Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian thí nghiệm đến một số đặc trưng nén cố kết của đất sét bão hòa nước khu vực quận 8, tp hồ chí minh

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

NGUYỄN CHÍ NHÂN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN THÍ NGHIỆM
ĐẾN MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NÉN CỐ KẾT CỦA ĐẤT SÉT
BÃO HÒA NƯỚC KHU VỰC QUẬN 8, TP. HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số:

60.58.02.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2019


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG – HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ BÁ VINH

Cán bộ chấm nhận xét 1:

TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC

Cán bộ chấm nhận xét 2:

TS. LẠI VĂN QUÍ

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM,
ngày 07 tháng 01 năm 2020.

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch:

GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ

2. Thư ký:

TS. LÊ BÁ KHÁNH

3. Phản biện 1:

TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC

4. Phản biện 2:

TS. LẠI VĂN Q

5. Ủy viên:

ThS. HỒNG THẾ THAO

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


i

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: NGUYỄN CHÍ NHÂN

MSHV: 1770437

Ngày, tháng, năm sinh: 22/02/1986

Nơi sinh: Bến Tre

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng

Mã số: 60580211

I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN THÍ NGHIỆM ĐẾN MỘT SỐ
ĐẶC TRƯNG NÉN CỐ KẾT CỦA ĐẤT SÉT BÃO HÒA NƯỚC KHU VỰC

QUẬN 8, TP. HỒ CHÍ MINH.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
a. NHIỆM VỤ
-

Thí nghiệm nén cố kết mẫu đất với thời gian gia tải khác nhau cho từng cấp
tải trọng tác dụng.

-

Tổng hợp, so sánh và phân tích sự tương quan của một số đặc trưng nén lún
của các mẫu thí nghiệm nén cố kết với thời gian gia tải khác nhau.

-

Tính tốn độ lún thơng qua các kết quả thu được từ thí nghiệm nén cố kết mẫu
đất với thời gian gia tải khác nhau.

-

Mơ phỏng bài tốn thí nghiệm cố kết mẫu đất trên phần mềm Plaxis 2D và so
sánh kết quả thu được với kết quả từ thí nghiệm thực tế cho một số đặc trưng
nén lún của mẫu đất.

b. NỘI DUNG
-

Mở đầu

-

Chương 1: Tổng quan

-

Chương 2: Cơ sở lý thuyết


ii

-

Chương 3: So sánh một số đặc trưng nén lún từ các kết quả nén cố kết với
thời gian giữ tải khác nhau của đất sét yếu bão hòa nước khu vực quận 8, TP.
Hồ chí minh

-

Chương 4: Ứng dụng các kết quả thí nghiệm để tính tốn độ lún cho cơng
trình cụ thể

-

Kết luận và kiến nghị

-

Tài liệu tham khảo

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/02/2019

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/12/2019
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. LÊ BÁ VINH
Tp. HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2019
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS. TS. LÊ BÁ VINH

PGS. TS. LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


iii

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự trân trọng và lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS. TS.
Lê Bá Vinh. Thầy đã tận tình chỉ bảo, dẫn dắt, định hướng cho tơi trong suốt q trình
học tập, nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật Xây dựng của trường Đại học Bách Khoa TP.
HCM. Thầy đã ân cần giúp đỡ và hướng dẫn tơi hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn các quý Thầy Cô trong bộ mơn Địa cơ – Nền móng
và Khoa Kỹ thuật Xây dựng của trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã hết lòng
truyền đạt và dạy dỗ những kiến thức chuyên ngành cũng như những bài học kinh
nghiệm quý giá trong suốt thời gian tơi theo học. Đó sẽ là hành trang khơng thể thiếu
trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và làm việc của tôi sau này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đinh, Ban lãnh đạo Phịng nghiên cứu
Nền móng và Địa kỹ thuật (LAS-XD155), Ban Giám đôc Viện Khoa học Thủy lợi
miền Nam, các bạn trong lớp Địa kỹ thuật xây dựng khoá 2016 và khoá 2017, cùng
các anh chị em đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, hỗ trợ, giúp đỡ tôi rất

nhiều trong suốt thời gian tôi học tập và hoàn thành luận văn.

