Nghiên cứu giải pháp sử dụng vôi trộn với đất phong hóa từ đá magma axit để làm giảm tính trương nở của đất phục vụ công tác xây dựng và nâng cấp, sửa chữa hồ chứa vừa và nhỏ trên

L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan Lu n v n th c s này là công trình nghiên c u c a b n thân. Các s
li u k t qu trình bày trong lu n v n này là đúng s th t, có ngu n g c rõ ràng, và
ch a đ

c công b trong b t k công trình nghiên c u nào.
Tác gi

Nguy n Huy V

1

ng


L IC M
Lu n v n đ

N
c hoàn thành, là thành qu c a s c g ng, n l c h t mình và s giúp đ

t n tình c a các th y cô trong b môn
đ c bi t d

is h

a k thu t tr

ng

i h c Th y L i Hà N i,

ng d n khoa h c c a th y PGS.TS Ph m H u Sy.

Tác gi xin b y t lòng bi t n sâu s c t i th y h

ng d n, đã t n tâm h

h c su t quá trình t khi l a ch n đ tài, xây d ng đ c

ng d n khoa

ng đ n khi hoàn thành lu n

v n.
Tác gi xin chân thành c m n các th y cô trong b môn

a k thu t, khoa Công trình

đã giúp đ và t o đi u ki n tác gi hoàn thành lu n v n này. Xin chân thành c m n
các b n đ ng nghi p t i phòng

a k thuât - Vi n Th y công đã cung c p nh ng s

li u c n thi t và t o đi u ki n thu n l i đ tác gi thí nghi mtrong phòng và tác nghi p
t i hi n tr
Nhà n

ng. Tác gi xin trân tr ng c m n s cho phép s d ng s li u t đ tài c p

c mã s TN3/T30, thu c ch

ng trình Tây Nguyên 3 c a Vi n Hàn lâm Khoa

h c và Công ngh Vi t Nam.
Hà N i, ngày 3 tháng 10 n m 2016
Tác gi

Nguy n Huy V

2

ng


M CL C
L I CAM OAN ....................................................................................................................................... 1
L I C M N.............................................................................................................................................. 2
M C L C.................................................................................................................................................... 3
DANH M C HÌNH V ............................................................................................................................ 6
DANH M C B NG BI U...................................................................................................................... 8
1.

Tính c p thi t c a đ tài ................................................................................................................. 9

2.

M c đích c a đ tài. .....................................................................................................................11

3.

Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u...............................................................................11

4.

i t ng và ph m vi nghiên c u: ............................................................................................12

CH

NG 1:T NG QUAN...................................................................................................................13

1.1

Nh ng k t qu nghiên c u v tr ng n c a đ t trên th gi i...............................................13

1.1.1

nh h ng c a khoáng v t sét: ..................................................................................................14

1.1.2

nh h ng c a c u trúc c a đ t. ................................................................................................16

1.1.3

nh h ng c a đ

1.1.4

nh h ng c a đ ch t ban đ u c a đ t . .................................................................................17

1.1.5

nh h ng c a hàm l ng h t sét . ...........................................................................................18

1.1.6

nh h ng c a môi tr ng n c...............................................................................................19

1.1.7

nh h ng c a s thay đ i đ

m ban đ u c a đ t . ...................................................................................16

m theo chu k ........................................................................19

1.1.8 Phân lo i đ t tr ng n :...............................................................................................................20
1.1.9 Các gi i pháp x lý đ t tr ng n :............................................................................................21
1.2
Tình hình nghiên c u và s d ng đ t lo i sét có tính tr ng n vào công trình đ t đ p
Vi t Nam:....................................................................................................................................................23
1.2.1 M t s nghiên c u c b n v các đ c tính tr ng n tan rã c a đ t đ p ..............................23
1.2.2 Các nghiên c u v gia c đ t b ng vôi......................................................................................26
1.2.3

ng x v i đ t tr ng n khi s d ng làm v t li u đ p đ p .................................................27

K t lu n ch ng 1......................................................................................................................................28
CH NG 2: TÀI NGUYÊN
T PHONG HÓA T

Á MAGMA AXIT,C S LÝ
THUY T C A GI I PHÁP C I T O TÍNH TR NG N C A CHÚNG B NG
PH NG PHÁP TR N VÔI................................................................................................................29
2.1

c đi m phân b c a v phong hóa magma trên đ a bàn Tây Nguyên .............................29

2.1.1 Xâm nh p Proterozoi ...................................................................................................................29

3


2.1.2 Các thành t o xâm nh p Paleozoi s m – gi a (PZ 1-2) ...........................................................31
2.1.3 Các thành t o xâm nh p Paleozoi mu n ( PZ3) ......................................................................31
2.1.4 Xâm nh p Mezozoi s m (MZ1) ................................................................................................34
2.1.5 Các thành t o xâm nh p Mezozoi mu n – Kainozoi (MZ3 – KZ) .......................................35
2.1.6 M t c t đ c tr ng c a v phong hóa trên đá magma axit ......................................................36
2.1.7 Thành ph n v t ch t c a v phong hóa trên đá magma axit ..................................................37
2.2

C s lý thuy t c a gi i pháp c i t o tính tr ng n c a đ t b ng vôi .................................38

2.1.1 C u trúc m ng tinh th c a m t s khoáng v t sét ..................................................................38
2.1.2 Các đ c tr ng c lý c a m u ch b ...........................................................................................41
2.1.3

ng x c a vôi trong môi tr ng đ t – n c khi ti p xúc.....................................................44

2.2.2 M t s tính ch t c lý c a h n h p vôi – đ t qua m t s công trình
n c ngoài. ............................................................................................................................................45

K t lu n ch ng 2......................................................................................................................................48
CH NG 3: NGHIÊN C U C I T O TÍNH TR NG N C A
TPHONG HÓA
TÂY NGUYÊN B NG PH NG PHÁP TR N VÔI...................................................................49
3.1

Các ch tiêu và ph ng pháp thí nghi m...................................................................................49

3.2

Thi t k thí nghi m. .....................................................................................................................51

3.3

Quy trình thí nghi m ....................................................................................................................52

