d
w
: Đường kính/đường kính tương đương của đường thấm đứng,
k
h:
Hệ số thấm theo phương ngang,
k
s:
Hệ số thấm trong vùng đất bị xáo trộn,
d
s
: Đường kính mặt cắt ngang của vùng đất bị xáo trộn,
L: Chiều dài thoát nước,
q
w
: Khả năng thoát nước của đường thấm đứng
c) Sức kháng cắt do cố kết
Sức kháng cắt không thoát nước của đất yếu được xem là tăng lên 1 lượng
∆

C do cố kết được
xác định như sau:
( )
mUPPPC
c
××∆+−=∆
0
(2-17)
Trong đó:
∆
C: Lượng tăng của sức kháng cắt không thoát nước do cố kết,
m: Hệ số tăng của sức kháng cắt không thoát nước.
7
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
d) Kiểm toán trượt
Tư vấn kiến nghị sử dụng Phương pháp Bishop như công thức dưới đây để kiểm toán trượt.
( )
[ ]
∑
∑
×−+×
=
α
ϕ
sin
tan
1
w
buwbC
m

Fs
a
(2-18)






+=
Fs
m
a
ϕ
αα
tan
tan1cos
(2-19)
Trong đó (xem hình 2-2):
C: Lực dính,
ϕ
: Góc ma sát trong,
b: Bề rộng phân tố,
u: Áp lực nước lỗ rộng tác động đáy cung trượt,
W: Trọng lượng của phân tố,
α
: Góc nghiêng tại đáy cung trượt so với phương ngang.
α
Hình 2-2 Mô hình kiểm toán trượt
Trong trường hợp có sử dụng lớp vải địa kỹ thuật gia cường, cường độ kháng trượt được tính

như sau:
[ ]
pulloutbreak
TTT ,max=
(2-20)
Trong đó (xem hình vẽ 2-3),
k
Tensile
T
break
=
8
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
τ
×= bT
pullout
( )






×××=
ϕγτ
tan
3
2
'2 hk
Tensile: Cường độ chịu kéo đứt của vải (=200KN)

k: Hệ số an toàn (=2 với vải được làm bằng polyester theo 22TCN262-2000)
k’: Hệ số dự trữ (=0.66 theo 22TCN262-2000)
ττ τ τ τ τ
φ
γ,
Hình 2-3 Resistant force mobilized from reinforced geotextile
2.2 Lý thuyết và phương pháp tính toán Cọc cát đầm
a) Tổng quan
Phương pháp Cọc cát đầm (SCP) sử dụng tải trọng rung để xuyên một ống chống tạo cọc cát
đầm vào lớp đất yếu. Phương pháp này sẽ giúp gia tăng khả năng chịu tải, giảm độ lún cố kết,
tăng sức kháng theo phương ngang, tạo sự đồng đều cho đất, tăng hiệu quả thoát nước cố kết
do việc tăng độ chặt của đất. Phương pháp này được áp dụng cho hầu hết các điều kiện đất
gồm cả đất cát, đất sét và đất hữu cơ.
b) Thiết kế
•
Tỷ lệ thay thế
Tỷ lệ thay thế được định nghĩa bằng phương trình sau đây và sẽ được tính toán cho dạng hình
vuông và dạng tam giác như sau (hình 2-3):
9
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 2-3 Sơ đồ bố trí và quan niệm thiết kế Cọc cát đầm (SCP)
2
d
As
A
As
Fv ==
nếu là dạng vuông (2-21)
2
2

3
d
As
A
As
Fv ==
nếu là dạng tam giác (2-22)
Trong đó,
As: Diện tích mặt cắt ngang của Cọc cát đầm
d: Khoảng cách từ Tâm đến Tâm
•
Sức kháng cắt
Nền đất yếu sau khi được xử lý bằng Cọc cát đầm sẽ được xem là nền đất hỗn hợp gồm có
Cọc cát đầm và đất yếu bao quanh. Sức kháng cắt của nền đất hỗn hợp
τ
SC
được tính toán như
sau:
τsc=(1-Fv)(Co+Cu/p• (Po-Pc+μc•
σ
z
)•U+ Fv • (
γ
s'•Z+μs•
σ
z
)tan
ϕ
s• (cosθ)² (2-23)
τsc=(1- Fv)(Co+Cu/p• (Po-Pc+μc•


z )·U+(
γ
'm•Z+

z )•μs •Fv •tan
ϕ
s •(cosθ)² (2-24)
Trong đó,
10
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
µ
c: Hệ số giảm ứng suất,
Fvn
c
c
)1(1
1
−+
==
σ
σ
µ
µ
s: Hệ số tăng ứng suất,
Fvn
ns
s
)1(1 −+
==

