Nghiên cứu sự ổn định của nền đất yếu dưới nền đường khi thi công nền đường theo nhiều giai đoạn

`

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN VĂN HẢI

NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT YẾU
DƢỚI NỀN ĐƢỜNG KHI THI CÔNG NỀN ĐƢỜNG
THEO NHIỀU GIAI ĐOẠN

Chuyên ngành: XÂY DỰNG ĐƢỜNG ÔTÔ VÀ ĐƢỜNG THÀNH PHỐ
Mã ngành: 60 58 30

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012


`

Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. LÊ BÁ VINH

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. ĐỖ THANH HẢI

Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 08 tháng 09 năm 2012.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. VÕ PHÁN
2. TS. LÊ BÁ KHÁNH
3. TS. LÊ BÁ VINH
4. TS. ĐỖ THANH HẢI
5. TS. PHÙNG MẠNH TIẾN
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trƣởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa.

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TS. LÊ BÁ KHÁNH

TRƢỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG


`

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRẦN VĂN HẢI

MSHV: 10010315

Ngày, tháng, năm sinh: 18-09-1984

Nơi sinh: Quảng Ngãi

Chuyên ngành: Xây dựng đƣờng ôtô và đƣờng thành phố

Mã số: 60 58 30

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƢỚI NỀN
ĐƢỜNG KHI THI CÔNG NỀN ĐƢỜNG THEO NHIỀU GIAI ĐOẠN
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Luận văn gồm các nội dung sau:
Mở đầu
Chƣơng 1: Tổng quan về sức chống cắt và sự ổn định của nền đất yếu.
Chƣơng 2: Cơ sở tính tốn ổn định nền đất yếu.
Chƣơng 3: Tính tốn sự gia tăng sức chống cắt của nền đất yếu khi thi công nền đƣờng
theo nhiều giai đoạn.
Chƣơng 4: Ứng dụng tính tốn ổn định của nền đất yếu dƣới nền đƣờng Rừng Sác,
huyện Cần Giờ, Tp. Hồ Chí Minh.
Kết luận và kiến nghị.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04-07-2011
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30-06-2012
IV. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS. TS. VÕ PHÁN
Tp. HCM, ngày 28 tháng 09 năm 2012
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS. TS. VÕ PHÁN

TS. LÊ BÁ KHÁNH

TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


`

LỜI CÁM ƠN
Trong thời gian học tập tại trƣờng tôi đã nhận đƣợc những kiến thức quý báu để thực
hiện luận văn và áp dụng trong cơng việc, đó là nhờ sự dạy dỗ tận tình của các thầy cơ
giáo. Trƣớc hết tôi muốn gởi lời cám ơn đến các thầy cô trong Bộ Môn Cầu Đƣờng và
Bộ Môn Địa Cơ Nền Móng, đặc biệt là PGS. TS. VÕ PHÁN, ngƣời đã giảng dạy đồng
thời cũng là ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn giúp tơi hồn thành luận văn này.
Tơi xin cám ơn đến các đồng nghiệp đã giúp tôi thu thập số liệu cho luận văn, các
bạn bè đã quan tâm, chia sẽ với tôi trong thời gian học tập cũng nhƣ q trình thực hiện
luận văn.
Tơi đặc biệt cám ơn đến những ngƣời thân trong gia đình. Sự động viên, chia sẽ và
giúp đỡ của mọi ngƣời là niềm động lực lớn lao đối với tôi trong suốt thời gian học tập.
Cuối cùng, xin gởi lời chúc những gì tốt đẹp nhất đến với tất cả mọi ngƣời.
Trân trọng!

Học viên
Trần Văn Hải


`

TÓM TẮT
Đề tài tập trung nghiên cứu sự ổn định của nền đất yếu dƣới nền đƣờng khi thi công
nền đƣờng theo nhiều giai đoạn thông qua hệ số an toàn theo hai phƣơng pháp là phần
tử hữu hạn và cân bằng giới hạn, bằng cách mô phỏng với hai chƣơng trình máy tính là

Plaxis và Slope/W. Trong đề tài cịn giới thiệu các quan điểm trong việc phân tích ổn
định nhƣ phân tích theo ứng suất tổng, ứng suất hữu hiệu, cơ chế thốt nƣớc, khơng
thốt nƣớc,… Địa chất đƣợc nghiên cứu ở đây là loại đất sét hữu cơ yếu ở trạng thái bão
hòa nƣớc, và vấn đề chính đƣợc giải quyết là tƣơng quan giữa sự gia tăng sức chống cắt
của đất nền đến hệ số an toàn ở các giai đoạn hay thời điểm khác nhau. Bên cạnh đó là
đánh giá sự phù hợp của các thơng số chống cắt ở các loại thí nghiệm khác nhau đối với
việc phân tích ổn định. Từ đó kiến nghị phƣơng pháp khảo sát và thiết kế phù hợp nhất
đối với giải pháp thi công và loại địa chất này.


`

ABSTRACT
Topic is devoted to study the stability of the soft ground under embankment during
staged construction base on the safety factor with two methods as finite element and
limit equilibrium, by simulating with two computer programs are Plaxis and Slope/W.
The subject also introduces the views of the stability analysis as the total stress analysis,
effective stress analysis, the mechanism of drained, undrained, ... Geology is studied in
saturated organic clays, and the main issues to be addressed is the correlation between
the increase of shear strength in the ground to the safety factor during staged
construction. Besides, there is evaluating the suitability of the shear parameters in
different types of experiments for the stability analysis. Then propose best suited
method to survey and design for this type of the construction and solution of geology.


`

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 1
1.

Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1

2.

Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 1

3.

Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2

4.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................ 2

5.

