Nghiên cứu giải pháp cấu tạo và tính toán ổn định biến dạng của công trình đường cấp iii trên đất yếu và chịu ngập lũ sâu ở đbscl

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. LÊ BÁ VINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2 : PGS.TS. TRẦN THỊ THANH

Cán bộ chấm nhận xét 1

: TS. LÊ BÁ KHÁNH

Cán bộ chấm nhận xét 2

: TS. MAI DI TÁM

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 12 tháng 12 năm 2003
Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG 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 TIẾN QUỐC ĐẠT
Ngày, tháng, năm sinh : 04  11 1978
Chuyên ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

Phái : Nam
Nơi sinh : Quảng Ngãi
Mã số : 31.10. 02


I- TÊN ĐỀ TÀI :
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH – BIẾN DẠNG CỦA CÔNG
TRÌNH ĐƯỜNG CẤP III TRÊN ĐẤT YẾU VÀ CHỊU NGẬP LŨ SÂU Ở ĐBSCL.
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :
1- NHIỆM VỤ:

Nghiên cứu các giải pháp cấu tạo nền đường đắp và giải pháp gia cố nền đất yếu
dưới nền đường; Nghiên cứu tính toán ổn định với các chỉ tiêu c,  của thí nghiệm cắt phẳng
và với chỉ tiêu Su của thí nghiệm cắt cánh (vane shear); Nghiên cứu tìm ra hệ số an toàn cho
nền đất sét yếu có chiều dày nhỏ so với chiều rộng trung bình của nền đường; Nghiên cứu
tính toán tỷ số giữa biến dạng ngang lớn nhất dưới chân taluy nền đường ymax và độ lún S.
2- NỘI DUNG:
PHẦN I: TỔNG QUAN

Chướng 1 : Nghiên cứu tổng quan về tình hình xây dựng đường trên nền đất yếu ở trong và
ngoài nước
Chướng 2 : Nghiên cứu tổng quan về quá trình hình thành và đặc điểm đất yếu khu vực
ĐBSCL.
PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN

Chương 3 : Nghiên cứu các giải pháp cấu tạo đường cấp III trên đất yếu trong vùng ngập lũ
sâu
Chương 4 : Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán ổn định – biến dạng của nền đường đắp
trên đất yếu bằng phương pháp cân bằng giới hạn (LEM) và phương pháp phần tử hữu hạn
(FEM)

Chương 5 : Một số ứng dụng về tính toán ổn định–biến dạng của nền đường đắp và các
công trình tương tự
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 6 : Nhận xét, kết luận và kiến nghị
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: 20-01-2003
: 12-12-2003
: TS. LÊ BÁ VINH
PGS.TS. TRẦN THỊ THANH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2
LÝ NGÀNH

TS. LÊ BÁ VINH
PHÁN

PGS.TS. TRẦN THỊ THANH

CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN

GS.TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG

ThS. VÕ

Nội dung và đề cương Luận Văn Thạc Só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông
qua

Ngày 12 tháng 12 năm
2003


PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
NGÀNH

KHOA

QUẢN

LÝ

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, con xin gửi lời chân thành cảm ơn đến đấng sinh thành, người
đã nuôi dưỡng cho con lớn khôn để hôm nay con mới có thể hoàn thành được
luận văn thạc só này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học
Lê Bá Lương đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện luận
văn này. Thầy đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có
thể hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Tiến Só Lê Bá Vinh và cô Phó Giáo Sư
Tiến Só Trần Thị Thanh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ trong suốt thời gian
em thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Tiến Só Mai Di Tám đã chân tình
hướng dẫn để em thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học
Nguyễn Văn Thơ, Thầy Tiến Só Châu Ngọc Ẩn, Thầy Tiến Só Lê Bá Khánh
cùng các Thầy, Cô phòng Quản Lý Khoa Học Khoa Sau Đại Học đã giảng
dạy, giúp đỡ em trong suốt những năm học cao học và hoàn thành luận văn

