Nghiên cứu giải pháp cải tạo đất yếu bằng xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật để đắp đường

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCM Cán bộ hướng
dẫn khoa học : PGS. TS Võ Phán
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2 : ................................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày
............... năm ............

tháng

Thành phần Hội đồng đánh giá luận vãn thạc sĩ gồm :
1 .......................................................
2 .......................................................
3 ...........................................................
4 ...........................................................
5 ...........................................................
Xác nhận của Chủ Tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quan lý chuyên ngành sau khi
luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG:

- TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS. TS. Nguyễn Minh Tâm


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAY

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN TẤN THÀNH .................................MSHV: 7140774
Ngày, tháng, năm sinh: 1979 ......................................................Nơi sinh: Long An
Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây Dựng ...................................... Mã số : 60.58.02.11
I. TÊN ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI TẠO ĐẤT YẾU BẰNG XI MĂNG CÓ GIA CƯỜNG VẢI ĐỊA
KỸ THUẬT ĐỂ ĐẮP ĐƯỜNG.”
II. NỘI DUNG LUẬN VĂN:
Mở đầu
Chương 1

: Tổng quan về giải pháp cải tạo đất yếu bằng xi măng có gia cường vải

địa kỹ thuật.
Chương 2 : Cơ sở lý thuyết về ổn định trượt trong nền đắp đường.
Chương 3

: Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của mẫu đất trộn xi măng
trong phòng thí nghiệm.

Chương 4 : Tính toán ổn định nền đường trước và sau khi gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: Ngày 18 tháng 01 năm2016.

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: Ngày 17 tháng 06 năm 2016.
: PGS. TS. Võ Phán

Tp. HCM, ngày 17... tháng 06...năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA

PGS. TS. Võ Phán.

PGS. TS. Lê Bá Vinh.

PGS. TS. Nguyễn Minh Tâm.


LỜI CẢM ƠN
Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS. TS. Võ Phán đã tận tình hướng dẫn, giúp học
viên có được những định hướng tốt cho luận văn. Qua thầy, học viên không những được truyền đạt kiến
thức, mà còn học được phương pháp nghiên cứu, phương pháp làm việc và cả nhiệt huyết trong nghề nghiệp.
Xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Địa Cơ Nền Móng - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - Trường ĐH Bách
Khoa TPHCM, đã truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện cho học viên sử dụng phòng thí nghiệm.
Xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đã cổ vũ, động viên và hỗ trợ học viên trong suốt thời gian qua.
Xin kính chúc sức khỏe các thầy cô!

Học viên

Nguyễn Tấn Thành.



ii

TÓM TẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Luận văn nghiên cứu khả năng cải tạo đất yếu khu vực tỉnh Trà Vinh bằng xi măng có gia
cường vải địa kỹ thuật. Sử dụng các thí nghiệm : cắt trực tiếp, nén đơn để xác định hàm
lượng xi măng thích hợp. Xi măng sử dụng loại PCB40, các hàm lượng xi măng được xét
đến : 6%, 8%, 10%. ứng dụng của hỗn hợp vật liệu này vào đắp đường có gia cường vải
địa kỹ thuật tại Khu kinh tế Định An - Huyện Duyên Hải - Trà Vinh.

Abstract
Thesis research improvement of soft soil capabilities in Tra Vinh province by cement
mixing soil combine with geotextile. Using experiments: dừect shear test, compression test
to determine the appropriate amount of cement. Cement used PCB40 types, the cement
content be taken into account: 6%, 8%, 10%. Application of the mixed material in
embankment of road have reinforcement geotextile in Dinh An economic zone - Duyen Hai
District - Tra Vinh.


3

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết luận đưa ra trong luận văn này được thực hiện theo
phương pháp khoa học khách quan, không sao chép và có trích dẫn nguồn tài liệu đầy đủ.
Các thí nghiệm đều được thực hiện theo đúng tiêu chuẩn.

Học viên

Nguyễn Tấn Thành.


vi

MỤC LỤC
Mở đầu................................................................................................................................ 1
1.

Đặt vấn đề nghiên cứu............................................................................................ 1

2.

Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 1

3.

Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2

4.

