Nghiên cứu sự thay dổi các thông số sức chống cắt của đất không bão hòa đầm nén (khu vực phía nam) ở chung quanh vùng độ ẩm tối thuận

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------------

VÕ VĂN QUỐC

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ SỨC CHỐNG
CẮT CỦA ĐẤT KHÔNG BÃO HÒA ĐẦM NÉN (KHU VỰC
PHÍA NAM) Ở CHUNG QUANH VÙNG ĐỘ ẨM TỐI THUẬN
Chuyên ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
Mã số ngành : 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 naêm 2007


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS. TRÀ THANH PHƯƠNG

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. TÔ VĂN LẬN

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ .

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ___ tháng ____ năm 2007.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng 03 năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VÕ VĂN QUỐC

Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 08 – 08 - 1975

Nơi sinh : huyện Hồng Ngự - Đồng Tháp

Chuyên ngành : Công trình trên đất yếu

MSHV: 00903229

I- TÊN ĐỀ TÀI: nghiên cứu sự thay đổi các thông số sức chống cắt của đất không

bão hòa đầm nén (khu vực phía Nam) theo sự thay đổi của độ ẩm chung quanh
độ ẩm tối thuận.
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN
CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TIẾN SĨ. TRÀ THANH PHƯƠNG.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chun Ngành thơng qua.

TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH

Ngày . . . . .tháng 03 năm 2007
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu chương trình đào tạo Thạc
só ngành công trình trên đất yếu thuộc trường Đại Học Bách Khoa TP. Hồ
Chí Minh. Nay tôi đã hoàn thành với bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ Môn Địa Cơ Nền
Móng – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng đã trực tiếp giảng dạy và cung cấp
nguồn tài liệu trong thời gian học tập.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Phòng Đào Tạo Sau Đại Học – Trường
Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh, đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt
khoá học.

Sự kính trọng và biết ơn cao cả đến thầy TS. Trà Thanh Phương đã
tận tình chỉ bảo tôi hoàn thành bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Lê Thanh Phong - phòng Thí
Nghiệm Địa kỹ thuật và các bạn đồng nghiệp, các thầy, cô đã giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Cuối cùng tôi xin trân trọng cảm ơn những người thân trong gia
đình, đã luôn động viên giúp đỡ về tinh thần và vật chất để tôi hoàn thành
chương trình học tập.
Với khả năng và hiểu biết còn giới hạn, chắc chắn sẽ không tránh
khỏi được những sai sót nhất định, xin quý thầy, cô cùng đọc giả bỏ qua và
chỉ dẫn cho tôi trong việc hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình.
Xin trân trọng cảm ôn!


ABSTRACT
This master topic concentrates to research the change of angle of
internal friction  and force of adhesion c of tamped soil which isn't
saturated around the optimum water content. We research how the  and c
change when the water content on left branch and right branch of the
Proctor chart with the same compactly-tamped-ratio. Research is carried out
with K=0,90 ; K=0,95 ; K=0,98 and K=1,00 in the laboratory.
The first step, we did the experiences to determine the fleck content,
and plastic index Ip, to classify the sort and the standard Proctor Test to draw
the relationship curls between the water content version ….
The second step, we based on the Proctor chart to determine the water
content with differences compactly- tamped ratio K such as: K = 0,90; K =
0,95; K = 0,98 and K = 1,00.
The last experience, to determine the shear strength of soil. The
purpose of these experimences were to examine the change of internal
friction parameter and the change of force of adhesion parameter regard to

the difference water content of soil.
Finally, with the same compactly-tamped ratio K, we recommended to
choose the water content on the left branch, or the water content on right
branch of Proctor chart when determined the shear strength of soil.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài tập trung nghiên cứu sự thay đổi củagóc ma sát trong  và lực
dính c của đất không bão hòa đầm nén ở chung quanh độ ẩm tối thuận. Tức
là nghiên cứu  và c thay đổi như thế nào khi độ ẩm ở bên nhánh trái và khi
ở bên nhánh phải của đường đầm nén Proctor với cùng một hệ số đầm chặt.
Nghiên cứu với độ đầm chặt K=0,90 ; K=0,95 ; K=0,98 và K=1,00 trong
phòng thí nghiệm.
Công việc được tiến hành với thí nghiệm xác định thành phần hạt,
xác định chỉ số dẻo Ip nhằm phân loại đất và thí nghiệm Proctor tiêu chuẩn
để vẽ đường cong quan hệ độ ẩm và dung trọng khô. Tiếp theo, dựa vào
đường đầm nén Proctor xác định các độ ẩm ứng với K=0,90; K=0,95;
K=0,98 và K=1,00. Kế đến là thí nghiệm cắt nhanh để xác định sức chống
cắt của đất, nghiên cứu sự biến đổi các thông số góc ma sát trong  và lực
dính c theo độ ẩm (với cùng công đầm hay hệ số rổng không thay đổi) đối
với từng loại đất.
Sau cùng, kết luận nên chọn độ ẩm bên nhánh trái và khi ở bên
nhánh phải của đường đầm nén Proctor đối với cùng một hệ số đầm chặt
khi xét đến sức chống cắt của đất.