này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Tiến Só Phạm Văn Long, Giám
đốc Công ty Cổ Phần Tư Vấn Xây Dựng Vina MêKông (VMEC) cùng tập thể
nhân viên công ty đã giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất để em học tập và làm
việc trong thời gian em học cao học và thực hiện luận văn cao học.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cơ Học Đất – Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Văn Quỳ, Nhà
Xuất Bản Giáo Dục 1995.
2. Cơ Học Đất – Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng, Nhà Xuất Bản Khoa
Học Kỹ Thuật 2000.
3. Cơ Học Đất Tập 1&2 – R. Whitlow, Nhà Xuất Bản Giáo Dục 1995.
4. Thổ Chất Và Địa Chất Công Trình, Bài giảng, GS.TSKH Nguyễn Văn
Thơ.
5. Xây Dựng Đê Đập, Đắp Nền Tuyến Dân Cư Trên Đất Yếu ở Đồng
Bằng Sông Cửu Long-GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, TS Trần Thị ThanhNhà Xuất Bản Nông Nghiệp.
6. Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền Đất Yếu –
Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân,
Nguyễn Hải, Nhà Xuất Bản Khoa Học & Kỹ Thuật 1973.
7. Công Trình Trên Đất Yếu Trong Điều Kiện Việt Nam – Pierre Laréral,
Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục
1989.
8. Tính Toán Nền Móng Công Trình Theo Thời Gian – Lê Bá Lương,
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 1981.
9. Nền móng – Châu Ngọc Ẩn – Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia
Tp.HCM
10. Công Nghệ Mới Xử lý nền đất yếu (vải địa kỹ thuật và bấc thấm) –
Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Phương Duy, Nguyễn Duy Lâm – Nhà
Xuất Bản Giao Thông Vận Tải.

11. ng Dụng Vải Và Lưới Địa Kỹ Thuật Trong Xây Dựng Công Trình –
Bùi Đức Hợp – Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải
12. Hội Nghị Khoa Học Công Nghệ Lần Thứ 8 (25 –26/04/2002)
13. Qui Trình Thiết Kế o Đường Mềm Theo Tiêu Chuẩn TCVN 22 TCN
–211-93 của Bộ Giao Thông
14. Tiêu Chuẩn Thiết Kế Và Nghiệm Thu Vải Địa Kỹ Thuật Trong Xây
Dựng Nền Đắp Trên Đất Yếu, Theo Tiêu Chuẩn 22 TCN –248 –98 Bộ Giao Thông
15. Tiêu Chuẩn Kỹ Thuật Công Trình Giao Thông, Tập VI – Bộ Giao
Thông Vận Tải
16. Những Biện Pháp Kỹ Thuật Mới Cải Tạo Đất Yếu Trong Xây Dựng –
D.T Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro, A.S.Balasubramaniam


17. Elements of Soil Mechanics – G.N. Smith, Ian G.N. Smith, Edinburgh
18. Soil Mechanics in Engineering Practice – Tezaghi, K. and Peck, R.
Bitumen (1967), John Wiley & sons Inc., New York, N.Y.
19. An Introduction to The Mechanics of Soil and foundations – John
Atkinson, Mcgraw – Hill Book Company.
20. Principles of Geotechnical Engineering – Braja M. Das.
21. Principles of Foundation Engineering – Braja M. Das.
22. Foundation Analysis and Design – Joseph E. Bowles, P. E., S.E.
23. Geotechnical Aspects of Soft Clay – R.P.Brenner, E.W.Brand – Asian
Institute of Technology Bangkok, ThaiLand 5 – 6 July, 1977
24. Soil and foundation, Chengliu-Jackb. Evett, Pretice Hall Career &
Technology.
25. Luận văn tiến só: Behavior Of Geotextile – Reinforced Embankment
On Soft Ground – Phạm Văn Long – Asian Institute Of Technology
Bangkok, Thailand, January, 1997

TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN

: TRẦN TIẾN QUỐC ĐẠT.
: 04 111978
: Quảng Ngãi
: 88/2/7 Phan Sào Nam, P.11, Q.Tân Bình,TpHCM
: Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Xây Dựng Vina MêKông
(VMEC).
Điện thoại liên lạc : 9915679 (Cơ quan)
8493647 (Nhà riêng)
Họ và tên
Sinh ngày
Nơi sinh
Địa chỉ liên lạc
Nơi công tác

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
1996-2000

: Sinh Viên Trường Đại Học Bách Khoa-Khoa Kỹ Thuật

Xây Dựng.
2001-2003 : Học Viên Cao Học Trường Đại Học Bách Khoa-Ngành
Công Trình Trên Đất Yếu.

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
2000 - 2002

: Công Tác Tại Công Ty Tư Vấn Thiết Kế Xây Dựng Công
Trình Giao Thông Công Chánh.

2003 – đến nay : Công Tác Tại Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Xây Dựng Vina
MêKông (VMEC).




3

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Tên đề tài:
Nghiên cứu giải pháp cấu tạo và tính toán ổn định – biến dạng của
công trình đường cấp III trên đất yếu và chịu ngập lũ sâu ở Đồng Bằng Sông
Cửu Long.
Tóm tắt:
Phần lớn Đồng bằng sông Cửu Long có tầng trầm tích đất sét yếu khá dày.
Tuy nhiên trong vùng ngập lũ sâu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) chiều
dày lớp đất yếu tương đối nhỏ. Đặc trưng chính của đất sét yếu là có sức chống
cắt bé và biến dạng lớn.
Các công trình đường trong vùng ngập lũ sâu thường có chiều cao đất đắp
lớn và được đắp trên nền đất yếu có chiều dày nhỏ. Trong nội dung luận án này,
tác giả nghiên cứu các giải pháp cấu tạo nền đường đắp và các giải pháp gia cố
nền đất yếu dưới nền đường đắp, từ đó kiến nghị một số giải pháp thích hợp cho
vùng ngập lũ sâu ở ĐBSCL.
Ngoài ra tác giả nghiên cứu tính toán ổn định cho nền đường trên đất yếu
bằng phương pháp cân bằng giới hạn (LEM) với các chỉ tiêu c,  của thí nghiệm
cắt phẳng và với chỉ tiêu sức kháng cắt không thoát nước Su của thí nghiệm cắt
cánh. Đồng thời tác giả cũng nghiên cứu cơ chế phá hoại đẩy ngang của nền đất
yếu có chiều dày nhỏ dưới nền đường và phương pháp tính hệ số an toàn với chỉ
tiêu sức kháng cắt không thoát nước Su (u =0). Từ đó xác định tỷ số giữa chiều

dày lớp đất yếu và bề rộng trung bình của nền đường trong trường hợp nền đất
yếu bị phá hoại theo cơ chế bị đẩy ngang.


4

SUMMARY OF THESIS
Title of thesis:
Research on the structural solutions and calculating the stability and
deformation of the third grade road construction on soft ground and in deep
flooding areas in Mekong Delta.
Abstract:
Mekong Delta is covered by large area of thick and soft clay deposit layer
However, the soft clay layer is thin in the deep flooding areas in Mekong Delta.
The characteristic of soft clay is presented by very low shear strength value and
high deformation.
The road constructions in the deep flooding areas are often built with a
high filling height and filled on soft ground in which the thickness of soft clay
layer is thin. In content of the thesis, the author studies on structural road
solutions and soft ground improvement solutions under embankment to propose
the suitable solutions for road basement construction in deep flooding areas of
Mekong Delta.
Besides the author studies on calculating the stability of embankment on
soft ground by Limited Equilibrium Method (LEM) in which the input datum are
calculated with c,  index of direct shear test and undrained shear strength ,Su ,
of vane shear test. At the same time the author also studies on lateral sliding of
soft ground of thin soft clay layer thickness under the embankment and studies
on calculation methods for safety factor which is calculated with undrained shear
strength Su (u =0). From that results, to determine the extreme ratio between the
thickness of soft clay layer to average width of embankment in case of that soft

ground failure mechanism is lateral sliding one.


