Sử dụng kết quả CPT đánh giá biến dạng lún trong vùng Thái Bình

SỬ DỤNG KẾT QUẢ CPT ĐÁNH GIÁ BIẾN DẠNG LÚN
TRONG VÙNG THÁI BÌNH
NGUYỄN HOÀI NAM*

Using CPT results to evaluate settlement on the Thai Binh area
Abstract: The paper introduces the calculation of setlemet by con
peneration tets (CPT) result and the analysis of conditions applying it
from practical examples on the Thai Binh area
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
Đặc điểm nổi bật của nền đất khu vực địa
bàn Thái Bình là sự xắp xếp xen kẽ nhau theo
độ sâu của lớp đất dính và đất rời, độ bền thấp,
rất khó lấy mẫu nguyên dạng và gia công mẫu
cho thí nghiệm trong phòng xác định chỉ tiêu cơ
lý. Đặc biệt, khi nền đất là các dải mỏng, gồm
cát mịn, sét pha chảy và bùn xen kẹp nhau rất
khó phân chia thành các lớp riêng biệt, trong khi
tính chất cơ lý của chúng rất khác nhau đã gây
ra những phức tạp khó giải quyết trong việc xác
lập các thông số nền cho các bài toán Địa kỹ
thuật. Đó là các vấn đề thực tế thường xảy ra
đòi hỏi phải có các giải pháp khắc phục. Thí
nghiệm xuyên tĩnh với những ưu điểm được
xem là chìa khóa của giải pháp. Tuy nhiên, các
kết quả thí nghiệm hiện chủ yếu chỉ sử dụng để
phân chia địa tầng và tính toán sức chịu tải của
cọc còn sử dụng để tính toán biến dạng lún của
nền dưới móng công trình chưa được quan tâm.
2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ THÍ NGHIỆM
XUYÊN TĨNH
Thí nghiệm xuyên tĩnh, còn được gọi là

xuyên côn, viết tắt CPT (Con Peneration Test).
Ở Việt Nam, thiết bị xuyên tĩnh đã xuất hiện từ
những năm 70-80 của thế kỷ 20, đó là các thiết
bị xuyên Pilcon của Tây Đức, Gouda của Hà
Lan, PVS của Pháp. Năm 82 của thế kỷ 20, các
nhà chuyên môn ở Việt Nam đã hợp tác gia
*

Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đường Nguyễn Trãi, P. Văn Quán - Thanh Xuân TP. Hà Nội

76

công chế tạo thiết bị xuyên tĩnh mang tên XT3/82 là thiết bị có cơ cấu truyền lực bằng hệ
thống vít me và đo lực bằng vòng ứng biến.
Thiết bị XT-3/82 ra đời vào thời điểm đó đã
làm cho công tác khảo sát địa kỹ thuật ở Việt
Nam có một công cụ khảo sát phù hợp với hoàn
cảnh kinh tế xã hội. Cho đến nay do nhu cầu
cung cấp các thông tin về áp áp lực nước lỗ
hổng của đất, các số liệu phải có sai số nhỏ hơn,
với độ tin cậy của kết cao hơn, đã xuất hiện
những thiết bị xuyên tĩnh có những tính năng
mới và hiện đại hơn. Tuy nhiên, bên cạnh các
thiết bị xuyên tự hành với độ sâu thí nghiệm lớn
và tích hợp các chi tiết có chức năng truyền dẫn,
lưu trữ và xử lý kết quả đo bằng các kỹ thuật
của công nghệ mới, thì vẫn còn sử dụng các
thiết bị xuyên cơ, trong đó cơ bản nhất là cấu
tạo mũi xuyên. Các thiết bị xuyên cơ luôn có