1

MỤC LỤC
Mục lục .......................................................................................................................1

Chương 1: Mở đầu ......................................................................................................3
1. Cơ sở hình thành đề tài ..........................................................................................3
2. Mục đích của đề tài ...............................................................................................4
3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................4
4. nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài ..............................................................5
chương 2: tổng quan....................................................................................................7
1. Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN-211-93 .................................................7
2. Đề tài nghiên cứu cấp nhà nước KC10.05 – do Dương Học Hải chủ trì................9
3. Nghiên cứu của GS. TSKH Nguyễn Văn Thơ và TS. Trần Thị Thanh................10
3.1. Nghiên cứu về độ ẩm thích hợp của đất khi đầm nén ...............................10
3-2. Tính nén lún của đất đỏ Bazan có cấu trúc nhân tạo (đất đắp) và tính lún
ướt trong đất đắp quá khô có dung trọng thấp ..................................................11
3.3. Những thông số kỹ thuật hợp lý để đầm nén đất đắp đập ở các tỉnh phía
nam....................................................................................................................14
4. Nghiên cứu của Trà Thanh Phương về đặc điểm của đất lún sụt (loess) khu vực
Thủ Đức TP.HCM.....................................................................................................24
4.1. Khái niệm ..................................................................................................24
4.2. Kết quả nghiên cứu ....................................................................................25
Chương 3: Cơ sở lý thuyết ........................................................................................28
1. Chỉ số dẻo Ip.........................................................................................................28
2. Độ ẩm của đất ......................................................................................................28
3. Đầm chặt đất ........................................................................................................29
4. Sức chống cắt của đất ...........................................................................................29
4.1. Lý thuyết tính toán sức chống cắt của đất .................................................29
4.2. Lý thuyết nghiên cứu sự biến đổi sức chống cắt theo độ ẩm và hệ số rổng
của đất ...............................................................................................................30
4.3. Các thí nghiệm xác định thông số chống cắt của đất ................................38
4.4. Các phương pháp thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất ...................38
4.5. ng dụng các phương pháp thí nghiệm khác nhau để tính sức chống cắt và
sức chịu tải của đất nền ....................................................................................39

Chương 4: Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm .......................................................41
1. Thí nghiệm xác định Ip .........................................................................................41
1.1. Mô tả thí nghiệm........................................................................................41
1.2. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................42
1.3. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................46
2. Thí nghiệm xác định thành phần hạt ....................................................................47
3. Thí nghiệm xác định đường đầm nén proctor ......................................................51
3.1. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................51
3.2. Chuẩn bị mẫu thử .......................................................................................52
3.3. Tiến hành thử – tính toán kết quả .............................................................52


2

3.4. Biểu đồ quan hệ w - c..............................................................................55
3.5. Tính toán độ ẩm chế bị mẫu cho thí nghiệm cắt .......................................57
4. Thí nghiệm xác định các thông số chống cắt của đất ..........................................59
4.1. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................59
4.2. Chuẩn bị mẫu thử .......................................................................................60
4.3. Tiến hành thử.............................................................................................65
4.4. Biểu đồ lực cắt ...........................................................................................70
chương 5: phân tích kết quả ......................................................................................85
nghiên cứu ................................................................................................................85
1. Tổng hợp kết quả..................................................................................................85
1.1. Bảng số liệu tổng hợp ................................................................................85
1.2. Xác định các hệ số điều chỉnh thành phần sức chống cắt của đất không
bão hòa đầm nén ..............................................................................................91
2. Kết luận và kiến nghị ...........................................................................................94
2.1. Kết luận .....................................................................................................94
2.2. Kiến nghị....................................................................................................98

Tài liệu tham khaûo .................................................................................................100


3

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1. CƠ SỞ HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI
Đề tài: nghiên cứu sự thay đổi các thông số sức chống cắt của đất không bão hòa
đầm nén (khu vực phía Nam) ở chung quanh vùng độ ẩm tối thuận.
Đề tài xuất phát từ mối quan tâm: độ ẩm là một yếu tố rất quan trọng đối với sự
chịu tải của nền đất, đặc biệt là sức chống cắt và sự biến dạng của đất.
Trong giai đoạn đất nước ta đang phát triển, ngày càng có nhiều công trình sử dụng
vật liệu chính là đất như: đê, đập, nền đường, hồ chứa, san nền . . . có thể gọi
chung là công trình đất thì việc nghiên cứu về sự thay đổi sức chống cắt của đất
đầm nén theo độ ẩm là hết sức cần thiết.
Yêu cầu chung đối với các công trình đất là:
Thứ nhất: Phải đảm bảo luôn luôn ổn định toàn khối: tức là kích thước hình
học và hình dạng của công trình đất trong mọi hoàn cảnh không bị phá hoại
hoặc biến dạng, ảnh hưởng đến mục đích sử dụng chính của công trình. Các
hiện tượng mất ổn định toàn khối chủ yếu là trượt lở mái taluy nền đào hoặc
nền đắp; trượt trồi, lún sụp nền trên đất yếu; trượt phần đắp trên sườn dốc.
Thứ hai : phải đảm bảo đủ cường độ nhất định: tức là đủ độ bền khi chịu cắt
trượt và không bị biến dạng quá nhiều dưới tải trọng của công trình.
Hai yêu cầu trên bị ảnh hưởng rất lớn bởi hai yếu tố : đó là trạng thái độ ẩm và độ
đầm chặt của đất.
Hiệu quả của quá trình đầm chặt phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Bản chất của loại đất (thành phần cỡ hạt, giới hạn Atterberg . . .);
Độ ẩm vào lúc đầm nén (W);