Ý nghĩa khoa học ................................................................................................... 2

5.

Giá trị thực tiễn ...................................................................................................... 2

6.

Giới hạn của đề tài ................................................................................................. 2

Chương 1 Tổng quan về cải tạo đất yếu bằng xi măng có gia cường vải địa kỹ
thuật ................................................................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về gia cường đất yếu bằng vải địa kỹ thuật ......................................... 3
1.2. .................................................................................................................
Lợi ích khi sử dụng vải địa kỹ thuật ................................................................................ 5
1.3. Các tiêu chuẩn thiết kế với vải địa kỹ thuật ....................................................... 5
1.4. Tổng quan về gia cố đất yếu bằng xi măng ......................................................... 19
Chương 2 Cơ sở lý thuyết ổn định trượt trong nền đắp đường ........................................ 39
2.1 Cơ sở lý thuyết của ổn định mái dốc .................................................................... 39
2.1.1 Ôn định không thoát nước của mái dốc ............................................................ 39
2.1.2 Phương pháp mặt trược trụ ừòn W.FELLENIUS ........................................ 40
2.1.3 Phương pháp mặt trược trụ ừòn A.W.BISHOP ........................................... 44
Chương 3 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của mẫu đất yếu trộn xi măng trong
phòng thí nghiệm ............................................................................................................. 49


vii

3.1

Nguyên vật liệu dùng ttong thí nghiệm ............................................................. 49

3.1.1 Đất dùng trong thí nghiệm ................................................................................ 49
3.1.2 Xi măng dùng trong thí nghiệm ....................................................................... 49
3.2

Thí nghiêm cắt trực tiếp (TCVN 4199-2012) .................................................. 49

3.2.1 Mục đích thí nghiệm cắt trực tiếp ..................................................................... 50
3.2.2 Thiết bị thí nghiệm cắt trực tiếp ....................................................................... 50
3.23 Chế bị mẫu thí nghiệm cắt trực tiếp .................................................................... 51
3.2.4 Thực hiện thí nghiệm cắt trực tiếp ................................................................... 54
3.2.5 Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp ....................................................................... 55
3.3 Thí nghiệm nén đơn (ASTMD2166) ..................................................................... 60
3.3.1 Mục đích thí nghiệm nén đơn ........................................................................... 60
3.3.2 Thiết bị thí nghiệm nén đơn ............................................................................. 61
3.3.3 Chế bị mẫu thí nghiệm nén đơn ....................................................................... 61
3.3.4 Thực hiện thí nghiệm nén đơn ......................................................................... 64
3.3.5 Kết quả thí nghiệm nén đơn ............................................................................. 64
Chương 4 Tính toán ổn định nền đường trước và sau khi gia cố xi măng kết hợp
vải địa kỹ thuật ................................................................................................................ 72
4.1

Đặt vấn đề .......................................................................................................... 72

4.2 Giới thiệu công trình ....................................................................................... 72
4.2.1 Vị trí công trình ........................................................................................... 73
4.2.2 Các thông số kỹ thuật của công trình ........................................................... 73
4.2.3 Số liệu địa chất ........................................................................................... 75
4.2.4 Tải ttọng tác dụng lền nền đường (22TCN 262 - 2000) .............................. 79
4.4

Tính toán ổn định cho công trình đắp bằng đất tự nhiên ............................. 80


viii
4.4.1 Phân tích bằng phần mềm SLOPE/W .......................................................... 80
4.4.2 Phân tích bằng phần mềm Plaxis 8.5 ........................................................... 81

4.5

Tính toán ổn định cho công trình đắp bằng đất gia cường ............................ 83

4.5.1 Phân tích bằng phần mềm SLOPE/W ......................................................... 83
4.5.2 Phân tích bằng phần mềm Plaxis 8.5 ........................................................... 85
Kết luận và kiến nghị ....................................................................................................... 88
Kết luận ...................................................................................................................... 88
Kiến nghị ..................................................................................................................... 89