cấu tạo gọn nhẹ, thao tác đơn giản, chi phí ban
đầu và vận hành thấp. Thiết bị cho phép thí
nghiệm trong điều kiện chật hẹp, đặc biệt khắc
phục được các nhược điểm lấy mẫu nguyên
dạng của khoan thăm dò trong nền đất yếu để
xác định địa tầng ....
Như vậy, có thể nói cho đến thời điểm hiện
nay trong lĩnh vực địa kỹ thuật nói chung và
trong hoạt động địa kỹ thuật ở Việt Nam nói
riêng, thí nghiệm xuyên tĩnh không còn xa lạ,
trái lại đã được sử dụng nhiều trong công tác
khảo sát địa kỹ thuật cho các mục đích như:
xác định địa tầng; xác định sức chịu tải của
cọc qua biểu đồ biến đổi theo chiều sâu sức
kháng ma sát và mũi, ngoài ra còn gián tiếp để
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019


xác định các chỉ tiêu đất nền cho tinh toán sức
chịu tải và biến dạng của đất nền [5]. Tuy
nhiên, các tiềm năng của thí nghiệm xuyên
tĩnh chưa được khai thác tối đa để giải quyết
những bất cập vốn có trong công tác khảo sát
địa kỹ thuật như: thăm dò cho thiết kế nền
móng công trình xây chen chật hẹp, thiết kế
cải tạo công trình.... đặc biệt là nền móng
công trình nền cát, nhất là cát xen kẹp bùn,
sét, sét pha chảy dẻo chảy của trầm tích vùng
ven biển của vùng Thái Bình mà công tác
khoan lấy mẫu cũng như gia công mẫu trong

phòng thí nghiệm luôn gặp vấn đề rất khó giải
quyết để đáp ứng các số liệu phù hợp với bài
toán tính toán biến dạng lún. Do đó, đặt ra vấn
đề sử dụng kết quả xuyên tĩnh để tính lún.

3. TÍNH TOÁN BIẾN DANG LÚN BẰNG
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CPT CHO CÔNG
TRÌNH MÓNG NÔNG TRÊN NỀN ĐẤT
YẾU VÙNG THÁI BÌNH
Năm 1963 Bogdanovic và Milovie đề xuất
đánh giá biến dạng lún bằng kết quả thí nghiệm
xuyên tình theo biểu thức sau:
2 tm z 
z    zi
S   hi i i ln i i
3 t
Ci
z i i
Trong đó:  izi - ứng suất bản thân ở độ sâu zi
t- chiều sâu đáy móng
m- chiều sâu giới hạn là chiều sâu có ứng
suất bản thân bt = 5gl
zi - ứng suất hiệu quả do tải trong công trình
gây ra ở độ sâu thứ i ( ứng suất gây lún)
Ci- Sức kháng xuyên mũi ở độ sâu thứ i

Hình 1. Bảng tính toán biến dạng lún bằng thí nghiệm CPT và băng thí nghiệm nén
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019

77

Ví dụ áp dụng cho móng băng chiều sâu đặt
đáy móng 1,7 m, chiều rộng đáy móng b=
0,8m, áp lực dưới đế móng P= 150 kPa. Móng
được đặt trên nền nhiều lóp, trong đó giá trị
của kết quả thi nghiệm xuyên tĩnh là sức kháng
mũi qc và sức kháng thành đơn vị, chỉ tiêu cơ
lý các lớp là kết quả của công tác khoan lấy
mẫu và thí nghiệm trong phòng, tất cả thể hiện
trong hình 1.
Để tiến hành so sánh kết quả tính biến dạng
lún theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh với kết
quả tinh toán biến dạng lún thông thường, sử
dụng kết quả thí nghiệm nén một trục không nở
hông để xác định mô đun tổng biến dạng E0 và
áp dụng phương pháp cộng lún từng lớp với
chiều dảy phân tố m=b/4= 0,2m.
Đối với tính toán biến dạng lún bằng giá trị
thí nghiệm xuyên tĩnh từ các giá trị chỉ tiêu sức
kháng xuyên mũi ở các độ sâu, với 20 cm một
lần đo. Các kết quả tính biến dạng lún theo CPT
và theo thí nghiệm trong phòng thể hiện trên
bảng của hình 1
Kết quả tính toán lún bằng số liệu CPT và
số liệu thí nghiệm trong phòng đã cho thấy,
theo CPT, độ lún Scpt= 45 mm và theo thí
nghiệm nén một trục không nở hông Sn =
40mm. Như vậy, độ lún dự báo từ 2 phương
pháp là tương tự.