4

Điều kiện thời tiết để công tưới nước (hay phơi) cho đất và công đầm sao
cho hiệu quả nhất;
Loại thiết bị đầm chặt được dùng (năng lượng đầm chặt).
Công tác đầm chặt đất chú trọng đến các mục tiêu sau:
Giảm hệ số rổng và dẫn đến việc giảm hệ số thấm của đất, tăng dung trọng
tự nhiên;
Tăng độ bền chống cắt của đất và tăng sức chịu tải của đất;
Làm cho đất kém nhạy cảm với các thay đổi thể tích và vì thế khuynh hướng
bị lún dưới tải trọng hay do ảnh hưởng rung động bị giảm đi.
Như vậy việc chọn độ ẩm nào để đầm nén sao cho đạt hiệu quả, thỏa mãn
các mục tiêu trên, đó cũng chính là lý do hình thành đề tài luận văn này.
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu tổng quan về các công trình đập đất, đặc điểm khí hậu, các loại
vật liệu đất đắp và các điều kiện thi công có ảnh hưởng đến chất lượng đầm
nén các công trình đất ở các tỉnh phía Nam.
Tìm hiểu các nghiên cứu đã có trước đây có liên quan với đề tài: độ đầm
chặt khi đầm nén, ảnh hưởng của việc thay đổi độ ẩm đến cường độ và biến
dạng của đất, . . .
Kết luận đối với từng loại đất nghiên cứu trong đề tài thì nên chọn độ ẩm
nào cho thích hợp (độ ẩm ở nhánh bên trái hay bên phải đường Proctor tiêu
chuẩn đối với cùng một hệ số đầm chặt K) khi xét đến sức chống cắt của
đất.
3. NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu:


5

Nghiên cứu sự thay đổi củagóc ma sát trong  và lực dính c của đất không
bão hòa đầm nén ở chung quanh độ ẩm tối thuận. Tức là nghiên cứu  và c
thay đổi như thế nào khi thay đổi độ ẩm khi đầm nén ứng với K=0,90 ;
K=0,95 ; K=0,98 và K=1,00 cùng ở hai bên nhánh khô và nhánh ướt của
đường đầm nén Proctor.
Đất nghiên cứu là các loại đất ở khu vực phía Nam như Bình Dương, Tây
Ninh, Long An, TP. HCM . . . . đối với các loại đất sét, Á sét, Á cát, đất đỏ
Bazan . . .
Giới hạn nghiên cứu của đề tài:
 Không nghiên cứu ảnh hưởng sự thay đổi độ ẩm chung quanh độ ẩm
tối thuận đến sự biến dạng của đất đầm nén.
 Không nghiên cứu ảnh hưởng sự thay đổi độ ẩm chung quanh độ ẩm
tối thuận đến sự trương nở và lún ướt của đất đầm nén.
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay, bên cạnh các công trình đất có quy mô lớn như hồ chứa nước, đập
thủy điện, . . thì việc sử dụng đất tại chổ để làm nền đường, san lấp mặt
bằng cho các khu dân cư, khu công nghiệp là rất phổ biến và kinh tế. Vấn đề
kỹ thuật cần quan tâm đó là cường độ chịu tải và độ biến dạng của công
trình khi đưa vào khai thác sử dụng. Đặc biệt là nền đường, nền nhà xưởng
trong các khu công nghiệp thì mối quan tâm này được đặt lên hàng đầu.
Một trong những yếu tố quyết định đến khả năng chịu tải của nền đất (sức
chống cắt ) đó là chất lượng đầm nén trong quá trình thi công. Thông
thường, các nhà tư vấn thiết kế chỉ quan tâm đến hệ số đầm chặt K đối với
các lớp đất đắp, các hệ số đầm chặt thường được chọn là K=0,9; K=0,95;
K=0,98 hoặc K=1,00 tùy theo loại đất. Tuy nhiên, đối với cùng một loại đất,
cùng một hệ số đầm chặt, cùng một công đầm sẽ có hai độ ẩm (một ở bên
nhánh trái và một ở bên nhánh phải). Do đó, việc chọn độ ẩm ở nhaùnh traùi

6

hay nhánh phải của đường đầm nện Proctor là vấn đề cần phải được nghiên
cứu.
Đề tài là nghiên cứu sự thay đổi sự thay đổi các thông số sức chống cắt của
đất không bão hòa đầm nén (khu vực phía Nam) theo sự thay đổi của độ ẩm
chung quanh độ ẩm tối thuận. Góp một phần nhỏ trong việc lựa chọn độ ẩm
thi công trong công tác đầm nén đất.