9

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Bố trí vải địa kỹ thuật giữa đất yếu và nền đắp ................................................... 8
Hình 1.2: Ảnh hưởng của loại ximăng đến cường độ soilcrete (Jacobson 2002) ............ 23
Hình 1.3: Ảnh hưởng của loại ximăng đến cường độ soilcrete (Saitoh 1988 theo nguồn
The deep mixing method, CDIT 2002) ............................................................................ 24
Hình 1.4: Ảnh hường của hàm lượng xi măng đến cường độ soilcrete (Tanetal, 2002
theo nguồn Kamruzzaman 2002) ................................................................................... 25
Hình 1.5: Ảnh hưởng của hàm lượng ximăng đến cường độ soilcrete (Đậu Văn Ngọ
2008) .............................................................................................................................. 26
Hình 1-6: Quan hệ giữa cường độ nén không nở hông với hàm lượng xi măng và thời
gian bảo dưỡng (Uddin et al., 1997 theo nguồn Kamruzzaman 2002) ............................ 27
Hình 1.-7: Ảnh hường thời gian bảo dưỡng đến cường độ Soilcrete ứng với các hàm
lượng ximăng khác nhau (Horpibulsuk et al 2003) .......................................................... 27
Hình 1.8: Ảnh hưởng loại đất sét ở Singapo đến cường độ soilcrete (Tanetal 2002)...28
Hình 1.9: Ảnh hưởng của loại đất đến cường độ soilcrete (Kaki và Yang 1991 theo
nguồn Kamruzzaman 2002) ............................................................................................. 29
Hình 1.9: Ảnh hưởng hàm lượng nước đến cường độ soilcrete (Tanetal2002) ............. 30

Hình 1.10: Ảnh hưởng cường độ ban đầu của đất đến cường độ soilcrete (91 ngày tuổi),
(CIT1999 theo nguồn CDIT 2002) .................................................................................. 31
Hình 1.11: Mối quan hệ giữa cường độ nở hông ở 28 ngày tuổi (kPa) với tỷ số N/XM của
mẫu đất xử lý xi măng (Jacobsonetal 2002)..................................................................... 31
Hình 1.12: Ảnh hưởng của hàm lượng hữu cơ trong đất đến cường độ soilcrete (Huatetal2005) ................................................................................................................................ 33
Hình 1.13: Thiết bị công nghệ trộn nông (www.raito.co.ip 2006)................................... 37
Hìnhl.4: Các dạng mẫu khoan (Geo-Con, Inc 1990) ....................................................... 37
Hình 2.1 : Cung trượt phân tích theo ứng suất tổng (

10
Hình 2.2 : Ảnh hưởng của khe nứt căng trong phân tích ứng suất tổng ......................... 40
Hình 2.3 : Phương pháp phân mảnh ................................................................................ 41
Hình 2.4 : Xét tác dụng của hoạt tải ................................................................................ 43
Hình 2.5 : Phân tích ổn định theo phương pháp A.W.BISHOP ...................................... 44
Hình 2.6 : Các lực tác dụng lên điểm M trong nền đất ................................................... 46
Hình 2.7 : Vòng tròn Mohr và đường bao sức chống cắt ................................................ 46
Hình 2.8 : Vòng tròn Mohr của đất rời ........................................................................... 47
Hình 2.9: Vòng hòn Mohr của đất dính .......................................................................... 48
Hình 3.1 : Máy trộn, hộp cắt và máy cắt trực tiep........................................................... 50
Hình 3.2 : Cân đất, xi măng ........................................................................................... 52
Hình 3.3 : Trộn đất - xi măng ......................................................................................... 53
Hình 3.4 : Cho đất vào khuôn (a), bảo dưỡng mẫu cắt trực tiếp (b) ............................... 54
Hình 3.5 : Hình dạng phá hoại mẫu cắt trực tiếp ............................................................ 56
Hình 3.6 : Biểu đồ quan hệ góc ma sát trong và hàm lượng xi măng ............................. 57
Hình 3.7 : Biểu đồ quan hệ lực dính và hàm lượng xi măng .......................................... 58
Hình 3.8: Biểu đồ quan hệ sức chống cắt theo hàm lượng xi măng tại cấp áp lực 200
Kpa .................................................................................................................................. 59
Hình 3.9 : Biểu đồ quan hệ sức chống cắt theo hàm lượng xi măng tại cấp áp lực 100
Kpa ................................................................................................................................. 59

