Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của mưa lên mái dốc đất đắp không bão hòa

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH H ỞNG
C A M A LÊN MÁI DỐC ĐẤT ĐẮP KHÔNG BÃO HÕA
PHẠM HUY DŨNG*
HOÀNG VIỆT HÙNG**

Experiments on the influence of rainfall on compacted unsaturated soil
slope
Abstract: Rainfall is an important factor causing the slope failure. Due to
the rainfall, water infiltrates into the slope, leading to an increase of soil
moisture and a decrease of shear strength. The rainfall infiltration into a
slope is a complex mechanism, depending on many factors such as rainfall
intensity, rainfall duration, slope gradient, soil type, initial water content,
surface cover, etc. This paper reports the results of experiments on the
effect of rainfall on compacted unsaturated soil slope. In the study, the
effect of relative compaction and slope gradient to the runoff rate are
considered. For unsaturated soils, the matric suction or negative pore
water pressure are important factors controlling the shear strength of soil.
Therefore, the studies on the change of matric suction on the slope during
the rainfall and after rainfall are also considered.
Keywords: relative compaction, slope gradient, runoff rate, matric suction
1. GIỚI THIỆU CHUNG*
1.1. Mở đầu
Khi mƣa rơi xu ng đất, m t phần nƣ c mƣa
sẽ ngấm vào đất, m t phần chảy tràn trên ề mặt
và m t phần c hơi. Nƣ c mƣa ngấm vào mái
d c là m t quá trình phức tạp, ph thu c vào
nhiều tham s nhƣ cƣờng đ mƣa, thời gian
mƣa, đ d c mái, loại đất, đ m an đầu, l p
ph ề mặt, v.v… Đã có nhiều nghiên cứu thực
nghi m nhằm đánh giá ảnh hƣởng c a các nh n
t trên. Các kết quả nghiên cứu đều chỉ ra rằng,

cƣờng đ mƣa x m nhập tăng khi đ d c mái
giảm, tuy nhiên hầu hết các nghiên cứu chỉ tập
trung cho những mái d c thoải, có đ d c nhỏ
hơn 20 nhƣ trong nghiên cứu c a Nassif và
Wilson (1975), Poesen (1984) và Joshi và
*

**

Trường Đại học Thủ lợi;
E-mail:
Trường Đại học Thủ lợi;
E-mail:

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018

Tambe (2010). Do đó, cần thiết nghiên cứu ổ
sung quy luật trên để áp d ng đƣợc v i những
mái d c có đ d c l n hơn. Sự ảnh hƣởng c a
loại đất, l p ph ề mặt, cƣờng đ mƣa và đ
m an đầu cũng đã đƣợc đề cập trong các
nghiên cứu c a Duley và Kelly (1939), Nassif
và Wilson (1975), Poesen (1984) và Mu và nnk.
(2015). Tuy nhiên đ i v i những công trình đắp
ằng đất nhƣ đê, đập, đƣờng, v.v… thì đ chặt
đất đắp là m t nh n t quan trọng ảnh hƣởng t i
sự x m nhập c a nƣ c mƣa vào mái d c. Trong
x y dựng công trình đất, đ chặt đất đắp đƣợc
đặc trƣng ởi h s đầm chặt K là tỷ s giữa
kh i lƣợng riêng khô ở hi n trƣờng và kh i

lƣợng riêng khô l n nhất trong phòng thí
nghi m. Trong ài áo này, các kết quả nghiên
cứu cho 3 trƣờng hợp đất đắp có đ chặt thấp
(K=0,70), đất đắp có đ chặt trung ình
(K=0,90) và đất đắp có đ cao (K=0,95) sẽ đƣợc
trình ày. Ngoài ra, sự thay đổi c a lực hút dính
51