7

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

Các đặc trưng về cường độ (lực dính c, góc ma sát trong ) và đặc trưng về
biến dạng (mô đun đàn hồi E) của nền đất đắp, nói chung phụ thuộc vào loại
đất, điều kiện chịu tải cũng như độ chặt và độ ẩm của đất, đặc biệt chúng
thay đổi rất nhiều theo trạng thái ẩm của đất, nhất là các loại đất có tính
dẻo.
1. QUY TRÌNH THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM 22TCN-211-93
Sự thay đổi cường độ và đặc trưng biến dạng của đất theo trạng thái ẩm đã
được nghiên cứu nhiều năm ở trong phòng thí nghiệm cũng như trực tiếp
quan trắc sự thay đổi đó ngay trên các đoạn đường thực tế, kết quả đã được
tập hợp và đưa vào quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN-211-93 ( xem
bảng 2-1, 2-2)
Bảng 2-1 : Trị số mô đun đàn hồi E(daN/cm²) của các loại đất tùy thuộc vào
độ ẩm và độ chặt của đất (22TCN-211-93)
Loại đất
Sét
Á sét

Á cát
Đất lẫn sỏi sạn

Độ chặt K
0,95
0,9
0,95
0,9
0,95
0,9
0,95
0,9

Đất Bazan
Tây Nguyên

Độ ẩm tương đối a = W/Wnh
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,95
440
340
270
220
190
420
320

250
200
160
470
370
300
250
220
440
340
270
230
200
520
430
360
320
280
260
490
400
330
290
250
240
650
570
500
460
420

620
540
480
440
400
650-610
650-610
650-610
650-610
650-610

Ghi chú : trị số E ở đây là mô đun đàn hồi tónh xác định theo phương pháp thí
nghiệm quy định ở “ Quy trình thiết kế áo đường mềm” 22-TCN-93:
- a : độ ẩm tương đối;
- Độ chặt so với kết quả đầm nén tiêu chuẩn theo Quy trình Việt Nam.


8

Bảng 2-2 : Trị số lực dính c (daN/cm²) và góc ma sát trong  (o) tương ứng
với độ chặt k=0,95 của các loại đất
Loại đất
Sét
Á sét
Á cát
Đất lẫn sỏi sạn
Đất Bazan

Chỉ tiêu
c


c


c
Þ
c



0,5 - 0,6
0,64 ~ 0,48

Độ ẩm tương đối a = W/Wnh
0,6-0,7
0,48 ~ 0,38

0,7-0,8
0,38 ~ 0,30

22 ~ 18
0,50 ~ 0,38

18 ~ 15
0,38 ~ 0,28

15 ~ 12
0,28 ~ 0,20

24 ~ 20
0,38 ~ 0,18
26 ~ 22

20 ~ 17
0,18 ~ 0,10
22 ~ 19

17 ~ 14
0,10 ~ 0,05
19 ~ 15

Lấy tương ứng với loại đất không có sỏi sạn

c

0,51 ~ 0,31

0,37 ~ 0,24

0,27 ~ 0,19



17 ~ 12

14 ~ 8

11 ~ 7

9

2. ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CẤP NHÀ NƯỚC KC10.05 – DO DƯƠNG HỌC HẢI
CHỦ TRÌ
Bảng 2-3 : Một số chỉ tiêu cơ học các loại đất tùy thuộc vào độ ẩm và độ chặt
của đất (theo Gs-Ts Dương Học Hải)
Loại đất
Sét

Á sét

Á cát

Sét, Á sét
lẫn sỏi sạn

a = 0,55

k=0,95
a = 0,65

a = 0,75

24 - 26
320 - 370
10-16

24 - 26
300 - 285

8 - 10

23 - 25
280 - 270
7-8

26
0,39
360
12

-

28
0,40
390
18

26
0,36
350
10

-

28
25 - 26
25 - 26
25 - 26
25 - 26

0,38 0,32 - 0,35 0,40 - 0,42 0,39 - 0,40 0,34 - 0,38
385 345 - 355 425 - 370 400 - 420 400 - 390
12
8 - 10
15 - 19
13 - 18
10 - 15

C, daN/cm²
E, daN/cm²
CBR

28
0,35
370
14

-

30
0,37
425
19

28
0,32
365
12

-

30
27 - 29
29 - 31
29 - 31
28 - 30
0,35 0,29 - 0,33 0,38 - 0,40 0,36 - 0,39 0,31 - 0,34
420 340 - 350 340 - 195 410 - 430 415 - 420
14
10 - 12
16 - 20
14 - 28
12 - 18

, độ
C, daN/cm²
E, daN/cm²
CBR

29 - 32
0,4 - 0,42
380 - 460
16 -20

Chỉ tiêu

, độ
C, daN/cm²
E, daN/cm²
CBR

, độ
C, daN/cm²
E, daN/cm²
CBR

, độ

Cát đen hạt mịn,
, độ
hạt nhỏ
C, daN/cm²
E, daN/cm²
CBR

a = 0,55

k=0,98
a = 0,65

a = 0,75

25 - 27
420 - 460
14 - 18

25 - 27
400 - 385
12 - 15

24 - 26
380 - 350
10 - 12

29 - 32
29 - 32
29 - 33
29 - 33
28 - 33
0,38 - 0,4 0,38 - 0,40 0,42 - 0,45 0,39 - 0,41 0,35 - 0,37
370 - 450 370 - 450 465 - 480 440 - 470 410 - 445
13 - 18
13 - 18
17 - 22
15 - 19
13 - 19

30 - 32

30 - 32

30 - 32

30 - 33

30 - 32

30 - 32

370 - 440

12 - 18

380 - 430
10 - 13

380 - 460
9 - 11

476 - 500
15 - 18

465 - 480
13 - 17

430
11 – 14

Độ ẩm của nền đất càng lớn thì cường độ của nó càng giảm và đất càng biến
dạng nhiều. Đó là do lượng nước trong đất làm thay đổi trạng thái của đất,
làm cho đất chuyển từ trạng thái dẻo cứng sang dẻo nhão.
Đất càng được nén chặt (hệ số K càng cao) thì cường độ của đất càng cao
(lực dính c và góc ma sát trong  càng lớn), khả năng chống biến dạng càng
lớn (mô đun biến dạng càng lớn).


