Phân tích hệ số cố kết, sự gia tăng sức kháng cắt và độ lún của nền đất yếu được xử lý bằng hút chân không

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------------

LƯU PHẠM BẢO TÂM

PHÂN TÍCH HỆ SỐ CỐ KẾT, SỰ GIA TĂNG SỨC
KHÁNG CẮT VÀ ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT YẾU
ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG HÚT CHÂN KHÔNG


Chuyên ngành

: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm

Mã số ngành

: 60 58 02 04

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2015


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:
Cán bộ hướng dẫn 1: PGS. TS. Lê Bá Vinh
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. Bùi Trường Sơn

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Trương Quang Thành
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
vào ngày 08 tháng 01 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch hội đồng: PGS. TS Nguyễn Minh Tâm.
2. Thư ký hội đồng: TS. Nguyễn Cảnh Tuấn.
3. Ủy viên phản biện 1: PGS. TS Bùi Trường Sơn.
4. Ủy viên phản biện 2: TS Trương Quang Thành.
5. Ủy viên hội đồng: TS. Lê Bá Khánh.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: LƯU PHẠM BẢO TÂM

MSHV: 13091315

Ngày, tháng, năm sinh: 06/01/1981

Nơi sinh: Thốt Nốt, Cần Thơ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm

Mã số: 60 58 02 04

I.

TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH HỆ SỐ CỐ KẾT, SỰ GIA TĂNG SỨC KHÁNG CẮT
VÀ ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG HÚT CHÂN KHÔNG.

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Chương 1: Mở đầu
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Phân tích hệ số cố kết Cv & Ch từ thí nghiệm trong phịng, thí nghiệm CPTu và
sự gia tăng sức kháng cắt.
Chương 4: Phân tích độ lún của nền đất từ các số liệu quan trắc tại hiện trường.
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 06/07/2015

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ

: 04/12/2015

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS. TS. Lê Bá Vinh
Tp. HCM, ngày... tháng... năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

PGS. TS. LÊ BÁ VINH

PGS. TS. LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
(Họ tên và chữ ký)

PGS. TS. NGUYỄN MINH TÂM


i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cám ơn đến Ban Giám Hiệu, Phòng Đào Tạo Sau
Đại Học của trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều
kiện tốt nhất cho tôi để có thể hồn thành được khóa học này.
Tơi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS. TS. Lê Bá Vinh
người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian qua. Thầy đã truyền đạt
những kiến thức bổ ích và quý báu giúp tôi tiếp cận và làm quen với việc nghiên cứu
khoa học để có thể hồn thành được luận văn Thạc sĩ không những vậy những lời
khuyên những lời động viên kịp thời của Thầy đã giúp tôi vượt qua được các khó
khăn khơng chỉ trong nghiên cứu học tập mà cả trong cuộc sống giúp tơi có thể hồn

thiện mình hơn. Thầy đã để lại trong tơi những hình ảnh rất đẹp về một người Thầy
luôn cống hiến tận tụy và đáng kính.
Tơi xin gửi lời cám ơn đến q Thầy Cô khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, các Thầy
Cô của Bộ mơn Địa Cơ Nền Móng và các Thầy Cơ đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn
và truyền đạt những kiến thức cho tơi trong suốt khóa học.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các anh chị em đồng nghiệm trong công ty đã
hướng dẫn giúp đỡ và động viên trong khóa học vừa qua.
Sau cùng tơi xin gửi lời cám ơn chân thành đến với gia đình, đến cha mẹ đã tạo
mọi điều kiện tốt nhất cho tơi để tơi có thể hồn thành được chương trình học tập
trong suốt thời gian qua.
Trong quá trình nghiên cứu bản thân tơi mặc dù đã có cố gắng trau dồi và cập nhật
kiến thức tuy nhiên vẫn không thể khơng có những thiếu sót nhất định. Kính mong
q Thầy Cô chỉ dẫn thêm để Luận văn của tôi được hoàn thiện hơn.
Tp. HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2015

Lưu Phạm Bảo Tâm


ii

TĨM TẮT
Cảng Sài Gịn Hiệp Phước là 1 trong cụm cảng khu vực TP. Hồ Chí Minh bao
gồm khu cảng Sài Gịn (sơng Sài Gịn), khu cảng Nhà Bè (sơng Nhà Bè), khu cảng
Cát Lái (sông Đồng Nai), khu cảng Hiệp Phước (sơng Sồi Rạp), Cảng phục vụ trực
tiếp việc xuất nhập khẩu hàng hoá bằng đường biển của Tp Hồ Chí Minh và vùng
kinh tế trọng điểm phía Nam. Với việc quy hoạch và phát triển như thế thì việc xây
dựng các cơng trình cơng nghiệp, giao thơng, thủy lợi gặp phải khó khăn rất lớn do
khu vực này có bề dày lớp đất yếu lớn.
Hệ số cố kết theo phương ngang (Ch) là một thông số rất quan trọng giúp dự đoán
tốc độ lún của nền đất yếu trước và sau khi xử lý bằng biện pháp bấc thấm kết hợp

gia tải trước. Mục tiêu của luận văn “Phân tích hệ số cố kết, sự gia tăng sức kháng
cắt và độ lún của nền đất yếu được xử lý bằng hút chân khơng” tại cảng Sài Gịn
Hiệp Phước.
Thí nghiệm trong phòng chủ yếu là xác định hệ số cố kết đứng Cv từ thí nghiệm nén
cố kết trong điều kiện khơng nở hơng. Thí nghiệm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng của
thiết bị xuyên tĩnh điện CPTu được thực hiện tại hiện trường dùng để xác định hệ số
cố kết theo phương ngang Ch trước thi cải tạo nền đất theo các phương pháp khác
nhau như: phương pháp tính gián tiếp, phương pháp CE-CSSM, phương pháp
đường biến dạng (strain path). Ngồi ra sử dụng thí nghiệm cắt cánh hiện trường để
xác định mối quan hệ sự gia tăng sức kháng cắt khơng thốt nước từ gia tải.
Trong nội dung luận văn, các kết quả quan trắc lún được dùng để phân tích ngược
để tìm hệ số cố kết ngang Ch đất trong quá trình xử lý nền bằng biện pháp bấc thấm
kết hợp gia tải trước theo các phương pháp khác nhau như: phương pháp Asaoka,
phương pháp Hyperbolic và đo áp lực nước lỗ rỗng.
Các kết quả được phân tích, đánh giá trên cơ sở so sánh các phương pháp với nhau.
Hy vọng rằng luận văn này có thể giúp ích phần nào việc hiểu rõ hơn về đặc điểm
đất yếu ở khu vực Hiệp Phước – Tp. Hồ Chí Minh.