Hình 3.10 : Biểu đồ quan hệ sức chống cắt theo hàm lượng xi măng tại cấp áp lực 50
Kpa ................................................................................................................................. 60
Hình 3.11: Thiết bị nén một trục ghi số liệu tự động tại phòng S8A-5T ........................ 61
Hình 3.12 : Khuôn tạo mẫu nén đơn ............................................................................... 63


11
Hình 3.13 : Bảo dưỡng mẫu nén đơn ............................................................................. 64
Hình 3.14 : Một số hình dạng phá hoại điển hình của mẫu đất - xi măng khi nén đơn .. 67
Hình 3.15 : Biểu đồ quan hệ hàm lượng xi măng và sức kháng nén đơn qu ................... 69
Hình 3.16 : Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng xi măng và module E50 .......................... 70
Hình 4.2 : Đường khu vực huyện Duyên Hải - tỉnh Trà Vinh ........................................ 72
Hình 4.2: Mặt cắt ngang điển hình của nền đường ......................................................... 74
Hình 4.3 : Sơ đồ xác định hoạt tải xe .............................................................................. 79
Hình 4.4 : Mô hình bài toán đắp bằng đất tự nhiên trong Geo Slope ............................. 80
Hình 4.5 : Kết quả bài toán đắp bằng đất tự nhiên trong Geo Slope ............................. 81
Hình 4.6 : Mô hình Plaxis khi đắp bằng đất tự nhiên..................................................... 82
Hình 4.7 : Kết quả Plaxis khi đắp bằng đất tự nhiên....................................................... 82
Hình 4.8 : Mô hình bài toán đắp bằng đất sau khi gia cố xi măng trong Geo Slope ..... 83
Hình 4.9 : Kết quả bài toán đắp bằng đất sau khi gia cố xi măng trong Geo Slope....... 83
Hình 4.10 : Mô hình bài toán đắp bằng đất sau khi gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
trong Geo Slope............................................................................................................... 84
Hình 4.11: Kết quả bài toán đắp bằng đất sau khi gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
ttong Geo Slope ............................................................................................................... 84
Hình 4.12 : Mô hình Plaxis khi đắp bằng đất gia cường xi măng ................................... 85
Hình 4.13 : Kết quả Plaxis khi đắp bằng đất gia cường xi măng .................................... 86
Hình 4.14 : Mô hình Plaxis khi đắp bằng đất gia cường xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật86
Hình 4.15 : Kết quả Plaxis khi đắp bằng đất gia cường xi măngkết hợp vải địa kỹ thuật87

xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 - Yêu cầu kỹ thuật của vải gia cường ..............................................................9
Bảng 1.2. Yêu cầu về chiều rộng chồng mí .................................................................... 17
Bảng 1.3: Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ Soilcrete (CDIT 2002) .......................21
Bảng 3.1 : Các thông số cơ bản của loại đất dùng trong nghiên cứu ..............................49
Bảng 3.2 : Thống kê số lượng mẫu chế bị dùng cho thí nghiệm cắt trực tiếp .............. 51
Bảng 3. 3

: Bảng tổng hợp góc ma sát trong của hốn hợp đất - xi măng ..................... 55

Bảng 3.4 : Bảng tổng hợp lực dính của hốn hợp đất - xi măng (Kpa) .......................... 55
Bảng 3.5 : Bảng tổng hợp sức chống cắt tại cấp áp lực 200 Kpa ................................ 55
Bảng 3.6 : Bảng tổng hợp sức chống cắt tại cấp áp lực 100 Kpa ................................ 56
Bảng 3.7 : Bảng tổng hợp sức chống cắt tại cấp áp lực 50 Kpa .................................. 56
Bảng 3.8 : Thống kê số lượng mẫu chế bị dùng cho thí nghiệm nén đơn .................... 61
Bảng 3.9 : Thông số nén đơn của mẫu đất tự nhiên ..................................................... 67
Bảng 3.10 : Bảng tổng hợp sức kháng nén đơn qu (kN/m2).......................................... 67
Bảng 3.11 : Bảng tổng hợp module E50 (kPa) ............................................................. 68
Bảng 3.12 : Bảng tổng hợp biến dạng phá hoại £ (%) .................................................. 68
Bảng 3.13 : Bảng tổng hợp dung trọng của mẫu nén đơn y (kN/m3) ........................... 68
Bảng 3.14 : Bảng tổng hợp độ ẩm của mẫu nén đơn w (%) ......................................... 68
Bảng 4.2 : Hệ số ổn định trượt của mái dốc đắp bằng đất gia cường theo Plaxis ...........85