3.4

Lo i đ t, vôi thí nghi m...............................................................................................................54

3.5

K t qu nghiên c u. .....................................................................................................................56

3.5.1 Tính đ m nén c a h n h p v t li u đ t –vôi.............................................................................56
3.5.2 Xác đ nh t l ph i tr n t i u ....................................................................................................59
3.5.3

nh h ng c a vôi đ n tính tan rã c a đ t. ...............................................................................66

3.5.4

nh h ng c a vôi đ n s c kháng c t c a đ t. .......................................................................71

3.5. 5.

nh h ng c a vôi đ n tính th m c a đ t.................................................................................78

K t lu n ch ng 3......................................................................................................................................81
CH

NG 4: NGHIÊN C U QUY TRÌNH THI CÔNG ................................................................83

4.1

M t s yêu c u v i v t li u đ u vào ..........................................................................................83

4.1.1

i v i đ t .....................................................................................................................................83

4.1.2

i v i vôi.....................................................................................................................................84

4.1.3

i v i n c. ................................................................................................................................85

4.2

Quy trình thi công.........................................................................................................................85

4.2.1 Công tác chu n b .........................................................................................................................85
4.2.2 Các b c thi công.........................................................................................................................86

4


4.3

Quy trình ki m tra và nghi m thu ..............................................................................................87

4.3.1 Tr c khi công trình đ c thi công ...........................................................................................87
4.3.2 Trong quá trình thi công ..............................................................................................................87
4.3.3 Nghi m thu l p đ t đ p sau khi thi công...................................................................................88
K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................................................90
1

Nh ng k t qu đ t đ c: ...............................................................................................................90

2.

Nh ng t n t i và h n ch ...............................................................................................................90

3.

Ki n ngh v h ng nghiên c u ti p theo ....................................................................................91

5

DANH M C HÌNH V
Hình 1 Tính tr ng n và tan rã c a đ t đ p gây xói l th ng l u đ p h Ea M’Ró .............................. 10
Hình 2 S t l mái th ng l u đ p h Dak M’Hang, và th m h Su i á................................................ 10
Hình 3 S t lún và l y hóa m t đ p (h C Króa 2)........................................................................................... 10
Hình 1.2 Quan h gi a đ m tr ng n c a đ t sét l y t m Neliđov và đ m ng v i gi i h n
d o c a đ t. ............................................................................................................................................................... 17
Hình 1.3 S thay đ i đ tr ng n t do (đ ng li n) và áp l c tr ng n (đ ng đ t) v i dung
tr ng khô (γc) c a đ t. ........................................................................................................................................... 18
Hình 1.4 Quan h gi a hàm l ng sét và đ tr ng n . .................................................................................. 19
Hình 2.1 M t c t đi n hình c a v phong hóa trên đá magma axit................................................................ 37
Hình 2.2 S đ phân b các l p m ng tinh th khoáng v t sét: .................................................................. 38
Hình 2.2 S thay đ i c a đ m gi i h n ch y khi tr n đ t v i vôi. .............................................................. 46
Hình 2.3 S thay đ i c a đ m gi i h n d o khi tr n đ t v i vôi. ................................................................ 46
Hình 2.4 S thay đ i c a đ tr ng n khi hàm l ng vôi thay đ i. ............................................................ 47
Hình 2.5 S thay đ i c a áp l c tr ng n khi hàm l ng vôi thay đ i. ..................................................... 47
Hình 3.1 Ch b m u và thí nghi m tr ng n .................................................................................................. 52
Hình 3.2 V trí c a h Sen trên n n b n đ đ a ch t .......................................................................................... 54
Hình 3.3 Bi u đ t ng h p công tác xác đ nh đ ch t t t nh t và đ m t i u .......................................... 56
Hình 3.4 S thay đ i tính d o c a đ t theo hàm l ng vôi.............................................................................. 58
Hình 3.5 Quan h gi a đ tr ng n , áp l c tr ng n và hàm l ng vôi t i các ngày tu i.................... 62
Hình 3.6 nh h ng c a th i gian đ n đ tr ng n , áp l c tr ng n

các hàm l ng vôi khác

nhau............................................................................................................................................................................ 64
Hình 3.7 nh h ng c a đ ch t đ n tính tr ng n và áp l c tr ng n c a h n h p v t li u ............. 65
Hình 3.8 Quan h gi a s c kháng c t c a đ t và hàm l ng vôi trong đi u ki n bão hòa và ch b ....... 73

6


Hình 3.9 S gia t ng s c kháng c t c a h n h p đ t – vôi theo th i gian trong đi u ki n bão hòa và
ch b

các m c đ m ch t khác nhau. ................................................................................................................ 76

Hình 3.10 T ng quan gi a h s th m và hàm l ng vôi............................................................................. 80
Hình 3.11 T ng quan gi a h s th m và m c đ đ m ch t........................................................................ 80

7


DANH M C B NG BI U
B ng 1.1 Ho t tính c a m t s khoáng v t............................................................................................. 15
B ng 1.2 Ho t tính c a m t s khoáng v t trong đ t có ngu n g c bi n............................................ 15
B ng 1.3 Phân lo i đ t tr ng n theo USBR ....................................................................................... 20
B ng 1.4 Phân lo i đ t tr ng n theo

2-05-08-85. .................................................................. 21

B ng 2.1 Thành ph n khoáng hóa c a v phong hóa trên đá magma axit khu v c Tây Nguyên....... 37
B ng 2.2 Ch tiêu c lý c a đ t đ p có ngu n g c s n tích (dQ) t đá magma axit........................ 42
B ng 2.3 Ch tiêu c lý c a đ t đ p có ngu n g c tàn tích (eQ) t đá magma axit ........................... 43
B ng 2.4 K t qu thí nghi m m t s ch tiêu v t lý c a đ t v i các hàm l ng vôi khác nhau. ...... 46
B ng 3.1 Các ch tiêu và tiêu chu n áp d ng ......................................................................................... 54
B ng 3.2 T ng h p các ch tiêu v t lý c a m u đ t............................................................................... 55
B ng 3.3 Thành ph n hóa h c c a vôi.................................................................................................... 55
B ng 3.4 So sánh ch tiêu đ m nén tr c và sau khi tr n vôi............................................................... 57