iii

ABSTRACT
Sai Gon Hiep Phuoc Port is the port complex in Ho Chi Minh city, which includes
ports named Sai Gon (Sai Gon River), Nha Be (Nha Be River), Cat Lai (Dong Nai
River), and Hiep Phuoc (Soai Rap River). It directly serves import-export goods by
sea in Ho Chi Minh city. It places a key role of the economic zones in Southern
Vietnam. The development of this port complex could encounter many difficulties in
geotechnical work because soil profile of the area is composed of thick and soft clay
layers.
The coefficient of consolidation in the horizontal direction (Ch) is a very important

parameter for predicting the rate of settlement of soft soil before and after applying
prefabricated vertical drains treatment in combination with pre-loading.
The main objective of this research is to analysize the coefficient of consolidation ,
the increase in shear strength and settlement of soft soil treated with vacuum at Sai
Gon Hiep Phuoc port.
Laboratory tests are mainly used to find the coefficient of vertical consolidation (Cv)
such as consolidation tests. Piezocone (CPTu) dissipation tests are usually carried out
in the field to estimate Ch before performing ground improvement. There are several
interpretation methods to determine Ch from the test such as the indirect interpretation
method, CE-CSSM method and Strain path method. Besides, field vane shear test
method is applied to identify the increase shear strength from preloading.
In this study, monitored settlement results were used to estimate Ch values of the
ground improvement prefabricated vertical drains in combination with pre-loading
by using back-analysis methods such as Asaoka method, Hyperbolic method, and
method of monitoring excess pore water pressure.
The back-analysis results were then interpreted and estimated based on the
comparison among those methods.
It is expected from the study that geotechnical engineers would understand more
clearly about soft ground characteristics of Hiep Phuoc-Ho Chi Minh city area.


iv

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan luận văn thạc sỹ này là trung thực, được thực hiện trên cơ
sở tổng hợp các lý thuyết, kết hợp phân tích phần tử hữu hạn dưới sự hướng dẫn khoa
học của PGS. TS. Lê Bá Vinh.
Các số liệu dùng để mơ hình tính tốn và phân tích đều được chú thích và trích
dẫn đầy đủ nguồn gốc tài liệu một cách khách quan và chính xác.
Một lần nữa tơi xin khẳng định sự trung thực của đề tài và hoàn toàn chịu trách

nhiệm với những lời cam kết ở trên.


v

KÝ HIỆU
Chữ viết tắt
RL

Tỷ số áp lực (Ratio of Load)

FEM

Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method)

LR

Tốc độ gia tải đất đắp ( Loading Rate)

DR

Hệ số chuyển vị (Displacement Ratio)

PVD

Bấc thấm chế tạo trước

Ký hiệu

Đơn vị

Ý nghĩa



(kN/m3)

Trọng lượng riêng tự nhiên của đất

'

(kN/m3)

Trọng lượng riêng đấy nổi của đất

W

(%)

Độ ẩm của đất

e

Hệ số rỗng

C

(kN/m2)

Lực dính

pc

(kN/m3)

Áp lực tiền cố kết

Cc

Chỉ số nén

Cr

Chỉ số nén lại

Cs

Chỉ số nở

k

(m/ngày)

Hệ số thấm

Ch

(m2/năm)

Hệ số cố kết ngang

Cv

(m2/năm)

Hệ số cố kết đứng

U

%

Độ cố kết

u0

kPa

Áp lực nước lỗ rỗng ban đầu


vi

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................. 2
1.3 Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................... 3
1.4 Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 3
1.5 Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................... 5

2.1 Thí nghiệm trong phòng ........................................................................................ 5
2.1.1 Phương pháp Casagrande ................................................................................... 5
2.1.2 Phương pháp Taylor ........................................................................................... 6
2.1.3 Các phương pháp xác dịnh Cv từ thí nghiệm CRS............................................. 6
2.2 Xác định Ch hiện trường từ thí nghiệm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng của thiết bị
CPTu............................................................................................................................ 9
2.2.1 Phương pháp tính gián tiếp (Phương pháp Teh & Houlsby) ............................. 9
2.2.2 Phương pháp CE-CSSM (Cavity Expansion-Critical State Soil Mechanics) .... 9
2.2.3 Phương pháp đường biến dạng (Strain path) ................................................... 11
2.2.4 Hoán chuyển giá trị Ch từ thí nghiệm CPTu sang Ch ở trạng thái cố kết thường
...... ............................................................................................................................ 12
2.3 Các phương pháp xác định Cv và Ch từ kết quả quan trắc hiện trường............... 13
2.3.1 Phân tích các dữ liệu từ các thiết bị quan trắc.................................................. 13
2.3.1.1 Quan trắc độ lún ............................................................................................ 13
2.3.1.2 Đo áp lực nước lỗ rỗng (Piezometers) .......................................................... 14
2.4 Phân tích ngược từ dữ liệu quan trắc lún ............................................................ 14
2.4.1 Lý thuyết tính tốn độ cố kết theo phương pháp Asaoka (Asaoka, 1978) ....... 15
2.4.2 Lý thuyết tính tốn độ cố kết theo phương pháp Hyperbolic
(Tan và Chew, 1996) ................................................................................................. 16
2.4.3 Lý thuyết tính tốn độ cố kết theo áp lực nước lỗ rỗng ................................... 18
2.5 Phương pháp mô phỏng mô hình bấc thấm ........................................................ 20


vii
2.5.1 Phương pháp khối đất tương đương ................................................................. 20
2.5.2 Khả năng thoát nước ........................................................................................ 21
2.5.3 Vùng ảnh hưởng của giếng thấm ..................................................................... 21
2.5.4 Vùng xáo trộn ................................................................................................... 21
2.5.5 Phương pháp khối đất tương đương ................................................................ 22
2.5.6 Phương pháp bài toán đối xứng trục ................................................................ 23