Giới hạn của đề tài .................................................................................................. 2

Chƣơng1 TỔNG QUAN VỀ SỨC CHỐNG CẮT VÀ SỰ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT
YẾU ........................................................................................................................ 3
1.1

Khái niệm về đất yếu .............................................................................................. 3

1.2

Các yêu cầu về ổn định khi thiết kế nền đắp trên đất yếu ...................................... 4

1.3

Những hƣ hỏng thƣờng gặp .................................................................................... 5

1.4

Một số trƣờng hợp thực tế xây dựng nền đƣờng đắp trên đất yếu.......................... 6

1.5

Sức chống cắt và sự ổn định của đất nền ................................................................ 7

1.6

Vấn đề đánh giá sức chống cắt của đất nền ............................................................ 9

1.7

Khảo sát địa kỹ thuật để xây dựng nền đƣờng đắp trên đất yếu ............................. 9

1.8

Sự ổn định tùy theo chế độ thoát nƣớc và điều kiện lực tác dụng ........................ 11

1.9

Phân tích theo phƣơng pháp cân bằng giới hạn .................................................... 12

1.10 Vấn đề hệ số an tồn theo giai đoạn xây dựng ..................................................... 14
1.11 Phân tích với sức chống cắt khơng thốt nƣớc (USA) ......................................... 15
1.12 Định nghĩa về sức chống cắt khơng thốt nƣớc .................................................... 16

1.13 So sánh phân tích ổn định theo ứng suất hữu hiệu và theo sức chống cắt khơng
thốt nƣớc trong quá trình xây dựng theo giai đoạn ............................................. 17
1.13.1 Phân tích ứng suất hữu hiệu ..................................................................... 17
1.13.2 Quan niệm so sánh ................................................................................... 18
1.14 Phƣơng pháp phân tích lịch sử chịu tải của nền đƣờng đắp theo giai đoạn .......... 21
1.15 Tính tốn sức chống cắt khơng thốt nƣớc dựa vào các thí nghiệm trong phịng .....
............................................................................................................................... 21
1.16 Sự biến thiên của hệ số an toàn trong nền đƣờng đắp cao đối với đất sét bão hòa ...
............................................................................................................................... 22
1.17 Kết luận chƣơng 1 và định hƣớng nghiên cứu ...................................................... 25


`

Chƣơng 2 CƠ SỞ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐẤT YẾU ..................................... 27
2.1

Độ bền sức chống cắt và một số dạng mất ổn định .............................................. 27

2.2

Sức chịu tải của đất nền ........................................................................................ 28

2.3

Tính tốn sức chịu tải của đất nền ........................................................................ 31
2.3.1 Các phƣơng pháp xuất phát từ điều kiện cân bằng giới hạn và sử dụng lý
thuyết môi trƣờng biến dạng tuyến tính ................................................................ 31
2.3.2 Tính sức chịu tải của nền đất yếu theo tải trọng giới hạn .......................... 37
2.3.3

2.4

Các phƣơng pháp khác.............................................................................. 40

Kết luận chƣơng 2 ................................................................................................. 44

Chƣơng 3 TÍNH TỐN SỰ GIA TĂNG SỨC CHỐNG CẮT CỦA NỀN ĐẤT YẾU
KHI THI CÔNG NỀN ĐƢỜNG THEO NHIỀU GIAI ĐOẠN ........................... 46
3.1

Ổn định của nền đất yếu trong trƣờng hợp thi công một giai đoạn ...................... 46

3.2

Ổn định của nền đƣờng đắp theo nhiều giai đoạn ................................................ 47
3.2.1 Các loại phân tích và phạm vi.................................................................... 47
3.2.2 Ƣớc tính sự tăng lên của sức chống cắt khơng thốt nƣớc dựa trên các mối
liên hệ kinh nghiệm .............................................................................................. 48

3.3

Sự thay đổi các đặc trƣng chống cắt trong giải pháp đắp theo nhiều giai đoạn ... 51

3.4

Tính tốn thiết kế nền đƣờng đắp theo nhiều giai đoạn........................................ 53

3.5

Phân tích bài tốn bằng chƣơng trình máy tính .................................................... 59

3.6

Kết luận chƣơng 3 ................................................................................................. 62

Chƣơng 4 ỨNG DỤNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƢỚI NỀN
ĐƢỜNG RỪNG SÁC, HUYỆN CẦN GIỜ, TP. HỒ CHÍ MINH .................................. 63
4.1

Giới thiệu về cơng trình ........................................................................................ 63

4.2

Phân tích bài tốn .................................................................................................. 66

4.3

Thảo luận .............................................................................................................. 68

4.4

Vấn đề về dự đoán sự tăng sức chống cắt của nền đất yếu................................... 71

4.5

Kết luận chƣơng 4 ................................................................................................. 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 76

PHỤ LỤC
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG


`

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
Họ và tên: TRẦN VĂN HẢI
Ngày, tháng, năm sinh: 18-09-1984

Nơi sinh: Quảng Ngãi

Địa chỉ liên lạc: 62/27 thị trấn La Hà, Huyện Tƣ Nghĩa, Tỉnh Quảng Ngãi.
QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
Năm 2009: Tốt nghiệp trƣờng Đại Học Tơn Đức Thắng.
Năm 2010 - nay: Học viên cao học trƣờng Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia
Tp. Hồ Chí Minh.
Q TRÌNH CƠNG TÁC
Năm 2009: Làm việc tại cơng ty TNHH Thuận Việt.


1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việc xây dựng nền đường đắp theo nhiều giai đoạn từ lâu đã được đề cập và
hướng dẫn trong các quy trình, tiêu chuẩn mà ở đó cịn tồn tại các vấn đề cần cân
nhắc trong việc thiết kế, thi công. Một trong những việc cần quan tâm là lựa chọn
phương pháp tính tốn, chỉ tiêu, thí nghiệm,… sao cho hợp lý, có độ tin cậy cao.
Điều này có ý nghĩa quan trọng trọng việc tối ưu hóa phương pháp thiết kế và thi