Tp. HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2019

Nguyễn Chí Nhân


iv

TĨM TẮT
Trong tính tốn thiết kế cơng trình thì độ lún của nền móng cơng trình là một
thơng số được quan tâm hàng đầu. Độ lún có thể được tính bằng nhiều phương pháp
khác nhau nhưng thông số đầu vào để phục vụ cơng tác tính tốn chủ yếu được lấy từ
kết quả thí nghiệm trong phịng mà đặc biệt là thí nghiệm nén cố kết. Hiện nay, thí
nghiệm nén cố kết phổ biến nhất là thí nghiệm nén cố kết giữ tải 24 giờ, song song
đó cịn có thí nghiệm nén cố kết giữ tải 2 giờ cũng được thực hiện rộng rãi. Trong
luận văn này, sự ảnh hưởng của yếu tố thời gian đến các đặc trưng nén lún của đất sét
yếu bão hoà nước sẽ được phân tích, so sánh bằng kết quả thu được từ các phương
pháp thí nghiệm nén cố kết với các thời gian giữ tải khác nhau.
Thời gian giữ tải trong thí nghiệm nén cố kết có ảnh hưởng đáng kể đến một số
đặc trưng nén lún của đất sét yếu bão hoà nước.
Thời gian giữ tải lâu hơn, mẫu đất bị lún nhiều hơn. Giá trị hệ số rỗng có xu
hướng giảm khi thời gian giữ tải tăng đối với thí nghiệm nén cố kết có cùng áp lực
gây lún. Chênh lệch giá trị hệ số rỗng của các mẫu nén cố kết khi giữ tải với các thời
gian khác nhau dao động từ [0.52÷8.24] % và có xu hướng tăng theo chiều tăng của
áp lực gây lún.
Hệ số nén lún có xu hướng tăng nếu thời gian giữ tải thí nghiệm tăng trong cùng
một áp lực gây lún. Chênh lệch giá trị hệ số nén lún của các mẫu nén cố kết khi giữ
tải với các thời gian khác nhau dao động từ [1.83÷17.80] % và có xu hướng giảm
theo chiều tăng của áp lực gây lún.

Hệ số nén thể tích có xu hướng tăng nếu thời gian giữ tải thí nghiệm tăng với
cùng một cấp áp lực gây lún. Chênh lệch giá trị hệ số nén thể tích của các mẫu nén
cố kết khi giữ tải với các thời gian khác nhau dao động từ [2.85÷18.58] % và có xu
hướng giảm theo chiều tăng của áp lực gây lún.
Chỉ số nén có xu hướng tăng theo chiều tăng của thời gian giữ tải thí nghiệm
đối với các mẫu có cùng độ sâu. Chênh lệch giữa các giá trị chỉ số nén dao động từ
[0.63÷11.32] % dẫn đến việc tính tốn độ lún sẽ có sự chênh lệch với cùng một điều
kiện áp dụng.


v

Chỉ số nở có xu hướng tăng theo chiều tăng của thời gian giữ tải thí nghiệm đối
với các mẫu có cùng độ sâu và mức độ chênh lệch giữa các giá trị chỉ số nở dao động
từ [0.93÷14.84] %.
Giá trị áp lực tiền cố kết có xu hướng tăng theo độ sâu và giảm theo chiều tăng
của thời gian giữ tải. Với các mẫu có cùng độ sâu, áp lực tiền cố kết có xu hướng
giảm từ cao xuống thấp theo chiều tăng của thời gian giữ tải thí nghiệm.
Độ lún ngoài chịu ảnh hưởng của chỉ số nén, chỉ số nở và giá trị áp lực tiền cố
kết thì tỷ số Cc/Cs cũng có ảnh hưởng đáng kể. Kết quả nghiên cứu giúp ích cho việc
định hướng trong cách lựa chọn phương pháp thí nghiệm nén cố kết. Dựa vào kết quả
nghiên cứu phân tích, so sanh có thể giúp điều chỉnh kết quả thí nghiệm, từ đó có cơ
sở rút ngắn thời gian thí nghiệm, giúp tiết kiệm chi phí và tăng tính hiệu quả.


vi

ABSTRACT
In the foundation design, the settlement of the foundation is a important
parameter. The settlement can be calculated by many different methods but the input

parameters for calculation are mainly taken from the results of laboratory tests,
especially the consolidation test. Currently, the most common consolidation test is
the consolidation test that holds a load for 24 hours, but there is also a consolidation
test that holds a load for 2 hours. In this thesis, the influence of time factor on the
compressive characteristics of saturated soft soil will be analyzed and compared with
the results obtained from consolidation test with different load holding time.
The load holding time in the consolidation test has an influence on some of the
compressive characteristics of saturated soft soil.
The longer the load holding time, the more the setlement. The void ratio tends
to decrease as the holding time increases for the consolidation test with the same
pressure. The difference in the void ratio of the samples of the consolidation test when
holding loads with different time fluctuated in the ranges from [0.52÷8.24] % and
tends to increase with increasing pressure
The compressibility coofficient tends to increase if the time of load holding
increases with the same pressure. The difference in values of the compressibility
coofficient fluctuated in ranges from [1.83÷17.80] % and tends to decrease when
increase the pressure.
The relative compressibility coefficient tends to increase if the test hold time
increases with the same pressure. The difference in the value of relative
compressibility coefficient fluctuated in ranges from [2.85÷18.58] % and tends to
decrease when increase the pressure.
The compression index tends to increase if the test hold time increases with the
same depth. The difference in the value of relative compressibility coefficient
fluctuated in ranges from fluctuated in ranges from [0.63÷11.32] %, cause to the
settlement will be different with the same condition.


vii

The swelling index tends to increase with increasing test hold time for samples

with the same depth and the difference in the value the swelling index fluctuated in
ranges from [0.93÷14.84] %.
The value of pre-consolidation pressure tends to increase with depth and
decrease with increasing of load holding time. In the same depth, pre-consolidation
pressure tends to decrease from high to low with increasing of load holding time.
The settlement is influenced by the compression index, the swelling index, the
pre-consolidation pressure and Cc/Cs ratio. The research results are useful for
orienting to choice the compression testing method. The research results can help to
adjust the results of test to reduce the time for test, saving money and efficiency.


viii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin xin cam đoan đây là công việc do chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của PGS. TS. Lê Bá Vinh.
Các kết quả trong luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên
cứu khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung trình bày trong luận văn của mình.