2.5.7 Phương pháp quy đổi tương đương sang bài toán phẳng................................. 24
2.5.8 Điều kiện biên trong phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)............................ 25
2.5.9 Mô phỏng áp suất chân không do máy bơm .................................................... 25
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HỆ SỐ CỐ KẾT Cv & Ch TỪ THÍ NGHIỆM TRONG
PHỊNG, THÍ NGHIỆM CPTU VÀ SỰ GIA TĂNG SỨC KHÁNG CẮT ............. 26
3.1 Giới thiệu cơng trình ........................................................................................... 26
3.2 Công tác lấy mẫu nguyên dạng ........................................................................... 29
3.3 Xác định Cv từ thí nghiệm nén cố kết ................................................................. 31
3.3.1 Thiết bị thí nghiệm ........................................................................................... 31
3.3.2 Kết quả thí nghiệm ........................................................................................... 32
3.3.3 Nhận xét ........................................................................................................... 33
3.4 Xác định Cv từ thí nghiệm CRS .......................................................................... 35
3.4.1 Mẫu thí nghiệm ................................................................................................ 35
3.4.2 Thiết bị thí nghiệm ........................................................................................... 35
3.4.3 Kết quả thí nghiệm ........................................................................................... 37
3.4.4 Nhận xét ........................................................................................................... 38
3.5 Xác định hệ số cố kết Ch từ thí nghiệm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng ................. 40
3.5.1 Thiết bị thí nghiệm xuyên tĩnh điện có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) .......... 40
3.5.2 Kết quả thí nghiệm ........................................................................................... 45
3.5.3 Phương pháp tính trực tiếp (Phương pháp Teh & Houlsby) ............................ 46
3.5.3.1 Tính giá trị Ir từ thí nghiệm ba trục (CU) ..................................................... 46
3.5.3.2 Tính Ir từ quan hệ (OCR, Ip) ......................................................................... 48
3.5.3.3 Nhận xét ........................................................................................................ 49
3.5.4 Phương pháp CE-CSSM (Cavity Expansion - Critical State Soil Mechanics) 51
3.5.4.1 Nhận xét ........................................................................................................ 53


viii
3.5.5 Phương pháp đường biến dạng (Strain path) ................................................... 54
3.5.5.1 Nhận xét ........................................................................................................ 56

3.5.6 Hoán chuyển giá trị Ch từ thí nghiệm CPTu sang Ch ở trạng thái cố kết thường
...... ............................................................................................................................ 56
3.5.7 So sánh các hệ số cố kết từ thí nghiệm trong phịng và hiện trường (CPTu) .. 57
3.5.7.1 Nhận xét ........................................................................................................ 57
3.6 Xác định sự gia tăng sức kháng cắt của nền đất sau khi xử lý ............................ 58
3.6.1 Vị trí thí nghiệm cắt cánh (VST) hiện trường ................................................. 58
3.6.2 Xác định hệ số gia tăng ................................................................................... 59
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT TỪ CÁC SỐ LIỆU QUAN
TRẮC TẠI HIỆN TRƯỜNG .................................................................................... 61
4.1 Mặt bằng quan trắc .............................................................................................. 61
4.2 Thiết bị quan trắc ................................................................................................ 65
4.3 Chi tiết các thiết bị quan trắc và phương pháp lắp đặt ........................................ 66
4.3.1 Bàn đo lún ........................................................................................................ 66
4.3.1.1 Mục đích lắp đặt ............................................................................................ 66
4.3.2 Mốc quan trắc lún............................................................................................. 66
4.3.3 Đo sâu bằng nhện từ ......................................................................................... 67
4.3.3.1 Trình tự lắp đặt thiết bị.................................................................................. 67
4.3.3.2 Mục đích lắp đặt ............................................................................................ 70
4.3.4 Đo áp lực nước lỗ rỗng bằng dây rung............................................................. 68
4.3.4.1 Trình tự lắp đặt .............................................................................................. 70
4.3.4.2 Mục đích lắp đặt ............................................................................................ 70
4.3.5 Đo chuyển vị ngang bằng thiết bị đo inclinometer .......................................... 70
4.3.5.1 Trình tự lắp đặt .............................................................................................. 71
4.3.5.2 Mục đích lắp đặt ............................................................................................ 71
4.3.5 Trình tự thi cơng thiết bị quan trắc................................................................... 71
4.4 Các số liệu quan trắc điển hình tại các khu vực nghiên cứu ............................... 72
4.4.1 Số liệu đo lún mặt và lún sâu ........................................................................... 72
4.4.2 Số liệu đo áp lực nước lỗ rỗng ......................................................................... 72
4.5 Phân tích ngược giá trị Ch từ kết quả đo lún ....................................................... 73