Tuy nhiên, đã có những phân tích [2 ] chỉ ra
rằng, nếu chỉ xem xét độ tin cậy bằng giá trị lún
so với độ lún cho phép mà không chú ý tới tính
chính xác của kết quả tính lún thì có thể làm mất
độ tin cậy về kết quả tính lún tương đối giữa 2
móng so với giá trị cho phép. Do đó, để đánh
giá sự chính xác của các kết quả tính lún, sự
chính xác sẽ đươc xem xét qua các yếu tô ảnh
hưởng đến kết quả tính.
Trước hết xem xét giá trị của các chỉ tiêu thí
nghiệm. Các chi tiêu thí nghiệm trong phòng
liên quan đến tinh toán biến dạng lún bao gồm
các chỉ tiêu xác định bằng mẫu không nguyên
dang như: độ ẩm, khối lượng riêng, thành phần
hạt; các chỉ tiêu xác định từ mẫu nguyên dạng
78

như: khối lượng thể tích, mô đun tổng biến dạng
Eo.Trong đó, sự chính xác của các chỉ tiêu thí
nghiệm bằng mẫu nguyên dạng sẽ phụ thuộc
vào các yếu tố như: tính nguyên dạng của mẫu
đất, chất lượng gia công mẫu trong phòng thí
nghiệm, phương pháp, quy trình thí nghiệm,
đương nhiên các yếu tố này sẽ ảnh hưởng tới
tính chính xác của kết quả tính toán biến dạng
lún bằng thí nghiêm trong phòng.
Ngoài ra, ảnh hưởng lớn đến kết quả tính còn
là các yếu tố chủ quan như: xác định số lượng
mẫu và số lượng các điểm khoan thăm dò, cùng
với việc xác lập mô hình nền thông qua sự phân

chia các lớp. Hơn nữa, xét các sơ đồ thí nghiệm
với ứng xử của nền dưới tác dụng của tải trọng,
thì đó chỉ là sự mô phỏng mang tính biểu kiến,
trong khi lời giải bài toán tính biến dạng lún
luôn chứa đựng các giả thiết.
Tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng tới sự
chính xác của kết quả tính có thể nhận thấy,
kết quả tính toán lún bằng chỉ tiêu thí nghiệm
trong phòng có rất nhiêu loại sai số, bao gồm:
chủ quan và khách quan, ngẫu nhiên và hệ
thống. Chưa kể rằng, trong nhiều loại nền
không thể lấy được mẫu nguyên dạng như nền
cát, đặc biệt nền xen kẹp các dải mỏng bùn,
cát, sét chảy.
Đối với kết quả tính lún bằng CPT, các chỉ
tiêu là các số đọc về lực kháng của đất lên mũi
xuyên, nên số liệu có tính khách quan, phản ánh
trung thực bản chất trạng thái ứng suất của nền
và khả năng biến đổi nó, thể hiện tổng hòa các
ảnh hưởng của các yếu tố điều kiện địa chất
công trình. Đặc biệt các chỉ tiêu xuyên tĩnh là
tập hợp các dãy số, trong đó mỗi một điểm
xuyên là một dãy số phản ánh sức kháng của
nền theo độ sâu với mật độ các điểm dày hơn
các điểm lấy mẫu đất trong khoan lấy mẫu. Các
dãy số đó, cho phép phân biệt các dải đất xen
kẹp mỏng có trạng thái khác nhau tới 10 cm mà
khoan thăm dò không xác định được, nhất là với
nền cát, đặc biệt nền xen kẹp các dải mỏng bùn,
cát, sét chảy.