Tp. HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2019

Nguyễn Chí Nhân


ix

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ........................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iii

TÓM TẮT ................................................................................................................. iv
ABSTRACT .............................................................................................................. vi
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................3
4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................6
1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ......................................................................6
1.2. Tổng quan về đặc điểm đất sét yếu bão hòa nước khu vực quận 8, thành phố Hồ
Chí Minh ...................................................................................................................10
1.3. Những nhiệm vụ cần thực hiện trong luận văn ..................................................13
1.4. Nhận xét chương .................................................................................................13
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .........................................................................14
2.1. Cơ sở lý thuyết các phương pháp thí nghiệm .....................................................14
2.1.1. Thí nghiệm nén cố kết một trục không nở hông ............................................14
2.1.1.1. Thiết bị thí nghiệm .......................................................................................14
2.1.1.2. Đất sử dụng cho các thí nghiệm ...................................................................16
2.1.1.3. Phương pháp thí nghiệm ..............................................................................16
2.1.1.4. Tính tốn kết quả thí nghiệm .......................................................................18
2.2. Một số đặc trưng nén lún cơ bản cần nghiên cứu trong luận văn.......................18
2.2.1. Hệ số nén lún a ...............................................................................................18
2.2.2. Hệ số nén thể tích mv......................................................................................19
2.2.3. Module biến dạng ...........................................................................................19


x

2.2.4. Chỉ số nén Cc ..................................................................................................20
2.2.5. Chỉ số nở Cs ....................................................................................................20
2.3. Nhận xét chương .................................................................................................21
CHƯƠNG 3: SO SÁNH MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG NÉN LÚN TỪ CÁC KẾT QUẢ
NÉN CỐ KẾT VỚI THỜI GIAN GIỮ TẢI KHÁC NHAU CỦA ĐẤT SÉT YẾU
BÃO HỊA NƯỚC KHU VỰC QUẬN 8, TP. HỒ CHÍ MINH ...............................23
3.1. Đặc trưng vật lý của các mẫu đất sét yếu bão hịa nước thí nghiệm nén cố kết khu
vực nghiên cứu ..........................................................................................................23
3.2. Đặc trưng nén lún của đất sét yếu bão hịa nước xác định từ thí nghiệm nén cố
kết với thời gian giữ tải mỗi cấp khác nhau ..............................................................24
3.3. Tương quan một số đặc trưng nén lún của đất sét yếu bão hịa nước trong thí
nghiệm nén cố kết với thời gian giữ tải mỗi cấp khác nhau .....................................50
3.3.1. Tương quan giá trị áp lực tiền cố kết Pc ........................................................50
3.3.2. Tương quan giá trị chỉ số nén Cc ....................................................................53
3.3.3. Tương quan giá trị chỉ số nở Cs ......................................................................55
3.4. Kết luận chương 3 ..............................................................................................57
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐỂ TÍNH TỐN ĐỘ
LÚN CHO CƠNG TRÌNH CỤ THỂ ........................................................................58
4.1. Sử dụng tương quan trong chuyển đổi kết quả thí nghiệm ................................58
4.2. Tính tốn độ lún ổn định từ đặc trưng nén lún của các kết quả thí nghiệm thu
được 58
4.3. Mơ phỏng bài tốn trên phần mềm Plaxis 2D ....................................................60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................82


xi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 0.1 Tuyến rạch Xóm Củi, quận 8, TP. HCM .....................................................4

Hình 1.1 Ảnh hưởng của thời gian giữ tải đến giá trị ’ ...........................................6
Hình 1.2 Đường cong nén lún theo thời gian trong nghiên cứu của A. Sridharan,
H.B. Nagaraj, and N. Srinivas (1998).........................................................................7
Hình 1.3 Một số kết quả nghiên cứu của A. Sridharan, H.B. Nagaraj, and N. Srinivas
(1998) ..........................................................................................................................8
Hình 1.4 Một số kết quả nghiên cứu của Arif Ali Baig Moghal, Ali Abdul Kareem
Obaid and Talal O. Al-Refeai (2014)..........................................................................9
Hình 1.5 Mặt cắt địa chất khu vực rạch Xóm Củi, quận 8, TP. Hồ Chí Minh .........12
Hình 2.1 Hộp nén .....................................................................................................14
Hình 2.2 Bàn nén ......................................................................................................14
Hình 2.3 Tải trọng và cánh tay địn..........................................................................15
Hình 2.4 Đồng hồ đo biến dạng ...............................................................................15
Hình 2.5 Cân kỹ thuật có độ chính xác 0.0001 g .....................................................15
Hình 2.6 Cân kỹ thuật có độ chính xác 0.01 g .........................................................15
Hình 2.7 Dụng cụ lấy mẫu ........................................................................................16
Hình 2.8 Tủ sấy.........................................................................................................16
Hình 2.9 Biểu đồ e ~ logp theo kết quả thí nghiệm nén cố kết .................................20
Hình 2.10 Phương pháp xác định pc theo Casagrande ............................................21
Hình 3.1 Đường cong nén lún của mẫu T16-4 tại cấp tải 0.25kG/cm2 khi thí nghiệm
nén cố kết giữ tải đến khi đạt độ lún ổn định ............................................................35
Hình 3.2 Đường cong nén lún của mẫu P31-8 tại cấp tải 0.25kG/cm2 khi thí nghiệm
nén cố kết giữ tải 1 tuần ............................................................................................35
Hình 3.3 Đường cong nén lún của mẫu T18-6 tại cấp tải 0.50kG/cm2 khi thí nghiệm
nén cố kết giữ tải 24 giờ ............................................................................................36
Hình 3.4 Biểu đồ so sánh hệ số rỗng của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (e2), kết thúc cố
kết sơ cấp (eEOP), 24 giờ (e24), ổn định lún (ef), 1 tuần (e1W) và mức độ chênh lệch (%)
so với mẫu nén giữ tải 24 giờ ....................................................................................37