ix
4.5.1 Phương pháp Asaoka ....................................................................................... 73
4.5.2 Phương pháp Hyperbolic ................................................................................. 74
4.5.3 Phân tích ngược giá trị Ch từ kết quả áp lực nước lỗ rỗng ............................... 77
4.5.4 So sánh kết quả giữa các phương pháp Asaoka, Hyperbolic và Piezometer ... 77
4.5.5 Nhận xét ........................................................................................................... 77
4.5.5.1 Hạn chế phương pháp Hyperbolic ................................................................ 78
4.5.5.2 So sánh tỷ số Ch/Cv từ thí nghiệm trong phòng và hiện trường .................... 78
4.6 Ứng dụng phần mềm Geostudio 2007 - Geo-Sigma mơ phỏng q trình bơm hút
chân khơng ................................................................................................................ 79
4.6.1 Mơ hình FEM ................................................................................................... 84
4.6.2 Kết quả FEM .................................................................................................... 93
4.6.3 Kết quả trường hợp kx=1.5 ky, kx=2 ky, kx=3.5 ky............................................ 95
4.6.4 Ứng dụng mơ hình để kiểm chứng lời giải Terzaghi ....................................... 97
4.6.4.1 Lời giải Terzaghi ........................................................................................... 97
4.6.4.2 Mơ hình ......................................................................................................... 97
4.6.4.3 Kết quả ......................................................................................................... 97
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ................. 100
5.1 Kết luận chung .................................................................................................. 100
5.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo .............................................................................. 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 104
Phụ lục ..................................................................................................................... 105


x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 2-1: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Casagrande ...................................... 5
Hình 2-2: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Taylor .............................................. 6

Hình 2-3: Đặc trưng biến dạng khơng đổi trong thí nghiệm CRS .............................. 7
Hình 2-4: Các thành phần chuẩn & lực cắt do tác động bên ngoài của ALNLR xung
quanh đầu cone .......................................................................................................... 10
Hình 2-5: Giá trị ALNLR thặng dư với log(t) theo phương pháp CE-CSSM ........ 11
Hình 2-6: Đường cong tiêu táp áp lực nước lỗ rỗng (Teh & Housby, 1991) ........... 12
Hình 2-7: Biểu đồ quan hệ Un, Un-1........................................................................... 16
Hình 2-8: Biểu đồ xác định hệ số độ dốc (αi) phụ thuộc vào n, tỉ số H/De và Ch/Cv
cho trường hợp bấc thấm........................................................................................... 17
Hình 2-9: Phương pháp Hyperbolic theo lý thuyết Terzaghi .................................... 18
Hình 2-10: Phương pháp Hyperbolic theo số liệu quan trắc hiện trường ................. 18
Hình 2-11: Phương pháp Aboshi và Monden (1963) dùng để xác định giá trị Ch.... 20
Hình 2-12: Đường kính tương đương ....................................................................... 20
Hình 2-13: Sơ đồ bố trí bấc thấm trong nền.............................................................. 21
Hình 2-14: Vùng đất bị xáo trộn xung quanh ống Mandrel (Bergado, 1996) .......... 22
Hình 3-1: Sơ đồ vị trí Cảng Sài Gịn Hiệp Phước ..................................................... 26
Hình 3-2: Mặt bằng bố trí hạng mục Cảng Sài Gịn Hiệp Phước ............................. 27
Hình 3-3: Mặt bằng bố trí hố khoan Cảng Sài Gịn Hiệp Phước .............................. 27
Hình 3-4: Mặt bằng bố trí khu vực xử lý Cảng Sài Gịn Hiệp Phước....................... 28
Hình 3-5: Mặt cắt địa chất Cảng Sài Gịn Hiệp Phước ............................................. 29
Hình 3-6: Thiết bị lấy mẫu Piston (Osterberg) đường kính 100mm ......................... 30
Hình 3-7: Đánh giá chất lượng mẫu khu Cảng Sài Gịn Hiệp Phước (Theo Lunne et
al 1997) ..................................................................................................................... 30
Hình 3-8: Thiết bị thí nghiệm nén cố kết .................................................................. 31
Hình 3-9: Đồ thị so sánh tỉ số cố kết Cv90 và Cv50 từ TN cố kết truyền thống .......... 33
Hình 3-10: Hệ số cố kết Cv90 từ TN cố kết truyền thống lớp 1a&1b ........................ 34
Hình 3-11: Dạng điển hình của đất sét hạt mịn (silty clay) ...................................... 35


xi
Hình 3-12: Hệ thống dàn tăng tải trong quá trình thí nghiệm CRS .......................... 35

Hình 3-13: Hộp nén CRS có đo áp lực nước lỗ rỗng ................................................ 36
Hình 3-14: Mơ hình hộp nén CRS có đo áp lực nước lỗ rỗng .................................. 36
Hình 3-15: Hệ thống Loadcell cảm biến đo áp lực đứng tự động............................. 37
Hình 3-16: Đồ thị so sánh tỉ số cố kết Cv90 từ TN nén cố kết và Cv từ TN CRS ...... 38
Hình 3-17: Tỉ số ub/σv từ thí nghiệm CRS ................................................................ 39
Hình 3-18: Hệ số cố kết Cv xác định từ CRS lớp 1a ................................................. 40
Hình 3-19: Các thiết bị hệ thống xuyên tĩnh điện khơng dây ................................... 41
Hình 3-20: Một số hình ảnh thực tế tại cơng trường................................................. 42
Hình 3-21: Lắp đặt vịng đo ALNLR vào mũi xuyên trong phễu glycerin............... 44
Hình 3-22: Dữ liệu xuyên CPT trên màn hình .......................................................... 44
Hình 3-23: Bảng số liệu thí nghiệm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng ............................. 45
Hình 3-24: Đường cong tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng ............................................... 46
Hình 3-25: Đồ thị biểu diễn độ lệch ứng suất theo biến dạng .................................. 46
Hình 3-26: Giá trị E50 theo Su trong thí nghiệm nén 3 trục CU ............................... 47
Hình 3-27: Giá trị Ir được xác định từ đường cong ứng suất – biến dạng trong thí
nghiệm nén 3 trục theo Su ......................................................................................... 47
Hình 3-28: Giá trị Ir xác định từ quan hệ (OCR, Ip) ................................................. 48
Hình 3-29: So sánh giá trị Ch xác định từ quan hệ (OCR, Ip) với thí nghiệm CU ... 49
Hình 3-30: Quan hệ (OCR, Ip) với chỉ số cứng Ir từ thí nghiệm CU (Nguồn:
Interpretation of In-Situ Tests, P.W. Mayne)............................................................ 50
Hình 3-31: Dạng đường cong xấp xỉ và đường cong tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng đều
.. ................................................................................................................................ 51
Hình 3-32: Dạng đuờng cong xấp xỉ và đường cong tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng trễ
.. ................................................................................................................................ 52
Hình 3-33: Giá trị OCR theo phương pháp CE-CSSM............................................. 52
Hình 3-34: Giá trị Ch theo phương pháp CE-CSSM ................................................. 53
Hình 3-35: Đường cong tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu 6.06-15.05m ......... 54
Hình 3-36: Đường cong tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu 6.07-13.06m ......... 54
Hình 3-37: Đường cong tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu 6.02-14.12m ......... 55
Hình 3-38: Giá trị Ch theo phương pháp Strain path ................................................ 55