B ng 3.5 So sánh tính d o c a đ t tr c và sau khi tr n vôi .............Error! Bookmark not defined.
B ng 3.7 So sánh ch tiêu tan rã c a đ t tr c và sau khi tr n vôi....................................................... 66
B ng 3.8 So sánh s c kháng c t τ (kG/cm2) c a đ t tr c và sau khi tr n vôi. ................................. 72
B ng 3.9 So sánh h s th m c a đ t tr c và sau khi tr n vôi .......................................................... 79
B ng 4.1 Phân lo i vôi theo hàm l ng (CaO + MgO) và đ m n...................................................... 84

8


U

M

1. Tính c p thi t c a đ tài
Tây Nguyên hi n có 1129 h ch a v a và nh , trong đó có 287 h phân b trên n n là
v phong hóa c a đá magma axit v i công trình đ u m i ch y u là đ p đ t. Hi n nay
r t nhi u công trình đã b xu ng c p nghiêm tr ng mà nguyên nhân ít nhi u có liên
quan đ n các tính ch t đ c bi t (tr
tr

ng n , tan rã) c a đ t đ p ho c đ t n n. Tính

ng n c a đ t có th làm xói h ng các c u ki n đ

này nh t m lát mái đ p, b kênh, mái tràn. S tr
n đ nh mái đ p gây ra tr

t. Tr

c xây d ng trên m t t lo i đ t

ng n c a đ t c ng có th làm m t

ng n và co ngót c a đ t có th làm phát tri n các

khe n t trong thân đ p gây ra hi n t

ng th m n u không x lý k p th i có th gây ra

v đ p.
Tr

ng n , co ngót và tan rã là nh ng tính ch t đ c bi t c a đ t mà th

cho đ t có ngu n g c phong hóa. Khác v i đ t tr m tích đ
trong n

c, đ t phong hóa đ

ng đ c tr ng

c hình thành do l ng đ ng

c hình thành trên các vùng đ i núi do quá trình bi n đ i

v t lý, hóa h c làm thay đ i thành ph n, tính ch t. Nói cách khác, đ t phong hóa
không ph i hình thành trong môi tr
tính tr

ng n , co ngót và tan rã.

ng n

c,vì v y khi g p n

c th

ng ít nhi u có

t phong hóa t đá magma axit c ng n m trong tình

tr ng chung đó.
Tây Nguyên là vùng cao nguyên r ng l n, b m t đ

c ph b i v phong hóa c a các

thành t o tr m tích l c nguyên, bazan, các đá magma axit và đá bi n ch t. Nh đã nói
trên, trong ph m vi vùng này có đ n 287 h ch a v a và nh xây d ng trên n n v
phong hóa c a đá magma axit. M c dù đ t phong hóa t đá magma axit có các tính
ch t b t l i nh v y nh ng vi c xây d ng h ch a đ ph c v cho Th y l i, Th y đi n
và dân sinh trong vùng là không th không làm. B i v y v n đ ch còn là nghiên c u
kh c ph c các tính ch t b t l i c a chúng đ xây d ng. M c dù nghiên c u v tính ch t
tr

ng n c a đ t là không m i, tr

đ

c nghiên c u nh ng s tàn phá do các tính ch t b t l i này v n c x y ra. M t s

hình nh làm ví d đ

c trình bày d

c đây khi xây d ng công trình chúng c ng đã
i đây đã minh ch ng đi u đó. B i v y đ tài

“Nghiên c u gi i pháp s d ng vôi tr n v i đ t phong hóa t đá magma axit đ làm

9


gi m tính tr

ng n c a đ t ph c v công tác xây d ng và nâng c p, s a ch a h

ch a v a và nh trên đ a bàn Tây Nguyên”là r t c p thi t và có ý ngh a th c ti n cao.
M t s hình nh xu ng c p c a h ch a do các tính ch t đ c bi t c a đ t đ p gây ra

Hình 1 Tính tr ng n và tan rã c a đ t đ p gây xói l th ng l u đ p h Ea M’Ró

Hình 2 S t l mái th ng l u đ p h Dak M’Hang, và th m h Su i á

Hình 3 S t lún và l y hóa m t đ p (h C Króa 2)

10


2. M c đích c a đ tài.
- Nghiên c u đ a ra đ

c t l pha tr n h p lý gi a vôi v i đ t phong hóa t đá

magma axit đ h n h p v t li u có đ tr
- Nghiên c u đ a ra đ

ng n n m trong gi i h n cho phép.

c quy trình công ngh thi công đ p đ p khi tr n đ t v i vôi.

3. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u.

a) Cách ti p c n:
+ Ti p c n công ngh m i c a n
các công trình t
+

ng t đã làm

c ngoài qua các tài li u sách v , qua kinh nghi m

Vi t Nam.

ng d ng và thí nghi m cho các công trình c th .

b) Ph

ng pháp nghiên c u:

- Nghiên c u lý thuy t:
+ Nghiên c u b n ch t c a quá trình phong hóa hóa h c đá magmaaxit , thành ph n
khoáng v t c a s n ph m phong hóa t đá magma axit .
+ Nghiên c u b n ch t c a quá trình tr

ng n c a đ t phong hóa t đá magma axit

+ Nghiên c u b n ch t c a quá trình hóa lý x y ra gi a vôi, n

c và thành ph n

khoáng hóa c a đ t
- Nghiên c u th c nghi m:
+ Nghiên c u các đ c tính c lý c a v t li u đ t đ p có ngu n g c phong hóa t đá
magma axit trên đ a bàn Tây Nguyên.
+ Nghiên c u xác đ nh t

ng quan th c nghi m gi a đ tr

ng n c a đ t v i t l

pha tr n ph gia vôi.
+ Nghiên c u xác đ nh ng

ng t i đa c a ph gia vôi đ đ t đ

c đ tr

ng n cho

phép cho t ng lo i đ t phong hóa t đá magma axit ng v i t ng đi u ki n ng d ng.