xii

Hình 3.5 Biểu đồ so sánh hệ số nén lún của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (a2), kết thúc
cố kết sơ cấp (aEOP), 24 giờ (a24), ổn định lún (af), 1 tuần (a1W) và mức độ chênh lệch
(%) so với mẫu nén giữ tải 24 giờ .............................................................................39
Hình 3.6 Biểu đồ so sánh hệ số nén thể tích của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (mv,2), kết
thúc cố kết sơ cấp (mv,EOP), 24 giờ (mv,24), ổn định lún (mv,f), 1 tuần (mv,1W) và mức độ
chênh lệch (%) so với mẫu nén giữ tải 24 giờ ..........................................................41
Hình 3.7 Biểu đồ so sánh chỉ số nén của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (Cc,2), kết thúc cố
kết sơ cấp (Cc,EOP), 24 giờ (Cc,24), ổn định lún (Cc ,f), 1 tuần (Cc,1W) và mức độ chênh
lệch (%) so với mẫu nén giữ tải 24 giờ .....................................................................43
Hình 3.8 Biểu đồ so sánh chỉ số nở của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (Cs,2), 24 giờ (Cs,24),
ổn định lún (Cs,f), 1 tuần (Cs,1W) và mức độ chênh lệch (%) so với mẫu nén giữ tải 24
giờ ..............................................................................................................................45
Hình 3.9 Biểu đồ so sánh áp lực tiền cố kết của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (pc,2), kết
thúc cố kết sơ cấp (pc,EOP), 24 giờ (pc,24), ổn định lún (pc ,f), 1 tuần (pc,1W) và mức độ
chênh lệch (%) so với mẫu nén giữ tải 24 giờ ..........................................................48
Hình 3.10 Tương quan pc,2 và pc,24 ...........................................................................50
Hình 3.11 Tương quan pc,EOP và pc,24 .......................................................................51
Hình 3.12 Tương quan pc,f và pc,24 ............................................................................51
Hình 3.13 Tương quan pc,1W và pc,24 .........................................................................52
Hình 3.14 Tương quan Cc,2 và Cc,24 ..........................................................................53
Hình 3.15 Tương quan Cc,EOP và Cc,24 ......................................................................53
Hình 3.16 Tương quan Cc,f và Cc,24 ..........................................................................54
Hình 3.17 Tương quan Cc,1W và Cc,24........................................................................55
Hình 3.18 Tương quan Cs,2 và Cs,24 ..........................................................................55
Hình 3.19 Tương quan Cs,f và Cs,24 ...........................................................................56
Hình 3.20 Tương quan Cs,1W và Cs,24 ........................................................................57
Hình 4.1 Mơ hình phân tích độ lún đường đắp (Plane strain) .................................61
Hình 4.2 Khai báo thơng số bài tốn của lớp đất đắp (Lớp A) ................................61
Hình 4.3 Khai báo thơng số bài tốn của lớp đất yếu (Lớp 1).................................62

Hình 4.4 Khai báo thơng số bài tốn của lớp đất sét (Lớp 2) ..................................62


xiii

Hình 4.5 Chế độ chia lưới phần tử (Fine) ................................................................62
Hình 4.6 Tính tốn áp lực nước lỗ rỗng ban đầu trong đất nền ..............................63
Hình 4.7 Tính tốn ứng suất có hiệu ban đầu của đất nền ......................................63
Hình 4.8 Tính tốn giai đoạn đắp đất (Khai báo thơng số) .....................................64
Hình 4.9 Tính tốn giai đoạn đắp đất (Khai báo mơ hình) ......................................64
Hình 4.10 Tính tốn độ lún ổn định của nền đường sau khi đắp .............................65
Hình 4.11 Kết quả chuyển vị của lưới phần tử khi sử dụng mô đun Eoed từ thí nghiệm
nén cố kết giữ tải 2 giờ để mơ phỏng ........................................................................65
Hình 4.12 Kết quả chuyển vị theo phương ngang khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí
nghiệm nén cố kết giữ tải 2 giờ để mơ phỏng ...........................................................66
Hình 4.13 Kết quả chuyển vị theo phương đứng khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí nghiệm
nén cố kết giữ tải 2 giờ để mơ phỏng ........................................................................66
Hình 4.14 Biểu đồ độ lún theo thời gian khi sử dụng mô đun Eoed từ thí nghiệm nén
cố kết giữ tải 2 giờ để mơ phỏng ...............................................................................67
Hình 4.15 Kết quả chuyển vị của lưới phần tử khi sử dụng mô đun Eoed từ thí nghiệm
nén cố kết thời điểm mẫu kết thúc cố kết sơ cấp để mơ phỏng .................................67
Hình 4.16 Kết quả chuyển vị theo phương ngang khi sử dụng mô đun Eoed từ thí
nghiệm nén cố kết thời điểm mẫu kết thúc cố kết sơ cấp để mơ phỏng ....................68
Hình 4.17 Kết quả chuyển vị theo phương đứng khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí nghiệm
nén cố kết thời điểm mẫu kết thúc cố kết sơ cấp để mô phỏng .................................68
Hình 4.18 Biểu đồ độ lún theo thời gian khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí nghiệm nén
cố kết thời điểm mẫu kết thúc cố kết sơ cấp để mơ phỏng ........................................69
Hình 4.19 Kết quả chuyển vị của lưới phần tử khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí nghiệm
nén cố kết giữ tải 24 giờ để mô phỏng ......................................................................69
Hình 4.20 Kết quả chuyển vị theo phương ngang khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí

nghiệm nén cố kết giữ tải 24 giờ để mơ phỏng .........................................................70
Hình 4.21 Kết quả chuyển vị theo phương đứng khi sử dụng mô đun Eoed từ thí nghiệm
nén cố kết giữ tải 24 giờ để mơ phỏng ......................................................................70
Hình 4.22 Biểu đồ độ lún theo thời gian khi sử dụng mô đun Eoed từ thí nghiệm nén
cố kết giữ tải 24 giờ để mơ phỏng .............................................................................71


xiv

Hình 4.23 Kết quả chuyển vị của lưới phần tử khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí nghiệm
nén cố kết giữ tải 1 tuần để mơ phỏng ......................................................................71
Hình 4.24 Kết quả chuyển vị theo phương ngang khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí
nghiệm nén cố kết giữ tải 1 tuần để mơ phỏng .........................................................72
Hình 4.25 Kết quả chuyển vị theo phương đứng khi sử dụng mô đun Eoed từ thí nghiệm
nén cố kết giữ tải 1 tuần để mơ phỏng ......................................................................72
Hình 4.26 Biểu đồ độ lún theo thời gian khi sử dụng mơ đun Eoed từ thí nghiệm nén
cố kết giữ tải 1 tuần để mơ phỏng .............................................................................73
Hình 4.27 Biểu đồ độ lún theo thời gian từ kết quả mơ phỏng khi sử dụng mơ đun
Eoed từ thí nghiệm nén cố kết giữ tải 2 giờ (Eoed,2) mô đun Eoed từ thí nghiệm nén cố
kết thời điểm mẫu kết thúc cố kết sơ cấp (Eoed,EOP), mô đun Eoed từ thí nghiệm nén cố
kết giữ tải 24 giờ (Eoed,24), mơ đun Eoed từ thí nghiệm nén cố kết giữ tải 1 tuần (Eoed,1W)
...................................................................................................................................74
Hình 4.28 Biểu đồ so sánh độ lún tính theo phương pháp giải tích và phương pháp
phần tử hữu hạn khi sử dụng kết quả từ thí nghiệm nén cố kết giữ tải 2 giờ, thí nghiệm
nén cố kết thời điểm mẫu kết thúc cố kết sơ cấp, thí nghiệm nén cố kết giữ tải 24 giờ,
thí nghiệm nén cố kết giữ tải 1 tuần ..........................................................................76


xv

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Giá trị hệ số cố kết từ kết quả nghiên cứu của A. Sridharan, H.B. Nagaraj,
and N. Srinivas (1998) ................................................................................................8
Bảng 1.2 Bảng so sánh sự khác nhau của giá trị Cc từ kết quả nghiên cứu của Arif
Ali Baig Moghal, Ali Abdul Kareem Obaid and Talal O. Al-Refeai (2014) ...............9
Bảng 3.1 Bảng tổng hợp các đặc trưng vật lý của mẫu thí nghiệm .........................23
Bảng 3.2 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải 2 giờ/cấp tải ...............24
Bảng 3.3 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải 2 giờ/cấp tải (tiếp theo)
...................................................................................................................................25
Bảng 3.4 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải 24 giờ/cấp tải .............26
Bảng 3.5 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải 24 giờ/cấp tải (tiếp theo)
...................................................................................................................................27
Bảng 3.6 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải 24 giờ/cấp tải (tiếp theo)
...................................................................................................................................28
Bảng 3.7 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải 1 tuần/cấp tải..............29
Bảng 3.8 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải 1 tuần/cấp tải (tiếp theo)
...................................................................................................................................30
Bảng 3.9 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải đến ổn định lún/cấp tải
...................................................................................................................................31
Bảng 3.10 Đặc trưng nén lún xác định từ thí nghiệm giữ tải đến ổn định lún /cấp tải
(tiếp theo) ..................................................................................................................32
Bảng 3.11 Đặc trưng nén lún xác định từ điểm kết thúc cố kết sơ cấp thí nghiệm giữ
tải 24 giờ ...................................................................................................................33
Bảng 3.12 Đặc trưng nén lún xác định từ điểm kết thúc cố kết sơ cấp thí nghiệm giữ
tải 24 giờ (tiếp theo) ..................................................................................................34
Bảng 3.13 Giá trị hệ số rỗng của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (e2), kết thúc cố kết sơ
cấp (eEOP), 24 giờ (e24), ổn định lún (ef), 1 tuần (e1W) và mức độ chênh lệch (%) so
với mẫu nén giữ tải 24 giờ ........................................................................................36