xii
Hình 3-39: Đồ thị các tỉ số nén (theo thí nghiệm trong phịng và hiện trường)
theo độ sâu................................................................................................................ 56
Hình 3-40: Tổng hợp hệ số cố kết theo các phương pháp tính khác nhau ................ 57
Hình 3-41: Vị trí thí nghiệm cắt cánh hiện trường.................................................... 58
Hình 4-1: Sơ đồ vị trí Cảng Sài Gịn Hiệp Phước ..................................................... 62
Hình 4-2: Q trình gia tải cát khu vực xử lý PVD .................................................. 63
Hình 4-3: Đóng bấc thấm phạm vi khu vực xử lý..................................................... 63
Hình 4-4: Thi cơng trải vải địa kỹ thuật .................................................................... 64
Hình 4-5: Ghi nhận số liệu đo lún sâu và áp lực nước lỗ rỗng ................................. 64
Hình 4-6: Quan trắc mực nước ngầm và đo lún mặt ................................................. 65
Hình 4-7: Các thiết bị quan trắc cơ bản .................................................................... 65
Hình 4-8: Chi tiết bàn đo lún mặt ............................................................................. 66
Hình 4-9: Chi tiết mốc quan trắc ............................................................................... 67
Hình 4-10: Bộ đo lún sâu bằng nhện từ .................................................................... 67
Hình 4-11: Chi tiết lắp đặt thiết bị đo sâu bằng nhện từ ........................................... 68
Hình 4-12: Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng bằng dây rung ..................................... 69
Hình 4-13: Chi tiết lắp đặt đầu đo áp lực nước lỗ rỗng ............................................ 70
Hình 4-14: Bộ thiết bị đo chuyển vị ngang ............................................................... 70
Hình 4-15: Kết quả đo lún ở vị trí E01 ..................................................................... 72
Hình 4-16: Kết quả đo ALNLR ở vị trí P02 ............................................................. 72
Hình 4-17: Đồ thị biểu diễn độ lún nền theo phương pháp Asaoka ở vị trí E01 ...... 73
Hình 4-18: Đồ thị biểu diễn độ lún lớp 1a theo phương pháp Asaoka ở vị trí E01 .. 73
Hình 4-19: Đồ thị biểu diễn độ lún lớp 1b theo phương pháp Asaoka ở vị trí E01.. 74
Hình 4-20: Đồ thị biểu diễn độ lún nền theo phương pháp Hyperbolic ở vị trí
E01. ........................................................................................................................... 75
Hình 4-21: Đồ thị biểu diễn độ lún lớp 1a theo phương pháp Hyperbolic ở vị trí E01
.. ................................................................................................................................ 75

Hình 4-22: Đồ thị biểu diễn độ lún lớp 1b theo phương pháp Hyperbolic ở vị trí E01
.. ................................................................................................................................ 76
Hình 4-23: Thiết lập trạng thái ban đầu .................................................................... 84


xiii
Hình 4-24: Gán vật liệu ............................................................................................. 85
Hình 4-25: Thiết lập hệ thống bấc thấm và gia tải chân không ................................ 86
Hình 4-26: Áp tải chân khơng 55 kPa và gia tải đất đắp cao 1m .............................. 87
Hình 4-27: Áp tải chân không 55 kPa và gia tải đất đắp cao 0.45m ......................... 88
Hình 4-28: Áp tải chân khơng 55 kPa và gia tải đất đắp cao 0.35m ......................... 89
Hình 4-29: Áp tải chân không 55 kPa và gia tải đất đắp cao 0.4m ........................... 90
Hình 4-30: Trình tự gia tải ........................................................................................ 91
Hình 4-31: Xuất kết quả bài tốn .............................................................................. 92
Hình 4-32: So sánh độ lún giữa kết quả mô phỏng bằng FEM và kết quả quan trắc tại
E01-plate, E01-1, E01-2, E01-3 ................................................................................ 93
Hình 4-33: So sánh ALNLR giữa kết quả mô phỏng bằng FEM và kết quả quan trắc
tại P01-1, P01-2, P01-3 ............................................................................................. 94
Hình 4-34: So sánh độ lún từ kết quả mô phỏng bằng FEM trường hợp kx=1.5ky,
kx=2ky, kx=3.5ky ....................................................................................................... 95
Hình 4-35: So sánh ALNLR từ kết quả mơ phỏng bằng FEM trường hợp kx=1.5ky,
kx=2ky, kx=3.5ky ........................................................................................................ 95
Hình 4-36: Thiết lập mơ hình ban đầu ...................................................................... 97
Hình 4-37: Kết quả tính tốn theo mơ hình .............................................................. 97
Hình 4-38: Biểu đồ lún theo thời gian của lớp 1a (s~t) ............................................ 98
Hình 4-39: Biểu đồ độ cố kết theo thời gian của lớp 1a (U~t) ................................. 98
Hình 4-40: Biểu đồ ALNLR theo thời gian của lớp 1a (u~t) tại độ sâu
-1m, -8m, -16m ......................................................................................................... 98
Hình 4-41: Biểu đồ ứng suất hữu hiệu theo thời gian của lớp 1a (σ’~t) tại độ sâu
-1m, -8m, -16m ......................................................................................................... 99

