Xây dựng mô hình nghiên cứu đặc tính lún của nền đất yếu sử dụng bấc thấm có xét đến thay đổi một số tính chất của đất

ĐạI HọC Đà NẵNG
Trường đại học bách khoa

NGUYễN THị PHƯƠNG KHU£

XÂY DỰNG MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH LÚN
CỦA NỀN ĐẤT YẾU SỬ DỤNG BẤC THẤM CÓ XÉT
ĐẾN THAY ĐỔI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XY DNG CễNG TRèNH GIAO THễNG

Đà Nẵng - 2018


đại học đà nẵng
Trường đại học bách khoa

NGUYễN THị PHƯƠNG KHU£

XÂY DỰNG MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH LÚN
CỦA NỀN ĐẤT YẾU SỬ DỤNG BẤC THẤM CÓ XÉT
ĐẾN THAY ĐỔI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số : 8580205

LUẬN VĂN THẠC S
Ngi hng dn khoa hc: TS. Đỗ HữU ĐạO

Đà Nẵng - 2018

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Phương Khuê


ii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan ................................................................................................................... i
Mục lục ............................................................................................................................ii
Tóm tắt luận văn ............................................................................................................ vi
Danh mục các chữ viết tắt ............................................................................................vii
Danh mục các bảng ..................................................................................................... viii
Danh mục các hình ........................................................................................................ ix
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài .......................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 2
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................ 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................................... 2

6. Cấu trúc của luận văn .................................................................................................. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM ..... 4
1.1 Giới thiệu các công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu và lịch sử phát triển của
bấc thấm ........................................................................................................................... 4
1.1.1 Giới thiệu các công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu ........................... 4
1.1.2 Lịch sử phát triển của bấc thấm................................................................... 4
1.2 Các giải pháp sử dụng kết hợp cùng bấc thấm .......................................................... 5
1.2.1 Kết hợp gia tải trước bằng khối đắp ............................................................ 5
1.2.2 Kết hợp bơm hút chân không ...................................................................... 6
1.2.3 Kết hợp hạ mực nước ngầm ........................................................................ 7
1.3 Nguyên lý làm việc và cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm ............................. 8
1.3.1 Nguyên lý làm việc của bấc thấm ............................................................... 8
1.3.2 Cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm.................................................... 8
1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm ...................... 9
1.4.1 Trên thế giới ................................................................................................ 9
1.4.2 Tại Việt Nam ............................................................................................. 10
1.5 Mơ hình vật lý và mơ hình toán học xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm .................. 12
1.5.1 Giới thiệu các mơ hình .............................................................................. 12
1.5.2 Một số mơ hình vật lý xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm .......................... 14


iii
1.5.3 Mơ hình tốn học mơ phỏng xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm ................ 17
1.6 Kết luận chương 1 ................................................................................................... 19
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH LÚN
CỦA NỀN ĐẤT YẾU SỬ DỤNG BẤC THẤM ....................................................... 20
2.1 Xây dựng mơ hình thí nghiệm ................................................................................. 20
2.1.1 Giới thiệu mơ hình..................................................................................... 20
2.1.2 Cơng tác chuẩn bị mẫu đất ....................................................................... 21
2.1.3 Thiết bị thí nghiệm .................................................................................... 21

a) Đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) ...................................................... 22
b) Đầu đọc số liệu (datalogger) .......................................................................... 23
c) Đồng hồ đo chuyển vị .................................................................................... 23
d) Vải địa kỹ thuật .............................................................................................. 23
e) Bấc thấm ......................................................................................................... 24
2.2 Tính tốn độ lún của nền đất yếu xử lý bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước theo
TCVN 9355:2012 .......................................................................................................... 24
2.3 Tính tốn và đánh giá độ cố kết theo kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng .......... 26
2.3.1 Tính tốn áp lực nước lỗ rỗng từ số liệu quan trắc bằng thiết bị piezometer
............................................................................................................................ 26
2.3.2 Đánh giá độ cố kết theo kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng ................ 26
a) Cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá ...................................................................... 26
b) Độ cố kết theo kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng ................................... 26
2.4 Trình tự thí nghiệm .................................................................................................. 27
2.4.1 Chế bị thùng mẫu ...................................................................................... 27
2.4.2 Xác định các chỉ tiêu cơ lý đất trước khi gia tải ....................................... 27
a) Lấy mẫu đất nguyên dạng .............................................................................. 27
b) Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất ........................................................... 28
2.4.3 Lắp đặt thiết bị quan trắc áp lực nước lỗ rỗng .......................................... 33
2.4.4 Cắm bấc thấm ............................................................................................ 34
2.4.5 Tạo lớp mặt thoát nước.............................................................................. 34
2.4.6 Lắp đặt các đồng hồ đo lún ....................................................................... 35
2.4.7 Kết nối và kích hoạt các đầu đo áp lực nước lỗ rỗng ................................ 35
2.4.8 Gia tải và ghi chép số liệu ......................................................................... 35
2.4.9 Xác định các chỉ tiêu cơ lý đất sau khi gia tải ........................................... 36
2.5 Phân tích kết quả thí nghiệm từ mơ hình vật lý ....................................................... 37
2.5.1 Kết quả các chỉ tiêu cơ lý của đất trước và sau khi gia tải ....................... 37
a) Kết quả các chỉ tiêu cơ lý của đất trước và sau khi gia tải ............................. 37
b) Nhận xét kết quả thí nghiệm .......................................................................... 42
2.5.2 Diễn biến độ lún theo thời gian ................................................................. 48

iv
a) Kết quả quan trắc độ lún theo thời gian bằng đồng hồ đo độ lún .................. 48
b) Kết quả tính tốn độ lún theo thời gian .......................................................... 49
2.5.3 Diễn biến áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian ............................................ 50
a) Số liệu quan trắc áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian ..................................... 50
b) Độ cố kết theo kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng ................................... 51
2.6 Kết luận chương 2 ................................................................................................... 52
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG SỐ CHO MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG
....................................................................................................................................... 53
3.1 Cơ sở phương pháp mô phỏng số ............................................................................ 53
3.2 Đặc trưng vật liệu trong Plaxis 8.2 .......................................................................... 53
3.2.1 Mơ hình Mohr-Coulomb ........................................................................... 53
a) Các thơng số của mơ hình Mohr-Coulomb .................................................... 53
b) Tham số đàn hồi ............................................................................................ 53
c) Các tham số đàn hồi thay thế ......................................................................... 54
d) Tham số dẻo ................................................................................................... 54
e) Những thơng số nâng cao ............................................................................... 54
3.2.2 Mơ hình soft soil model............................................................................. 55
a) Các tham số của mơ hình đất yếu ................................................................... 55
b) Các thông số cơ bản ....................................................................................... 55
c) Những tham số phát triển ............................................................................... 55
3.3 Kết quả mô phỏng số ............................................................................................... 56
3.3.1 Các bước mô phỏng số bài toán trên phần mềm Plaxis v8.2 .................... 56
3.3.2 Dữ liệu đầu vào ......................................................................................... 56
3.3.3 Giao diện các bước mô phỏng ................................................................... 58
3.3.4 Kết quả mô phỏng số ................................................................................ 59
a) Trường hợp khơng có bấc thấm ..................................................................... 59
b) Trường hợp có bấc thấm ................................................................................ 60