cơng cơng trình.
Đối với cơng trình xây dựng nền đường đắp trên nền đất yếu thì một trong những
vấn đề quan trọng là độ ổn định, vì nó liên quan đến việc lựa chọn phương pháp
khảo sát, thiết kế cũng như thi công. Hiện nay có nhiều phương pháp hay nhiều
quan niệm cho việc tính tốn ổn định như tính tốn theo ứng suất tổng, ứng suất hữu
hiệu, theo mơ hình thốt nước hay khơng thốt nước,…và nhiều chương trình máy
tính mạnh mẽ về các bài toán địa kỹ thuật cho phép chúng ta phân tích bài tốn nền
móng cơng trình một cách rõ ràng hơn. Tuy nhiên để áp dụng có hiệu quả chúng ta
cần phải biết được các ưu khuyết điểm, sự thích hợp của những phương pháp hay
những mơ hình.
Trên tinh thần đó tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu sự ổn định của nền đất yếu dưới
nền đường khi thi công nền đường theo nhiều giai đoạn” nhằm đánh giá trạng
thái ổn định của nền đất yếu dưới nền đường ở các thời điểm cần thiết để từ đó đề
xuất các phương pháp khảo sát, thiết kế và thi công cơng trình một cách hợp lý nhất.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là đánh giá độ tin cậy trong việc lựa chọn các thông số chống
cắt tương ứng với các phương pháp phân tích ổn định và xem xét tương quan của sự
gia tăng sức chống cắt theo thời gian của nền đất yếu đối với sự ổn định tổng thể
của cơng trình trong q trình thi cơng. Từ đó kiến nghị phương pháp khảo sát, thiết
kế và thi công nhằm tránh được những hư hỏng liên quan đến sự ổn định trong thời
gian thi công và khai thác cơng trình.


2

3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu của đề tài là căn cứ vào các thông số chống cắt có được
trong những thí nghiệm cắt cánh hiện trường, cắt trực tiếp và nén ba trục để mơ
phỏng, phân tích ổn định thông qua hệ số ổn định (FS) với hai phần mềm Plaxis
v8.2 và Slope/W 2004. Sau đó so sánh, nhận xét các giá trị của FS và đối chiếu với

trạng thái quan sát được ở ngoài thực địa, từ đó đánh giá độ tin cậy của các thơng số
của những loại thí nghiệm nêu trên. Bên cạnh đó là đánh giá phương pháp dự tính
sự tăng lên của sức chống cắt khi sử dụng các thông số của thí nghiệm cắt cánh hiện
trường và cắt trực tiếp bằng cách đối chiếu giữa kết quả tính tốn và kết quả khảo
sát (thí nghiệm) sau thời gian dài.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đắp nền đường theo nhiều giai đoạn (nhiều đợt) là phương pháp xử lý đất yếu ít
tốn kém nhất vì khơng cần phải xử lý đất nền bên dưới, đồng thời nó cịn tận dụng
được sự gia tăng sức chống cắt theo thời gian do q trình cố kết, đặc biệt là các
cơng trình cho phép thời gian thi cơng dài. Vì vậy việc thiết kế và thi công hợp lý sẽ
giảm thiểu các sự cố và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Trên thực tế, các cơng trình thiết kết nền đường đắp trên đất yếu hầu hết là dựa
vào quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu 22TCN 262 - 2000,
trong đó có nêu ra các vấn đề về tính tốn ổn định và sức chống cắt. Vì vậy nghiên
cứu này là cần thiết, qua đó đánh giá được tính phù hợp và cách áp dụng cho các
vấn đề trên.
5. Giới hạn của đề tài
Đề tài chỉ nghiên cứu cho địa chất là loại đất sét yếu hữu cơ ở trạng thái hầu như
là bão hòa nước.
Chưa quan tâm nhiều đến trạng thái ứng suất trong q trình thi cơng mà chỉ tập
trung vào hệ số ổn định, và chủ yếu xét đến sự ổn định tổng thể của cơng trình mà
chưa quan tâm cụ thể về ổn định taluy, nền đường, các phân vùng,…


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ SỨC CHỐNG CẮT
VÀ SỰ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐẤT YẾU
Đất yếu là những loại đất có sức chịu tải nhỏ và tính nén lún lớn. Khi xây dựng

nền đường đắp trên nền đất yếu thì một trong những vấn đề đầu tiên cần phải quan
tâm là độ ổn định của đất nền. Nếu chọn giải pháp xây dựng đắp nền đường theo
nhiều giai đoạn thì chúng ta cần phải quan tâm đến các tính chất ban đầu của đất
yếu cũng như sự thay đổi của chúng ở mỗi giai đoạn trong q trình thi cơng để
chọn chiều cao đắp, tốc độ đắp…một cách hợp lý, vì nền đất yếu sẽ bị mất ổn định
khi sức chống cắt của đất yếu không đủ chịu đựng được sức chống cắt do tải trọng
ngoài (đất đắp và xe cộ) gây ra.
1.1 Khái niệm về đất yếu [2], [9]
Đất yếu có thể chia thành ba loại: đất sét hoặc đất á sét bụi mềm, có hoặc khơng
có chất hữu cơ; than bùn hoặc các rất nhiều hữu cơ và bùn. Ở nước ta thường gặp
các loại đất yếu là sét mềm, bùn và than bùn.
Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá về đất yếu, trong tài liệu [2] có nêu ra các đặc điểm
của đất yếu như sau:
Đất yếu có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 - 1,0 daN/cm2), có tính nén lún
lớn, hầu như bão hịa nước, có hệ số rỗng lớn (e > 1), mơđun biến dạng thấp (
khoảng E0 = 50 daN/cm2), sức kháng cắt nhỏ,…Nếu khơng có biện pháp xây dựng
hoặc xử lý đúng đắn thì cơng trình sẽ khơng đạt u cầu.
Tất cả các loại này đều được bồi tụ trong nước một cách khác nhau: bồi tích ven
biển, đầm lầy, cửa sơng, ao hồ,…Trong các loại này đất sét mềm ở gần bờ biển
(đầm lầy, cửa sông,…) tạo thành họ đất yếu phát triển nhất. Ở trạng thái tự nhiên độ
ẩm của chúng thường bằng hoặc lớn hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (đất sét mềm
e  1,5, đất á sét bụi e  1), lực dính khơng thốt nước cu  0,15 daN/cm2, góc nội
ma sát u = 0, độ sệt IL > 0,5 (trạng thái dẻo mềm).