xiv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2-1: Tốc độ biến dạng phụ thuộc vào LL trong TN CRS (ASTM D4186-89) .. 7
Bảng 3-1: Bảng tổng hợp khối lượng khảo sát địa chất ............................................ 29
Bảng 3-2: Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng mẫu dựa trên hệ số rỗng chuẩn hóa e/eo
(Lunne et al 1997) ..................................................................................................... 30
Bảng 3-3: Bảng tổng hợp số lượng mẫu thí nghiệm nén cố kết................................ 31
Bảng 3-4: Bảng tổng hợp hệ số cố kết của các lớp đất yếu ...................................... 32
Bảng 3-5: Bảng so sánh hệ số cố kết trong giai đoạn đàn hồi và giai đoạn dẻo ....... 32
Bảng 3-6: Bảng tổng hợp hệ số cố kết từ TN CRS của các lớp đất yếu ................... 37
Bảng 3-7: Giá trị đề xuất u/v của một số nhà nghiên cứu trước đây....................... 39
Bảng 3-8: Đặc trưng kỹ thuật đầu xuyên và tiêu chuẩn kỹ thuật Memocone II ....... 42
Bảng 3-9: Bảng tổng hợp số lượng hố xuyên CPTu ................................................. 46
Bảng 3-10: Tổng hợp giá trị Ch theo phương pháp tính gián tiếp ............................. 49
Bảng 3-11: Tổng hợp giá trị Ir từ quan hệ (OCR, Ip) ................................................ 49
Bảng 3-12: Tổng hợp giá trị Ch theo phương pháp CE-CSSM ................................. 53
Bảng 3-13: Tổng hợp giá trị Ch theo phương pháp Strain path ................................ 56
Bảng 3-14: Tổng kết hệ số cố kết theo các phương pháp khác nhau ........................ 57
Bảng 3-1: Bảng tổng hợp số liệu VST07 & B4 ........................................................ 59
Bảng 3-2: Bảng tổng hợp số liệu VST08 & B5 ........................................................ 59
Bảng 3-3: Bảng tổng hợp số liệu VST08 & B6 ........................................................ 60
Bảng 4-1: Khối lượng quan trắc ................................................................................ 61
Bảng 4-2: Tổng hợp kết quả tính theo phương pháp Asaoka ................................... 74
Bảng 4-3: Tổng hợp kết quả tính theo phương pháp Hyperbolic ............................. 76
Bảng 4-4: Tổng hợp các kết tính từ quan trắc áp lực nước lỗ rỗng .......................... 77
Bảng 4-5: Tổng hợp kết quả tính tốn theo phương pháp Asaoka, Hyperbolic và đo
áp lực nước lỗ rỗng ................................................................................................... 77

Bảng 4-6: Bảng thống kê và so sánh tỉ số Ch/ Cv từ TN trong phòng và hiện trường
.. ................................................................................................................................ 78
Bảng 4-7: Các thơng số nền sử dụng trong mơ hình FEM ....................................... 82
Bảng 4-8: Hệ số thấm quy đổi ở các trường hợp kx=1.5ky, kx=2ky, kx=3.5ky .......... 83


1

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Trong thời kì hội nhập hiện nay, q trình đơ thị hóa và pháp triển dân số địi hỏi
các cơng trình cơ sở hạ tầng, như : xây dựng dân dụng, công nghiệp, thủy lợi hay giao
thông (cầu, đường bộ, bến cảng, sân bay…) được nhà nước quan tâm đầu tư ngày
càng nhiều, nhằm thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội. Do điều kiện hạn chế về quỹ
đất nên đòi hỏi các cơng trình này phải đặt trên những vị trí (vùng đất yếu) mà trước
đây được xem là khơng thích hợp. Những vùng đất yếu có tính chịu tải thấp và thể
hiện tính nén lún lớn khi có tải tác dụng. Do đó để đảm bảo điều kiện ổn định của nền
và điều kiện bền vững của cơng trình thì khơng thể tránh khỏi việc xử lý nền đất trước
khi xây dựng nhằm ngăn chặn những thiệt hại gây ra cho cơng trình.
Hiện nay, các biện pháp xử lý nền đất yếu tiên tiến trên thế giới đã được áp dụng
vào các cơng trình trong nước và mang lại nhiều thành công về hiệu quả và thời gian.
Một trong những phương pháp xử lý nền đất yếu mang lại hiệu quả cao đó là phương
pháp cố kết chân khơng, có hiệu quả nhanh hơn các phương pháp gia tải đơn thuần
khác. Hiện nay, phương pháp này được kết hợp với nhiều phương pháp xử lý nền
khác, như kết hợp với phương pháp gia tải đất đắp để tăng tốc độ lún giảm thời gian
xử lý nền, được áp dụng vào một số cơng trình:
-

Tại nước ngồi: dự án Changi east reclamation project ở Singapore, sân bay
quốc tế SBIA ở Thái Lan, Mihara Bypass ở Hokkaido ở Nhật Bản…

-

Tại nước ta như: Cảng Quốc tế Cái Mép ở Phú Mỹ-Vũng Tàu, Cảng
Container Trung Tâm Sài Gịn - Khu cơng nghiệp Hiệp Phước…

Một trong các giải pháp được ưu tiên chọn lựa áp dụng cho việc xử lý nền đất
yếu khu vực này là bấc thấm (PVD) kết hợp gia tải trước. Ở đây, kết quả dự báo tính
tốn phụ thuộc đáng kể vào giá trị Ch – là đặc trưng cơ lý khi xác định được bằng các
phương pháp thí nghiệm thơng thường, mặt khác việc gia tải trước cũng làm tăng sức
kháng cắt của đất.
Do đó, mục tiêu nghiên cứu của đề tài là “Phân tích hệ số cố kết, sự gia tăng
sức kháng cắt và độ lún của nền đất yếu được xử lý bằng hút chân không”. Hệ số
cố kết ngang của đất sét Ch là một trong những thơng số rất quan trọng giúp cho việc
tính tốn, dự đốn tốc độ lún của đất sét yếu trong cơng tác xử lý bằng phương pháp