xii

CÁC KÝ HIỆU

A

m2

Diện tích tiết diện ngang

AL, AR

kPa

Hợp lực tác dụng của nước

A

m

Khoảng cách từ hợp lực nước bên ngoài tới tâm quay

B

m

Bề rộng các mảnh

c

kPa

Lực dính

Cu

kPa

Lực dính trong điều kiện không cố kết, không thoát nước.

d

m

Khoảng cách từ trọng tâm khối trượt đến đường thẳng đứng đi
qua 0

D

kPa

Ngoại lực tác dụng

E

m

Khoảng cách theo phương đứng từ trọng tâm phân tố đất đến
tâm trượt.

EL, ER

kPa

Lực tiếp tuyến bên trái và bên phải của mỗi phân tố đất.

Em

kPa

Module Young của nền

Ef

kPa

Module Young của sợi

E50

kPa

Module Young 50

F

m

Khoảng cách từ tâm quay đến phương của lực pháp tuyến.
Hệ số ổn định trượt

[F], [FS]
Gm

kPa

Module cắt của nền


xiii

H

m

Chiều cao trung bình của mỗi phân tố đất

IP

%

Chỉ số dẻo

Km

Hệ số ổn định lấy theo điều kiện cân bằng mômen

Kf

Hệ số ổn định lấy theo điều kiện cân bằng lực

Kw

kN

Tải trọng động đất theo phương ngang

LAB

m

Chiều dài cung AB

L

m

Chiều dài sợi

N

kN

Tổng lực pháp tuyến tại đáy mặt trượt của phân tố đất

Qu

kPa

Cường độ nén đơn hay sức kháng nén một trục

R

m

Bán kính cung trượt

R

m

Khoảng cách các sợi

r

m

Bán kính sợi

s

kPa

ứng suất cắt giới hạn tại điểm bất kỳ trên mặt trượt ở trạng
thái cân bằng giới hạn.

Sm

kN

Lực cắt di chuyển khi mặt trượt có hình dạng bất kỳ

u

kPa

Áp lực nước lỗ rỗng

w

%

Độ ẩm

w

kN

Trọng lượng mảnh trượt


xiv

Wopt

%

Độ ẩm tối thuận cho đầm chặt

X

m

Khoảng cách theo phương ngang từ trọng tâm phân tố đất

đến tâm cung trượt.

XL, XR

kPa

Lực cắt bên trái và bên phải của mỗi phân tố đất

Zo

m

Độ sâu khe nứt

a

(°)

Góc hợp giữa tiếp tuyến tại đáy mỗi mặt trượt với phương
nằm ngang.

m

Chiều dài đáy mặt trượt


(°)

Góc ma sát trong

(°)

0

Góc ma sát trong, trong điều kiện không cố kết, không
thoát nước

Y

kN/m3

Trọng lượng thể tích tự nhiên

Yd

kN/m3

Trọng lượng thể tích khô.

Ydmax

kN/m3

Dung trọng khô lớn nhất

Yw

kN/m3

Trọng lượng thể tích của đất ẩm

E

%

Biến dạng thể tích

£m

%

Biến dạng của nền

Ơ

kPa

ứng suất nén dọc trục


xv

ơf

kPa

ứng suất dọc trục sợi

XV

ơn

kPa
(°)

ứng suất pháp giới hạn ở trạng thái cân bằng giới hạn
Góc nhìn cung trượt ở tâm o

kPa ứng suất tiếp.

T

co

(°)

dll'

(mm)

GÓC nghiêng của tải trọng ngoài so với phương ngang.
đường kính trung bình của lỗ thủng

hh:

(mm)

độ xuyên thủng lấy bằng dh

p

(kN)

áp lực do tải trọng bánh xe tác dụng ở cao trình lớp vải.