10

3. NGHIÊN CỨU CỦA GS. TSKH NGUYỄN VĂN THƠ VÀ TS. TRẦN THỊ
THANH
3.1. NGHIÊN CỨU VỀ ĐỘ ẨM THÍCH HP CỦA ĐẤT KHI ĐẦM NÉN

Bằng phương pháp đầm nện Proctor, người ta xác định được dung trọng khô
lớn nhất (cmax) có thể đạt được với công đầm nện tiêu chuẩn và có độ ẩm
thích hợp khi đầm (Won) của từng loại đất. Dung trọng khô thiết kế (cTK)
của khối đất đắp trong thân đập thường chọn theo công thức:
cTK = K * cmax

(2-1)

với K = 0,95: cTK =0,95cmax

(2-2)

Do vậy độ ẩm yêu cầu khi đầm nén thực tế của đất được biến đổi trong
phạm vi:
Wđn =Wop  W

(2-3)

W – gia số độ ẩm, biến đổi trong phạm vi ứng với cTK =(0,95–1,0)cmax gia
số Wphụ thuộc vào loại đất.
Nếu đường đầm nện Proctor của đất có đỉnh thoải thì W lớn, nếu đỉnh nhọn
thì W nhỏ. Tổng hợp số liệu thí nghiệm đầm nén ở trong phòng cũng như
ngoài hiện trường đối với nhiều loại đất khác nhau cho thấy rằng: giá trị W
thay đổi theo những nhóm đất dính có cấp phối hạt khác nhau.
+ Đối với đất dính có thành phần hạt chủ yếu là loại hạt nhỏ (d<= 2mm)
hoặc có chứa (510)% hạt d>2 mm đỉnh của đường cong Proctor thoải, nên
giá trị W = (4  5)%. Độ ẩm yêu cầu khi đầm nén là: Wđn = Won  (4 
5)%
+ Đối với nhóm đất dính có chứa (20  30)% loại hạt d> 2mm, đỉnh của
đường cong Proctor dốc, W = (2  3)%. Đôï ẩm yêu cầu khi đầm nén là:

Wđn=W on  (2  3)%.
Từ những số liệu trên nhận thấy rằng: độ ẩm khi đầm nén của đất hạt nhỏ
biến đổi trong phạm vi rộng hơn so với sự biến đổi độ ẩm của đất có chứa


11

nhiều hạt thô (d>2mm). Phạm vi độ ẩm thích hợp để đầm nén đất còn cần
được xác định thông qua thí nghiệm hiện trường.
Những nội dung giới thiệu ở trên là cơ sở để xét chọn dung trọng khô thiết
kế đập. Đến giai đoạn thiết kế kỹ thuật hoặc thiết kế thi công cần tổ chức thí
nghiệm đầm nén tại hiện trường để xác định các thông số kỹ thuật hợp lý
phục vụ công nghệ đầm nén đất.
Kết quả thí nghiệm đầm nén tại hiện trường, cũng như giám định chất lượng
thi công nhiều đập được đấp bằng phương pháp đầm nén ở Tây Nguyên và
Nam Trung Bộ cho thấy rằng: các thiết bị cơ giới thi công của ta hiện nay có
thể đảm bảo đầm nén đạt K = 0,95  1,0 nếu như chọn chiều dày lớp đầm
thích hợp và ủ ẩm cho đất đạt được độ ẩm yêu cầu.
3-2. TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT ĐỎ BAZAN CÓ CẤU TRÚC NHÂN TẠO
(ĐẤT ĐẮP) VÀ TÍNH LÚN ƯỚT TRONG ĐẤT ĐẮP QUÁ KHÔ CÓ DUNG
TRỌNG THẤP
Đối với đất đỏ bazan có cấu trúc tự nhiên, tuỳ theo trạng thái độ ẩm – độ
chặt của đất, hệ số nén lún a1-2 thay đổi trong phạm vi khá rộng. Khi độ ẩm
của đất đạt đến trạng thái bão hòa, hệ số nén lún a1-2 = 0,07- 0,09cm2/kG.
Đối với đất đỏ Bazan có cấu trúc nhân tạo, theo kết quả thí nghiệm ở các địa
phương như Gia Lai, Đaklak, Đồng Nai, Bình Phước, ứng với dung trọng khô
c=cmax, ở trạng thái bão hòa nước (G >= 0,90) hệ số nén lún: a1-2 = 0,015 –
0,04 cm2/kG. Như vậy, sau khi đầm nén đạt dung trọng khô c = cmax, tính
nén lún của đất đỏ bazan giảm rõ rệt. Đất có tính nén lún trung bình.
Muốn đảm bảo sự ổn định về biến dạng của khối đất đắp, cần phải đầm nén

khối đất đạt đến dung trọng khô c = cmax ứng với độ ẩm thích hợp khi đầm
W=Wop. Các giá trị cmax, Wop phụ thuộc theo từng loại đất và được xác định
bằng thí nghiệm đầm nện Proctor.
Vào giữa mùa khô (mùa thi công) ở các tỉnh phía Nam, lớp đất dùng làm vật
liệu đắp đập thường có độ ẩm tự nhiên (We) nhỏ thua rất nhiều so với độ ẩm