ở các đ s u khác nhau trên mái d c trong quá
trình mƣa, sau khi dừng mƣa cũng đƣợc xem
xét, đánh giá.
1.2. Biến trạng thái ứng suất
V i những công trình đất đắp nhƣ đê, đập,
đƣờng, v.v… thƣờng đƣợc ph n chia thành hai
đ i, đ i ão h a nằm dƣ i mực nƣ c ngầm và
đ i không ão h a nằm trên mực nƣ c ngầm.
Đ i v i đất không ão h a thì lực hút dính hoặc
áp lực nƣ c lỗ rỗng m là những thông s quan
trọng ảnh hƣởng đến sức kháng cắt c a đất. Để
xác định trạng thái ứng suất c a đất, các iến
trạng thái ứng suất thƣờng đƣợc sử d ng. V i
đất không ão h a, các iến trạng thái ứng suất
đƣợc iểu thị ằng các ứng suất đo đƣợc nhƣ
ứng suất tổng , áp lực nƣ c lỗ rỗng uw và áp
lực khí lỗ rỗng ua. Tổ hợp ứng suất pháp thực
(- ua) và lực hút dính (ua-uw) thƣờng đƣợc lựa
chọn để iểu thị trạng thái ứng suất c a đất
không ão h a. Trong trƣờng hợp đất ão h a
thì áp lực nƣ c lỗ rỗng uw c n ằng v i áp lực

khí lỗ rỗng ua, khi đó lực hút dính (ua-uw) ằng
không. Khi đó phƣơng trình cƣờng đ ch ng cắt
dành cho đất không ão h a theo Fredlund và
nnk. (2012) có dạng:
ff = c’+ f – ua)f tan’+ ua – uw)f tanb
Trong đó:
ff: là ứng suất cắt trên mặt trƣợt ở trạng thái
phá hoại,
c’: giao điểm c a đƣờng ao phá hoại MohrCoulom “kéo dài” v i tr c ứng suất cắt khi
ứng suất pháp thực và lực hút dính ằng không,
(f – ua)f: ứng suất pháp thực ở trạng thái
phá hoại,
(ua – uw)f: lực hút dính ở trạng thái phá hoại,
’: góc ma sát trong ứng v i ứng suất pháp
thực (f – ua),
b: góc má sát iểu kiến iểu thị lƣợng tăng
c a ứng suất cắt theo lực hút dính.
Vi c xác định đƣợc giá trị lực hút dính (ua –
uw) ở các thời điểm khác nhau trong quá trình
52

mƣa và sau khi mƣa là m t ƣ c quan trọng
trong vi c đánh giá ổn định c a mái d c đất
không bão hòa.
1.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp thực nghi m đã đƣợc sử d ng
trong nghiên cứu này. Thiết bị thí nghi m chính
bao gồm căng kế, giàn tạo mƣa và máng thí
nghi m. Căng kế là m t loại thiết bị để đo trực
tiếp lực hút dính trong môi trƣờng đất đƣợc chế

tạo bởi Công ty Soilmoisture Equipment Corp.
Dàn tạo mƣa và máng thí nghi m sẽ đƣợc trình
bày chi tiết trong phần sau.
2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
2.1. Dàn tạo mƣa
Để mô phỏng quá trình mƣa xảy ra trong
thực tế, nhóm nghiên cứu đã chế tạo dàn tạo
mƣa ằng máng nhựa mica dạng hình h p chữ
nhật v i kích thƣ c chiều dài 150cm, chiều r ng
50cm và chiều cao 20cm (hình 1). Để tạo ra
hình dạng giọt mƣa tƣơng tự nhƣ trong thực tế,
đáy máng trƣ c tiên đƣợc khoan tạo mặt khum
l m v i đƣờng kính mũi khoan 2mm, sau đó sử
d ng mũi khoan đƣờng kính 0,5mm khoan
xuyên qua đáy máng. Các lỗ khoan đƣợc
trí
theo các đỉnh c a hình vuông v i chiều dài các
cạnh là 5,65cm. Để duy trì cƣờng đ mƣa không
thay đổi trong quá trình thí nghi m, quy tắc “c t
nƣ c không đổi” đã đƣợc áp d ng ằng cách
cho nƣ c trong máng chảy tràn liên t c qua
thành mỏng có chiều cao 4,0cm. Để xác định
lƣợng mƣa rơi vào mái d c, các đồng hồ đo lƣu
lƣợng đƣợc gắn vào các đầu cấp nƣ c vào và
đầu thu nƣ c ra. Khi đó, tổng lƣu lƣợng mƣa
chính là chênh l ch lƣợng nƣ c vào và ra khỏi
dàn tạo mƣa.
Cấu tạo nhƣ trên c a dàn tạo mƣa sẽ khắc
ph c đƣợc nhƣợc điểm ph n
mƣa không

đều lên ề mặt mái d c do hình thức tạo mƣa
dƣ i dạng tia nƣ c nhƣ trong m t vài nghiên
cứu trƣ c đ y c a Poesen (1984) và Joshi và
Tambe (2010).
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018


2.3. Căng kế
Căng kế là m t loại thiết bị để đo trực tiếp
lực hút dính trong môi trƣờng đất đƣợc chế tạo
bởi Công ty Soilmoisture Equipment Corp.
Căng kế bao gồm m t c c g m tiếp nhận khí
cao làm mặt phân cách giữa h đo và áp lực
nƣ c lỗ rỗng m trong đất (hình 3).