xvi

Bảng 3.14 Giá trị hệ số nén lún của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (a2), kết thúc cố kết sơ
cấp (aEOP), 24 giờ (a24), ổn định lún (af), 1 tuần (a1W) và mức độ chênh lệch (%) so
với mẫu nén giữ tải 24 giờ ........................................................................................38
Bảng 3.15 Giá trị hệ số nén thể tích của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (mv,2), kết thúc cố
kết sơ cấp (mv,EOP), 24 giờ (mv,24), ổn định lún (mv,f), 1 tuần (mv,1W) và mức độ chênh
lệch (%) so với mẫu nén giữ tải 24 giờ .....................................................................40
Bảng 3.16 Giá trị chỉ số nén của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (Cc,2), mẫu kết thúc cố kết
sơ cấp (Cc,EOP), mẫu nén giữ tải 24 giờ (Cc,24), mẫu nén khi ổn định lún (Cc,f), mẫu
nén giữ tải 1 tuần (Cc,1W) ...........................................................................................42
Bảng 3.17 Chênh lệch giữa chỉ số nén của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (Cc,2), mẫu kết
thúc cố kết sơ cấp (Cc,EOP), mẫu nén khi ổn định lún (Cc,f), mẫu nén giữ tải 1 tuần
(Cc,1W) so với mẫu nén giữ tải 24 giờ (Cc,24) .............................................................43
Bảng 3.18 Giá trị chỉ số nén của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (Cc,2), mẫu nén giữ tải 24
giờ (Cc,24), mẫu nén khi ổn định lún (Cc,f), mẫu nén giữ tải 1 tuần (Cc,1W) ...............44
Bảng 3.19 Chênh lệch giữa chỉ số nén của các mẫu nén giữ tải 2 giờ (Cc,2), mẫu nén
khi ổn định lún (Cc,f), mẫu nén giữ tải 1 tuần (Cc,1W) so với mẫu nén giữ tải 24 giờ
(Cc,24) .........................................................................................................................45
Bảng 3.20 Giá trị áp lực tiền cố kết của các mẫu nén với thời gian giữ tải khác nhau
...................................................................................................................................46
Bảng 3.21 Chênh lệch giá trị áp lực tiền cố kết của các mẫu nén giữ tải khác nhau
so với mẫu nén khi giữ tải 24 giờ ..............................................................................47
Bảng 4.1 Bảng kết quả ví dụ tính lún bằng phương pháp giải tích ..........................59
Bảng 4.2 Bảng thơng số địa chất mơ hình Mohr Coulomb ......................................60
Bảng 4.3 Kết quả chuyển vị từ kết quả phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Plaxis 2D ...................................................................................................................73


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo tài liệu Địa chất kiến trúc và bản đồ phân vùng Địa chất cơng trình lãnh
thổ Việt Nam, khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và phần lớn địa bàn của khu vực
thành phố Hồ Chí Minh nằm trên nền trầm tích phù sa Đệ Tứ trẻ miền Tây, thuộc ven
rìa Bắc của miền sụp võng rộng lớn địa hào Nam Bộ. Do điều kiện hình thành nên
trầm tích ở đây được phân bố với chiều dày biến đổi phức tạp. Đặc biệt là lớp trầm
tích phù sa trẻ Holocene gần như phủ kín khắp bề mặt khu vực với bề dày thay đổi
lớn, có nơi vài mét, một số nơi đến hơn 30 mét. Các trầm tích trẻ Holocene chủ yếu
là đất sét bão hòa nước với các đặc trưng như đang trong q trình biến đổi tích tụ,
phân hủy hấp thụ hóa sinh, bão hịa nước và bắt đầu vào quá trình cố kết, khả năng
chịu tải thấp, hệ số rỗng lớn, tính biến dạng cao.
Trên đà phát triển những năm gần đây, đồng bằng sông Cửu Long, mà đặc biệt
là trên khu vực thành phố Hồ Chí Minh đã tiến hành xây dựng nhiều cơng trình cơng
nghiệp, giao thơng, thủy lợi, dân dụng. Theo yêu cầu đòi hỏi theo sự phát triển của
nền kinh tế hiện nay, các công trình được xây dựng khơng những tăng trưởng về số
lượng mà cả về quy mô. Tuy nhiên, do quỹ đất khu vực nội thành có hạn, nên cần
phải mở rộng đầu tư xây dựng ra các khu vực ngoại thành như quận 8, quận 2, quận
7, huyện Nhà Bè, huyện Bình Chánh, … Nhưng điều đáng quan tâm là đất nền tại các
khu vực này lại tập trung phần lớn trầm tích trẻ Holocene mà chủ yếu là đất yếu như
bùn sét, bùn sét pha cát, với trạng thái từ chảy đến dẻo chảy, một số nơi có lẫn hữu
cơ. Vì vậy, địi hỏi cần phải có biện pháp xử lý nền phù hợp khi thiết kế xây dựng
cơng trình tại các khu vực này.
Việc thiết kế các biện pháp xử lý nền cũng như thiết kế kiến trúc, kết cấu cơng
trình hiện nay chủ yếu dựa vào các thống số cơ lý đất nền, mà từ thí nghiệm đất trong
phịng là chủ yếu. Trong đó, các thống số xác định đươc từ thí nghiệm nén lún là các
thơng số quan trọng và cần thiết như mô đun tổng biến dạng, áp lực tiền cố kết, chỉ
số nén, chỉ số nở, hệ số cố kết, hệ số nén lún, hệ số biến dạng thể tích, hệ số thấm, …