σ
σ
µ

=2.5~3.5 điển hình, (3.0 bình quân).
n: Tỷ lệ phân chia ứng suất,
c
s
n
σ
σ
=
Cu/p: Tỷ lệ tăng cường độ

γ
s': Trọng lượng thể tích đẩy nổi của cát
Z: Độ sâu của mặt phá hoại

ϕ
s: Góc ma sát trong của cát

θ
: Góc giữa bề mặt phá hoại so với phương ngang
σ
z
: Ứng suất tăng tại mặt phá hoại do tải trọng nền đường đắp (Δσ)

σ
: Ứng suất bình quân

σ
c
: Ứng suất tác động lên lớp đất xung quanh

σ
s
: Ứng suất tác động lên Cọc cát đầm
γm' = Trọng lượng thể tích đẩy nổi của đất hỗn hợp
Góc ma sát trong của cát (của Cọc cát đầm) phụ thuộc vào tỷ lệ thay thế thể hiện trong bảng
2-1 dưới đây:
Bảng 2-1 Góc ma sát trong và Tỷ lệ phân chia ứng suất theo tỷ lệ thay thế
Tỷ lệ thay thế, Fv Góc ma sát trong
của cát,
ϕ
s
Tỷ lệ phân chia
ứng suất, n
0 ~ 0.4 30 3
0.4 ~ 0.7 30 2
0.7 ~ 1 30~35 1
Lực dính và góc ma sát của đất hỗn hợp dùng để phân tích sự ổn định của mái dốc được xác
định theo các phương trình tương ứng (2-25) và (2-26) sau đây, phương trình này xuất phát từ
phương trình (2-23).
11
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
( )
sm
ϕϕ
tantan
1

×=
−
(2-25)
C=(1-Fv)(Co+Cu/p· (Po-Pc+μc·
∆
P)·U (2-26)
Trong đó,
m= Fv×
µ
s
Po : Áp lực địa tầng
Pc : Áp lực tiền cố kết
∆
P: Áp lực nền đường đắp
•
Lún
Độ lún của đất hỗn hợp nhỏ hơn độ lún của đất không được xử lý vì Cọc cát đầm sẻ chia tải
trọng tác động lên mặt đất, và theo đó, làm giảm bớt ứng suất tác động lên đất. Tư vấn thiết kế
sử dụng công thức sau đây để tính độ lún của đất hỗn hợp:






∆×+
+
=
Po
PcPo

H
e
Cc
S
o
µ
log
1
Đối với đất cố kết thông thường (2-27)
o
o
o
s
c
P
PcP
H
e
C
S
∆×+
+
=
µ
log
1
Đối với đất quá cố kết và P
c
>P
0

+
∆
P (2-28)
c
cc
o
s
c
P
PcP
H
e
C
P
P
H
e
C
S
∆×+
+
+
+
=
µ
0
00
log
1
log

1
Đối với đất quá cố kết và P
c
<P
0
+
∆
P (2-29)
2.3 Chiều dày lớp đệm cát thoát nước:
Chiều cao cột nước áp lực do tải trọng nền đắp gây ra được tính toán theo công thức:
hK
SL
h
×
×
=∆
2
(2-30)
Trong đó:
∆
h: Chiều cao cột nước áp lực,
h: Chiều dầy lớp đệm cát,
K: Hệ số thấm lớp đệm cát,
L: Chiều dài đường thấm,
S: Tốc độ lún.
Để đảm bảo năng lực thoát nước của lớp đệm cát, chiều dầy của lớp đệm cát được thử dần
đảm bảo không nhỏ hơn trị số
∆
h.
12

Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
2.4
Phần mềm

Toàn bộ tính toán được thực hiện với sự trợ giúp của phần mềm máy tính: K-Embankment để
tính toán độ lún và cố kết và Geoslope để kiểm toán trượt.
13
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
3. CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN CỦA ĐẤT
Chi tiết điều kiện địa chất công trình và các đặc trưng của đất đựơc trình bày trong báo cáo
Khảo sát Địa kỹ thuật cho Gói thầu EX4 do Tổng công ty Tư vấn Thiết kế GTVT lập. Các
phần sau đây chỉ phân tích các chỉ tiêu tính toán của đất để xử lý đất yếu.
3.1 Khối lượng thể tích đơn vị
Theo số liệu thí nghiệm, sự thay đổi khối lượng thể tíchg (γ
w
) theo độ sâu của các lớp đất 1,
2a, 2b, 3, 5 và 6 được thể hiện trong hình 3-1
Hình 3-1 Sự thay đổi khối lượng thể tích tự nhiên theo độ sâu của đất
Từ hình vẽ trên, các giá trị sau sẽ được kiến nghị sử dụng:
- Lớp 1: γ=1.80t/m
3
- Lớp 2a: γ=1.55t/m
3
- Lớp 2b: γ=1.67t/m
3
- Lớp 3: γ=1.88t/m
3
- Lớp 5: γ=1.80t/m
3
- Lớp 6: γ=1.79t/m