3.4 Tính tốn ứng dụng.................................................................................................. 62
3.4.1 Mục đích .................................................................................................... 62
3.4.2 Kết quả tính tốn ....................................................................................... 63
3.4.3 Kết quả mô phỏng số ................................................................................. 64
3.5 Kết luận chương 3 ................................................................................................... 66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 67
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 67
KIẾN NGHỊ ................................................................................................................... 67
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ


v
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)
KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN (bản sao)
MINH CHỨNG CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐỀ TÀI


vi

XÂY DỰNG MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH LÚN CỦA
NỀN ĐẤT YẾU SỬ DỤNG BẤC THẤM CÓ XÉT ĐẾN THAY
ĐỔI MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT
Học viên: Nguyễn Thị Phương Kh
Mã số: 60.58.02.25

Khóa: 33

Chun ngành: Kỹ thuật XD cơng trình GT.

Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Để nghiên cứu đặc tính lún của nền đất yếu sử dụng bấc thấm có xét đến thay đổi một số
tính chất của đất, đề tài xây dựng mơ hình vật lý 0.5x0.5x1.2m, 2 đầu đo piezometer để quan trắc áp
lực nước lỗ rỗng, 4 đồng hồ đo lún, gia tải cấp áp lực 5, 10, 15, 20kPa, xác định các chỉ tiêu cơ lý của
đất trước và sau khi gia tải. Kết quả nghiên cứu cho thấy trường hợp có bấc thấm thì sau gia tải các
thơng số trị , c, a có tăng rõ rệt, trong khi đó Cv, Ch, Kv, Kh, Ch/Cv, Kh/Kv có xu hướng giảm, trước
gia tải Ch/Cv trong khoảng từ 1.179 đến 2.416, sau gia tải Ch/Cv trong khoảng từ 0.935 đến 1.965. Khi
không có bấc thấm thì tính tốn và mơ phỏng số với số liệu cơ lý trước gia tải lệch so với độ lún quan
trắc bằng đồng hồ đo lún lần lượt là 3.86mm (10.45%), 0.41mm (1.11%), với số liệu cơ lý sau gia tải
lệch lần lượt là 2.29mm (6.20%), 0.21mm (0.56%). Trường hợp có bấc thấm thì sự sai khác khi tính
tốn, quan trắc lún, mơ phỏng số giữa các chỉ tiêu cơ lý trước gia tải và sau gia tải là đáng kể, sử dụng
số liệu cơ lý sau gia tải cho kết quả khá gần với độ lún quan trắc và mô phỏng hơn trước khi gia tải.
Cụ thể, tính tốn và mơ phỏng số với số liệu cơ lý trước gia tải lệch so với độ lún quan trắc bằng đồng
hồ đo lún lần lượt là 2.91mm (7.88%), 44.42mm (120.28%), sau gia tải lệch lần lượt là 0.80mm
(2.17%), 1.26mm (3.41%).
Từ khóa: Mơ hình nghiên cứu; độ lún; nền đất yếu; bấc thấm; mô phỏng Plaxis.

BUILDING RESEARCH MODELS SETTLEMENT CHARACTERISTIC OF
SOFT SOIL GROUND AS USING PREFABRICATED VERTICAL DRAINS
CONSIDERED TO CHANGE SOME PROPERTIES OF SOIL
Abstract: To study the settlement characteristics of soft soil ground using prefabricated vertical drains
considered to change some properties of soil, the topic of physical modeling 0.5x0.5x1.2m, 2
piezometers for monitoring pore water pressure, 4 displacement meters; loading 5, 10, 15, 20kPa;
determine the phy-mechanical properties of the soil before and after loading. Research results show
that case of prefabricated vertical drain, the values of , c, and a increase significantly, while Cv, Ch,
Kv, Kh, Ch/Cv, Kh/Kv tend to decrease, before loading Ch/Cv ranged from 1,179 to 2,416, after loading
Ch/Cv from 0.935 to 1.965. In case of no PVD, the calculation and numerical simulation with the
testing result of before loading deviation from the settlement monitoring by displacement meter is
3.86mm (10.45%), 0.41mm (1.11%), with the testing result of after loading deviation is 2.29mm

(6.20%), 0.21mm (0.56%). In the case of having prefabricated vertical drain, the difference in
calculation, subsidence observation, numerical simulation between the mechanical properties before
and after loading is significant, when use the mechanical data after loading then the results are quite
close to the subsidence of observation and simulation rather than before loading. Such as, the
calculation and numerical simulation with the testing result of before loading deviation from the
settlement monitoring by subsidence meter is 2.91mm (7.88%), 44.42mm (120.28%), with the testing
result of after loading deviation is 0.80mm (2.17%), 1.26mm (3.41%).
Key words: Research model; settlement; soft soil ground; prefabricated vertical drain; plaxis
software.


vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ALNLR

Áp lực nước lỗ rỗng

MHVL

Mô hình vật lý

TCN

Tiêu chuẩn ngành

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

nnk

những người khác

TP

Thành phố


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

2.1

Các chỉ tiêu cơ lý của đất trước và sau khi gia tải

38

2.2

Kết quả thí nghiệm nén cố kết theo phương đứng và
ngang của mẫu

40

2.3

Độ lún cuối cùng ở từng cấp áp lực quan trắc bằng đồng
hồ đo độ lún

48

2.4

Tổng hợp kết quả tính tốn độ lún theo thời gian

49

2.5

Độ cố kết theo kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng

51

3.1

Thống kê kết quả nghiên cứu chỉ số nén điều chỉnh và chỉ
số trương nở điều chỉnh

56

3.2

Kết quả các chỉ tiêu cơ lý để mô phỏng số cho các trường
hợp

57

3.3

Độ lún theo thời gian khi mô phỏng số trước và sau gia
tải khi không và có bấc thấm

61

3.4

So sánh độ lún giữa tính tốn, mô phỏng số trước và sau
gia tải với độ lún quan trắc thực tế