2

Như vậy, độ tin cậy và tính chuẩn xác của kết quả thí nghiệm nén lún có ảnh
hưởng rất lớn đến việc tính tốn xử lý nền đất yếu và thiết kế cơng trình. Thí nghiệm
tính nén lún của đất hiện nay được thực hiện chủ yếu theo các tiêu chuẩn trong nước
như TCVN 4200:2012 và nước ngoài như ASTM D2435, BS1377. Trong đó, thí
nghiệm nén lún trong phịng được thực hiện nhiều nhất hiện nay là thí nghiệm nén cố
kết một trục không nở hông. Tuy nhiên, với thời gian giữ tải khác nhau cho mỗi cấp
áp lực nén thì sẽ dẫn đến sự khác biệt trong kết quả thu được về một số đặc trưng nén
lún như thế nào? Việc tính tốn xử lý đất nền khi sử dụng các kết quả trên sẽ ra sao?
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian thí nghiệm đến một số đặc
trưng nén cố kết của đất sét bão hòa nước khu vực quận 8, TP. Hồ Chí Minh”
được lựa chọn với mong muốn so sánh, phân tích ảnh hưởng của thời gian đến một
số chỉ tiêu nén lún của đất thu được từ hai thí nghiệm trên như áp lực tiền cố kết, hệ
số nén lún, hệ số rỗng… Qua đó đưa ra kiến nghị về việc sử dụng các thơng số trên,
cũng như lựa chọn phương pháp thí nghiệm phù hợp và kinh tế nhất cho bài toán tính
tốn thiết kế cơng trình.
2. Mục tiêu của đề tài
Đề tài có các mục tiêu chính như sau:
-

Tổng hợp các thông số chỉ tiêu vật lý của mẫu đất sét bão hịa nước khu vực
quận 8, thành phố Hồ Chí Minh thí nghiệm nén cố kết với thời gian giữ tải
khác nhau cho từng cấp áp lực như thời điểm kết thúc cố kết sơ cấp, 2 giờ, 24
giờ, 1 tuần hoặc cho đến khi mẫu đạt ổn định lún.

-

Tổng hợp các thông số đặc trưng nén lún như áp lực tiền cố kết (pc), chỉ số

nén Cc, chỉ số nở Cs, hệ số rỗng (e), hệ số nén lún (a), hệ số nén thể tích (mv)
lập biểu đồ quan hệ e-log(p) từ các thí nghiệm nén cố kết với thời gian giữ tải
khác nhau của các mẫu đất lấy được từ trong lớp đất sét yếu bão hòa nước
khu vực quận 8 ở thành phố Hồ Chí Minh.

-

Trên cơ sở kết quả thí nghiệm thực tế trong phịng thu được, tiến hành so sánh,
đánh giá, phân tích sự khác biệt trong các đặc trưng nén lún của đất do ảnh
hưởng của yếu tố thời gian thí nghiệm, thiết lập mối tương quan theo từng chỉ


3

tiêu nén lún từ thí nghiệm nén cố kết cho loại đất sét yếu bão hòa nước tại khu
vực quận 8 ở thành phố Hồ Chí Minh.
-

Đánh giá mức độ ảnh hưởng của kết quả nghiên cứu trong tính tốn độ lún
cơng trình hay xử lý nền.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-

Do thời gian thực hiện có giới hạn và điều kiện thực tế cho phép nên đối tượng
nghiên cứu trong đề tài là đất sét yếu bão hịa nước lấy được từ dự án Nạo vét
trục thốt nước rạch Xóm Củi, khu vực quận 8 thuộc địa phận thành phố Hồ
Chí Minh.

-

Thời gian thực hiện: 16 tuần kể từ ngày có quyết định nhận luận ăn.

-

Do thời gian thực hiện có giới hạn và điều kiện thực tế cho phép nên đề tài
chỉ giới hạn nghiên cứu đối loại đất sét yếu bão hòa nước lấy ở khu vực quận
8, thành phố Hồ Chí Minh.

-

Đề tài chỉ xem xét, phân tích ảnh hưởng của yếu tố thời gian đến một số đặc
trưng nén lún của đất trong thí nghiệm nén cố kết một trục khơng nở hơng
như là áp lực tiền cố kết (pc), chỉ số nén Cc, chỉ số nở Cs, hệ số rỗng (e), hệ số
nén lún (a), hệ số nén thể tích (mv), lập biểu đồ quan hệ e-log(p).