3
3.2 Cường độ kháng cắt không thoát nước ban đầu
Cường độ kháng cắt không thoát nước ban đầu của đất yếu (Co) được xác định dựa trên các
cơ sở sau:
- Thí nghiệm cắt cánh hiện trường (FVST): Giá trị Co sẽ được tính trực tiếp từ FVST tiến
hành trong quá trình khoan nền đắp (Lỗ khoan-Y),
- Thí nghiệm ba trục, biểu đồ-UU (Thí nghiệm UU): Giá trị Co cũng được đánh giá trực tiếp
từ thí nghiệm UU trong phòng, những thí nghiệm này được tiến hành trên các mẫu nguyên
dạng, để có giá trị Co đáng tin cậy cho thiết kế, việc phân tích sẽ được tham khảo thêm những
cơ sở sau:
14
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
- Thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT): Giá trị Co sẽ được tính từ sức kháng xuyên đầu mũi (qc) theo
phương trình sau:

Nk
poqc
Co
−
=

(3-1)
Ở đó:
qc: Sức kháng xuyên đầu mũi,
po: Áp lực địa tầng,
Nk: Hệ số thực nghiệm, (Nk=15).
- Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT): Mối quan hệ thực nghiệm như sau sẽ được sử dụng để
tính giá trị Co từ giá trị N của thí nghiệm SPT.
)(100
16

KPa
N
Co ×=
(3-2)
Các dãy số liệu và giá trị Co điển hình của các thí nghiệm này được chỉ ra trong các hình sau
3-2, 3-3, 3-4 và 3-5
Hình 3-2 Kết quả thí nghiệm FVST và giá trị Co điển hình
15
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-3 Kết quả thí nghiệm và giá trị Co điển hình thí nghiệm UU
Hình 3-4 Co từ các kết quả thí nghiệm CPT và các giá trị điển hình của nó
16
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Figure 3-5 Co từ thí nghiệm SPT và giá trị điển hình
Các giá trị Co đặc trưng của các lớp đất từ bốn phương pháp thí nghiệm trên được tổng hợp
theo hình vẽ 3-6 sau.
Hình 3-6 Các giá trị Co đặc trưng từ các thí nghiệm và kiến nghị giá trị dùng cho thiết kế
Từ những phân tích trên, các giá trị C
0
sau sẽ được kiến nghị sử dụng:
- Lớp 1: Co=2.5 t/m
2
- Lớp 2A: Co=1.7 t/m
2
- Lớp 2B: Co=2.0 t/m
2
- Lớp 3: Co=2.63 t/m
2
- Lớp 5: Co=1.52 t/m
2

- Lớp 6: Co=3.21 t/m
2
17
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Riêng đối với lớp 4, lớp này được phát hiện như những thấu kính cát pha (SC, SC-SM) và sẽ
có biểu hiện hầu như đất cát, trong đó góc ma sát trong đóng vai trò quan trọng cho cường độ
đất và sẽ được tính từ mối quan hệ thực nghiệm Dunham (1954) như sau:
1512 +×= N
ϕ
(3-3)
Trong đó:
N: Giá trị SPT.
Theo đó, với giá trị SPT điển hình bằng 8,
ϕ
=25
o
.
3.3 Hệ số tăng Cường độ kháng cắt không thoát nước
Cường độ kháng cắt không thoát nước của đất yếu tăng do cố kết với hệ số gọi là “Hệ số tăng
cường độ kháng cắt không thoát nước” – m, hệ số này được tính từ thí nghiệm 3 trục, CU –
thí nghiệm CU và như đã chỉ ra trong Tiêu chuẩn 22TCN262-2000, m bằng tan (
ϕ
cu
).
Giá trị-m từ số liệu thí nghiệm CU được chỉ ra trong hình 3-7.
Hình 3-7 Hệ số tăng cường độ kháng cắt không thoát nước do cố kết
Theo hình vẽ trên, các giá trị thiết kế sau sẽ được kiến nghị sử dụng:
- Lớp 2A: m=0.26
- Lớp 2B: m=0.25
- Lớp 5: m=0.25