61

3.5

Kết quả tính tốn độ cố kết của mơ hình ứng dụng

63

3.6

Số liệu đầu vào để mơ phỏng số

64

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

1.1

Kết hợp gia tải trước bằng khối đắp

6

1.2

Ngun lý phương pháp có màng kín khí

7

1.3

Ngun lý phương pháp khơng có màng kín khí

7

1.4

Đường hạ mực nước ngầm cho hệ thống ống HDPE

8

1.5

Cấu tạo xử lý nền đất yếu

8

1.6

Mơ hình Centrifuge của Zhen Fang, 2006

12

1.7

Mơ hình Centrifuge của Masaki Kitazume, Kenji
Maruyama (1995)

13

1.8

Mơ hình hộp cắt của Stefan Larson, Bengt B.Broms

13

1.9

MHVL thí nghiệm của Saowapakpiboon và nnk

15

1.10

MHVL thí nghiệm của Buddhima Indraratna và nnk

15

1.11

Sơ họa MHVL thí nghiệm của Phạm Quang Đơng

16

1.12

MHVL thí nghiệm của Phạm Quang Đơng

16

1.13

MHVL thí nghiệm của Hansbo

17

1.14

Hình ảnh mơ hình của Rowe, Taechakumthorn

18

2.1

Mơ phỏng 3D mơ hình vật lý

20

2.2

Bẻ vụn đất cho vào thùng xốp

21

2.3

Trộn đều mẫu đất

21

2.4

Bố trí thiết bị cho mơ hình thí nghiệm

22

2.5

Đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer)

23

2.6

Đồng hồ đo độ lún

23

2.7

Đầu đọc số liệu (datalogger)

23

2.8

Vải địa kĩ thuật không dệt ART9

24

2.9

Bấc thấm VID65

24

2.10

Lấy mẫu đất nguyên dạng ở độ sâu 0.7-0.85m

28


x
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

2.11

Lấy mẫu đất nguyên dạng ở độ sâu 0-0.15m

28

2.12

Bọc mẫu đất ngun dạng và đưa về phịng thí
nghiệm

28

2.13

Lấy mẫu đất ra khỏi ống nhựa để thí nghiệm

28

2.14

Thí nghiệm xác định khối lượng riêng của đất

29

2.15

Thí nghiệm xác định độ ẩm tự nhiên của đất

29

2.16

Thí nghiệm xác định giới hạn nhão của đất

29

2.17

Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo của đất

29

2.18

Thí nghiệm xác định thành phần hạt của đất

30

2.19

Thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất

30

2.20

Thí nghiệm xác định tính nén lún của đất

30

2.21

Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích tự nhiên
của đất

31

2.22

Thí nghiệm xác định hệ số thấm của đất

31

2.23

Lấy mẫu theo phương ngang và phương đứng để thí
nghiệm thấm

32

2.24

Thí nghiệm nén cố kết một trục của đất

32

2.25

Lấy mẫu theo phương ngang và phương đứng

32

2.26

Lắp đặt và bố trí 2 piezometer

33

2.27

Xác định vị trí và tiến hành cắm bấc thấm

34

2.28

Tiến hành trải vải địa kĩ thuật và rải cát

34

2.29

Biểu đồ thành phần hạt lớp đệm cát

34

2.30

Lắp đặt các đồng hồ đo lún

35

2.31

Kết nối và ghi nhận số liệu của các PIE

35

2.32

Gia tải cho trường hợp không có bấc thấm

36

2.33

Gia tải cho trường hợp có bấc thấm

36

2.34

Lấy mẫu đất sau khi gia tải ở các độ sâu khác nhau

37


xi
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

2.35

Mẫu đất được bao bọc giữ độ ẩm

37

2.36

Biểu đồ thành phần hạt của đất thí nghiệm

42

2.37

Sự thay đổi độ ẩm của đất trước và sau khi gia tải

42

2.38

Sự thay đổi khối lượng thể tích của đất trước và sau
khi gia tải

43

2.39

Biểu đồ thí nghiệm nén lún của đất trước và sau khi
gia tải

43

2.40

Biểu đồ thí nghiệm cắt phẳng của đất trước và sau
khi gia tải

44

2.41

Biểu đồ Cv - P của đất trước và sau gia tải

44

2.42

Biểu đồ Ch - P của đất trước và sau gia tải

44

2.43

Biểu đồ Ch/Cv – P của đất trước và sau gia tải

45

2.44

Biểu đồ Kv - P của đất trước và sau gia tải

46

2.45

Biểu đồ Kh - P của đất trước và sau gia tải

46

2.46

Biểu đồ Kh/Kv - P của đất trước và sau gia tải

47

2.47

Biểu đồ Kh/Kv từ thí nghiệm thấm của đất trước và
sau gia tải

48

2.48

Quan trắc độ lún theo thời gian ứng với từng cấp áp
lực

48

2.49

Quan trắc áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian tương
ứng cấp gia tải (Không có bấc thấm)

50

2.50

Quan trắc áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian tương
ứng cấp gia tải (Có bấc thấm)

50

3.1

Quan hệ logarithmic giữa thể tích biến dạng và ứng
suất trung bình

55

3.2

Các bước mơ phỏng bài tốn trên phần mềm Plaxis

56

3.3

Mơ phỏng mơ hình thực nghiệm trên Plaxis

58

3.4

Chia lưới phần tử trên Plaxis

58

xii
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

3.5

Điều kiện biên thấm

58

3.6

Điều kiện ứng suất ban đầu

58

3.7

Các trường hợp tính tốn của bài tốn

58

3.8

Thơng số trường hợp tính 1

59

3.9

Thơng số trường hợp tính 2

59

3.10

Thơng số trường hợp tính 3

59

3.11

Thơng số trường hợp tính 4

59

3.12

Kết quả mơ phỏng số độ lún khi khơng có bấc thấm
với số liệu thí nghiệm trước gia tải

59

3.13

Kết quả mơ phỏng số độ lún khi khơng có bấc thấm
với số liệu thí nghiệm sau gia tải

60

3.14

Kết quả mô phỏng số độ lún khi có bấc thấm với số
liệu thí nghiệm trước gia tải

60

3.15

Kết quả mơ phỏng số độ lún khi có bấc thấm với số
liệu thí nghiệm sau gia tải

60

3.16

Biểu đồ quan hệ độ lún theo cấp gia tải S-P (khơng
có bấc thấm)

61

3.17

Biểu đồ quan hệ độ lún theo cấp gia tải S-P (Có bấc
thấm)