12

thích hợp (Wop) để đầm nén đất: We << Wop. Với độ ẩm đó khó có thể đầm
nén đất đạt được dung trọng khô yêu cầu của thiết kế, mà luôn luôn có c <<
cmax. Muốn đầm nén tốt, cần phải tưới bổ sung một lượng nước khá lớn, tốn
kém và kéo dài thời gian thi công. Do đó, nhiều cơ quan thiết kế, thi công
muốn tưới nước ít và hạ thấp dung trọng khô yêu cầu của khối đắp. Tình
trạng đó đã dẫn đến sự hư hỏng của một số công trình thực tế. Điều cần đặc
biệt quan tâm là sự thay đổi tính nén lún của đất đắp ở trạng thái khô
chuyển sang trạng thái ướt nước đột ngột gây ra hiện tượng lún sụt (lún ướt)
trong khối đất đắp quá khô có dung trọng thấp.
Nhiều thí nghiệm nén lún được thực hiện với đất đỏ Bazan, cũng như một số
loại đất có nguồn gốc khác như trầm tích cổ, pha trầm tích, tàn tích từ đá
granite, bột kết, cát kết .v.v… cho thấy rằng: lún ướt không xảy ra với những
mẫu thí nghiệm có dung trọng khô c = cmax; W =Wop. Ở những mẫu thí
nghiệm có c = 0,95 cmax và độ ẩm Wnện Proctor) lún ướt bắt đầu xuất hiện nhưng không đáng kể.
Ví dụ các điểm A, B trên đường đầm nện Proctor ở hình (2-1, 2-2). Lún ướt
xảy ra rõ rệt (enp 0.01) đối với những mẫu thí nghiệm có dung trọng khô c
< 0.90 cmax và W< Wop. Ví dụ các điểm C, D trên đường đầm nện Proctor ở
hình (2-1, 2-2).

13

Dung trọng khô lớn nhất g cmax, T/m3

Hình 2-1: Á sét thuộc trầm tích cổ ở Tây Ninh
2
1,9

A

1,8

B
C

1,7
D

1,6
1,5
1,4
6

7

8,5

9,5

10,5

12,5

14

16

18

20

Độ ẩm W, %

WT=23%; WP=13%; Wn=10%; cmax=1,90T/m3; Wop=12,5%
Bảng 2-4: Hệ số lún ướt tương đối enp của những mẫu thí nghiệm có độ chặt,
độ ẩm ban đầu ứng với các điểm A, B, C, D trên đường đầm nện tiêu chuẩn
c = f(W), loại đất trầm tích ở Tây Ninh.
Hệ số lún ướt tương đối en dưới các cấp áp

TRẠNG THÁI BAN ĐẦU CỦA MẪU ĐẤT THÍ NGHIỆM
ĐIỂM
A
B
C
D

, T/m3
= cmax = 1,90 T/m3
= 0,95 cmax = 1,8 T/m3


3
= 0,9 cmax = 1,71 T/m 
= 0,85 cmax = 1,62 T/m3

lực thẳng đứng P, kG/cm2

W, %

1

2

3

4

12,5

0

0

0

0

10,5

0

0

0,001

0,001

9,5

0,019

0,025

0,023

0,019

8,5

0,054

0,05

0,046

0,039

Dung trọng khô lớn nhất gcmax, T/m3

Hình 2-2: Sét thuộc đất đỏ Bazan ở Đồng Nai
1,4

1,3
A
B

1,2
C
1,1

1
28

30

32

36

39

41,5

44

Độ ẩm W, %

WT=61%; WP=40%; Wn=21%; cmax=1,30T/m3; Wop=36,0%

46

14

Bảng 2-5: Hệ số lún ướt tương đối enp của những mẫu thí nghiệm có độ chặt,
độ ẩm ban đầu ứng với các điểm A, B, C trên đường đầm nện tiêu chuẩn c =
f(W), loại đất đỏ Bazan ở Đồng Nai.
TRẠNG THÁI BAN ĐẦU CỦA MẪU ĐẤT THÍ NGHIỆM
ĐIỂM
A
B
C

, T/m3
= cmax = 1,30 T/m3
= 0,95 cmax = 1,24 T/m3
= 0,9 cmax = 1,17 T/m3



Hệ số lún ướt tương đối en dưới các cấp áp
lực thẳng đứng P, kG/cm2

W, %

1

2

3

4

36

0

0

0

0

32

0

0

0,001

0,001

30

0,01

0,03

0,045

0,04

Nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng: độ lún tương đối của đất đắp quá khô
có dung trọng thấp không chỉ phụ thuộc vào trị số tuyệt đối của dung trọng
khô c, mà phụ thuộc vào tỉ số so sánh giữa c với cmax theo từng loại đất và
độ ẩm (W) ban đầu của mẫu :WTrong tất cả các trường hợp, mẫu đất có dung trong khô c < 0.95cmax và W
< Wop đều bị lún ướt. Do vậy, trong điều kiện khí hậu có hai mùa khô và
mùa mưa rõ rệt ở phía Nam, để đảm bảo ổn định của công trình được thi
công vào mùa mưa, hoặc khô thì tích nước, cần phải đầm nén khối đất trong
công trình đạt được dung trọng khô yêu cầu đối với từng loại đất:
c0,95cmax.
3.3. NHỮNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT HP LÝ ĐỂ ĐẦM NÉN ĐẤT ĐẮP
ĐẬP Ở CÁC TỈNH PHÍA NAM
Khâu quan trọng của công nghệ xây dựng đất là tìm biện pháp đắp và nén
cho thân đặp đúng hình dáng kích thước, đúng loại đất và đạt dung trọng khô
qui định thiết kế. Công tác thí nghiệm đầm nén đất tại hiện trường thường
được thực hiện khi đắp đập nhằm rút ra các thông số kỹ thuật cần thiết cho
thi công là:
- Chiều dày lớp đất đầm nén h (cm).
- Số lần đầm (n) cần thiết để đạt dung trọng khô thiết kế.
- Độ ẩm yêu cầu (độ ẩm thích hợp) của đất khi đầm nén (Wđn %)