F

(kN/m)

lực giữ khối trượt của vải gia cường

Fcp

(kN/m)

cường độ kéo cho phép của vải gia cường

F

(kN/m)

cường độ chịu kéo đứt của vải; xác định theo

max

ASTMD4595
hệ số an toàn

k
11,
Ỉ2

(m)
(m)

chiều dài vải trong phạm vi vùng hoạt động
chiều dài vải trong phạm vi vùng bị động

Yw

(kN/rn)

dung trọng đất đắp (kN/m3)

hi

(m)

chiều cao đất đắp trên vải gia cường

f’

f=ịtg
hệ số ma sát tính toán

xvi

Vùng hoạt động (khối trượt);

I

Vùng bị động (vùng vải địa kỹ thuật đóng vai trò neo giữ);

II
Y

(m)

Cánh tay đòn của lực F đối với tâm trượt nguy hiểm nhất

R

(m)

Bán kính cung trượt nguy hiểm nhất

h

(m)

Chiều cao đất đắp

hi

(m)

Chiều cao lớp đất đắp thứ I

Wi

kN

trọng lượng của đất trong lăng thể trượt

Xi

(m)
(m)

cánh tay đòn của lực Wi
chiều dài cung trượt

Li

k’

hệ số dự trữ về ma sát


(°)

góc nội ma sát của lớp đất đắp

s*

kPa

sức chống cắt của hỗn hợp đất trộn xi măng

c ^xm

kPa

lực dính của đất sau khi goa cố xi măng


(°)

góc ma sát trong của đất sau khi gia cố xi măng

T

kN

lực gây trượt

Ơ

kN

lực chống trượt

Go

kN

tổng áp lực của ĩ và o

Qu

(kG/cm2).

ứng suất kháng nén một trục của mẫu

p
A

(kG).
(cm2)

Áp lực lớn nhất tác dụng lên mẫu
Diện tích tiếp xúc của lực lên mẫu


MỞ ĐẦU
1.

Đặt vấn đề nghiên cứu

Hiện nay cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, nhu cầu phát triển về cơ sở hạ tầng
rất lớn và cấp thiết. Phần lớn các công trình được xây dựng ửên nền đất hình thành một

cách tự nhiên ương nhũng môi trường khác nhau. Do nền đất tự nhiên nhiều khi chưa đáp
ứng được yêu cầu chịu tải, biến dạng lún và ổn định của các công trình nhưng việc thay thế
đất yếu đó bằng loại đất thích hợp thì lại rất tốn kém. Vì vậy, để tiết kiệm chi phí, các giải
pháp gia cường cho đất tự nhiên được nghĩ tới. Có rất nhiều phương pháp đã được nghiên
cứu : phương pháp làm chặt đất (đầm nén, giếng cát, bấc thấm), phương pháp hóa học (xi
măng, silicat hóa), phương pháp nhiệt học, phương pháp sinh học (sử dụng vi sinh vật)..
.mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng khác nhau.
Tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, các công trình giao thông đường bộ đều được đắp
bằng đất yếu tại chỗ, do không đủ thời gian cố kết nên rất dễ bị trượt, lở do tải trọng bản
thân, mưa lũ. Do đó, tác giả tiến hành : “Nghiên cứu giải pháp cải tạo đất yếu bằng xi măng
có gia cường vải địa kỹ thuật để đắp đường” với mong muốn chứng minh xi măng đất gia
cường vải địa kỹ thuật có khả năng làm cho đất yếu tốt hơn từ đó có thể mở ra một khả
năng mới sử dụng vật liệu xi măng và vải địa kỹ thuật để đắp đất cho công trình nền đường
giải quyết đồng thời ba bài toán : kỹ thuật, kinh tế, môi trường.
2.

Mục đích nghiên cứu

Xác định hàm lượng xi măng thích hợp để xử lý đất yếu cho các công trình đắp.
Đánh giá tính ổn định của hỗn hợp đất tự nhiên - xi măng .
Đề xuất đắp đường với chiều cao đắp thích hợp với hỗn hợp đất tự nhiên - xi măng. Khi
ttộn đất với ximăng làm tăng tăng cường độ của đất.
Vải địa kỹ thuật gia cường với các lớp đất ttộn xi măng tăng tính chống trượt ổn định nền
đường đắp.