61

3.18

Mơ hình ứng dụng

63

3.19

Kết quả tính tốn độ lún từng cấp gia tải của mơ
hình ứng dụng

63

3.20

Mơ phỏng số mơ hình ứng dụng bằng Plaxis

64

3.21

Kết quả mơ phỏng số độ lún với số liệu thí nghiệm
trước gia tải

65

3.22

Kết quả mơ phỏng số độ lún với số liệu thí nghiệm
sau gia tải

65

3.23

Biểu đồ độ lún khi mô phỏng số

65


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cơng nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu có thể được chia thành 2 loại: tác
động đến bản thân nền đắp và tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp [3], [10].
Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm là một trong những giải pháp thoát nước thẳng đứng
và tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp. Ý tưởng sử dụng cơng nghệ này để
tăng nhanh q trình cố kết của đất yếu dưới tải trọng nền đắp đã có từ năm 1925 và
bắt đầu triển khai từ năm 1930 [3]. Tại Việt Nam, giải pháp bấc thấm được sử dụng
trong xử lý nền đất yếu cho Dự án nâng cấp QL5 trên đoạn Km47 – Km62 vào năm
1993, sau đó dùng cho QL51 (Thành phố Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu). Từ năm 1999
đến năm 2004, công nghệ này sử dụng rộng rãi trong các dự án nâng cấp và cải tạo
QL1A (đoạn qua tỉnh Thừa Thiên Huế), QL18, QL61, QL80. Sau đó là một số cơng
trình sử dụng bấc thấm như đường dẫn cầu Cần Thơ, đại lộ Đông Tây, dự án cầu Phú

Mỹ, nhà máy điện Nhơn Trạch, cơng trình đường Cà Mau – Năm Căn, cầu Nguyễn Tri
Phương và đặc biệt dự án cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi. Như vậy có thể khẳng định
những ưu điểm mà bấc thấm mang lại như: thi công không gây ô nhiễm môi trường,
thời gian thi công ngắn, giá thành vật liệu rẻ và nguồn cung cấp vật liệu ổn định nên
giải pháp bằng bấc thấm vẫn được lựa chọn khi tính tốn thiết kế xử lý nền đất yếu cho
cơng trình.
Hiện nay, cơng tác tính toán thiết kế xử lý đất yếu bằng bấc thấm cho các cơng
trình xây dựng san nền, đê đập, đường giao thơng có dạng nền đắp áp dụng theo Qui
trình khảo sát, thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu 22TCN262-2000 [1] và tiêu
chuẩn gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước TCVN9355-2012 [17]. Mặc dù các
đơn vị tư vấn thiết kế đã đạt được những kết quả nhất định tuy nhiên vẫn cịn một số
cơng trình gặp sự cố vì độ lún thực tế lớn hơn so với dự báo hoặc lãng phí đầu tư do sự
sai khác giữa tính tốn và thực tế. Sử dụng lý thuyết tính tốn kết hợp nghiên cứu thực
nghiệm là hướng đi hợp lý để hạn chế sự sai khác giữa kết quả tính tốn và thực tế.
Cơng tác quan trắc, đo đạc độ lún và theo dõi sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng đánh giá
mức độ cố kết của đất yếu, xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất trước và sau khi sử dụng
bấc thấm từ mơ hình trong phịng thí nghiệm mang ý nghĩa quan trọng.
Với mong muốn tìm hiểu và đóng góp một phần nhỏ trong nghiên cứu xử lý
nền đất yếu bằng bấc thấm, tác giả chọn đề tài: “Xây dựng mơ hình nghiên cứu đặc
tính lún của nền đất yếu sử dụng bấc thấm có xét đến thay đổi một số tính chất của
đất”. Tác giả xây dựng mơ hình vật lý trong phòng cho thùng mẫu đất sét yếu bão hịa
nước kích thước 0.5x0.5x1.2m, sử dụng đầu đo piezometer ở các độ sâu khác nhau,
tiến hành gia tải và quan trắc áp lực nước lỗ rỗng, độ lún theo thời gian, xác định các
chỉ tiêu cơ lý của đất trước và sau khi sử dụng bấc thấm. Số liệu thu thập được từ mô


2
hình vật lý, tác giả phân tích kết quả, mơ phỏng số bằng phần mềm plaxis để đánh giá
sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng và theo dõi tốc độ lún theo thời gian S-t.

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Xây dựng mơ hình vật lý thí nghiệm cho một lớp đất sét yếu bão hịa nước có
sử dụng bấc thấm.
Thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất trước và sau khi xử lý nền đất yếu bằng
bấc thấm.
Xây dựng các biểu đồ quan hệ giữa áp lực nước lỗ rỗng và thời gian, độ lún
theo thời gian.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu xử lý nền đất sét yếu bão hịa nước đồng
nhất một lớp có sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải. Đo đạc quan hệ độ lún – thời gian,
vận động của áp lực nước lỗ rỗng, sự thay đổi các tính chất cơ lý của nền đất yếu trước
và sau khi sử dụng bấc thấm.
Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu trên mơ hình vật lý đất sét yếu bão hịa nước
đồng nhất một lớp có sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải.

4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tổng hợp các cơ sở lý thuyết tính tốn xử lý
nền đất yếu bằng bấc thấm theo các tiêu chuẩn hiện hành.
Phương pháp thực nghiệm: Xây dựng mơ hình vật lý trong phịng cho nền đất
sét yếu bão hòa nước đồng nhất một lớp sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải, quan trắc
theo dõi diễn biến độ lún và áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian, thí nghiệm xác định
các chỉ tiêu cơ lý đất trước và sau khi sử dụng bấc thấm.
Phương pháp tổng hợp: Từ lý thuyết và thực nghiệm, phân tích kết quả thực
nghiệm, mơ phỏng số bằng phần mềm theo phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 8.2
kết hợp qui trình, qui phạm để đánh giá sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng, độ lún theo
thời gian.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1 Ý nghĩa khoa học

- Hệ thống cơ sở lý thuyết trình tự tính tốn xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
kết hợp gia tải.
- Xây dựng mơ hình vật lý nền đất sét bão hịa nước đồng nhất có sử dụng bấc
thấm kết hợp gia tải.
- Tiến hành thí nghiệm một số chỉ tiêu cơ lý nền đất trước và sau khi gia tải.
- Thu thập và phân tích kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng, độ lún theo cấp
tải và thời gian của đất yếu xử lý bằng bấc thấm kết hợp gia tải.
- Phân tích kết quả thí nghiệm để đánh giá sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng, tốc


3
độ lún theo thời gian.
- Kết hợp thực nghiệm, tính tốn và mơ phỏng số, đề tài đã làm sáng tỏ và chỉ
ra rằng sử dụng các chỉ tiêu cơ lý sau gia tải để tính tốn cho kết quả độ lún sát với kết
quả quan trắc thực tế hơn.