15

3.3.1. Chọn chiều dày lớp đất đầm nén h(cm) và số lần đầm (n) (cùng với
thiết bị dùng đầm đất ở công trường) để đạt dung trọng khô thiết kế
Số liệu thí nghiệm đầm nén đất tại hiện trường đối với một số đất có nguồn
gốc từ đất đỏ Bazan, cát bột kết, granit được giới thiệu ở bảng 2-6.

Bảng 2-6: Kết quả thí nghiệm đầm nén hiện trường tại một số công trình thực tế
Loại đất
dùng
đắp đập

Công trình

Kết quả đầm nện
Proctor

Wop, %

cmax, T/m3

Dung
trọng
khô
TK
cTK,
T/m3

Hệ
số
đầm
nén
K

Thông số kỹ thuật khi đầm nén
Chiều
dày

rải đất
30cm

Độ ẩm
đầm nén
Wđn, %
32÷39

30cm

23÷29

10÷12

35cm

29÷36

≥10

35cm

23÷32

≥10

30cm

26÷36

≥14

35cm

26÷36

≥16

DinaPac
20 tấn
DinaPac
20 tấn
CaltorPerlar
29 tấn

30cm

17÷19

≥14

30cm

12,5÷16,5

≥16

35cm

12÷17

16

35cm

12÷17

16

DinaPac
25 tấn

30cm

20÷28

≥14

35cm

20÷28

≥16

30cm

25÷30

≥14

35cm

25÷30

≥16

Máy đầm

Thủy điện
Thác mơ
(Bình
Phước)

Đất Bazan
Lớp 1-edQ

35,0÷36,0*
35,5

1,34÷1,39*
1,36

1,3

0,95

DinaPac
22 tấn

Lớp 2 eQ

0,95

Đất Bazan
Lớp 1-edQ
Lớp 2 eQ

1,33

0,95

1,43

0,95

Hồ Lộc
Quang
Lộc Ninh
(Bình
Phước)
Đập hồ
Cà Giây
Bình Thuận

Đất Bazan
Lớp 1-edQ

1,50÷1,69
1,61
1,38÷1,43*

1,4
1,47÷1,59
1,51
1,39÷1,41*
1,4

1,53

Đập hồ
Đá Đen
Bà Rịa

23,0÷30,0
25,98
31,0÷32,0*
35,5
25,5÷32,0
29,48
31,5÷34,5
32,97

1,35

0,96

DinaPac
22 tấn
DinaPac
25 tấn
DinaPac

25 tấn
ANSER
A 30 tấn

Đập hồ
Sông Quao
Bình Thuận
Đập hồ
Hà Ra Nam
Mang Giang
Gia Lai
Đập hồ
Hà Ra Nam
Mang Giang
Gia Lai

Cát bộ kết

12,7÷17,1

Cát bộ kết

10,5÷17,8

Bồi tích và
pha tàn
tích nguồn
gốc granit
Mỏ vật liệu
1 sườn tàn

tích edQ
gốc granit
Mỏ vật liệu
3 sườn tàn
tích edQ
gốc granit

13,5÷16,5
14,56

22,5÷25,0
23,6

27,0÷29,0
27,7

1,74÷1,86*
1,83
1,72÷1,93
1,83
1,78÷1,85*
1,82

1,50÷1,56*
1,53

1,48÷1,51
1,5

1,73

0,95

1,77

0,967

1,75

0,96

1,45

1,45

0,95

0,966

DinaPac
25 tấn

Số lần
đầm n
10÷12

Các số liệu cho thấy rằng để đạt được hệ số đầm nén K =0,95  0,96 với
máy đầm có trọng lượng (20  29) tấn, với chiều dày lớp đất rải trước khi
đầm h =(30  35) cm, cần có số lần đầm n  10  14 đối với đất Bazan và
n  16 đối với đất pha tàn tích, bồi tích có nguồn gốc đá cát bột kết, đá