Hình 1: Cấu tạo dàn tạo mưa
2.2. Máng thí nghiệm
Máng thí nghi m cũng có cấu tạo dạng hình
h p chữ nhật v i kích thƣ c chiều dài 150cm,
chiều r ng 50cm và chiều cao 70cm (hình 2).
Khung kim loại và kính cƣờng lực đƣợc sử d ng
để đảm bảo khả năng chịu lực c a máng. Để tạo
mái d c, máng thí nghi m đƣợc đặt trên m t tr c
quay ở vị trí giữa đáy máng. Theo cấu tạo này,
góc d c sẽ dễ dàng điều chỉnh bằng cách xoay
máng thí nghi m theo tr c quay. Trong thí nghi m
mẫu đất có kích thƣ c chiều dài 150cm, chiều
r ng 50cm và chiều cao 50cm. Dƣ i đáy mẫu đất
là l p dăm lọc có chiều dày 10cm nhằm m c đích
thoát nƣ c. Để xác định lƣợng nƣ c tràn trên bề

mặt mái d c, m t van xả mặt và đồng hồ đo lƣu
lƣợng đƣợc gắn vào mặt bên c a máng (hình 6).

Hình 2: Cấu tạo máng thí nghiệm
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018

Hình 3: Thiết bị c ng kế của Công ty
Soilmoisture Equipment Corp
C c g m đƣợc n i v i thiết bị đo áp ằng
ng dẫn bằng chất dẻo. Trƣ c khi đo lực hút
dính trong đất cần phải làm bão hòa c c g m
bằng cách ng m trong nƣ c khoảng vài giờ. Sau
đó ơm đầy nƣ c vào ng dẫn và c c g m rồi
lắp đặt c c g m t i vị trí cần đo lực hút dính
trong kh i đất. Khi đạt cân bằng giữa đất và h
đo, nƣ c trong căng kế sẽ có cùng áp lực âm v i
nƣ c trong lỗ rỗng c a đất.
Trong thực tế, giá trị gi i hạn đo c a căng
kế là -90kPa do hi n tƣợng sinh bọt khí c a
nƣ c trong căng kế. Trong thực tế, đ i v i
các ài toán địa kỹ thuật thì áp lực nƣ c lỗ
rỗng âm có trị s bằng lực hút dính vì áp lực
khí lỗ rỗng là áp lực khí quyển (ua = áp lực kế
bằng không).

53


3. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
3.1. Đất dùng trong thí nghiệm

Vật li u đất dùng trong thí nghi m đƣợc lấy
tại mỏ đất Đại Phong, huy n Chí Lính, tỉnh Hải
Dƣơng nhƣ trong nghiên cứu trƣ c đ y c a
Dũng và Hùng (2017). Đ y là loại đất á sét màu
xám n u, xám vàng lẫn sạn sỏi có nguồn g c tàn
tích, tính dẻo trung ình (CL). Tính chất vật lý
c a mẫu đất đƣợc tổng hợp trong ảng 1 và 2.
Các đặc trƣng đầm nén c a mẫu thí nghi m ao
gồm đ m t i ƣu wopt = 10,85 và kh i lƣợng
riêng khô l n nhất dmax = 1,822 (T/m3).
Bảng 1: Thành phần hạt của mẫu đất
Nhóm hạt Sạn sỏi
Tỷ l ( )

10,59

Cát

Bụi

Sét

40,28

33,19

15,94

Bảng 2: Chỉ tiêu tính chất vật lý của đất
Chỉ tiêu

Giá trị

Gs
2,70

WL (%) WP (%)
IP
41,44 28,18 13,27

Ghi chú: G s: tỷ trọng hạt; W L : độ m giới
hạn chả ; W P: độ m giới hạn dẻo; I P: ch
số dẻo.