5.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu là tài liệu thiết thực cho các cơng trình trong thi cơng, tính
tốn xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải.
- Đề tài đưa ra kiến nghị lựa chọn các chỉ tiêu cơ lý của đất ở giai đoạn sau gia
tải, tỷ số Kh/Kv, Ch/Cv để tính tốn.
- Kết quả làm sáng tỏ hơn một số vấn đề cịn tồn tại trong tính tốn cố kết nền
đất yếu xử lý bằng bấc thấm kết hợp gia tải.

6. Cấu trúc của luận văn
Cấu trúc luận văn gồm phần mở đầu, kết luận, kiến nghị và 3 chương theo bố cục
sau:
Phần mở đầu
Chương 1: Tổng quan về xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Chương 1 trình bày tổng quan giải pháp sử dụng kết hợp cùng bấc thấm, nguyên

lý làm việc và cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm; tình hình nghiên cứu và ứng
dụng; mơ hình vật lý và mơ hình tốn học xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm.
Chương 2: Xây dựng mô hình vật lý nghiên cứu đặc tính lún của nền đất yếu
sử dụng bấc thấm
Chương 2 nghiên cứu mơ hình vật lý nền đất sét dày 1.0m được gia tải các cấp áp
lực 5, 10, 15, 20 kPa cho hai trường hợp là: Khơng có bấc thấm và có bấc thấm. Lấy
mẫu đất trước và sau gia tải cho cả hai trường hợp để thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý.
Trong quá trình gia tải, quan trắc độ lún và áp lực nước lỗ rỗng. Phân tích kết quả thí
nghiệm, tính tốn độ lún, độ cố kết và từ đó đưa ra những khuyến nghị về việc sử dụng
các chỉ tiêu cơ lý của đất trong tính tốn xử lý nền đất yếu sử dụng bấc thấm kết hợp
gia tải.
Chương 3: Mơ phỏng số cho mơ hình thí nghiệm và ứng dụng
Chương 3 giới thiệu cơ sở phương pháp mô phỏng số, sử dụng kết quả của mơ
hình vật lý ở chương 2 để mô phỏng kết quả, làm sáng tỏ hơn về việc lựa chọn các chỉ
tiêu cơ lý của đất trong tính tốn xử lý nền đất yếu sử dụng bấc thấm kết hợp gia tải.
Kết luận và kiến nghị


4

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM
(PVD)
1.1 Giới thiệu các công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu và lịch sử
phát triển của bấc thấm
1.1.1 Giới thiệu các công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu
Mục tiêu của các công nghệ xử lý nền đất yếu là nhằm đảm bảo các cơng
trình đắp trên nó ổn định, bền vững và duy trì được chất lượng sử dụng tương
thích với các yêu cầu cả về kỹ thuật và kinh tế, cả về tiến độ thi công thực hiện dự

án trong xây dựng cũng như cả trong quá trình khai thác lâu dài. Nếu nền đắp trên
đất yếu bảo đảm ổn định và có độ lún trong phạm vi cho phép thì các hạng mục
cơng trình khác xây dựng trên nền đắp đó mới có cơ sở để bảo đảm các yêu cầu
khai thác sử dụng tương thích. Phương pháp xử lý nền đất yếu dưới đất đắp có thể
được chia thành 2 loại [3],[10]:
- Tác động đến bản thân nền đắp: xây dựng nền đắp theo giai đoạn, bệ phản
áp, gia tải tạm thời, nền đắp nhẹ, tăng cường bằng vật liệu kỹ thuật tổng hợp.
- Tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp: thay đất, bố trí phương tiện
thốt nước thẳng đứng, cố kết bằng hút chân không, cột balát, cọc cát, cột phun
vữa xi măng đất, cột đất gia cố vôi hoặc xi măng theo công nghệ phun ướt hoặc
khô, điện thấm.

1.1.2 Lịch sử phát triển của bấc thấm
Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải có tác dụng tăng
nhanh độ lún cố kết, tăng mức độ ổn định sau khi đắp xong, rút ngắn thời gian đối
với từng giai đoạn thi công. Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm là một trong những
giải pháp thoát nước thẳng đứng và tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp. Ý
tưởng sử dụng cơng nghệ này để tăng nhanh q trình cố kết của đất yếu dưới tải trọng
nền đắp đã có từ năm 1925 và bắt đầu triển khai từ năm 1930. Daniel D.Moran là
người đầu tiên đề nghị sử dụng các hào cát được thi công theo phương pháp đào bằng
máy, đào bằng gầu và được thi công thử nghiệm tại California, Mỹ. Loại cát sử dụng
phải có hệ số thấm tốt và trong thi cơng rất có khả năng các hào cát, giếng cát bị đứt
đoạn nên khả năng thoát nước và chiều sâu còn hạn chế. Người ta bắt đầu nghĩ ra cách
thay thế vật liệu khác thuận lợi hơn để thi công [18].
Năm 1948 tại Thụy Điển, Kjellman tiến hành thử nghiệm bấc thấm được làm
toàn bộ bằng giấy các-tơng nhưng loại bấc thấm các-tơng này nhanh chóng bị hư
hại do áp lực của đất và sự phá hoại nhanh chóng khi thi cơng vào đất. Vào năm
1972, Oleg Wager, một cộng sự của Kjellman, giới thiệu một loại bấc thấm mới
có lõi bằng nhựa tổng hợp bao quanh bởi giấy thấm, gọi là Geodrain. Geadrain

5
sau đó được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là châu Âu và Nhật Bản. Một loại bấc thấm
khác có tên là Alidrain được sử dụng ở Mỹ vào giữa cuối thập niên 70 (Holtz et
al. 1991) [18]. Bấc thấm được giới thiệu và sử dụng tại Việt Nam vào thập niên
90. Ngày nay, bấc thấm mà chúng ta biết được sản xuất bằng loại vật liệu tổng
hợp (Geosynthetics). Lõi thấm là một loại chất dẻo có nhiều rãnh nhỏ để làm khe
thoát nước hoặc để đỡ lớp vỏ bọc khi có áp lực ngang ép vào. Bao quanh lõi là
lớp vải địa kỹ thuật bằng nhựa tổng hợp hoặc được dệt từ sợi nhựa tổng hợp. Vỏ
có tác dụng làm bộ lọc nước, hạn chế các hạt đất di chuyển qua làm tắc nghẽn khe
thoát nước. Với kỹ thuật hiện nay, lưu lượng thốt nước của PVD có thể đạt 80
đến 140 m3/năm.
Tại Việt Nam, giải pháp bấc thấm được sử dụng trong xử lý nền đất yếu cho
Dự án nâng cấp QL5 trên đoạn Km47 – Km62 vào năm 1993, sau đó dùng cho
QL51 (Thành phố Hồ Chí Minh đi Vũng Tàu). Từ năm 1999 đến năm 2004, công
nghệ này sử dụng rộng rãi trong các dự án nâng cấp và cải tạo QL1A (đoạn qua
tỉnh Thừa Thiên Huế), QL18, QL61, QL80. Sau đó là một số cơng trình sử dụng
bấc thấm như đường dẫn cầu Cần Thơ, đại lộ Đông Tây, dự án cầu Phú Mỹ, nhà
máy điện Nhơn Trạch, cơng trình đường Cà Mau – Năm Căn, cầu Nguyễn Tri
Phương và đặc biệt dự án cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi.