11


it

4.
it

ng và ph m vi nghiên c u:

ng nghiên c u là đ t phong hóa t đá magma axít. Ph m vi nghiên c u gi i

h n là m v t li u c a h Sen thu c huy n M’ rak t nh
khuôn kh c a đ tài c p nhà n

c “Nghiên c u đ xu t các gi i pháp nâng cao n ng

l c h ch a v a và nh đáp ng nhu c u c p n
tri n b n v ng tài nguyên n

k L k. Lu n v n n m trong

c vùng Tây Nguyên”.

12

c cho s n xu t, sinh ho t và phát

CH

NG 1:T NG QUAN

1.1 Nh ng k t qu nghiên c u v tr
Tr

c khi nghiên c u đ c tính tr

quan sau đây. Tr
giá m c đ tr

ng n c a đ t trên th gi i

ng n c a đ t c n th ng nh t m t s thu t ng liên

ng n là s t ng th tích c a đ t khi đ t b làm

ng n ng

ni m liên quanlà “đ

m tr

i ta dùng khái ni m “đ tr
ng n ” và “áp l c tr

đ t là m c đ t ng th tích c a đ t khi b làm

l

ng t ng th tích do tr

b ng % th tích; đ

m tr

đánh

tr

ng n th tích c a

c; v tr s , nó là t s gi a

ng n và th tích ban đ u c a đ t, ký hi u là D Tr.n , bi u th
ng n là đ

mc ađ tt

nh t, ký hi u là W Tr.n , bi u th b ng % kh i l
phát sinh trong đ t do tr

c.

ng n th tích” và hai khai

ng n ”.
tn

tn

ng ng v i đ tr

ng. Áp l c tr

ng n l n

ng n c a đ t là áp l c

ng n b kìm hãm hoàn toàn b i t i tr ng ph n áp v a đ

làm cho đ t không có bi n d ng n , ký hi u là P Tr.n , bi u th b ng kG/cm2.
Tr

ng n là đ c tính b t l i c a đ t trong xây d ng, có th gây nguy hi m cho công

trình, vì v y đ

c quan tâm nghiên c u nhi u. Tr n Th Thanh (1998) [7] đã s u t m

và gi i thi u k t qu nghiên c u c a các nhà khoa h c Nga và các n
thu c Liên Xô tr

c đây.

các tác gi Β

e H. . và M

.

(1971),

. (1972, 1974) ,
.

.

áng chú ý là các tài li u nghiên c u đã đ

c C ng hòa
c công b c a

O.M. (1971), Kpac
. A (1974),

và

.

(1960), Po

K.

K.

và

và các c ng s

.

1968,

. . (1971). Bên c nh đó Tr n Th Thanh (1998) [7]

và

c ng gi i m t s công trình nghiên c u đã đ

c công b các nhà khoa h c ph

ng

Tây nh Roy Whitlow (1983, 1989), Joseph E. Bowles (1979, 1984), Hsai-Yang Pang
(1991), và D.G, Fredlund, H. Rahardjo (1993). Khi t ng h p k t qu nghiên c u c a
các nhà khoa h c ng

i Trung Qu c Tr n Th Thanh (1998) [7] đã trích d n m t s

k t qu nghiên c u đã đ

c công b c a các tác gi : Wan Chuan, Lui chu Te, Tao

chian Sheng (1994). Các nghiên c u v đ t tr
vào các h

ng sau đây.

13

ng n c a các nhà khoa h c t p trung


1.1.1

nh h

ng c a khoáng v t sét:

S tr

ng n c a đ t có liên quan đ n s thay đ i chi u dày các l p n

c liên k t

đ

c hình thành xung quanh các h t keo và sét trong quá trình th y hóa, do đó m c đ

tr

ng n ph thu c đáng k vào hàm l

ng và lo i khoáng v t sét.

(1979) đã chia khoáng v t sét thành hai nhóm theo kh n ng thay đ i kho ng
cách gi a các l p tinh th :
- Nhóm khoáng v t sét có ho t tính y u,bao g m kaolinite, pirophilite, muscovite,
biotite, hydromica

.- Nhóm khoáng v t sét có ho t tính m nh nh montmorillonite.
Theo Lomtadze (1978) [17] d u hi u đ c tr ng c a các khoáng v t thu c nhóm
montmorillonite là l
môi tr

ng n

c trong thành ph n c a chúng thay đ i m nh theo đ

ng xung quanh, đ ng th i n

đi vào không khí nêú nh đ

m

c có th tách ra kh i thành ph n khoáng v t đ

m không khí th p và ng

c l i, có th h p th n

cc a

không khí m. Các khoáng v t thu c nhóm montmorillonite h u nh hoàn toàn đ

c

thành t o trong đi u ki n ngo i sinh, ph n l n là quá trình phong hóa c a các đá
magma trung tính trong đi u ki n môi tr

ng pH = 7÷8,5,

đi u ki n khí h u khô và

n a khô, ôn hòa m áp.
Trong nh ngn m tr

c đây, các tác gi nh Roy Whitlow (1983, 1989), Joseph E.

Bowles (1979, 1984) đã phát hi n ra r ng trong đi u ki n bi n mica (muscovite và
xerisite) b phân h y t o ra m t nhóm khoáng v t t

ng t nhau v c u trúc g i là

illite. Liên k t c u trúc c a illte kém n đ nh h n so v i kaolinite, nên ho t tính c a
illite l n h n kaolinite.
Joseph E. Bowles dùng ch s ho t tính c a sét, xác đ nh theo công th c (1-1) đ so
sánh ho t tính c a kaolinite, illite và montmorillonite (b ng 1.1)
Ch s d o

Ho t tính c a sét =

(1-1)
Hàm l

14

ng h t sét

Trong đó, hàm l

ng h t sét đ

c tính cho d < 0,002mm.