-

Khu vực nghiên cứu là Khu vực khảo sát tồn bộ phần lịng rạch và 2 bên bờ
tuyến rạch Xóm Củi với tổng chiều dài khoảng L = 6.400m xuất phát từ Quận
8 (Kênh Đôi và điểm cuối huyện Bình Chánh - Nhà Bè (Ngã 3 rạch Xóm Củi
và rạch Bà Lào)). Theo tọa độ Quốc gia VN2000: điểm đầu (K0): Y =
599.475,7; X = 1.188.128,3 và điểm cuối: Y = 600.799,9; X = 1.182.668,1.

-

Rạch Xóm Củi là trục thốt nước chính cho khu vực phía Nam TP. Hồ Chí
Minh thuộc Quận 8, huyện Bình Chánh và huyện Nhà Bè.

4

Hình 0.1 Tuyến rạch Xóm Củi, quận 8, TP. HCM
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu đề tài lựa chọn để thực hiện là thí nghiệm trong phịng,
so sánh, phân tích và xây dựng các tương qua thơng qua việc thống kê.
Thí nghiệm trong phịng được thực hiện với cùng một loại thiết bị thí nghiệm là
thí nghiệm nén cố kết một trục không nở hông được thực hiện theo tiêu chuẩn Việt
Nam TCVN 4200:2012 với thời gian giữ tải mỗi cấp khác nhau như là 2 giờ, 24 giờ,
1 tuần và đạt ổn định lún.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài nhằm phân tích, so sánh ảnh hưởng của thời gian đến một số đặc trưng
nén lún của đất và thiết lập mối tương quan của các đặc trưng nhằm đưa ra một số


5

nhận xét và đề xuất trong việc lựa chọn phương pháp thí nghiệm cũng như việc sử
dụng kết quả thí nghiệm vào tính tốn thiết kế cơng trình.
Kết quả nghiên cứu sẽ đưa ra được sự sai khác trong kết quả giữa các đặc trưng
nén lún thu được từ thí nghiệm. Từ đó giúp cho việc lựa chọn thơng số phục vụ cho
việc tính tốn xử lý nền và thiết kế cơng trình cũng như có căn cứ vận dụng linh hoạt
kết quả thu được từ thí nghiệm trên trong điều kiện thực tế.
Hiện nay, thí nghiệm nén cố kết một trục không nở hông được thực hiện khá
phổ biến. Tuy nhiên, thời gian tiến hành thí nghiệm có thể làm ảnh hưởng đến tiến độ
thiết kế thi công xây dựng cơng trình. Do đó, cần phải so sánh, phân tích, đánh giá
ảnh hưởng của thời gian đến một số đặc trưng nén lún trong thí nghiệm nén cố kết
một trục khơng nở hơng để có thể đề xuất lựa chọn phương pháp thí nghiệm hợp lý
cũng như việc sử dụng tương quan của các đặc trưng nén lún đó vào tính tốn thiết
kế nhằm tiết kiệm chi phí và thời gian.

6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
Từ những năm 20 của thế kỷ XX, quá trình cố kết của mẫu đất bão hòa nước đã
được nghiên cứu bởi Terzaghi dựa trên mơ hình nén một trục. Lý thuyết này dần được
hoàn thiện bởi nhiều nhà khoa học trên thế giới.
Năm 1964, Crawford đã làm sáng tỏ về thí nghiệm nén cố kết khi đưa ra một
kết quả nghiên cứu trên đất sét Leda. Theo nghiên cứu của ông, giá trị hệ số rỗng
được xác định tại ba thời điểm: điểm kết thúc cố kết sơ cấp, thời điểm sau 24 giờ đọc
biến dạng và thời điểm 1 tuần đọc biến dạng cho mỗi cấp áp lực. Kết quả được trình
bày như hình sau.

Hình 1.1 Ảnh hưởng của thời gian giữ tải đến giá trị ’

Năm 1998, nhóm tác giả A. Sridharan, H.B. Nagaraj, and N. Srinivas làm việc
tại Phịng Kỹ thuật Xây dựng cơng trình thuộc Viện Khoa học Ấn Độ, thành phố
Bangalore, Ấn Độ đã nghiên cứu một phương pháp thí nghiệm nén cố kết nhanh đối
với đất nâu, đất BC, bentonite, đất bụi, kaolinite và được đăng trên tạp chí Canadian
Geotechnical Journal vào năm 1999. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã tiến hành
thí nghiệm các loại đất nêu trên với hai phương pháp nén cố kết, thứ nhất là phương


7

pháp nén cố kết truyền thống theo lý thuyết Tezaghi với thời gian chất tải từ 1 đến 2
tuần, thứ hai là phương pháp nén cố kết theo phương pháp nhanh với thời gian chất
tải từ 4 đến 5 giờ. Sau đó, tiến hành so sánh các đặc trưng nén cố kết như hệ số rỗng,

hệ số cố kết, hệ số nén thể tích, hệ số thấm của từng loại đất theo từng phương pháp
thí nghiệm với nhau.

Hình 1.2 Đường cong nén lún theo thời gian trong nghiên cứu của A. Sridharan,
H.B. Nagaraj, and N. Srinivas (1998)

(a) Biểu đồ mv với '

(b) Biểu đồ cv với '