pháp C nhƣ chỉ dẫn trong tiêu chu n thí nghi m
ASTM (2003). Kết quả thí nghi m cho mẫu đất
đƣợc chế bị v i h s đầm chặt K = 0,97 đƣợc
trình bày ở hình 4, từ kết quả cho thấy đất có đ
m thể tích bão hòa là s = 0,343 và giá trị t i
hạn khí vào là 22,0kPa.
Từ đƣờng cong đặc trƣng đất nƣ c ở hình 4,
sử d ng phƣơng trình hàm thấm c a Leong và
Rahardjo (1997) để xác định h s thấm tại các
giá trị lực hút dính khác nhau. Theo Leong và
Rahardjo thì phƣơng trình hàm thấm có dạng:
kw = ks  p
Trong đó: kw là h s thấm c a đất không bão
hòa (m/s); ks là h s thấm c a đất bào hòa, ks =
4,52.10-7 (m/s);  = w / s là chu n hóa đ m
thể tích; w là đ m thể tích; s là đ m thể
tích bão hòa; p là hằng s , theo Fredlund và

nnk.(2001b) thì giá trị trung bình c a p cho mọi
loại đất là 3,29.
V i các thông s nhƣ trên thì hàm thấm c a
đất dùng trong thí nghi m (hình 5) có dạng
tƣơng tự nhƣ đƣờng cong đặc trƣng đất nƣ c ở
hình 4. H s thấm có xu thế giảm nhanh khi lực
hút dính vƣợt qua giá trị t i hạn khí vào.

Hình 5: Hàm thấm

Hình 4: Đường cong đặc trưng đất nước
Đƣờng cong đặc trƣng đất nƣ c c a đất dùng
trong thí nghi m đƣợc thực hi n theo phƣơng

54

3.2. Chuẩn bị thí nghiệm
Ban đầu, điều chỉnh máng thí nghi m ở trạng
thái c n ằng (nhƣ hình 2) để thuận ti n trong
quá trình đầm nén mẫu đất. Sau đó l p dăm lọc
có chiều dày 10cm đƣợc ph dƣ i đáy máng

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018


nhằm thu nƣ c thấm qua mẫu đất và tránh hi n
tƣợng đọng nƣ c ở đáy máng. Tiếp đó, đầm nén
mẫu đất ở đ m t i ƣu w = 10,85 và đ chặt
yêu cầu. Kh i đất trong mô hình thí nghi m có
chiều dày 50cm đƣợc chia thành thành 10 l p

đầm nén, mỗi l p có chiều dày 5cm để đảm ảo
tính đồng nhất c a kh i đất. Sau đó sử d ng
kích th y lực để điều chỉnh máng thí nghi m về
đ d c thiết kế. Trong nghiên cứu này, đ d c
mái đƣợc thay đổi 3 trƣờng hợp ứng v i h s
mái m = 1; m = 2 và m = 4, đ chặt đất đắp
cũng đƣợc thay đổi 3 trƣờng hợp ứng v i h s
đầm chặt K = 0,70; K = 0,90 và K = 0,95.

trình mƣa đƣợc tiến hành liên t c trong thời
gian 2 giờ v i cƣờng đ mƣa 105mm/giờ cho
tất cả các chuỗi thí nghi m. Trong quá trình
thí nghi m, tiến hành ghi chép và đo đạc
lƣợng nƣ c mƣa chảy tràn trên ề mặt mái
d c (QT ) sau từng khoảng thời gian 5 phút
trong 1 giờ mƣa đầu tiên và 10 phút trong 1
giờ mƣa tiếp theo.

Hình 7: Hình ảnh thí nghiệm

Hình 6: Sơ đồ thí nghiệm
3.3. Tiến hành thí nghiệm
Ban đầu, mở van cấp nƣ c vào dàn tạo
mƣa, chờ đến khi tạo thành d ng chảy tràn ổn
định thì ắt đầu tiến hành thí nghi m. Quá
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018

4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Tổng h p kết quả thí nghiệm
Từ các kết quả đo đạc lƣợng nƣ c mƣa chảy

tràn trên ề mặt mái d c (QT), tính toán đƣợc
cƣờng đ tràn trên ề mặt mái d c trong từng
thời đoạn tƣơng ứng (hình 8, 9 và 10). Kết quả
thí nghi m đƣợc tổng hợp trong ảng 3.
55