B ng 1.1 Ho t tính c a m t s khoáng v t
Khoáng v t

Ho t tính

- Kaolinite

0,4-0,5

- Illite

0,5-1,0

- Montmorillonite

1,0-7,0

S li u đó cho th y r ng khoáng v t sét montmorillonite có ho t tính cao h n sét illite
và kaolinite. Theo Roy Whitlow, giá tr ho t tính đi n hình c a m t s khoáng v t sét
và đ t ph bi n trong b ng (1.2).
Kh n ng tr

ng n c a sét montmorillonite r t cao.

bi t khi có ngu n g c bi n, có đ c tính tr

t ch a t l illite đáng k , đ c

ng n cao trong khi đ t kaolinite kém nh y

c mh n
B ng 1.2 Ho t tính c a m t s khoáng v t trong đ t có ngu n g c bi n
Khoáng v t

Ho t tính

- Kaolinite

0,4

- Illite

0,9

- Montmorillonite

> 1,25

t

Ho t tính

-

t sét kaolinite

-

t sét h u c c a sông

0,40-0,50
> 1,25

Các k t qu nghiên c u trên là c s đ d a vào thành ph n khoáng v t sét có th phán
đoán đ

c tính ch t tr

montmorillonite s tr

ng n c a đ t có ch a chúng. Thí d đ t có ch a nhi u
ng n nhi u h n đ t ch a khoáng v t illite và kaolinite. Tuy

nhiên ngoài y u t thành ph n khoáng v t sét, đ c đi m tr

ng n c a đ t lo i sét còn

ph thu c vào c u trúc, tr ng thái c a đ t và môi tr

c tác d ng v i đ t.

15

ng n

1.1.2
V

nh h

nh h

ng c a c u trúc c a đ t.

ng c a c u trúc đ n tính tr

ng n c a đ t, Tr n Th Thanh (1998) [7] đã

t ng h p các k t qu nghiên c u c a O

. Các k t qu nghiên c u đó đã ch ra

r ng các m u đ t nguyên d ng v i c u trúc t nhiên tr

ng n nh h n so v i m u đ t

có k t c u phá h y ch b l i. Khi phá h y c u trúc t nhiên, tr s tr
ph thu c vào thành ph n tr ng thái c a chúng và môi tr
1.1.3

nh h

ng c a đ

Tính quy lu t v s tr
đ

ng bên ngoài.

m ban đ u c a đ t .

ng n c a đ t đ i v i đ

m ban đ u khác nhau theo th i gian

c nghiên c u b i Holtz, W. G và Gibbs, H. J.,Xap
.

ng n c a đ t

.

và

,

. . và m t s tác gi khác. K t qu nghiên c u c a các tác gi đó cho

th y r ng, đ

m ban đ u c a đ t có nh h

ng r t l n đ n tr s tr

ng n . S tr

ng

n gi m nh khi t ng đ

m ban đ u c a đ t.

tr

ng n c a đ t k t thúc ho c n u còn x y ra thì c ng không

ng n càng dài. S tr

l n khi đ

m ban đ u (Wo) v

t quá đ

m ban đ u càng nh , quá trình

m gi i h n d o Wp, t c là khi Wo > Wp.

Hình 1.1S thay đ i c a đ tr ng n (đ ng li n) và áp l c tr
theo đ m ban đ u c a các m u ch b .

ng n (đ

ng đ t)

1– Sét kaolinite; (2)– Sét montmorillonite.
Nh ng k t qu nghiên c u đ

c th c hi n b i

trên nh ng m u ch b t

đ t sét kaolinite và montmorillonite cho th y r ng bi n d ng và áp l c tr
quan h tuy n tính v i đ

m ban đ u Wo, th hi n b ng ph

Dtr .n ( Ptr .n ) = K w (Wtr .n − Wo )

16

(1-2)

ng trình:

ng n có


Trong đó:
Kw = tg α – H s góc c a hàm tr
Wo –
W tr.n –

ng n

m ban đ u c a m u.
m tr

ng n c a m u.

Trên hình 1.2 c ng ch ra r ng đ

m tr

ng n (W tr.n ) có m i liên quan nh t đ nh v i

gi i h n d o (Wp).

Hình 1.2 Quan h gi a đ
1.1.4

nh h

Theo

.

.

m tr ng n c a đ t sét l y t m Neliđov và đ
h n d o c a đ t.

m ng v i gi i

ng c a đ ch t ban đ u c a đ t .
(1968), gi a đ tr

ng n và áp l c tr

ng n c a đ t có m i

liên h ch t ch , có quan h tuy n tính v i đ ch t c a đ t. Quan h đó có d ng d
đây (hình 1.3).

17

i


Hình 1.3 S thay đ i đ tr ng n t do (đ ng li n) và áp l c tr ng n (đ ng đ t) v i
dung tr ng khô (γc) c a đ t.
(1) – Sét kaolinite (2), Sét montmorillonite.

Dtr .n ( Ptr .n ) = K γ (γ − γ o )
trong đó:

(1-3)

γ 0 - Dung tr ng ban đ u c a đ t.
γ- Dung tr ng ban đ u c a đ t sau khi tr
K γ -H s v tính tr

đ

ng n , đ

ng n .

c xác đ nh nh tang góc nghiêng c a

ng th ng v i tr c dung tr ng khô (hình 1-3).

trên khi xét đ n đ ch t (dung tr ng khô) và đ

m ban đ u c a m u, c ng có ngh a

là xét đ n m c đ bão hòa c a m u. N m 1994 m t s tác gi Trung Qu c nh Che
Luo Rung, Chang Mei In, Tang Wu Mei, đãnghiên c u nh h
đ n v th tích khô γ c và đ

m bão hòa G khác nhau đ n áp l c tr

ng c a tr ng l

ng

ng n c a đ t. K t

qu nghiên c u c a các tác gi trên đã cho th y r ng cùng giá tr dung tr ng khô γ c ,
nh ng m u đ t có đ bão hòa G th p s có áp l c tr

ng n P tr.n l n h n; cùng m t đ

bão hòa G, nh ng m u nào có γ c l n h n s có áp l c tr
1.1.5

nh h

ng c a hàm l

ng h t sét .

Cát và cát pha ho c hoàn toàn không tr
n c a đ t sét pha và sét phát tri n t
bi t h t keo

ng n P tr.n l n h n.

ng n ho c tr

ng n r t y u. Tính tr

ng ng v i s gia t ng hàm l

trong đ t. Theo s li u c a

.

