Nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý của đất đắp sau khi hồ tích nước theo thời gian có ảnh hưởng đến sự ổn định lâu dài của đập đất miền trung Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM

  

TRƯƠNG QUANG THÀNH

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐẮP SAU KHI HỒ TÍCH
NƯỚC THEO THỜI GIAN CÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH LÂU DÀI CỦA ĐẬP
ĐẤT MIỀN TRUNG VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM

  

TRƯƠNG QUANG THÀNH

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐẮP SAU KHI HỒ TÍCH
NƯỚC THEO THỜI GIAN CÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH LÂU DÀI CỦA ĐẬP
ĐẤT MIỀN TRUNG VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ NGÀNH: 62. 58. 60. 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ
2. PGS. TS. TÔ VĂN LẬN

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2011


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên
cứu trong luận án này là trung thực và chưa từng được ai công bố. C¸c sè liƯu tham kh¶o
®Ịu cã ngn trÝch dÉn.

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Trương Quang Thành


LỜI CÁM ƠN
Hoàn thành luận án của mình, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
Các thầy hướng dẫn: GS. TSKH. Nguyễn Văn Thơ, PGS. TS. Tô Văn Lận đã
hướng dẫn tôi trong cả quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án Tiến só.

Các Phòng Ban lãnh đạo Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam, trường Đại học
Kiến trúc TP. Hồ Chí Minh đã quan tâm, động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tôi
nghiên cứu hoàn thành và bảo vệ luận án.
Tập thể Bộ môn Nghiên cứu Đòa kỹ thuật xây dựng thuộc Viện Khoa học Thủy
lợi Miền Nam, đặc biệt là GS.TS. Trần Thò Thanh đã tạo điều kiện về Phòng thí
nghiệm và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án.
Người thân trong gia đình luôn động viên về tinh thần để tôi hoàn thành nhiệm
vụ học tập và nghiên cứu.
Bạn bè, đồng nghiệp gần xa động viên, khích lệ
Xin chân thành cám ơn.


-i-

MC LC
Nội dung
-

Trang phụ bìa

-

Lời cam đoan - lời cám ơn

-

Các ký hiệu sử dụng trong luận án

-

Bảng tương quan giữa các đơn vị dùng trong luận án với các đơn vị hệ SI

-

Danh mục bảng biểu

-

Danh mục hình vẽ và đồ thị

Trang

Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài

1

2. Mục tiêu của luận án

2

3. Nhiệm vụ và giới hạn phạm vi nghiên cứu

2

4. Phương pháp nghiên cứu

2

5. Những đóng góp mới và khả năng ứng dụng của luận án

2

6. Cơ sở tài liệu

3

7. Cấu trúc luận án

3

Chương 1: Tổng quan về đặc điểm của đất đắp đập, tình hình ổn định của đập
đất và ảnh hưởng của liên kết kiến trúc đến độ bền của đất đắp đập ở khu vực
nghiên cứu.
1.1 Tổng quan về đặc điểm địa chất công trình trên khu vực nghiên cứu

4

1.1.1 ặc điểm địa cht công trình

4

1.1.2 Thnh phn khoáng vt mt s loi t vùng Tây Nguyên v Miền Trung

11

1.1.3 c im khí hu, thy vn

17

1.1.4 Mt s loi t thun li v không thun li khi dùng p p min Trung 19
1.2 Một số tính chất đặc biệt của đất đắp tại khu vực nghiên cứu khi tiếp xúc với nước.
1.2.1 Tính trng n

20

1.2.2 Tính tan rã

21

1.2.3 Tính lún t

21

1.2.4 Tính co ngót

22

1.2.5 Tính xói rửa

22

1.3 Tình hình ổn định của một số đập đất trong khu vực nghiên cứu

23

1.3.1 Nguyên nhân ba ln v p Sui Tru Ninh Hòa (1977, 1978, 1979)

26

1.3.2 Nguyên nhân v p Sui Hnh - Cam Ranh (12-1986)

27


-ii-

1.3.3 Nguyên nhân s c p Am Chúa Diên Khánh - Khánh Hòa (1989, 1992)

28

1.3.4 Nhn xét

29

1.4 Một số kết quả nghiên cứu sự thay đổi độ bền của khối đất đắp có liên quan

29

đến quá trình phục hồi, phát triển liên kết kiến trúc của các nước trên thế giới
1.5 Một số kết quả nghiên cứu sự thay đổi độ bền của khối đất đắp có liên quan

35

đến quá trình phục hồi và phát triển các liên kết kiến trúc của đất trong khu
vực nghiên cứu ở Việt Nam
1.5.1 nh hng ca s phc hi liên kt kin trúc ca t đắp n sc chng