Bảng 3: Bảng tổng h p kết quả thí nghiệm

STT

m

K

1
2
3
4
5
6
7
8
9

1,0
1,0
1,0
2,0
2,0

2,0
4,0
4,0
4,0

0,70
0,90
0,95
0,70
0,90
0,95
0,70
0,90
0,95

RR
(mm/giờ)
86,9
96,9
101,5
84,4
96,4
100,2
80,7
93,6
98,6

RC
0,74
0,84

0,91
0,72
0,85
0,90
0,68
0,80
0,87

tỷ s giữa tổng lƣợng chảy tràn và tổng lƣợng
mƣa). Khi h s đầm chặt tăng lên K = 0,90 và
K = 0,95 thì h s chảy tràn tăng thêm tƣơng
ứng 10 và 16 .
Khi mái d c thoải nhất và đ chặt thấp nhất (m
= 4 và K = 0,70) thì h s chảy tràn có giá trị thấp
nhất 0,68 và tăng lên t i 0,91 khi mái d c d c nhất
và đ chặt cao nhất (m = 1 và K = 0,95).

Ghi chú: m: hệ số mái; K: hệ số đầm
chặt; RR: cường độ tràn ổn định; RC: hệ số
chả tràn.
Kết quả thực nghi m cho thấy, hi n tƣợng
nƣ c chảy tràn chỉ ắt đầu sau m t khoảng thời
gian mƣa nhất định. Đ i v i đất có đ chặt trung
ình và cao (K=0,90 và K=0,95) thì hi n tƣợng
chảy tràn ắt đầu xuất hi n sau thời gian mƣa từ
3 đến 5 phút, c n đ i v i đất có đ chặt thấp
(K=0,70) thì hi n tƣợng này xảy ra chậm hơn,
sau thời gian mƣa từ 8 đến 10 phút. Kể từ khi
ắt đầu xuất hi n chảy tràn, thì cƣờng đ tràn có
xu thế tăng dần và tiến t i ổn định sau khoảng

thời gian từ 30 đến 40 phút (hình 8, 9 và 10).
4.2. Ảnh hƣởng của độ chặt đất đắp đến
cƣờng độ tràn
Kết quả thí nghi m trên các hình 8, 9 và 10
cho thấy quy luật chung c a đ chặt đất đắp và
cƣờng đ tràn đó là cƣờng đ tràn giảm (hay
cƣờng đ mƣa x m nhập tăng) khi đ chặt đất
đắp giảm. Ảnh hƣởng này ở mức đ l n khi đ
chặt đất đắp thấp (K = 0,70) và giảm dần khi đ
chặt đất đắp tăng dần. Trong trƣờng hợp h s
mái m = 1 và h s đầm chặt K = 0,70 thì cƣờng
đ tràn ổn định RR = 86,9 mm/giờ tƣơng ứng
v i h s chảy tràn có giá trị RC = 0,74 (RC là
56

Hình 8: Sự tha đổi của cường độ tràn khi hệ
số mái m = 1

Hình 9: Sự tha đổi của cường độ tràn khi hệ
số mái m = 2

Hình 10: Sự tha đổi của cường độ tràn
khi hệ số mái m = 4
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018


4.3. Ảnh hƣởng của độ dốc mái đến cƣờng
độ tràn
Khi đ d c mái tăng (h s mái giảm) thì
cƣờng đ tràn tăng (hay cƣờng đ mƣa x m

nhập giảm dần), tuy nhiên sự ảnh hƣởng là
không l n khi so sánh v i đ chặt đất đắp. Khi
đ chặt đất đắp thấp (K = 0,70) thì sự ảnh
hƣởng này khá r ràng c n khi đ chặt đất đắp
trung bình và cao (K = 0,90 và K = 0,95) thì
sự ảnh hƣởng hầu nhƣ không đáng kể (hình 11
và 12).

4.4. Sự thay đổi của lực hút dính trong
quá trình mƣa và sau khi mƣa
Phƣơng pháp đo trực tiếp lực hút dính ằng
căng kế đã đƣợc sử d ng để nghiên cứu sự thay
đổi c a lực hút dính trong mái d c. Ở thí
nghi m này, mẫu đất đƣợc đầm nén ở đ m t i
ƣu w = 10,85 và h s đầm chặt K = 0,97.
Căng kế đƣợc lắp đặt tại 2 vị trí ở đ s u lần
lƣợt là 10cm và 35cm tính từ ề mặt mái d c.
Quy trình tạo mƣa có cƣờng đ 105mm/giờ
trong thời gian liên t c 2 giờ vẫn đƣợc tiến hành
tƣơng tự nhƣ ở trên.
Để đo đạc sự thay đổi c a lực hút dính, các
căng kế đƣợc liên kết v i
chuyển đổi dữ li u
và kết n i v i máy tính. Dữ li u sẽ đƣợc đọc tự
đ ng liên t c theo khoảng thời gian định sẵn là
5 phút/s li u.