2
bấc thấm kết hợp gia tải trước trên cơ sở lý thuyết cố kết thấm hai chiều và ba chiều.
Thông số này được xác định từ thí nghiệm trong phịng và thí nghiệm hiện trường
theo nhiều phương pháp khác nhau.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Do đó, mục tiêu nghiên cứu của đề tài là “Phân tích hệ số cố kết, sự gia tăng
sức kháng cắt và độ lún của nền đất yếu được xử lý bằng hút chân không”. Hệ số
cố kết ngang của đất sét Ch là một trong những thơng số rất quan trọng giúp cho
việc tính tốn, dự đốn tốc độ lún của đất sét yếu trong cơng tác xử lý bằng phương
pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước trên cơ sở lý thuyết cố kết thấm.
Đối tượng nghiên cứu bao gồm các mục chính sau đây:
1.2.1 Xác định hệ số cố kết Cv và Ch từ thí nghiệm trong phịng và sự gia tăng
sức kháng cắt thu được từ sự gia tăng ứng suất hữu hiệu.

- Xác định Cv từ thí nghiệm nén Oedometer và CRS.
-

Sự gia tăng sức kháng cắt thu được từ sự gia tăng ứng suất hữu hiệu.

1.2.2 Xác định hệ số cố kết Ch từ thí nghiệm hiện trường
- Xác định Ch từ thí nghiệm đo áp lực nước lỗ rỗng của thiết bị xuyên tĩnh
điện CPTu theo các phương pháp khác nhau.
 Phương pháp tính gián tiếp.
 Phương pháp CE-CSSM (Cavity Expension – Critical State Soil
Mechanic).
 Phương pháp đường biến dạng (Strain Path).
-

Xác định hệ số cố kết Ch từ kết quả phân tích ngược tại hiện trường từ kết
quả quan trắc lún và kết quả quan trắc áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) theo
3 phương pháp.
 Phương pháp Asaoka.
 Phương pháp Hyperbolic.
 Áp lực nước lỗ rỗng (piezometer).


3
1.2.3 So sánh, đánh giá kết quả Cv và Ch trong phịng và ngồi hiện trường
1.2.4 Mơ phỏng độ lún theo thời gian và áp lực nước lỗ rỗng so với kết quả quan
trắc.
1.3 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài “Phân tích hệ số cố kết, sự gia tăng sức kháng cắt và độ lún của nền đất
yếu được xử lý bằng hút chân khơng” tại khu vực Cảng Sài Gịn Hiệp Phước – Nhà
Bè dựa trên các hồ sơ báo cáo khảo sát địa chất, hồ sơ báo cáo quan trắc địa kỹ thuật

do Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Cảng - Kỹ thuật Biển (PortCoast Consultant)
lập:
1. Cảng Sài Gịn Hiệp Phước tại Tp. Hồ Chí Minh (Tháng 11/2008).
2. Sử dụng số liệu quan trắc lún khu vực Hiệp Phước (Tháng 10/2010 – 08/2011).
1.4 Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Xác định giá trị hệ số cố kết Cv, Ch:
1. Xác định Cv từ thí nghiệm trong phịng theo phương pháp cố kết (odeometer)
và phương pháp cố kết với biến dạng là hằng số (CRS).
So sánh giá trị Cv từ thí nghiệm cố kết và thí nghiệm CRS.
2. Xác định Ch (từ CPTu theo kết quả xuyên tĩnh).
So sánh giá trị hệ số cố kết giữa Ch hiện trường và Cv phịng thí nghiệm
(TN), để thiết lập tỉ số Ch/Cv thực nghiệm.
1.4.2 Xác định sự gia tăng sức kháng cắt khơng thốt nước của nền đất yếu:
Dựa vào sức chống cắt khơng thốt nước trước và sau khi xử lý, áp lực hút
chân không và đất đấp gia tải, độ cố kết từ đó xác định hệ số gia tăng theo tiêu
chuẩn 22TCN262:2000 như sau:
ΔSu= Δσ.U%.m
Trong đó:
ΔSu: độ gia tăng sức kháng cắt.
Δσ: độ gia tăng ứng suất.
U%: độ cố kết.
m: hệ số gia tăng.


4
1.4.3 Phân tích độ lún của nền đất từ các số liệu quan trắc tại hiện trường
1. Xác định lún vô cùng Sf , độ cố kết U% và hệ số cố kết Ch từ số liệu quan trắc
theo phương pháp Asaoka, Hyperbolic và áp lực nước lỗ rỗng Piezometer
2. So sánh độ lún cuối cùng Sf, mức độ cố kết U% và hệ số cố kết ngang Ch.
1.4.4 Sử dụng phần mềm Geo-Sigma:

1. Mô phỏng độ lún theo thời gian so với kết quả quan trắc.
2. So sánh áp lực nước lỗ rỗng giữa mơ hình với số liệu quan trắc.
3. So sánh độ lún giữa lời giải Terzaghi và mơ hình.
1.5 Ý nghĩa khoa học
1. Ưu điểm của phương pháp xử lý nền bằng cố kết chân không là thi công nhanh,
giảm khả năng mất ổn đỉnh nền đất trong thời gian xử lý nền, giảm khối lượng
cát gia tải bằng cát đắp truyền thống. Nếu tiếp tục nghiên cứu để làm chủ cơng
nghệ thì đây là phương pháp phù hợp, có thể áp dụng phổ biến trong tương lai,
thay thế cho phương pháp gia tải truyền thống.
2. Ước tính giá trị hệ cố kết Ch khi khơng có số liệu hiện trường mà chỉ dựa trên
số liệu thí nghiệm trong phịng.
3. Ước tính giá trị sức kháng cắt khơng thốt nước Su từ sự gia tăng ứng suất hữu
hiệu ∆σ’v.
4. Ứng dụng chỉ cho các cơng trình có số liệu địa chất tương tự hoặc trong khu
vực.