2

3.

Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên lý thuyết bền của Morh - Coulumb, thuyết cân bằng theo Morh - Rankin, thuyết
ổn định mái dốc theo mặt trượt của Fellenius, Bishop, thực hiện các thí nghiệm trong phòng
: nén đơn, cắt trực tiếp với các hàm lượng xi măng và đất. Dùng phần mềm Geo Slope và
Plaxis để mô phỏng và so sánh với kết quả giải tích.
4.

Ý nghĩa khoa học

Đánh giá được cường độ của hỗn hợp đất-xi măng.
Khẳng định được chức năng gia cường hiệu quả của vải địa kỹ thuật.
Đánh giá được cường độ đất.
5.

Giá trị thực tiễn

Làm tăng cường độ của đất đắp, ổn định nền đường.
Tiết kiệm được chi phí khi xây dựng đường giao thông nông thôn.
6.

Giói hạn của đề tài

Như ta đã biết, đất là một loại vật chất không đồng nhất và có tính chất phức tạp, ứng xử
của đất đa dạng, vì thế với mỗi loại đất khác nhau thì đất thể hiện những tính chất khác
nhau. Đề tài chỉ nghiên cứu cụ thể cho một loại đất yếu .
Đề tài chỉ nghiên cứu được phần cường độ còn phần ứng xử của vật liệu này trong nền hỗn
hợp (cố kết, tính thấm) thì chưa được đề cập.
Các biến số trong bài toán thực nghiệm này còn hạn chế, ví dụ như : vải địa kỹ thuật, các
loại vải địa kỹ thuật khác nhau, công nghệ trộn xi măng - đất...

3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CẢI TẠO ĐẤT YẾU BẰNG XI MĂNG CÓ
GIA CƯỜNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
1. Tổng quan về gia cường đất yếu bằng vải địa kỹ thuật cho việc đắp đường.
1.1 Vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật được chế tạo từ những sản phẩm phụ của dầu mỏ, từ một hoặc hai
loại polymer (polyamide) như polyester hoặc polypropylen. Tùy theo hợp chất và cách
cấu tạo, mỗi loại vải địa kỹ thuật có những đặc tính cơ lý hóa như sức chịu kéo, độ dãn,
độ thấm nước, môi trường thích nghi v.v...khác nhau. Nói chung, vải polyester tốt hơn vải
polypropylene, còn vải polyamide ở giữa hai loại vải trên.[l]
1.1 Phân loại vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật được chia làm ba nhóm chính dựa theo cấu tạo sợi: dệt, không dệt
và vải địa phức hợp.
- Nhóm dệt gồm những sợi được dệt ngang dọc giống như vải may, như vải địa kỹ
thuật loại dệt polypropylen. Biến dạng của nhóm này thường được thí nghiệm theo hai
hướng chính: hướng dọc máy, viết tắt MD (manchine direction) và hướng ngang máy,
viết tat CD (cross manchine direction). Súc chịu kéo theo hương dọc máy bao giờ cũng
lớn hơn sức chịu kéo theo hướng ngang máy. Vải dệt thông thường được ứng dụng làm
cốt gia cường cho các công tác xử lý nền đất khi có yêu cầu.
- Nhóm không dệt gồm những sợi ngắn và sợi dài liên tục, không theo hướng nhất
định nào, được liên kết với nhau bằng phương pháp hóa (dùng chất dính), hoặc nhiệt
(dùng sức nóng) hoặc dùng cơ (dùng kim dùi).
- Nhóm vải phức hợp là loại vải kết hợp giữa dệt và không dệt. Nhà sản xuất may
những bó sợi chịu lực (dệt) lên ttên nền vải không dệt để tạo ra sản phẩm có đủ các chức
năng của vải dệt và không dệt.[ 1]
1.2 ứng dụng của vải địa kỹ thuật

Trong giao thông, vải địa kỹ thuật có thể làm tăng độ bền, tính ổn định cho các tuyến
đường đi qua những khu vực có nền đất yếu như đất sét mềm, bùn, than bùn.. .Trong thủy