4

Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đất hữu cơ) thường hình thành từ đầm
lầy, nơi đọng nước thường xuyên hoặc có mực nước ngầm cao, các loại thực vật
phát triển, thối rữa và phân hủy, tạo ra trầm tích hữu cơ và trầm tích khống vật,

hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 – 80%.
Trong điều kiện tự nhiên, than bùn có độ ẩm rất cao, trung bình W% = 85 - 95%
và có thể lên tới vài trăm phần trăm. Than bùn là loại đất bị nén lún lâu dài, không
đều và mạnh nhất. Đất yếu đầm lầy than bùn còn được phân loại theo hàm lượng
hữu cơ của chúng:
Hàm lượng hữu cơ từ 20 - 30%: đất nhiễm than bùn.
Hàm lượng hữu cơ từ 30 - 60%: đất than bùn.
Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn.
Bùn là các lớp đất mới được hình thành trong môi trường nước ngọt hoặc nước
biển gồm các hạt rất mịn (< 200μm) với tỉ lệ % cao. Bản chất khống vật thay đổi
và thường có kết cấu tổ ong. Hàm lượng hữu cơ thường dưới 10%.
Bùn được tạo thành chủ yếu do sự bồi lắng tại đáy các vũng, vịnh, hồ hay các cửa
sông chịu ảnh hưởng của thủy triều. Bùn luôn no nước và rất yếu về mặt chịu lực.
Cường độ của bùn rất nhỏ, biến dạng lớn, môđun biến dạng chỉ vào khoảng 1 - 5
daN/cm2 với bùn sét, từ 10 - 25 daN/cm2 với bùn á sét, bùn á cát, hệ số nén lún có
thể lên tới 2 - 3 cm2/daN. Với những tính chất như trên khi xây dựng nền bùn
thường được nạo vét để thay đất tốt hoặc có giả pháp xử lý đặc biệt.
1.2 Các yêu cầu về ổn định khi thiết kế nền đắp trên đất yếu [2], [15]
Nền đắp trên đất yếu phải đảm bảo ổn định, không được lún trồi và trượt sâu cả
trong q trình thi cơng đắp nền và khai thác, tức là phải đảm bảo cho nền đường
ln ổn định.
Theo quy trình khảo sát thiết kế nền đường ơtơ đắp trên đất yếu 22TCN 2622000 thì khi áp dụng phương pháp Bishop để kiểm toán ổn định do trượt sâu thì
phải đảm bảo hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin = 1,4. Nếu tính theo phương pháp phân
mảnh cổ điển thì Kmin = 1,2 hoặc Kmin = 1,1 (khi dùng kết quả thí nghiệm cắt nhanh
khơng thốt nước).


5

Cần chú ý đến việc quan trắc chuyển vị ngang trong q trình đắp nền đường để

dự đốn sự ổn định của nền đường và khống chế tốc độ đắp đất. Nếu chuyển vị
ngang tăng nhanh thì tạm hỗn việc đắp đất (hoặc dỡ bớt ) để tránh hiện tượng lún
trồi hoặc trượt sâu có thể xảy ra. Theo quy định, tốc độ lún ở đáy nền đắp (tại tim
đường) không vượt quá 10mm/ngày đêm, tốc độ chuyển vị ngang ở hai bên nền đắp
không vượt quá 5mm/ngày đêm.
1.3 Những hƣ hỏng thƣờng gặp [2], [9]
Khi đắp nền đường thì ứng suất trong đất sẽ tăng lên, nếu sự gia tăng tăng này
vượt quá giới hạn thì nền sẽ bị mất ổn định. Có hai dạng mất ổn định thường gặp
sau:
Mất ổn định theo dạng phình trồi
Tồn bộ nền đắp lún võng vào nền đất yếu, đẩy trồi đất yếu tạo thành các bờ đất
gần chân taluy.Nền đường chưa bị xé rách, vùng phá hoại (chứa các điểm mất ổn
định) trong nền đất yếu đã xất hiện nhưng chưa đến mức có thể gây ra một mặt trượt
liên tục xé rách nền đất yếu và nền đường.

Hình 1.1 Mất ổn định dạng phình trồi
Mất ổn định theo dạng trượt trồi
Dạng phá hoại này thường gặp trong xây dựng đường do dạng hình học của nền
đắp. Một cung trượt trịn sinh ra do nền đắp lún cục bộ, hậu quả là một bộ phận của
nền đắp và nền thiên nhiên bị chuyển vị, có hình dạng thay đổi theo tính chất và các
đặc trưng cơ học của vật liệu dưới nền đắp. Trường hợp này xuất hiện một mặt trượt
liên tục xé rách nền đường và đẩy đất yếu trượt trồi lên phía trên chân taluy. Vùng
phá hoại trong nền đấy yếu đã vượt quá mức giới hạn tương ứng cho ổn định tổng
thể.


6

Hình 1.2 Mất ổn định dạng trượt trồi
1.4 Một số trƣờng hợp thực tế xây dựng nền đƣờng đắp trên đất yếu [5]

Vấn đề về ổn định trong thi công nền đường được nghiên cứu khá nhiều, có thể
kể đến vài cơng trình điển hình mà GS. Dương Học Hải và các cộng sự đã thu thập
một số các tài liệu thực tế về xây dựng nền đường đắp ở nước ta:
1. Trường hợp nền đắp ở đầu cầu Rong (Nghệ Tĩnh) với bề rộng nền 12m, taluy
1:1,5 dự kiến đắp cao 5m, nhưng đắp đến 4,8m thì bị trượt. Đất yếu phía dưới là
bùn sét bão hịa có c = 0,1 T/m2 và υ = 2o30’ (theo thí nghiệm cắt nhanh mẫu
nguyên dạng trong phòng); γ = 1,7 T/m3; mực nước ngầm cách mặt đất 0,4m. Sau
khi nhóm tác giả tính tốn lại theo phương pháp mặt trượt trịn (phân mảnh cổ điển)
thì kết quả là chỉ cần đắp gần đến 1,0m là đã trượt. Đây là một khoảng cách rất xa
giữa tính tốn và thực tế.
2. Trường hợp thi cơng đắp đoạn đường qua đầm Vân Trì (đường Bắc Thăng
Long – Nội Bài), nền đắp cao 2,8m (chưa đến độ cao thiết kế); bề rộng 20m; taluy
1:1,5. Đất yếu gồm 2 lớp:
- Lớp sét dẻo mềm ở phía trên dày 1,5m có γ = 1,85 T/m3; c = 1 T/m2 và υ =
3o36’ (cắt nhanh trong phòng).
- Lớp bùn sét phía dưới dày 5,5m có γ = 1,51 T/m3; c = 0,56 T/m2 và υ = 3o37’
(cắt nhanh trong phịng).
Theo kiểm tốn Kmin = 1,009 tức là tương đương với trọng thái giới hạn trượt,
thực tế thì hồn tồn ổn định.
Tại đây thí nghiệm cắt nhanh trong lớp bùn sét bằng phương pháp cắt cánh cho
kết quả trong phạm vi cu = 1,8 – 2,0 T/m2 (gấp 4 lần sức chống cắt theo kết quả cắt
trong phòng).