Hình 11: Sự tha đổi của cường độ tràn khi
hệ số đầm chặt K = 0,70
Khi đất có đ chặt cao nhất (K = 0,95) thì h

s chảy tràn chỉ thay đổi từ 0,87 đến 0,91 khi h
s mái thay đổi từ m = 4 đến m = 1.

Hình 12: Sự tha đổi của cường độ tràn khi hệ
số đầm chặt K = 0,95
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018

Hình 13: Sự tha đổi của lực hút dính
sau thời gian mưa 1 ngà
Hình 13 cho thấy quy luật thay đổi c a lực
hút dính theo thời gian c a mẫu thí nghi m
trong quá trình mƣa và sau khi mƣa. Kết quả thí
nghi m cho thấy, an đầu lực hút dính tại đ s u
10cm l n hơn lực hút dính tại đ s u 35cm v i
khoảng chênh l ch là 2,8 kPa. Trong thời gian
mƣa liên t c 2 giờ thì lực hút dính tại 2 điểm đo
không thay đổi. Điều này chứng tỏ nƣ c mƣa
trên ề mặt mái d c chƣa x m nhập t i 2 vị trí
này. Tuy nhiên, tại đ s u 10cm thì lực hút dính

57


ắt đầu giảm mạnh sau khi dừng mƣa khoảng
0,5 giờ, quá trình này giảm liên t c cho đến khi
sau khi dừng mƣa khoảng 5,0 giờ thì giữ ổn
định ở giá trị 16,5kPa trong ngày đầu tiên sau
khi dừng mƣa. Sau đó lực hút dính tại đ s u
10cm có xu thế tăng ngƣợc trở lại, nguyên nh n
là do hi n tƣợng c hơi ở gần ề mặt mái d c.

Tuy nhiên, t c đ tăng khá chậm, cho đến 3
ngày sau khi mƣa thì lực hút dính tại vị trí này
đạt giá trị 20,5kPa (hình 14).

Hình 14: Sự tha đổi của lực hút dính sau thời
gian mưa 3 ngà
Trong khi đó, sự suy giảm c a lực hút dính
tại đ s u 35cm diễn ra chậm hơn và ít hơn
nhiều so v i đ s u 10cm. Sau khi dừng mƣa
khoảng 1,0 giờ thì lực hút dính tại đ s u 35cm
m i ắt đầu suy giảm dần từ giá trị an đầu là
22,5kPa, cho đến sau khi dừng mƣa khoảng 5,0
giờ thì giảm xu ng c n 20,5kPa. Sau đó, lực hút
dính ở đ s u này không tăng ngƣợc trở lại
gi ng nhƣ ở đ s u 10cm mà tiếp t c giảm
xu ng v i t c đ c rất chậm, cho đến 3 ngày sau
khi mƣa thì lực hút dính tại vị trí này đạt giá trị
19,5kPa (hình 14).
Tại 2 điểm đo thì lực hút dính đều có xu thế
giảm rất nhanh khi lực hút dính nhỏ hơn giá trị
t i hạn khí vào. Điều này cũng tƣơng tự quy
luật ảnh hƣởng c a lực hút dính t i hàm thấm.
Sự suy giảm c a lực hút dính kéo theo sự

58

giảm sức kháng cắt c a đất đắp và làm giảm sự
ổn định c a mái d c đất đắp. Nhƣ vậy, đ i v i
công trình đất đắp có đ chặt cao nhƣ đê, đập,
đƣờng, v.v… thì giai đoạn nguy hiểm nhất