1.2 Các giải pháp sử dụng kết hợp cùng bấc thấm
Mục đích của bấc thấm là làm cho nước trong nền đất yếu di chuyển ngang vào
đường thoát nước thẳng đứng và đi lên trên thốt ra ngồi, để bấc thấm hoạt động thực
sự hiệu quả thì phải kết hợp với một số giải pháp khác như gia tải trước, bơm hút chân
không, hạ mực nước ngầm.

1.2.1 Kết hợp gia tải trước bằng khối đắp
Nguyên lý của giải pháp là đắp thêm một chiều cao đắp vượt quá chiều cao đắp
thiết kế và duy trì trong thời gian t bằng độ lún cần đạt được đối với nền đắp thiết kế,

sau khi đạt được mục đích này thì dỡ bỏ phần đắp thêm đó.
Gia tải trước là phương pháp tác dụng áp lực tạm thời lên nền đất để tăng nhanh
q trình ép thốt nước lỗ rỗng, tăng nhanh tốc độ cố kết của đất, làm cho nền được
lún trước và lún tới khi ổn định. Bấc thấm đứng kết hợp gia tải trước là giải pháp xử lý
nền đất yếu mang tính khả thi và hiệu quả cho các cơng trình xét về chiều sâu xử lý,
chi phí, thời gian gia tải và các yếu tố khác. Mục đích của việc sử dụng bấc thấm đứng
kết hợp với biện pháp gia tải trước nhằm đẩy nhanh tốc độ cố kết và hạn chế độ lún
trong tương lai của khu vực xử lý nền đất yếu.
Các nguyên tắc khi áp dụng :
- Phải đắp theo giai đoạn, trong từng giai đoạn đắp phải đảm bảo nền ổn định.
- Thời gian lưu tải phải đảm bảo q trình cố kết hồn thành, nền đất lún đến ổn


6
định.
- Khi bên trên có một lớp đất tốt, mỏng thì gia tải phải đảm bảo phá vỡ độ bền
liên kết của kiến trúc này.
- Áp lực gia tải phải lớn hơn áp lực tiền cố kết của đất nền và không vượt quá sức
chịu tải của đất nền.

H

Vật liệu gia tải trước có thể là đất loại cát,loại sét hoặc tải trọng cơng trình.
Phần đắp gia tải trước khơng cần đầm nén và để có hiệu quả thơng thường chiều cao
đắp thêm không nhỏ quá (thường 23m), thời gian duy trì tải trọng ít nhất là 6 tháng.
Chú ý kiểm tốn sự ổn định nền đắp khi có thêm tải trọng đắp gia tải trước, chiều cao
nền đắp và phần đắp thêm khơng được vượt q Hgh.

Hình 1.1: Kết hợp gia tải trước bằng khối đắp

1.2.2 Kết hợp bơm hút chân khơng
Q trình cố kết của đất dưới tác dụng của bơm hút chân khơng là tiến trình làm
cho áp lực nước lỗ rỗng giảm và tăng cường độ hữu hiệu. Đây cũng là phương pháp sử
dụng nguyên lý tháo nước cố kết để gia cố đất yếu. Bơm hút chân không sử dụng áp
suất chân không để tháo nước và cố kết đất.
Khi sự gia tải trước yêu cầu lớn hơn 80kPa thì có thể sử dụng phương pháp gia
tải đất kết hợp bơm hút chân không cùng lúc để làm cho cường độ yêu cầu vượt lên
trên 80kPa (Phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải tạm thời). Điều đó
chứng tỏ rằng: áp lực kết hợp xuất hiện trong khối đất mới tạo thành thông qua áp lực
gia tải tạm thời có thể đồng bộ hóa với q trình giảm áp lực nước lỗ rỗng trong suốt
q trình gia tải. Chúng có cường độ cao hơn so với cường độ tạo thành dưới tác dụng
của phương pháp bơm hút chân khơng. Do đó phương pháp kết hợp này tăng tốc độ cố
kết và tăng cường độ cho đất. Cùng một thời điểm, khối đất mới tạo ra bị co ngót và bị
nén bởi áp suất chân không được tạo ra bởi phương pháp bơm hút chân không, đất sẽ
ổn định hơn dưới tác dụng của tải trọng bên ngồi và tốc độ của q trình gia tải sẽ


7
tăng mà khơng làm đất bị đùn ra ngồi. Cùng một lúc, áp lực chân không sẽ thay thế
một phần áp lực đất trong biện pháp gia tải tạm thời, chiều dày của lớp gia tải có thể
nhỏ xuống, và thời gian gia tải cũng được rút ngắn, vì vậy tổng tiến độ thi công sẽ rất
ngắn so với các phương pháp gia tải thốt nước thơng thường.
Về bản chất có thể phân thành hai loại chính là thi cơng có màng kín khí và
khơng có màng kín khí. Ưu điểm của thi cơng có màng kín khí là có thể giảm khối
lượng gia tải, tuy nhiên thi công phức tạp, phải có hào vây để làm kín khí nên gây khó
khăn cho việc thi cơng cuốn chiếu trên các cơng trình có chiều dài lớn. Thi cơng khơng
có màng kín khí thì đơn giản hóa thi cơng cơng có màng kín khí bằng cách bỏ đi màng
kín khí, thay vào đó là đắp lớp gia tải cao hơn để bù đắp sự thiếu hụt về áp lực chân
không. Lớp gia tải có thể cao tới 2m nhưng ưu điểm là khơng phải thi cơng hào vây và
màng kín khí.

Hình1.2: Ngun lý phương pháp có màng kín khí [16]

Hình1.3: Ngun lý phương pháp khơng có màng kín khí [16]

1.2.3 Kết hợp hạ mực nước ngầm
Xuất phát từ khả năng nếu hạ mực nước ngầm sẽ gia tăng tải trọng của đất nền
do giảm được lực đẩy nổi và do đó sẽ đẩy nhanh q trình cố kết.
Hệ thống ống thốt nước loại ống HDPE được đặt dọc theo đường đầu cầu,
ngồi chức năng thu nước từ bấc thấm thì hệ thống ống này cịn có chức năng hạ thấp
mực nước ngầm.