7

Cùng với các trường hợp tương tự khác, nhóm nghiên cứu đã rút ra nhiều nhận
xét hữu ích. Có thể kể đến vài điểm cần quan tâm sau:
1. Trị số lực dính c và góc nội ma sát υ của đất yếu theo kết quả cắt nhanh trực
tiếp thường rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường.

2. Kiểm toán theo phương pháp phân mảnh cổ điển với các thông số c, υ lấy theo
kết quả cắt trực tiếp khơng thốt nước trong phịng thì kết quả khơng phù hợp với
thực tế. Cụ thể là với hệ số ổn định Kmin < 1 nền đắp vẫn ổn định, hoặc chiều cao
đắp giới hạn tính toán quá nhỏ so với chiều cao đắp giới hạn thực tế.
Với phương pháp kiểm toán trên, nếu dùng sức chống cắt tính tốn xác định theo
phương pháp cắt cánh hiện trường thì kết quả phù hợp với diễn biến thực tế hơn.
3. Với nghiên cứu ở tuyến Cà Mau - Năm Căn, nhóm nghiên cứu nhận xét:
- Hệ số ổn định cần đạt được trong q trình thi cơng tối thiểu phải bằng 1,1
(Kmin = 1,1). Trong quá trình khai thác lâu dài thì hệ số này là 1,25 (Kmin = 1,25).
Quy trình 22TCN 262-2000 khuyến cáo dùng Kmin = 1,2 trong q trình thi cơng
cho mỗi đợt đắp.
1.5 Sức chống cắt và sự ổn định của đất nền [19]
Khi đắp nền đường trên đất cứng có sức chịu tải cao thì vấn đề ổn định nền
đường chỉ cịn là xem xét ổn định của bản thân nền đường, mà chủ yếu là tính tốn
ổn định taluy. Nhưng đối với nền đường trên đất yếu vấn đề ổn định nền đường
khơng những xem xét ổn định taluy mà cịn phải tính tốn ổn định nền đất yếu [9].
Trong việc tính tốn xây dựng nền đường đắp trên nền đất yếu có hai trường hợp:
thi cơng một giai đoạn, khi sức chống cắt ban đầu của đất đủ để chịu tải trọng tối đa
của nền đường và thi công nhiều nhiều giai đoạn, khi sức chống cắt ban đầu của đất
không đủ để chịu tải trọng tối đa của nền đường, trong trường hợp này, cần phải
chia thành nhiều đợt để thi cơng với u cầu là phải ước tính sự gia tăng sức chống
cắt theo thời gian khi có tải trọng tác dụng để đưa ra tốc độ gia tải an tồn.
Khi tính tốn sự ổn định của nền đường trên đất yếu, cần phải cân nhắc lựa
chọn các thông số ban đầu của đất và sự thay đổi giá trị của chúng do quá trình cố
kết của đất để có thể tính tốn chi tiết và có độ tin cậy cao hơn.


8

Hình 1.3 Xây dựng nền đường đắp theo giai đoạn [9]

Vì vậy chương này giới thiệu tổng quan các phương pháp tính tốn sự ổn định
thường được sử dụng với trọng tâm là việc lựa chọn giá trị ban đầu của sức chống
cắt và ước tính sự tăng lên của nó.
Trên thực tế thì phương pháp phân mảnh dựa trên nguyên lý cân bằng giới hạn
thường được sử dụng trong việc tính tốn ổn định, đây là phương pháp thơng dụng
đơn giản, tuy nhiên cũng cần quan tâm đến các kỹ thuật nâng cao để đánh giá sự ổn
định. Vấn đề chính là đánh giá sức chống cắt của mặt phá hoại và tính tốn kết quả
hệ số an tồn như thế nào, có hai loại phân tích thường được xét đến là:
- Phân tích theo ứng suất tổng
- Phân tích theo ứng suất hữu hiệu
Phân tích theo ứng suất tổng giả định nền đất làm việc trong điều kiện khơng
thốt nước và do đó sử dụng các thơng số sức chống cắt khơng thốt nước. Phân
tích theo ứng suất hữu hiệu xem nền đất làm việc trong điều kiện thốt nước hoặc
khơng thốt nước, sử dụng ứng suất hữu hiệu và các thông số sức chống cắt hữu
hiệu.


9

1.6 Vấn đề đánh giá sức chống cắt của đất nền [19]
Khi thiết kế đường đắp cao trên nền đất yếu, các chỉ tiêu về sức chống ngoài hiện
trường thường là khơng đủ. Hơn nữa, sẽ có sự thay đổi sức chống cắt từ sự thay đổi
các điều kiện ứng suất trong các giai đoạn xây dựng. Ứng xử chịu cắt của đất yếu
chịu tác động nhiều vào áp lực nước lỗ rỗng, trạng thái ứng suất hữu hiệu và lịch sử
ứng suất. Thực tế thì kết quả từ nhóm thí nghiệm hiện trường và thí nghiệm trong
phịng có một vài sự khác biệt trong việc đánh giá sức chống cắt của đất. Với nhóm
thí nghiệm hiện trường như cắt cánh, xuyên tĩnh, nén ngang,…thường được ưa
chuộng hơn vì giá cả và tránh được sự xáo trộn của đất nguyên dạng. Tuy nhiên, các
phương pháp này chỉ có thể được sử dụng để xác định sức chống cắt trong điều kiện
giống như lúc thí nghiệm và kết quả thường phải được hiệu chỉnh so với các thí