5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Thí nghiệm cố kết
Các phương pháp xác định Cv từ thí nghiệm nén cố kết
Hệ số cố kết theo phương thẳng đứng (Cv) được xác định theo hai phương
pháp thông thường:
- Phương pháp Casagrande hay còn gọi là phương pháp log(t).
- Phương pháp Taylor hay còn gọi là phương pháp t .
Phương pháp Casagrande để xác định hệ số Cv tương ứng với độ cố kết 50%
và phương pháp Taylor dùng để xác định được hệ số Cv tương ứng với độ cố kết 90%.
2.1.1 Phương pháp Casagrande
Hệ số Cv được xác định dựa trên quan hệ sau:

Tv H 2
Cv 
t 50

Trong đó:
Tv - hệ số thời gian ứng với độ cố kết 50%, Tv = 0.197
H – chiều dài đường thấm (cm)
t50 - thời gian cần thiết để đạt đến độ cố kết 50% (phút)

Hình 2-1: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Casagrande

(2.1)


6

2.1.2 Phương pháp Taylor
Trong phương pháp Taylor, số đọc đồng hồ đo chuyển vị được ghi nhận trong
suốt quá trình cố kết và vẽ trên đồ thị theo căn bậc hai thời gian t . Từ đó tính ra hệ
số cố kết Cv theo công thức sau:
Tv H 2
Cv 
t 90

(2.2)

Trong đó:
Tv - hệ số thời gian ứng với cố kết 90%, Tv = 0.848
H – chiều dài đường thấm (cm)
t50 - thời gian cần thiết để đạt đến độ cố kết 90% (phút)

Hình 2-2: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Taylor
2.1.3 Các phương pháp xác định Cv từ thí nghiệm CRS
Thí nghiệm nén cố kết với tốc độ biến dạng là hằng số (CRS) là thí nghiệm mà
biến dạng đứng của mẫu được tác động với tốc độ là hằng số [(H/t) = constant]
và trình bày Hình 2-3. Thực ra, thí nghiệm này được xem như thí nghiệm “tốc độ
chuyển vị là hằng số”, giống với thí nghiệm tốc độ biến dạng là hằng số nếu biến
dạng luôn luôn xác định theo chiều cao mẫu ban đầu.
Tải trọng trong thí nghiệm CRS được áp vào liên tục phù hợp với tốc độ biến
dạng. Với tốc độ biến dạng phù hợp, thời gian thí nghiệm cố kết tốn chỉ hơn 26 giờ
ứng với biến dạng mẫu là 30% so với 01 tuần của thí nghiệm cố kết tiêu chuẩn.


7

Hình 2-3: Đặc trưng biến dạng khơng đổi trong thí nghiệm CRS
Bảng 2-1: Tốc độ biến dạng phụ thuộc vào LL trong TN CRS
(ASTM D4186-89)
Giới hạn chảy, %

Tỉ số biến dạng, %/phút

Tới 40

0.04

40 – 60

0.01

60 – 80

0.004

80 - 100

0.001

100 - 120

0.0004

120 - 140

0.0001

Znidarcic (1984) cho rằng Hamilton và Crawford là những nhà nghiên cứu đầu
tiên đề xuất tốc độ hằng số để tăng nhanh q trình cố kết và thí nghiệm dưới tốc độ
biến dạng gần xấp xỉ với tốc độ biến dạng tại công trường. Họ nhận thấy rằng mối
quan hệ giữa hệ số rỗng và ứng suất có hiệu thẳng đứng phụ thuộc đáng kể vào mức
độ biến dạng của thí nghiệm. Ứng suất có hiệu trong mẫu đất khơng thể tính được bởi
vì khơng đo được áp lực nước lỗ rỗng trong suốt q trình thí nghiệm.
Sau những đề xuất đầu tiên trong thí nghiệm CRS của Hamilton và Crawford,
nhiều phương pháp và khái niệm cải tiến trong thí nghiệm CRS được đề nghị. Smith
và Wahls (1969), Wissa (1971), Umehara và Zen, Lee (1981) đã tiến hành phân tích
thí nghiệm CRS (Znidarcic 1984). Các nhà nghiên cứu này đã sử dụng khái niệm
Hamilton và Crawford như là khái niệm cơ bản để đề xuất ra nhiều phương cách phân
tích mới cải tiến và phát triển thí nghiệm CRS.

8

Có rất nhiều phương pháp xác định Cv từ thí nghiệm CRS như phương pháp ASTM
D4186, phương pháp Wissa (1971), phương pháp Smith và Wahls (1969), phương
pháp Lee (1981).
Theo dự án này chỉ tiện trình bày theo phương pháp ASTM D4186 - 98
Biến dạng dọc trục xác định theo công thức sau:
(2.3)

Trong đó:
Ho : chiều cao mẫu ban đầu
H: biến dạng mẫu
Áp lực đứng xác định theo công thức sau:
(2.4)

Trong đó:
P:

tải dọc trục

A:

diện tích tiết diện ngang
Ứng suất thẳng đứng có hiệu xác định theo cơng thức sau:
(2.5)

Trong đó: ub áp lực nước lỗ rỗng thặng dư đo được tại đáy mẫu
Khi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư đo được tại đáy mẫu tiến đến 3kPa, công
thức xác định hệ số cố kết Cv giữa 2 lần đo xác định theo cơng thức sau:

(2.6)

Trong đó: v1 ứng suất dọc trục tại thời điểm t1
v2 ứng suất dọc trục tại thời điểm t2
H chiều cao mẫu trung bình giữa t1 và t2
t = t2 - t1
ub áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trung bình giữa t1 và t2
v ứng suất dọc trục trung bình giữa t1 và t2
Khi xác định Cv, tốc độ biến dạng không được thay đổi trong suốt q trình thí
nghiệm.