8
Việc gia tăng được áp lực gây lún nhờ hạ mực nước ngầm, rút ngắn thời gian
xử lý nền mà vẫn tiết kiệm được chi phí.

1.0

Hình 1.4: Đường hạ mực nước ngầm cho hệ thống ống HDPE

1.3 Nguyên lý làm việc và cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm (PVD)
1.3.1 Nguyên lý làm việc của bấc thấm
Dưới tác dụng của gia tải, áp lực nước lỗ rỗng của đất tăng cao tạo chênh lệch cột
áp, nước sẽ chảy từ nơi có áp cao sang nơi có áp thấp. Do đó, nước trong đất sẽ thốt
đến PVD theo phương ngang rồi chảy tự do dọc theo lõi bấc thấm theo phương thẳng
đứng đến đệm cát dưới nền đường và thốt ra ngồi. Kết quả là tăng nhanh q trình
cố kết trong đất yếu, tăng sức chịu tải. Vì vậy bấc thấm đặt vào trong nền đất làm tăng
tốc độ cố kết và thời gian cần thiết để đạt tới độ cố kết sẽ giảm xuống nếu chỉ có thoát
nước theo phương thẳng đứng.

1.3.2 Cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Các bấc thấm (4) được cắm vào nền đất yếu (5), sau đó tiến hành lắp đặt thiết bị
đo áp lực nước lỗ rỗng (8). Tiến hành trải vải địa kỹ thuật (6) và rải lớp đệm cát (3).
Tiếp theo định vị các mốc đo lún (7) rồi đắp nền đắp (2). Cuối cùng là gia tải bằng đắp
gia tải nén trước (1).

Hình 1.5: Cấu tạo xử lý nền đất yếu [17]


9

1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
1.4.1 Trên thế giới
Barron (1948) [22] là người đầu tiên trình bày lời giải chi tiết cho bài toán thoát
nước ngang cho giếng cát. Để ứng dụng lời giải này, tiết diện bấc thấm là hình chữ
nhật được qui đổi thành hình trịn tương đương. Một số tác giả nghiên cứu đưa ra công
thức chuyển đổi đường kính tương đương của bấc thấm như Hansbo (1979) [26],
Atkinson và Eldred (1981), Rixner và nnk (1986), Long và Covo (1994) [21].
Việc xác định kích thước ds (đường kính vùng ảnh hưởng của bấc thấm) và hệ số
thấm ks (hệ số thấm phương ngang của đất yếu sau khi cắm bấc thấm) của vùng xáo
trộn đã được nhiều tác giả nghiên cứu, s=ds/ks = 1÷5 dựa trên nghiên cứu lý thuyết, thí
nghiệm trong phịng, tính tốn ngược của các tác giả như Barron (1948) [21], Hansbo
(1979, 1981) [26], Sathananthan và cộng sự (2008), Shin và cộng sự (2009), TranNguyen (2010) [18]. Tỷ số hệ số thấm vùng xáo trộn =kh/ks = 1.0÷1.1 theo nghiên
cứu của Hansbo (1981), Bo và cộng sự (2003), Indraratna và Rujikiatkamjorm (2004),
Tran-Nguyen (2010) [18].
Sử dụng phương pháp quan trắc hiện trường để theo dõi độ cố kết của đất, áp lực
nước lỗ rỗng thay đổi theo thời gian là nghiên cứu của các tác giả Mesri và Choi
(1985), Arulrajah và cộng sự (2009), Chu và cộng sự (2009) [13]. Nghiên cứu về chất
lượng của bấc thấm phải kể đến đầu tiên là nhóm tác giả Chu và cộng sự (2004) [14].

Nghiên cứu ảnh hưởng của sự biến dạng và khả năng thoát nước hữu hạn của bấc
thấm của tác giả Chai và Miura (1999,2000), Chai và cộng sự (2004) [31]. Các nghiên
cứu mới nhất, điển hình là của Bo (2004), Tran-Nguyen (2010) [18] đã thống nhất kết
luận rằng nếu khả năng thoát nước của bấc thấm có thể duy trì tối thiểu 100150m3/năm trong suốt quá trình cố kết thứ nhất của đất yếu thì bỏ qua ảnh hưởng của
khả năng thốt nước hữu hạn.
Theo Holtz và nnk (1991) “Prefabricated vertical drains: Design and
Performance”, CIRIA-1991, Bo và nnk (2003) viết về sử dụng bấc thấm để xử lý nền
đất yếu đã được xuất bản. Một số sách và báo cáo khác có nghiên cứu về PVD cũng đã
được xuất bản như của các tác giả Mitchell và Katti (1981), ICE (1982), Jamiolkowski
(1983) [20], Akagi (1994), Bergado (1996), Moseley và Krisch (2004), Raison (2004),
Hansbo (2005), Indraratna và Chu (2005), Chu và cộng sự (2009a), và Chu et al.
(2012) [33].
Các nghiên cứu về sự kết hợp bấc thấm và hút chân không phải kể đến các tác giả
như Holtz (1975), Choa (1989), Cognon và cộng sự (1994), Bergado và cộng sự
(1998), Tang và Shang (2000), Indraratna và cộng sự (2004, 2005), Chai và cộng sự
(2005, 2006) [16]; Bergado và nnk (2006), Rujikiatkamjorn and Indraratna (2007),
Rujikiatkamjorn và nnk (2007, 2008) [23]; Walker and Indraratna (2006, 2009) [28].
Có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng áp lực ngang đến khả năng thoát nước như


10
Kremer (1983), Rixner và nnk (1986), Holtz và nnk (1991), Chai và nnk (2004) [18]
các nhóm nghiên cứu đều thống nhất rằng khả năng thoát nước của bấc thấm giảm khi
áp lực ngang tăng.

1.4.2 Tại Việt Nam
Trên cơ sở bài toán cố kết thấm của N.Carrillo (1942), K.Terzaghi (1951),
R.E.Glover (1930), R.A.Barron (1948), để thuận tiện cho việc tính tốn Nguyễn Công
Mẫn (1965, 1968) [4] đã đưa ra phương pháp cố kết thấm tương đương, quy bài toán
cố kết thấm theo ba hướng của K.Terzaghi – Barron đẳng biến dạng về bài toán cố kết