nghiệm trong phịng với nhiều điều kiện cụ thể. Mặt khác, việc lấy mẫu đem đi thí
nghiệm trong phịng mơ tả được hầu hết các điều kiện ứng suất, và sự thay đổi giá
trị của sức chống cắt theo các điều kiện ứng suất. Vì vậy cả hai nhóm thí nghiệm
hiện trường và trong phịng thường được sử dụng kết hợp.
Tốc độ thí nghiệm ngoài hiện trường thường quá cao so với sự thẩm thấu của loại
đất yếu và đất hữu cơ mà các thí nghiệm cho thấy có thể xem như hồn tồn khơng
thốt nước. Than bùn là một ngoại lệ vì có tính thấm (có thể cao), các thí nghiệm
cho thấy phần nào có thốt nước. Hầu hết các thí nghiệm trong phịng, điều kiện
thốt nước có thể kiểm sốt được và do đó các thơng số sức chống cắt khơng thốt
nước cũng như sức chống cắt hữu hiệu đều có thể ước tính được.
1.7 Khảo sát địa kỹ thuật để xây dựng nền đƣờng đắp trên đất yếu
Trong việc đánh giá sức chống cắt của đất nền phải kể đến tầm quan trọng của
công tác khảo sát và thống kê địa kỹ thuật vì vấn đề xác định các chỉ tiêu cơ lý của
nền đất yếu sẽ ảnh hưởng rất lớn đến kết quả tính tốn. Khảo sát địa kỹ thuật nền
đất yếu là một cơng tác khó khăn và phức tạp, chúng ta phải lựa chọn các phương
pháp khảo sát thăm dò một cách hợp lý, phù hợp với điều kiện thực tế làm việc của
cơng trình để chọn các chỉ tiêu tính tốn. Tài liệu [9] có nêu ra các nguyên nhân chủ


10

yếu dẫn đến xác định và lựa chọn không đúng các chỉ tiêu tính tốn của nền đất yếu
như sau:
1. Xác định khơng đúng phương pháp thí nghiệm đối với điều kiện làm việc thực
tế của đất nền trong quá trình xây dựng và sử dụng.
- Vấn đề thốt nước của các mẫu đất trong q trình thí nghiệm.
Nếu đất nền làm việc trong điều kiện nén chặt rất chậm vì trên mặt nền có những
lớp đất có hệ số thấm rất nhỏ, hầu như khơng thấm nước thì các chỉ tiêu về độ bền
của đất (c và υ) phải xác định theo phương pháp thí nghiệm cắt đất trong điều kiện
khơng thốt nước. Nhưng các số liệu thí nghiệm đưa vào tính tốn cho cơng trình đã

xác định theo phương pháp cắt đất cho thoát nước tự do. Do đó giá trị các chỉ tiêu
độ bền c và υ theo thí nghiệm lớn hơn nhiều so với thực tế.
- Tốc độ lực cắt trong q trình thí nghiệm khơng phản ánh đúng điều kiện làm
việc thực tế của đất nền. Nếu tốc độ tăng tải trong thực tế xây dựng cơng trình
chậm, mà thí nghiệm cắt đất với tốc độ nhanh thì cũng nhận được các chỉ tiêu tính
tốn lớn hơn so với thực tế.
- Xác định cấp tải trọng cần gia tải trong q trình thí nghiệm, tìm môđun biến
dạng tổng quát (E0) không phù hợp với trạng thái ứng suất gây lún thực tế trong các
lốp đất chịu nén.
2. Chưa chú ý đến vấn đề tập hợp và chỉnh lý các kết quả thí nghiệm
Có những trường hợp chúng ta cần tập hợp nhiều số liệu để thống kê, xử lý hay
hiệu chỉnh cho phù hợp, mang tính đại diện tốt. Các phương pháp thường được sử
dụng là phương pháp hồi quy, phương pháp trung bình,…
3. Chưa chú ý đúng mức đến việc lấy mẫu đất
Khi lấy mẫu nếu khơng thận trọng đúng mức thì kết cấu của mẫu đất dễ bị phá
hoại một phần hay toàn bộ vì:
- Kỹ thuật lấy mẫu khơng đảm bảo;
- Ảnh hưởng của áp lực nức trong các lỗ rỗng.
Mức độ phá hoại kết cấu của đất có ảnh hưởng lớn đối với các kết quả thí
nghiệm. Cùng một loại đất như nhau, do lấy mẫu theo các phương thức khác nhau


11

nên mức độ phá hoại vùng xung quanh mẫu cũng khác nhau. Do đó kết quả nhận
được sẽ khác nhau.
Đối với các loại đất sét cần quan tâm hơn đến độ ẩm vì vai trị của độ ẩm với
cường độ chống cắt có ý nghĩa quan trọng. Ở các đất này cường độ chống cắt hoàn
toàn phụ thuộc vào các lực dính chứ khơng phụ thuộc vào áp lực, do đó nếu đất có
độ ẩm khắp nơi giống nhau, thì có thể cường độ chống cắt khơng thay đổi theo