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019


Như vậy, so với kết quả thí nghiêm trong
phòng, kết quả của CPT ít yếu tố ảnh hưởng đến
sai số hơn, theo đó sẽ có khả năng đạt độ chính
xác cao hơn. Tuy nhiên, các hạn chế của thí
nghiệm xuyên tĩnh gồm: không lấy mẫu nên
không xác định được khối lượng thể tích cho
tính lún, không cho biết thành phần cấu trúc của
đất nên, không biết được tuổi nguồn gốc các
thành tạo để xác định ranh giới, cũng như dự
báo khả năng biến đổi trạng thái ứng suất của
nền theo thời gian xuất hiện các yếu tố bất lợi,
không thí nghiệm ở độ sâu lớn và trong đất cát
chặt, cuội sỏi…. Đó chính là lý do CPT mặc dù
có nhiêu ưu điểm nhưng vẫn không thể thay thế
các thí nghiệm khác và khoan thăm dò. Do đó,
để khảo sát địa kỹ thuật mang lại hiệu quả cao
nhất cho một lãnh thổ xây dựng công trình cấn
có sự kết hợp của các dạng công tác như khoan
lấy mẫu, thí nghiệm trong phòng, thí nghiệm
SPT và thí nghiệm CPT. Bằng sự kết hợp sẽ cho
phép xác định ranh giới các lớp được chi tiết và
khách quan, qua đó có đủ các số liệu cho tính
toán thiết kế. Trong sự kết hợp này phải có
nhiều hơn một lỗ khoan gần với điểm xuyên gọi
là khoan xuyên đối chứng để bổ xung thông tin
cho nhau.
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Có thể tính toán biến dạng lún bằng kết quả
thí nghiệm xuyên tĩnh CPT theo biểu thức đề
xuất của Bogdanovic và Milovie (1963) trong
một số trường hợp kết quả tính tương tự như với
các phương pháp truyền thống khác về sự chính
xác và độ tin cậy
Với những ưu điểm trong tính toán biến lún
cũng như khả năng tiến hành thí nghiệm trong
các điều kiện chật hẹp, nền đất yếu bùn cát,
nhiều khi công tác khoan lấy mẫu không thể đáp

ứng được, đặc biệt với chi phí thấp nên CPT là
một lựa chọn phù hợp cho nhiều phương án
khảo sát Đia kỹ thuật cho công trình móng nông
trên nền đất yếu vùng Thái Bình.
Để có thể sử dụng rộng rãi thí nghiệm xuyên
tĩnh trong khảo sát Địa kỹ thuật cho công trình ở
vùng Thái Bình cần có sự sáng tỏ mối quan hệ
giữa chỉ tiêu khối lượng thể tích của đất với các
chỉ tiêu sức kháng xuyên thu được từ thí nghiệm
xuyên tĩnh bằng các mối quan hệ tương quan,
bởi vì trong tính toán biến dạng lún cấn có các
thông số khối lượng thể tích ở các độ sâu của thí
nghiệm xuyên tĩnh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Thương Bình (2015).” Nghiên cứu
cải tiến thiết bị xuyên tĩnh cho thiết kế nền
móng công trình và công trình ngầmtrụ dỡ tải
ngang” Đề tài cấp trường ĐH Kiến Trúc 2016
2. Trần Thương Bình (2017)“Một số vấn đề

về kết quả tính toán biến dạng lún cuôi cùng
trong thiết kế nền móng công trình”, Tạp chí
Địa kỹ thuật số 2-2017 trang9-11
4. Tiêu chuẩn TCVN 9362 – 2012 thiết kế
nền công trình dân dụng công nghiệp.
5. V.D. Lomtadze , ‘Địa chất công trình chuyên
môn’ bản dịch tiếng Nga, NXB. KHKT 1985
6. N.A Xưtovich.(1983), “Cơ học đất”, bản
dịch tiếng Nga NXB Nông nghiệp
7. R. Whitlow (1997), “Cơ học đất”, NXB
Giáo dục.
8.K.Széchy, L. Varga (1978), “ Foundation
engineering”, Akadémiai Kiadó Budapest, <
Tiếng Anh>
9. E.D Sukina (1985), “C¬ lý ho¸ hÖ ph©n t¸n
tù nhiªn”, NXB Matxcova,< Tiếng Nga>

Người phản biện: PGS.TS. TRẦN THƯỢNG BÌNH

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019

79