thấm một hướng Terzaghi [13]. Từ kết quả này xác định nhanh chóng giá trị tải trọng
nén trước để khống chế chiều dày gia tải cần để loại trừ lún sau khi xây dựng cơng
trình và tìm thời gian tương ứng với một độ cố kết định trước.
Nguyễn Công Mẫn (2010) [35] ứng dụng phương pháp cố kết thấm tương đương
trong các cơng trình nghiên cứu, Bùi Văn Trường và nnk (2013) [35] trình bày kết quả
nghiên cứu thực nghiệm trong phòng phương pháp cố kết bằng bấc thấm trong xử lý
nền đất yếu. Tác giả có những đóng góp quan trọng trong việc đưa ra cơ sở lý thuyết
và phương pháp giải bài toán cố kết thấm, kết quả nghiên cứu độ lún, biên thiên áp lực
nước lỗ rỗng ở các độ sâu theo thời gian khi xử lý nền đất yếu bằng phương pháp hút
chân khơng
Ngồi ra, Nguyễn Đình Thứ và nnk (2013) [9] đã tiến hành phân tích, đánh giá
kết quả quan trắc trong thi công xử lý nền đắp trên đất yếu (bấc thấm, giếng cát, cọc
cát đầm) từ thực tế gói thầu EX -9, KM91+300 – KM96+300 dự án xây dựng đường ô
tô cao tốc Hà Nội – Hải Phòng, nhằm đề xuất tiến trình thi cơng, thời gian kết thúc chờ
đất cố kết, từ đó góp phần giải quyết tình trạng lún chênh lệch giữa các đoạn đường
chuyển tiếp từ nền đường vào cầu và cống.
Kết quả phân tích ổn định trượt sâu của cơng trình san lấp xử lý nền bằng bấc
thấm (PVD) kết hợp gia tải trước thuộc Cảng Container Trung tâm Sài Gịn (SPCT) ở
Khu Cơng nghiệp Hiệp Phước TP. HCM của Trần Xuân Thọ (2013) cho thấy hệ số an
tồn theo các phương pháp phân tích khác nhau có giá trị sai khác đáng kể, tuy nhiên
hầu hết chúng vẫn tuân theo các nguyên tắc chung là tăng khi độ cố kết tăng và giảm
khi tiến hành đắp gia tải thêm [18]. Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu bằng thiết
bị thoát nước thẳng đứng của Nguyễn Hồng Nam và nnk [34], được thực hiện dựa trên
mơ phỏng bài tốn cố kết thấm theo phương pháp phần tử hữu hạn theo sơ đồ bài toán
phẳng, trong đó hệ số thấm tương đương theo phương đứng được tính từ độ cố kết
trung bình trong điều kiện cố kết một trục từ cơng trình thực tế đường cao tốc Cầu Giẽ
- Ninh Bình. Đồng thời xem xét ảnh hưởng của các tham số như chiều sâu bấc thấm,
khoảng cách bấc thấm, hệ số thấm ngang, độ xáo trộn, hệ số thấm trong vùng xáo trộn
đến độ lún và áp lực nước lỗ rỗng. Kết quả mô phỏng cho thấy tốc độ cố kết tăng khi
chiều sâu bấc thấm tăng, khoảng cách bấc thấm giảm, hệ số thấm ngang lớn, độ xáo

11
trộn giảm, hệ số thấm trong vùng xáo trộn lớn. Tuy nhiên, khi chiều sâu bấc lớn hơn
15m thì ảnh hưởng nói trên khơng lớn, ảnh hưởng này rõ nét hơn khi đất nền có hệ số
thấm ngang lớn so với hệ số thấm theo phương đứng.
Lê Bá Vinh, Nguyễn Văn Thành (2014) [6] đã tiến hành phân tích đánh giá ổn
định của cơng trình đắp trên nền đất yếu có xử lý bấc thấm dựa vào số liệu chuyển vị
của nền theo 2 phương pháp Phương pháp Matsuo - Kawamura, và phương pháp
Tominaga - Hashimoto trong điều kiện ở Việt Nam. Việc phân tích được tiến hành
thơng qua phần mềm PLAXIS cho cơng trình thực tế là đường Nguyễn Văn Cừ nối dài
tại thành phố Cần Thơ. Từ các kết quả tính tốn được, các tác giả rút ra kiến nghị về
khả năng áp dụng của 2 phương pháp nêu trên ở Việt Nam.
Vấn đề về chiều sâu cắm bấc thấm có hiệu quả liên quan đến trạng thái cố kết
trước của đất yếu và chiều cao đắp, chiều sâu cắm bấc thấm nhỏ hơn vùng gây lún
cũng được các tác giả như Nguyễn Hồng Hải [11] đề cập và chỉ ra rằng việc tính tốn
độ cố kết trung bình U hợp lý khi chiều sâu xử lý bấc thấm đến hết phạm vi vùng gây
lún Za. Tuy nhiên trong thực tế, vùng gây lún Za thường rất lớn nên việc xử lý bấc
thấm hết phạm vi Za là khơng kinh tế và có khi khơng thể thực hiện được. Bài báo chỉ
ra lựa chọn chiều sâu cắm bấc thấm nhỏ hơn vùng gây lún nhưng vẫn đảm bảo kinh tế
và kỹ thuật. Tác giả Chu Tuấn Hạ (2005) [35] nghiên cứu về lựa chọn chỉ tiêu sức
chống cắt của đất chỉ ra rằng cần lựa chọn thí nghiệm nén ba trục CU với độ ổn định
cho giai đoạn ngay sau chất tải. Ngoài ra khoảng cách bấc thấm và sự xáo động khi thi
công cũng ảnh hưởng đến sức chống cắt của đất. Khi nền đất quá yếu ( < 5º, N30
< 5) thì sức chống cắt của đất khơng đáng kể vì vậy khơng nên dùng bấc thấm. Để
đạt được độ cố kết thì cần chọn tải trọng nén trước hợp lý và gia tải từng cấp.
Dương Hồng Phượng [2] có phân tích sự xáo trộn do thi cơng bấc thấm ảnh
hưởng đến tính nén của đất và tác động của sự thay đổi đó đến độ lún của nền đất
được cải tạo. Nguyên nhân độ lún của nền đất được cải tạo bằng bấc thấm lớn hơn
độ lún của nền đất chưa được xử lý là do sự xáo trộn của nền đất trong quá trình

thi cơng.
Hồ Thị Lan Hương, Trần Nguyễn Hồng Hùng [5] cho thấy sự làm việc của
bấc thấm giữa tính tốn lý thuyết và thực tế chưa phù hợp với nhau. Chính vì vậy,
nhiều cơng trình thi cơng xong vẫn tồn tại lún dư, gây ảnh hưởng không nhỏ đến
chất lượng công trình. Khi cơng trình có độ lún hết thời gian gia tải S < 0.6m thì
nên sử dụng phương pháp vùng tương đương (FEM-2) để mơ phỏng vì phương
pháp này đơn giản, cịn khi cơng trình có độ lún hết thời gian gia tải S > 0.6m nên
sử dụng phương pháp xem PVD là vật liệu đàn hồi có hệ số thấm theo phương
đứng (FEM-1) vì nó có độ tin cậy cao hơn.