18

.

ng

ng h t sét, đ c

(1968), tr s tr

ng n


c a nh ng m u sét Khval n
lên t 0% đ n 37% t

tr ng thái khô gió, có đ ch t ban đ u nh nhau, t ng

ng ng v i s t ng hàm l

E. A Xoratran (1974) đã xác l p đ
đ tr
d

ng h t sét t 1,5% đ n 88%.

c quan h gi a hàm l

ng n D tr.n c a đ t lo i sét

ng h t sét (<0,005mm) v i

cácvùng Khval n, Xarmat và Kimeri nh hình

i đây. (hình1.4)

Hình 1.4 Quan h gi a hàm l ng sét và đ tr ng n .
1.1.6
Tính tr

nh h

ng c a môi tr

ng n

c.

ng n c a đ t còn ph thu c vào s có m t các mu i trong dung d ch ng m

vào đ t, n ng đ c a chúng và tr s pH c a dung d ch. Thành ph n hóa h c c a n

c

tác đ ng r t l n đ n thành ph n các cation trao đ i, và do đó tác đ ng đ n tr s tr

ng

n . Tr s tr
.

ng n c ng ph thu c vào môi tr
và .

, tr s tr

ng pH. Trong nh ng thí nghi m c a
ng n c a sét đ

thay đ i đ pH c a dung d ch. Ph n l n các m u có tr
pH = 13. S thay đ i c a đ pH t 3 đ n 12 nh h
1.1.7

nh h

S thay đ i đ
đ

ng c a s thay đ i đ
.

.

chu k các m u sét, thì m c đ tr
m i chu k ti p theo đ

ng n l n nh t khi pH = 0,1 và

ng r t ít đ n tr s tr

ng n .

m theo chu k .

m theochu k có nh h

c th c hi n b i

c nghiên c u khi

ng đ n tính tr

ng n . Nh ng thí nghi m

(1966) cho th y r ng, khi làm
ng n c ng nh áp l c tr

c t ng lên. Thí d nh :

đ

t và khô có

ng n c a chúng sau

m t nhiên m c đ tr

ng n

c a các m u sét Khval u thay đ i trong ph m vi t 1% đ n 8%, còn sau nhi u l n
19


hong khô – làm

t c ng

nh ng giá tr đ

đ n (7,5 – 16) %. Áp l c tr
đ

m t nhiên không v

ng n trong nh ng m u sét Khaval u đ

t, áp l c tr

1.1.8 Phân lo i đ t tr

ng n :

ng n có th đ

b ng phân lo i đ

ng n t ng lên
c nghiên c u

t quá 5kG/cm2. C ng trong nh ng m u đ t đó sau nh ng

chu k hong khô – làm

t tr

m ban đ u đó, tr s tr

ng n t ng đ n 10 kG/cm2 và l n h n.

c phân lo i theo nhi u tiêu chí khác nhau, trong đó có hai

c s d ng r ng rãi h n là phân lo i c a tiêu chu n xây d ng Liên

2.02.08.83) và phân lo i đ t c a C c C i t o đ t c a M , USBR (United

Xô (

States Bureau of Reclamation).
C c C i t o đ t c a M phân lo i đ t tr
thay đ i th tích t

ng đ i ∆V =

ng n theo đ c tr ng v t lý c a đ t và đ

∆V
và đ
V

c trình bày trong b ng 1.3 d

i đây.

B ng 1.3 Phân lo i đ t tr ng n theo USBR
B ng 1.3 Phân lo i đ t tr ng n theo USBR

c tr ng

v t lý
Hàm l

ng ch t

Ch s d o

tr

ng n t

ng

đ i theo th tích δV
m co ngót

=

Phân lo i đ t

∆V
( %)
V

tr

ng n

keo (%)

I p (%)

W k (%)

> 28

> 35

11

> 30

R t m nh

20 – 31

25 – 41

7 - 12

20 - 30

m nh

13 – 23

15 – 28

10 – 16

10 - 20

Trung bình

< 15

< 18

> 15

< 10

Y u

Theo “H

ng d n thi t k n n nhà và công trình SNiP 2.02.01-83” c a Liên Bang

Nga, đ đánh giá s b đ t sét b i thu c lo i tr

ech − e0
≥ 0.3,
1 + e0

trong đó ; e 0 – h s r ng c a m u

ng n dùng t s sau:

(1-4)
tr ng thái t nhiên.

e ch – h s r ng c a m u ng v i gi i h n ch y đ
th c sau:

20

c xác đ nh theo công


ech =

ωch - đ

Trong đó

ω ch ρ s
,
ρn

(1-5)

m t nhiên l y theo đ n v ph n tr mgi i h n ch y ;

ρ s - kh i l ng đ n v c a h t đ t g/cm3; ;

ρ n - kh

il

ng đ n v c a n

D a theo các đi u ki n
d ng đ t có tính tr
tr

c l y b ng 1g/cm3 ;

công th c (1-4) là d a theo m t s đ c tr ng v t lý đ nh n

ng n hay không.Nh các ph n trên đã gi i thi u, đ c đi m

ng n c a đ t còn tùy thu c vào tr ng thái đ ch t – đ

môi tr

m ban đ u c a m u và

ng xung quanh. Do v y, trong tiêu chu n và qui ph m xây d ng

2.02.08.83 c a Liên Xô có phân chia đ t tr

ng n theo c p (t không tr

tr

ng đ i D tr.n ghi trong b ng 1.3.

ng n m nh) c n c theo đ tr
tr

ph

ng n c a đ t đ

ng n t

c xác đ nh theo tiêu chu n

ng pháp xác đ nh các đ c tr ng tr

2413-80 (

ng n đ n

t – Nh ng

ng n và co ngót).