35

ct ca t
1.5.2 nh hng ca s phc hi liên kt kin trúc ca t đắp n tính tan rã

37

ca t
1.5.3 nh hng ca s phc hi liên kt kin trúc ca t đắp n tính thm

38

nc ca t
1.5.4 nh hng ca s phc hi liên kt kin trúc ca t đắp n tính trng

39

n ca t loi sét
1.6 Những vấn đề cần nghiên cứu của luận án

41

Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm thay đổi sức chống cắt của đất đắp do phục hồi
liên kết kiến trúc theo thời gian trong quá trình ngấm nước.
2.1 Cơ sở lý thuyết có liên quan đến mục đích và nội dung thí nghiệm

42

2.2 Các loại đất được dùng trong thí nghiệm

46

2.3 Phương pháp chế tạo mẫu thí nghiệm

48

2.4 Nghiên cứu sự thay đổi sức chống cắt của đất chế bị với các độ chặt khác

50

nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước.
2.4.1 Phương pháp thí nghiệm

50

2.4.2 Kết quả thí nghiệm

51

2.4.2.1 i vi t tn tích có ngun gc granite được lấy h cha nc

51

Thun Ninh- Bình nh
2.4.2.2 i vi t sườn tn tích có ngun gc sét bột kết- cát bột kết được

56

lấy h cha nc Sông Sắt - Ninh Thuận
2.4.2.3 t sn - tn tích trên nn á Bazan c tại đập DakRtih - Daklak

60

2.4.2.4 So sánh mc bin i C, ca ba loi t có cùng h s m

64

chặt (K) theo thi gian ngâm mu t trong nc.
2.4.3 Nhận xét về kết quả thí nghiệm của chương 2

64


-iii-

Chương 3: Nghiên cứu sự thay đổi tính thấm nước và trương nở của đất đắp do
phục hồi liên kết kiến trúc theo thời gian trong quá trình ngấm nước.
Mở đầu
3.1 Nghiên cứu sự thay đổi hệ số thấm nước do phục hồi liên kết kiến trúc của

68

đất đắp theo thời gian trong quá trình ngấm nước.
3.1.1 Phương pháp thí nghiệm

68

3.1.2 Kết quả thí nghiệm

69

3.1.2.1 t tn tích có ngun gc Granite h cha nc Thun Ninh- Bình nh

69

3.1.2.2 t bồi tích ngun gc (sét cát) bt kt h Sông St-Ninh Thun

71

3.1.2.3 t sn - tn tích trên nn á Bazan c h thy in DakRtih- Daklak

73

3.1.2.4 So sánh mc bin i hệ số thấm kt ca ba loi t có cùng h s m

74

chặt (K) theo thi gian ngâm mu t trong nc
3.1.3 Nhận xét và kết luận về sự thay đổi hệ số thấm nước của đất đắp

75

3.2 Nghiên cứu sự thay đổi hệ số trương nở trong quá trình phục hồi liên kết

76

kiến trúc của đất đắp theo thời gian trong quá trình ngâm nước.
3.2.1 Phương pháp thí nghiệm

76

3.2.2 Kết quả thí nghiệm

78

3.2.2.1 Đất tại khu vực hồ chứa nước Thuận Ninh Bình Định

79

3.2.2.2 Đất tại khu vực hồ Sông Sắt - Ninh Thuận

83

3.2.2.3 Đất đỏ Bazan tại khu vực đập DakRtih - Daklak

86

3.2.2.4 Quan hệ giữa hệ số trương nở tự do (RN)và dung trọng khô (c)của ba

87

loại đất thí nghiệm
3.2.3 Nhận xét và kết luận về sự thay đổi hệ số trương nở của đất đắp

88

3.3 Một số kết luận rút ra từ chương 3

90

Chương 4: Nghiên cứu so sánh sự biến đổi sức chống cắt, hệ số thấm nước, hệ số
trương nở của các mẫu đất chế bị (không ngâm nước) có cùng độ chặt - độ ẩm với

mẫu đất trong ống được ngâm nước theo thời gian.
Mục đích nghiên cứu

91

4.1 Loại đất được dùng và phương pháp tạo mẫu thí nghiệm

91

4.2 Kết quả thí nghiệm

93

4.2.1. Sc chng ct ca t

93

4.2.2 Tính trng n ca t

96


-iv-

4.2.3. Tính thm nc
4.3. Một số nhận xét và kết luận rút ra từ chương 4

98
100

Chương 5: Khảo sát nghiên cứu sự thay đổi sức chống cắt, hệ số thấm nước, hệ số
trương nở của đất đắp trong một số đập thực tế sau nhiều năm khai thác ở miền
Trung và phân tích hệ số ổn định của đập do phục hồi liên kết kiến trúc của đất
Mở đầu

101

5.1 So sánh kết quả thí nghiệm của nhóm đất được chế bị trong ống mẫu

102

ngâm nước theo thời gian với kết quả thí nghiệm của đất đắp ở lõi đập
Thuận Ninh - Bình Định sau 10 năm xây dựng.
5.1.1 Sự thay đổi sức chống cắt, hệ số trương nở, hệ số thấm - đất hồ Thuận Ninh