chiều sâu [3]. Trong tài liệu [9] cũng có đề cập đến vấn đề này.
1.8 Sự ổn định tùy theo chế độ thoát nƣớc và điều kiện lực tác dụng [18]
Theo Ladd, vấn đề về ổn định có thể chia thành ba trường hợp tùy theo chế độ
thoát nước hoặc nhận xét khả năng phá hoại trong quá trình xây dựng. Hơn nữa nó
cịn hữu ích để phân biệt giữa chất và dỡ tải, là nguyên nhân ứng suất tổng hoạt
động bên trong khối đất tăng lên hay giảm xuống. Việc xây dựng theo giai đoạn là
vấn đề về lực tác dụng và sức chống cắt của đất.
Trường hợp 1 - Khơng thốt nước (ngắn hạn)
Trường hợp này có nghĩa là trạng thái ở đó cả việc xây dựng và sự phá hoại xảy
ra nhanh chóng đủ để khơng tính đến sự thốt nước. Sự thay đổi về q trình thốt
nước từ đó là khơng đáng kể, sức chống cắt khơng thoát nước ban đầu của đất quyết
định sự ổn định trong quá trình xây dựng. Trường hợp này tương ứng với việc đắp
nền đường ở đợt đầu tiên hoặc chỉ đắp một đợt duy nhất (Hình 1.4a).
Trường hợp 2 - Thoát nước (dài hạn)
Đây là trường hợp ngược lại với trường hợp trên, áp lực nước lỗ rỗng do quá
trình chất dỡ tải gây ra đã bị tiêu tán do tốc độ thi công chậm hoặc sau thời gian dài
thi công xong, và lực cắt tạo ra bởi áp lực nước lỗ rỗng cũng bằng khơng. Do đó, sự
ổn định là tiêu chuẩn so sánh sức chống cắt thoát nước của đất tương ứng với sự cân
bằng áp lực nước lỗ rỗng. Tương ứng với trường hợp khối đắp thi công rất chậm
theo từng lớp ở trên lớp đất yếu (hình 1.4b).
Brinch - Hansen (1962) đề xuất đổi tên ngắn hạn / dài hạn bằng UU
(Unconsolidation - Undrain) và CD (Consolidation - Drain) cho các kiểu phá hoại vì


12

nó tương tự như thí nghiệm cắt khơng cố kết - khơng thốt nước và cố kết - thốt
nước trong phịng thí nghiệm.
Trường hợp 3- Thốt nước một phần
Trường hợp này áp dụng đối với giai đoạn xây dựng kể từ khi vấn đề chất tải tạo

áp lực nước lỗ rỗng dư rõ ràng và từ từ làm giảm hàm lượng nước trong đất trong
quá trình xây dựng. Tuy nhiên, các phương pháp phân tích thường dùng để đánh giá
sự ổn định trong quá trình xây dựng dựa trên các giả thiết khác nhau về điều kiện
thoát nước đối với quá trình phá hoại. Cụ thể, phá hoại sẽ xảy ra một cách chậm rãi
cùng với sự thoát nước hoặc là xảy ra nhanh chóng tương ứng với điều kiện khơng
thốt nước. Nói cách khác, tải trọng sẽ gây ra một áp lực nước lỗ rỗng gần bằng
không hay rất đáng kể? Vấn đề này liên quan đến quá trình tổ chức xây dựng và
điều kiện địa chất, có hai trường hợp là cố kết - thoát nước (CD) và cố kết - khơng
thốt nước (CU). Hình 1.4c tương ứng với việc đắp lớp thứ 2 sau khi nền đất cố kết
dưới lớp đắp 1, là trường hợp cố kết - khơng thốt nước (CU).

Hình 1.4 Các chế độ thốt nước [13]
1.9 Phân tích theo phƣơng pháp cân bằng giới hạn [18]
Kiểu phân tích này dùng phương pháp phân mảnh, có ba loại phân tích thường
dùng là:


13

- Phân tích theo ứng suất có hiệu, ký hiệu là ESA
- Phân tích theo ứng suất tổng, ký hiệu là TSA
- Phân tích theo sức chống cắt khơng thốt nước, ký hiệu là USA

Hình 1.5 Phân tích ứng suất hữu hiệu với trường hợp CD
Trong Hình 1.5, một phân tích thơng thường về ứng suất có hiệu để tính toán sức
chống cắt, sd = tff , của mặt cắt có khả năng phá hoại theo cơng thức:

t ff  c'  'ff tan '

(1.1)

trong đó:
c’ và υ’ được xác định theo đường bao phá hoại Mohr - Coulomb

t ff và 'ff - ứng suất cắt và ứng suất hữu hiệu trên mặt phẳng phá hoại tại thời
điểm phá hoại

'ff  ff  u  'n  n  u

(1.2)

trong đó:

ff và  n - ứng suất tổng
u

- áp lực nước lỗ rỗng lúc phá hoại

Ở Hình 1.5, là trường hợp của đất quá cố kết. Giá trị u trong công thức (1.2) là ở
trạng thái cân bằng, áp lực lỗ rỗng dài hạn làm cho đất có sức chống cắt thốt nước,
sd tương ứng với trường hợp CD.
Có nhiều tác giả thảo luận vấn đề tính tốn sự ổn định, và phương pháp sử dụng
hệ số an toàn FS được chấp nhận, theo Bishop (1955):


14

FS =

hay

Sức chống cắt của đất
Ứng suất cắt cần thiết để duy trì trạng thái cân bằng

ff c'  'ff tan '
FS 

m
m

(1.3)

Tỉ số τff / τm ứng với trường hợp CD ở Hình 1.5, τm là sức chống cắt huy động
của đất.
Phân tích theo ứng suất tổng (TSA) được áp dụng cho trường hợp UU thì cường
độ sức chống cắt của mặt phá hoại được tính theo cơng thức:

s  c  ff tan 

(1.4)

với c, υ được xác định dựa trên đường ứng suất tổng. Điều cần lưu ý là khi xét
với ứng suất tổng thì đất dính bão hịa nước ứng xử như vật liệu khơng có ma sát,
tức là υ = 0. Lúc này nó trở thành công thức:

su 

1
 1  3 f  qf
2

(1.5)

trong trường hợp này hệ số an toàn được xác định là:

FS 

su
m

(1.6)

Thường thì phương pháp phân tích theo ứng suất tổng cho hệ số FS nhỏ.
1.10 Vấn đề hệ số an toàn theo giai đoạn xây dựng [18]
Khi thiết kế các giai đoạn xây dựng trong một dự án, các kỹ sư phải dự tính sức
chống ban đầu của đất dính và sự tăng sức chống theo thời gian do đất đã cố kết
dưới tải trọng tác dụng. Phân tích theo ứng suất tổng dựa trên thí nghiệm UU trong
phịng hay cắt cánh hiện trường là không thể dùng được trong q trình dự đốn sức
chống cắt của đất do có sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng. Mặt khác, Bishop và
Bjerrum cho rằng phân tích theo ứng suất hữu hiệu (ESA) là cơ sở vững chắc cho
các vấn đề nào về sự ổn định và đặc biệt hiệu quả trong việc phát hiện ra xu hướng
ổn định, điều mà không biểu hiện rõ ràng trong phương pháp dùng ứng suất tổng.
Điều này cũng thuận lợi trong việc xây dựng theo các giai đoạn, và cần lưu ý rằng