Nh n xét chung: C hai h phân lo i đ u d a vào m t s ch tiêu v t lý đ nh n d ng
đ t có kh n ng tr

ng n hay không. Ch y u là d a vào bi n đ i th tích t

∆V, ho c d a vào đ tr

ng n t

ng đ i

ng đ i theo chi u cao D tr.n đ phân c p đ t tr

ng

n .
B ng 1.4 Phân lo i đ t tr ng n theo
tr

ng n t

2.02.08.83.

ng đ i D tr.n , %

Phân lo i
Không tr

D tr.n < 4

Tr

4 < D tr.n < 8
Tr

8 < D tr.n < 12

1.1.9 Các gi i pháp x lý đ t tr

ng n m nh

ng n :

Tùy theo đi u ki n khí h u, đ a ch t, môi tr
ng

ng n y u

ng n trung bình
Tr

D tr.n > 12

ng n

ng và kinh t k thu t c a m i n

i ta đã tìm nh ng gi i pháp khác nhau đ s d ng đ t có tính tr

c,

ng n vào xây

d ng các công trình. H u h t các gi i pháp đó đ u tìm cách thích h p h n ch m c đ

21


tr

ng n t do c a đ t ho c tìm ph

đ t do b tr
đ

ng pháp gia c đ ch ng l i s gi m đ b n c a

ng n gây ra. Các gi i pháp đó đ

c gi i thi u trong m t s công trình đã

c công b c a các tác gi :

-Tr n Th Thanh (1998) [7] đã gi i thi u m t s gi i pháp x lý đ t tr

ng n trên th

gi i nh sau:
+Khi xây d ng đ
tr

ng và sân bay

Liên Xông

i ta s d ng đ t lo i sét có tính

ng n vào nh ng v trí có áp l c ngoài (l p gia t i) l n h n áp l c tr

ng n c a

lo i đ t đó.
+Trong xây d ng đ

ng ô tô vùng nhi t đ i

B c Cam run ng

pháp b c kín m t ph n ho c toàn b thân n n đ
n

c

+

t nh H B c – Trung Qu c ng

cho mái d c đ

i ta dùng ph

ng

ng b ng nh ng màng không th m

i ta dùng v i đ a k thu t đ gia c ch ng tr

c đ p b ng lo i đ t sét có tính tr

t

ng n .

- A. Al-Rawas, A. W. Hago và H. Al-Sarmi (2005) [14] đã gi i thi u gi i pháp x lý
tính tr
đ

ng n c a đ t b ng vôi, xi m ng, tro bay và c n d u thô khi xây d ng n n

ng t i Irag và Oman.

- Amer Ali Al-Rawas & Mattheus F.A.Goosen (2006) [15] đã công b k t qu nghiên
c u gi i pháp c i t o tính tr

ng n c a đ t lo i sét b ng vôi khi xây d ng công trình

giao thông t i khu v c Ankara (Th Nh K ). Theo k t qu nghiên c u này khi tr n
thêm 4% vôi vào đ t có đ tr
và v i hàm l
c

ng n D tr.n =16% thì s làm gi m đ tr

ng vôi đó thì c

ng đ ch y u di n ra

ngày tu i s phát tri n c

ng n còn 3%,

ng đ c a đ t c ng t ng lên đáng k , s phát tri n c a

các giai đo n giai đo n t 0 đ n 30 ngày tu i còn sau 30
ng đ b t đ u ch m l i.

- Mohammed Y. Fattah, Firas A. Salman vàBestun J. Nareeman(2010) [16] đã gi i
thi u gi i pháp dùng vôi, puzzolan t nhiên tr n v i đ t đ làm gi m tính tr
c ađ tđ pđ

ng t i M và Xu

ng.

22

ng n


1.2 Tình hình nghiên c u và s d ng đ t lo i sét có tính tr
đ t đ p Vi t Nam:
1.2.1 M t s nghiên c u c b n v các đ c tính tr
Tr

c nh ng n m tám m

c u s d ng đ t tr

ng n vào công trình

ng n tan rã c a đ t đ p

i c a th k này, h u nh không có nh ng k t qu nghiên

ng n vào vi c xây d ng công trình tuy nhiên c ng có nh ng k t

qu nghiên c u v đ t có ch a nhi u khoáng montmorillonite đ dùng trong công
nghi p, k thu t khoan, ho c làm dung d ch t o hào vách đ ng khi thi công t

ng

ch ng th m qua t ng cu i s i. Thí d nh , n m 1973-1974, Giáo s Tr n Nh H i
cùng t p th cán b Phòng n n móng Vi n Khoa h c Th y l i Hà N i đã nghiên c u
“Dùng dung d ch sét t o hào vách đ ng xây t
d

im cn

ng ch ng th m qua t ng cát cu i s i

c ng m”.

N m 1978, Giáo s Ti n s Ph m Xuân cùng m t s d ch gi khác đã d ch quy n sách
“

a ch t công trình” c a Lomtaze trong đó có gi i thi u nhi u k t qu nghiên c u v

tính tr

ng n c a đ t dính

nhi u vùng thu c Liên Xô.

Theo Tr n Th Thanh (1998) [7] n m 1984 PTS Chu Th
khác đã nghiên c u đ c đi m bi n d ng b m
phong hóa, tr
t

ng tr

ng Dân và m t s tác gi

m t s m than và có nh n xét: “S

ng n gi m đ b n c a đ t đá là nguyên nhân ch y u gây ra hi n

t dòng trên b m Nà – D

ng trong mùa m a”. Nh ng trong bài báo đó,

các tác gi không có nêu s li u thí nghi m xác đ nh các đ c tr ng tr
thu c đ i t

ng n c a đ t

ng đã nghiên c u. C ng theo Tr n Th Thanh (1998) [7] n m 1987, GS.

TS. Nguy n V n Th , trong lu n v n ti n s khoa h c c a mình có nêu lên “Nh ng
nguyên lý s d ng các lo i đ t đ c bi t đ xây d ng n n đ

nhi t đ i m

ng ôtô trong đi u ki n

mi n Nam Vi t Nam” nh ng ch a đ c p đ n v n đ đ t có tính tr

ng

n .
Trong nh ng n m g n đây do nhu c u xây d ng ngày m t cao, bên c nh đó s c công
trình x y ra ngày càng nhi u mà không ít tr

ng h p nguyên nhân là do tính tr

c a đ t đ p, đ t n n nên vi c nghiên c u tính tr
x lý đã đ

ng n c a đ t và đ ra các gi i pháp

c m t s tác gi nghiên c u và công b .