18
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Tuy nhiên, thí nghiệm CU chỉ được thực hiện cho lớp đất yếu, mà không có thí nghiệm cho
các dẻo cứng (lớp 1, 3 và 6). Hệ số m của những lớp này được xác định tham khảo từ giá trị
quan hệ C/P như sau (bảng 3-1)
Bảng 3-1 Xác định giá trị m
Lớp Co/Pc Kiến nghị giá trị m
1 0.316 0.30
3 0.258 0.25
6 0.240 0.25
3.4 Điều kiện cố kết trước và Các chỉ tiêu cố kết
Hình 3-8 thể hiện các giá trị áp lực tiền cố kết của trầm tích gói thầu EX4 so với áp lực địa
tầng của lớp đất.
Hình 3-8 Biến thiên của Pc với chiều sâu và so với áp lực địa tầng
Các số liệu đó chỉ ra rằng các lớp trầm tích khoảng chừng từ 10m lên trên là quá cố kết và từ
10m trở xuống là cố kết thông thường. Áp lực tiền cố kết của các lớp đất này được xác định từ
19
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
thí nghiệm cố kết như liệt kê dưới đây:
- Lớp 1: Pc=7.9 t/m
2
,
- Lớp 2A: Pc=6.5 t/m
2
,
- Lớp 2B: Pc=7.3 t/m
2
,
- Lớp 3: Pc=10.2 t/m
2

,
- Lớp 5: Pc=9.5 t/m
2
,
- Lớp 6: Pc=13.4 t/m
2
,
Các đường cong thí nghiệm nén, hệ số cố kết và hệ số thấm của các lớp 2A, 2B, 3, 5 và 6 từ
thí nghiệm cố kết được tổng hợp theo các hình vẽ 3-9, 3-10, 3-11, 3-12 và 3-13 cũng như các
giá trị đặc trưng của từng lớp đất tương ứng được kiến nghị sử dụng cho thiết kế.
Hình 3-9 Các đường cong thí nghiệm và giá trị đặc trưng của lớp đất 2A
Hình 3-10 Đường cong thí nghiệm và điển hình cho lớp đất 2B
20
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-11 Đường cong thí nghiệm và giá trị điển hình của lớp 3
Hình 3-12 Đường cong thí nghiệm và giá trị điển hình của lớp 5
Hình 3-13 Đường cong thí nghiệm và giá trị điển hình của lớp 6
Chỉ số nén của các lớp đất 1, 2a, 2b, 3, 5, và 6 từ các thí nghiệm cố kết cũng được tổng hợp
cùng vói các giá trị đặc trưng theo hình dưới đây:
21
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-14 Số liệu thí nghiệm và chỉ số nén lún của các lớp đất 1, 2a, 2b, 3, 5 và 6
Từ hình vẽ trên cho thấy các số liệu thí nghiệm rất hạn chế, trừ lớp 2b. Để có được số liệu tốt
nhất dùng cho thiết kế, cũng cần xem xét kiểm tra trên mối quan hệ giữa Cc và các số liệu thí
nghiệm khác. Hình vẽ 3-15 và 3-16 là biểu đồ quan hệ giữa Cc và e, giữa Cc và Wn theo các
số liệu thí nghiệm.
Từ hình vẽ cho kết quả R
2
=0.9 là hợp lý. Điều đó có nghĩa là mối quan hệ theo như trên là có
thể chấp nhận được.

Theo như các quan hệ này, giá trị Cc từ các số liệu thí nghiệm cũng như các giá trị kiến nghị
sử dụng được tính toán và tổng hợp theo bảng sau:
Lớp đất Cc=f(e) Cc=f(Wn) Cc=tested Kiến nghị
1 0.194 0.199 0.107 0.17
2a 0.583 0.587 0.632 0.60
2b 0.419 0.421 0.439 0.44
3 0.182 0.184 0.153 0.18
5 0.287 0.298 0.273 0.29
6 0.307 0.317 0.358 0.31
22
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Hình 3-15 Quan hệ giữa chỉ số nén lún và hệ số rỗng
Hình 3-16 Quan hệ giữa chỉ số nén lún và độ ẩm
23
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Cũng giống như vậy, hệ số cố kết và hệ số thấm của lớp 1 cũng chỉ có 1 mẫu và được kiến
nghị tính toán từ cùng mối quan hệ đó với hệ số rỗng được thể hiện theo hình 3-14 dưới đây:
Hình 3-17 Quan hệ giữa hệ số cố kết và hệ số thấm với hệ số rỗng
Theo như mối quan hệ trên, hệ số Cv và Kv của lớp đất 1 được tính toán và kiến nghị như sau
Chỉ tiêu Lớp 1
e 0.907
Cv x 10
-3
cm
2
/sec 3.460
K x 10
-7
cm/sec 1.440
3.5 Tóm tắt giá trị đất tính toán cho Thiết kế xử lý nền đất yếu

Theo như phân tích ở trên, các giá trị tính toán của đất cho thiết kế xử lý nền đất yếu được
tóm tắt trong bảng 3-1 sau.
Bảng 3-1 Tóm tắt các thông số tính toán của đất kiến nghị cho Thiết kế xử lý nền đất yếu
24
Báo cáo điều chỉnh tính toán Xử lý nền đất yếu gói thầu EX-4 Đường ô tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
Vật liệu đắp nền đường
γ (t/m3)
C (t/m2)
ϕ (o)
1.85 0 30
25