103

được chế bị trong ống có hệ số đầm nén (K) khác nhau ngâm nước theo thời gian
5.1.2 Sự thay đổi dung trọng (), sức chống cắt (,C), hệ số trương nở (RN), hệ số 105
thấm (Kt) của các mẫu đất theo độ sâu ở lõi đập Thuận Ninh sau 10 năm xây dựng.
5.1.3 Nhận xét

110

5.2 Khảo sát sự thay đổi sức chống cắt và hệ số thầm nước của đất đắp trong đập

114

hồ chứa nước Láng Nhớt - Diên Khánh - Khánh Hòa sau 15 năm khai thác.
5.2.1 Sự thay đổi sức chống cắt (,C) của đất trong thân đập sau 15 năm khai

115

thác so với đất mới đắp ban đầu (đất chế bị)
5.2.2 S thay i h s thm nc (Kt) ca t trong thân p sau 15 nm khai

118

thác so vi t mi p ban u (t ch b)
5.3 ng dụng phần mềm Geo-slope để khảo sát sự thay đổi hệ số ổn định của đập 120
Thuận Ninh-Bình Định do sự phục hồi liên kết kiến trúc trong đất theo thời gian
5.3.1 Một số phương pháp tính ổn định đập đất

120

5.3.2 Phương trình cân bằng của khối đất trượt

122

5.3.3 ng dụng phần mềm Geo-slope để tính toán ổn định đập đất Thuận Ninh

127

- Bình Định theo thời gian do sự phục hồi các liên kết kiến trúc trong đất
5.4 Những nhận xét rút ra từ chương 5

136

Kết luận và đề nghị

137

Những công trình khoa học đã công bố có liên quan đến luận án.
Tài liệu tham khảo
Phần phụ lục


-a-

CC Kí HIU C S DNG TRONG LUN N
Ký hiệu

Thứ nguyên

Chú giải ký hiệu

a

cm2/kG

b

m

C

kG/cm2

Lực dính đơn vị

Cc

kG/cm2

Lực dính kết cấu cứng

Cw

kG/cm2

Lực dính tổng quát

Cn

kG/cm2

Lực dính nguyên sinh

Cy

kG/cm2

Lực dính hóa bền

Cu2t

kG/cm2

Lực dính mẫu đất ngâm nước tại thời điểm 2 tháng

Cu18t

kG/cm2

Lực dính mẫu đất ngâm nước tại thời điểm 18 tháng

Cut

kG/cm2

Lực dính mẫu đất ngâm nước với thời gian t

Cuo

kG/cm2

Lực dính mẫu đất không ngâm nước ứng với độ ẩm

Hệ số nén lún của đất
Chiều rộng theo phương ngang của mỗi phân tố đất

bằng độ ẩm tối ưu
Cot

kG/cm2

Lực dính mẫu đất chế bị trực tiếp vào dao vòng không
ngâm trong nước

Ct

kG/cm2

Lực dính mẫu đất chế bị vào ống mẫu và ngâm nước
theo thời gian

w

kG/cm2

G

%

S

kG/cm2

ng suất cắt giới hạn

Spw

kG/cm2

Sức chống cắt của đất

d

mm

t

Năm, Tháng, giờ

Lực dính nhớt
Độ bão hòa nước của đất

Kích cở hạt đất
Thời gian ngâm mẫu trong nước


-b-

n

Không thứ nguyên

Độ rỗng mẫu đất

K

Không thứ nguyên

Hệ số đầm chặt

Km

Không thứ nguyên

Hệ số ổn định được xác định theo phương pháp cân

bằng mô men

Kt

cm/s

Kođ

Không thứ nguyên

Kot

cm/s

Hệ số thấm sau thời gian ngâm mẫu t
Hệ số ổn định trượt mái dốc
Hệ số thấm của mẫu đất chế bị trực tiếp vào dao vòng
không ngâm trong nước

R

cm, m

Bán kính cung trượt tròn

RN

%

Hệ số trương nở tự do mẫu đất

RNot

%

Hệ số trương nở của mẫu đất chế bị trực tiếp vào dao
vòng không ngâm trong nước

RNt

%

Hệ số trương nở của mẫu đất sau khi ngâm mẫu trong
nước với thời gian t (tháng)

u

kPa

UU

Không thứ nguyên

p lực nước lỗ rỗng
Ký hiệu thí nghiệm theo sơ đồ cắt nhanh không thoát
nước mẫu đất

V

cm3

W

%

Độ ẩm của mẫu đất

WN

%

Độ ẩm trương nở

WL

%

Độ ẩm ở giới hạn chảy của đất

WP

%

Độ ẩm ở giới hạn dẻo của đất

IP

%

Chỉ số dẻo của đất dính

IL

Không thứ nguyên

Wop

%

Độ ẩm thích hợp khi đầm vật liệu đất

Wcb

%

Độ ẩm chế bị mẫu đất

Thể tích ban đầu của mẫu đất

Độ sệt của đất dính


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....



data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not

read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....