23

ng n


- Tr n Th Thanh (1998) [7] đã nghiên c u các đ c tính tr

ng n c a các lo i đ t đ p

khu v c nam Trung B và Tây Nguyên và đ a ra m t s k t lu n nh sau:
+ Các lo i đ t b i tích, tàn tích, s

n tích trên các n n đá g c có thành ph n khoáng

v t th ch h c khác nhau nh đá bazan, b t k t, cát k t, granit v.v… là nh ng lo i v t
li u t i ch th
kh i l

ng đ

c khai thác dùng vào công trình đ t đ p, đ c bi t là dùng v i

ng l n đ đ p đ p xây d ng h ch a n

+ Tr lo i tàn tích, s
tích và s

c

Tây Nguyên, Nam Trung B .

n tích trên đá g c bazan, còn các lo i đ t b i tích, các lo i tàn

n tích có ngu n g c t b t k t, cát k t, granit đ u có ch a khoáng v t sét

montmorillonite v i m c đ khác nhau. Chính khoáng v t montmorillonite đã làm cho
đ t lo i sét có ch a nó khi ng m n

c s tr

ng n l n h n so v i đ t lo i sét ch ch a

khoáng v t ch y u kaolinite.
+

i v i lo i đ t có tính tr

C có nh h

ng n , đ b n c u trúc đ

ng r t l n đ n m c đ tr

nhiên r i ch b l i cùng đ

c th hi n qua vai trò l c dính

ng n c a đ t. Sau khi phá v k t c u t

m, đ ch t ban đ u, m u đ t có m c đ tr

ng n t do

l n h n nhi u so v i m u đ t nguyên d ng.
+ M t khác, theo th i gian, trong kh i đ t đ p đ
m i có tác d ng làm gi m m c đ tr
đi m tr

c hình thành nh ng liên k t c u trúc

ng n c a đ t đ p. Do v y, c n nghiên c u đ c

ng n c a v t li u đ t đ tìm gi i pháp thích h p s d ng chúng vào công

trình đ t đ p, đ c bi t là đ p đ t trong công trình h ch a n
+ Trong cùng m t lo i đ t có tính tr

c.

ng n , dung tr ng khô (γ c ), đ

(Wo), thành ph n c h t, áp l c bên ngoài kh i đ t đ p và môi tr
h

ng r t l n đ n h s tr

+ Trong đi u ki n tr

ng n

c có nh

ng n t do c a nó.

ng n t do, áp l c tr

ng n ch ng l i s nén lún c a đ t v i

m c đ không đáng k khi áp l c ngoài còn nh h n áp l c tr

đ t tr

m ban đ u

ng n t do s gây ra s tr

ng n . Nh ng n u đ

ng n - co ngót không đ u theo chu k , t o ra

nh ng v t n t trong kh i đ t đ p.M t khác, khi tr

ng n t do s c ch ng c t c a đ t

gi m đáng k . Nh ng đi u đó không có l i cho s

n đ nh c a kh i đ t đ p, nh t là

đ p đ t.
+ Trong đi u ki n không cho phép tr
tr

ng n t do (khi áp l c ngoài v

ng n ) s c ch ng c t c a đ t không gi m, h s th m n
i u này có l i cho s

n đ nh c a đ p đ t.

24

t quá áp l c

c có xu h

ng gi m.


- Lê Thanh Phong (2005) [4] đã đ a ra đ
c a m t s lo i đ t t đó ki n ngh ph

c quan h gi a đ ch t K và đ tr

ng pháp l a ch n h s đ m nén K thích h p.

- Bùi Thanh Tùng (2005) [9] đã gi i thi u k t qu nghiên c u nh h
ph n khoáng v t, m c đ đ m ch t đ n tính tr
m i h ch a n

c Ngàn Tr

ng n

ng c a thành

ng n v t li u đ t đ p công trình đ u

i và đã đ a ra m t s k t lu n sau:

+ K t qu phân tích thành ph n khoáng v t c a đ t cho th y hàm l

ng khoáng v t sét

montmorillonite chi m t l nh , th m chí không đáng k . Tuy nhiên, hàm l
khoáng v t hydromica là khoáng v t có m c đ ho t tính đ i v i n

ng

c trung gian gi a

khoáng v t montmorillonite và kaolinite chi m t l đáng k (13 ÷ 37%). Do đó, đ t
trong khu v c này có tính tr

ng n khi có tác d ng c a n

c ch y u là do khoáng

v t hydromica và kaolinite.
+ So v i m c đ đ m ch t K = 0,97 n u đ m ch t

K =0.95 thì m c dù đ b n (s c

ch ng c t) c a đ t gi m, đ bi n d ng (tính nén lún) và tính th m (h s th m) c a đ t
t ng lên. Tuy nhiên, các giá tr này v n n m trong gi i h n ch tiêu đã cung c p cho
tính toán thi t k đ p, hay nói cách khác là n u đ p đ p v i đ ch t k=0.95 thì m t c t
đ p nh thi t k tr

c đây (đ p v i đ ch t k=0.97) v n đ m b o n đ nh.

- Vi n khoa h c Th y l i Vi t Nam (2015) [12] đã t ng k t đánh giá v hi n tr ng và

nguyên nhân gây ra s c t i các công trình h ch a v a và nh trên đ a bàn Tây
Nguyên nh sau:
+

k L c hi n có 50 h x y ra hi n t

52 công trình b s t tr

t trên mái th

ng th m n n, 1 h th m vai, 20 h th m thân,
ng, h l u ho c c hai, 3 đ p b n t n sâu, có

31 h bi th m qua mang c ng và 32 h b x i l h ng tiêu n ng sau c ng,th m vai và
thân tràn.
+T i

k Nông hi n có 43 h ch a đ p đ t b xu ng c p, ch y u là th m qua thân

đ p, đ

ng đ nh đ p không còn đúng v i thi t k , do b s t, lún m nh, quá trình bào

mòn, xói l b m t di n ra khá ph bi n, mái th
mái h l u
(d c n

ng l u ch a đ

c gia c b s t l ,

m t s h b s t;có 32 h ch a b xói l hai vai tràn, đ c bi t thân tràn

c ho c b c n

c), đuôi tràn (thi t b tiêu n ng) và t

25

ng cánh, m t s tràn