thƣờng là vài giờ sau khi mƣa, sau đó lực hút
dính c a đất ở vùng gần ề mặt mái d c sẽ tăng
ngƣợc trở lại do hi n tƣợng th m thấu và c
hơi, và làm giảm nguy cơ mất ổn định mái d c.
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Bài áo đã trình ày kết quả nghiên cứu thực
nghi m về ảnh hƣởng c a mƣa lên mái d c đất
đắp không bão hòa. M t s kết luận chính có thể
rút ra từ nghiên cứu này đó là:
- Đã đề xuất và ứng d ng thành công thiết bị
mô phỏng mƣa, thuận ti n sử d ng trong các
nghiên cứu tƣơng tự.
- Cƣờng đ mƣa x m nhập tăng khi đ chặt
đất đắp giảm. Ảnh hƣởng này ở mức đ l n khi
đất đắp có đ chặt thấp và giảm dần khi đ chặt
đất đắp tăng dần.
- Ngƣợc lại, cƣờng đ mƣa x m nhập giảm
dần khi d d c mái tăng, kết quả này phù hợp
v i quy luật trong các nghiên cứu trƣ c đó nhƣ
c a Nassif và Wilson (1975) và Joshi và Tambe
(2010). Tuy nhiên sự ảnh hƣởng là không l n
khi so sánh v i đ chặt đất đắp.
- Đ i v i đất đắp có đ chặt l n hơn thì hi n
tƣợng chảy tràn xuất hi n chậm hơn. Kể từ khi
bắt đầu xuất hi n chảy tràn, thì cƣờng đ chảy
tràn có xu thế tăng dần và tiến t i ổn định sau
khoảng thời gian nhất định. Đặc bi t đ i v i mái
d c đất đắp thì h s chảy tràn khá l n thƣờng
từ 0,70 đến 0,90. Nhƣ vậy, lƣợng nƣ c mƣa
xâm nhập vào mái d c khá nhỏ chỉ chiếm 10%

đến 30% tổng lƣợng mƣa.
- Đ i v i đất đắp có đ chặt cao thì quá trình
suy giảm lực hút dính trễ hơn so v i thời gian
xuất hi n mƣa. Giai đoạn nguy hiểm nhất đ i
v i mái d c đất đắp thƣờng là vài giờ sau khi
mƣa, sau đó lực hút dính c a đất ở vùng gần ề
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018


mặt mái d c sẽ tăng ngƣợc trở lại và làm giảm
nguy cơ mất an toàn cho mái d c.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. ASTM D6838-2 (2003). Standard test
methods for determination of soil water
characteristic curve for desorption using a
hanging column, pressure extactor, chilled
mirror hygrometer, and/or centrifuge, Annual
book of ASTM standards, Volume 04.08.
2. Duley, F.L., and Kelly, L.L., (1939).
Effect of soil type, slope and surface conditions
on intake of water, University of Nebraska,
College of Agriculture, Agricultural experiment
station, Research bulletin 112.
3. Fredlund, D.G., Fredlund, M.D. and
Zakerzadeh, N., (2001). Predicting the
permeability functions for unsaturated soils.
Proc. Inter. Symp. on Swelling, permeability
and structure of clays.
4. Fredlund, D.G., Rahardjo, H. and
Fredlund, D.M., (2012). Unsaturated soil

mechanics in engineering practice, ISBN 9781-118-13359-0, John Wiley&Sons.
5. Joshi, V.U., and Tambe, D.T., (2010).
Estimation of infiltration rate, run-off and
sediment yield under simulated rainfall
experiments in in upper Pravara Basin, India:

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018

Effect of slope angle and grass-cover, J.Earth
Syst.Sci.119, Indian Academy of Sciences,
p.763-773.
6. Leong, E.C. and Rahardjo, H., (1997).
Permeability functions for unsaturated soils,
ASCE
Jounal
of
Geotechnical
and
Geoenvironmental Engineering (United States),
Vol. 123, No. 12, p 1118 - 1126.
7. Mu, W., Yu, F., Li, C., Xie, Y., Tian, J.,
Liu, J., and Zhao, N., (2015). Effect of rainfall
intensity and slope gradient on runoff and soil
moisture content on different growing stages of
Spring maize, Water 7, p. 2990-3008.
8. Nassif, S.H., and Wilson, E.M., (1975).
The influence of slope and rain intensity on
runoff and infiltration, Hydrological Sciences
Jounal, Taylor & Francis Group, p. 539-553.
9. Poesen, J., (1984). The influence of slope

angle on infiltration rate and Hotornian
overland flow, Z.Geomorph. N.F, Suppl-49,
Berlin. Stuttgart, p.117-131.
10. Dũng, P.H. và Hùng, H.V., (2017).
Nghi n c u ảnh hưởng của mưa tới lực hút dính
của đất không b o hòa trong mái dốc đắp,
Tuyển tập h i nghị nghiên cứu khoa học thƣờng
niên trƣờng Đại học Th y lợi.

59


Người phản biện: PGS.TS. TRẦN MẠNH LIỂU

60

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018