16

granite. Đối với đất tàn tích, pha tàn tích, có nguồn gốc đá Bazan đòi hỏi có
độ ẩm khi đầm nén (Wđn) lớn hơn nhiều so với đất có nguồn gốc từ đá cát
bột kết, granite. Ngược lại, cùng chiều lớp đất rải (h), cùng tải trọng máy
đầm, cùng hệ số đầm nén K, đối với đất có nguồn gốc cát bột kết và granite
cần có số đầm lớn so với đất Bazan. Các số liệu nêu trên cũng phù hợp với
tình hình thực tế thi công nhiều đập đất ở Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và
Đông Nam Bộ.
Kinh nghiệm thực tế cho thấy rằng: không nên rải lớp đất trước khi đầm dày
quá 50 cm. Chiều dày ho của lớp đất sau khi đầm nén vào khoảng: ho
=0,70h. Khi đầm vượt quá số lần thí nghiệm ghi ở bảng 2-6 mà không đạt hệ
số đầm nén K yêu cầu, thì cần phải thay đổi máy đầm, thay đổi chiều dày
lớp rải đất h để đầm nén có hiệu quả hơn.
3.3.2. Xác định mức giảm độ ẩm của đất trong quá trình đầm nén
Trong quá trình khai thác, vận chuyển, đầm nén đất, dưới tác dụng của bức
xạ mặt trời, nhiệt độ, gió… độ ẩm của đất sẽ giảm. Nếu thời gian thi công
kéo dài, độ ẩm của đất sẽ giảm nhỏ có ảnh hưởng đến độ ẩm yêu cầu của
của đất khi đầm nén. Do vậy, cần phải xác định xác định mức độ giảm độ
ẩm của đất trong quá trình thi công để tính toán lượng nước tưới bổ sung khi
cần thiết. Các thí nghiệm được thực hiện tại công trường và tiến hành theo
các bước sau đây:
- Cày xới đất và rải thành lớp dày h =35 cm không đầm nén.
- Theo thời gian lấy mẫu ở trên mặt và lấy mẫu ở độ sâu cách mặt đất
(15 20) cm để xác định độ ẩm (W) của đất. Mỗi nhóm theo thời
gian thí nghiệm 3 mẫu và lấy giá trị trung bình.
- Từ số liệu thí nghiệm về đường cong quan hệ độ ẩm (W) theo thời
gian (t) (hình 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, 2-7).

17

15
14
13

Độ ẩm W, %

12
11
10
9
8
7
6
5
9

10

11,5

12,5

13,5

14

Thời gian t, giờ

Hình 2-3: Kết quả thí nghiệm quá trình giảm độ ẩm của đất ngoài trời ngày
29-12-1989 (Đất á sét rải lớp dày 30cm, không đầm nén, công trình Sông
Quao-Bình Thuận)
40
38

Độ ẩm W, %

36
34
32
30
28
26
8

10

12

14

16

Thời gian t, giờ

Hình 2-4: Kết quả thí nghiệm quá trình giảm độ ẩm của đất ngoài trời ngày
06-1-1992 (Đất đỏ Bazan lớp e-Q tại công trình Thủy Điện Thác Mơ -Bình

Phước)


18

44
42
40

Độ ẩm W, %

38
36
34
32
30
28
26
12

13

14

15

16

17

Thời gian t, giờ

Hình 2-5: Kết quả thí nghiệm quá trình khô đất từ 12h -> 18h ngày 14-12000 (Đất đỏ Bazan được xới tơi tại công trường hồ Lộc Quang)
44
42
40

Độ ẩm W, %

38
36
34
32
30
28
26
8

9

10

11

12

Thời gian t, giờ

Hình 2-6: Kết quả thí nghiệm quá trình khô đất từ 08h -> 12h ngày 15-12000 (Đất đỏ Bazan được xới tơi tại công trường hồ Lộc Quang)

19

32
30
28

Độ ẩm W, %

26
24
22
20
18
16
14
12
12

13

14

15

16

17

18

19

Thời gian t, giờ

Hình 2-7: Kết quả thí nghiệm quá trình khô đất từ 12h -> 19h ngày 16-12000 (Vật liệu đất đắp được xới tơi ở hồ chứa H’Ra Nam)
Bảng 2-7: Tổng hợp kết quả thí nghiệm quá trình giảm độ ẩm của một số
loại đất sau khi xới tơi rải thành lớp (không đầm nén) ở một số công trình
thực tế.
Công trình,
địa điểm,
loại đất
Đập Sông Quao
Bình Thuận (bồi tích
và pha tàn tích cùa
đá granit
Đập Thác Mơ - Bình
Phước (sườn tàn tích
trên đá Bazan)
Đập Lộc Quang - Lộc
Ninh (sườn tàn tích
trên đá Bazan
Đập Lộc Quang - Lộc
Ninh (sườn tàn tích
trên đá Bazan
Đập H'Ra Nam – Gia
Lai (tàn tích trên đá
granit)

Thời gian

thí nghiệm
t1-t2
(ngày, tháng,
năm)

Mức độ giảm độ ẩm
trên mặt lớp
(W1-W2)/(t1-t2);%/h

Mức độ giảm độ ẩm
ở độ sâu cách mặt lớp
(W1-W2)/(t1-t2);%/h

Giá trị trung
bình W/t
của toàn lớp,
%/h

09h-14h
(29/12/1989)

14,0%  7%
 1,40
14h  9h

14,0%  10%
 0,80
14h  9h

1,1

39,0%  30,0%
1,12
16h  8h

39,0%  34,0%
 0,62
16h  8h

0,87

40,0%  33,0%
1,75
12h  8h

40,0%  37,0%
 0,75
12h  8h

1,25

41,0%  28,0%
 2,16
18h 12h

42,0%  35,0%
 1,17
18h 12h

1,66

29,1%  18,9%
1,46
19h 12h

28,9%  26,0%
 0,41
19h 12h

0,94

08h-16h
(06/01/1992)
08h-12h
(15/01/2000)
12h-18h
(14/01/2000)
12h-19h
(16/01/2000)