15

sự bất ổn lớn nhất là việc ước tính tốc độ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thông qua lý
thuyết cố kết. Do đó cần phải theo dõi sự thay đổi của áp lực nước lỗ rỗng ngoài
thực địa vào những thời điểm quan trọng trong quá trình xây dựng, tuy nhiên điều

này tương đối khó khăn. Nhiều nhà khoa học cho rằng việc xây dựng theo giai đoạn
cần phải được xem như là một trường hợp cố kết - khơng thốt nước (CU).
Một cách tiếp cận khác để dự đoán sức chống cắt của đất được Casagrande
nghiên cứu với đất sét, đó là giả định sự phá hoại khơng thốt nước khi tính tốn
các yếu tố an tồn trong quá trình xây dựng, gọi là phương pháp QRS. Trong bất kỳ
trường hợp nào thì phương pháp QRS đều được quy về cả hai phương pháp ứng
suất có hiệu và ứng suất tổng. Đó là lý do mà Ladd (1991) giới thiệu phương pháp
thứ ba, đó là phương pháp phân tích sức chống cắt khơng thốt nước (USA), và một
lý do quan trọng hơn là các kỹ thuật mới đã được phát triển để ước tính sức chống
cắt khơng thốt nước tại chỗ của đất dính cho cả hai trường hợp UU và CU.
1.11 Phân tích với sức chống cắt khơng thốt nƣớc (USA) [18]
Phân tích với sức chống cắt khơng thốt nước (USA) về cơ bản xử lý ứng suất
hữu hiệu tại chỗ như ứng suất cố kết, kết quả sau đó được sử dụng để ước tính sức
chống cắt khơng thốt nước tại chỗ, ký hiệu là cu để phân biệt với su là sức chống
cắt không thoát nước tại chỗ theo ứng suất tổng.
Các ứng dụng rộng rãi nhất, và có lẽ là đầu tiên phương pháp USA được áp dụng
trong các giai đoạn xây dựng được phát triển bởi Casagrande, nó cũng là kết quả
nghiên cứu của ông vào những năm đầu của thập niên 1940 đối với đất sét trong các
trường hợp UU, CU, CD của thí nghiệm nén ba trục. Casagrande tiến hành cắt
nhanh (quick - Q), cắt cho cố kết - nhanh (Consolidated quick - Qc) và cắt chậm
(slow - S), và Loại thí nghiệm nén cố kết đẳng hướng (R = ICUC) gọi là Q, R, S.
Theo trích dẫn của Rutledge (1947), Casagrande cho rằng sự lựa chọn giữa việc sử
dụng đường bao UU hoặc CU để đánh giá sự ổn định nền đất sét sẽ phụ thuộc vào
độ dày, các đặc điểm cố kết và tốc độ gia tải.
Vào đầu những năm 1970, với sự phát triển của hai phương pháp mới để ước tính
sức chống cắt khơng thốt nước tại chỗ của đất sét, cụ thể là kỹ thuật nén lại được


16

phát triển tại viện địa kỹ thuật Na Uy và lịch sử chịu tải, chuẩn hóa các thuộc tính
kỹ thuật của đất (SHANSEP) được phát triển tại viện MIT. Cả hai đều cố gắng giảm
thiểu các tác động tiêu cực đến sự xáo trộn cả mẫu, và ghi nhận tầm quan trọng của
lịch sử chịu tải và xem xét ảnh hưởng của sự nén khơng thốt nước, tính bất đẳng
hướng bằng cách theo dõi Ko cố kết - khơng thốt nước (CKoU) để kiểm tra các
phương thức phá hoại khác nhau. Các kỹ thuật nói trên cho phép đánh giá một cách
hợp lý và đáng tin cậy hơn của phương pháp USA so với phương pháp gần đúng
QRS. Các kỹ thuật mới tạo cho phương pháp USA hợp lý và đáng tin cậy hơn so
với QRS trong các giai đoạn xây dựng.
Về bản chất, phương pháp USA dựa trên kỹ thuật nén lại hoặc SHANSEP, có
liên quan đến các thành phần cơ bản sau:
1. Lịch sử chịu tải của đất, hay có thể gọi là trạng thái cố kết.
2. Đánh giá những thay đổi trong lịch sử chịu tải trong việc đề xuất phương
án xây dựng, sử dụng lý thuyết cố kết trong thiết kế và đo áp lực trong
suốt q trình xây dựng.
3. Kết hợp sức chống cắt khơng thốt nước để thống nhất ứng suất thơng qua
q trình thí nghiệm CK0U với các kiểu phá hoại khác nhau.
4. Tiến hành phân tích sự ổn định sau khi thiết lập hồ sơ tính tốn cu từ các
thơng số nói trên.
1.12 Định nghĩa về sức chống cắt khơng thốt nƣớc [18]
Dựa trên kết quả nghiên cứu trước đó của Terzaghi và Skempton, Bishop và
Bjerrum (1960) sử dụng một phân tích phá hoại trong điều kiện khơng thốt nước
cho một mặt cắt thẳng đứng của đất sét đồng nhất và bão hòa để minh họa hai điểm
cơ bản: (1) TSA dùng công thức su = 0,5 (σ1 – σ3)f = qf tác dụng lên bề mặt nứt
nghiêng một góc α = 45o so với phương ngang (tức là phù hợp với phân tích υ = 0)
cho chiều cao phá hoại như là một phân tích ứng suất hữu hiệu dùng cơng thức τff =
qf cosυ’ tác động lên mặt nghiêng α = 45o + υ’/2; và (2) vị trí của bề mặt tới hạn
phụ thuộc vào góc ma sát được sử dụng trong phân tích và gần xấp xỉ với góc ma
sát trong của đất, cụ thể hơn là ở vị trí của các mặt phá hoại. Bởi vì khi phân tích