5


MỤC LỤC
Chương 1
Nghiên cứu tổng quan về tình hình xây dựng đường trên đất yếu ở trong và ngoài
nước
1.1 Tình hình xây dựng nền đường trên đất yếu ở ĐBSCL hiện nay
5
1.1.1 Các giải pháp xây dựng nền đường trên đất yếu ở ĐBSCL hiện nay
5
1.1.2 Các giải pháp xử lý nền đất yếu truyền thống
6
1.2 Một số công trình đất đắp trên đất yếu trong và ngoài nước
7
1.3 Các nghiên cứu về tính toán ổn định và biến dạng của các tác giả trong và
ngoài nước
12
Chương 2
Nghiên cứu tổng quan về quá trình hình thành và đặc điểm đất yếu khu vực
ĐBSCL
2.1 Quá trình hình thành của đất sét yếu ở khu vực ĐBSCL
15
2.2 Khái quát về điều kiện địa chất công trình ở ĐBSCL
15
2.2.1 Về mặt địa tầng
16

2.2.2 Về mặt thủy văn
17
2.2.3 Về mặt địa chất công trình
17
2.3 Sự phân bố các khu vực đất yếu ở ĐBSCL
18
2.3.1 Khu vực I
18
2.3.2 Khu vực II
18
2.3.3 Khu vực III
19
2.3.4 Khu vực IV
20
2.3.5 Khu vực V
21
2.4 Một số vấn đề về điều kiện lũ ở ĐBSCL
23
2.4.1 Cơ chế lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
23
2.4.2 Một số kết quả nghiên cứu về đợt lũ tháng 10/2000
24
2.5 Phân vùng lũ ở ĐBSCL và tình hình ngập lũ ở một số tuyến đường trong trận
lũ tháng 10/2000
26
2.6 Các đặc trưng cơ lý cơ bản của đất yếu trong vùng ngập lũ sâu ở ĐBSCL 29
2.7 Thống kê các đặc trưng cơ lý cơ bản để phục vụ tính toán
30
2.8 Kết quả tính toán các đặc trưng cơ – lý tính toán của các lớp đất
33

0
2.8.1 Lớp đất số N 1
33
0
2.8.2 Lớp đất số N 2
34
0
2.8.3 Lớp đất số N 3
35
Chương 3
Nghiên cứu các giải pháp cấu tạo đường cấp III trên đất yếu trong vùng ngập lũ
sâu ở ĐBSCL
38
3.1 Các tiêu chuẩn liên quan đến đường cấp III
38


3.2 Các giải pháp cấu tạo nền đường đắp trên đất yếu trong vùng ngập lũ sâu ở
ĐBSCL
39
3.2.1 Chiều cao đắp nền đướng trên đất yếu
39
3.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố gây ẩm đến đất đắp nền đường
43
3.2.3 Tính toán ảnh hưởng của xói lở đến mái taluy nền đường
47
3.2.4 Xác định độ dốc taluy nền đường đắp trên đất yếu
49
3.2.5 Xác định vật liệu đắp nền đường
52

3.2.6 Độ chặt của đất đắp nền đường
53
3.2.7 Phân tích sự thích hợp của cốt gia cường
56
3.3 Các giải pháp gia cố nền đất yếu dưới nền đường đắp
57
3.3.1 Giải pháp bệ phản áp
58
3.3.2 Giải pháp lưới cừ tràm ngang
59
3.3.3 Giải pháp vải địa kỹ thuật
60
3.3.4 Giải pháp cừ tràm đứng đóng dọc chân taluy đường
60
3.3.5 Giải pháp sử dụng hệ thống bấc thấm (giếng cát)
61
3.3.6 Giải pháp cọc cát
62
3.3.7 Giải pháp cọc vôi, cọc vôi – ximăng
63
3.4 Một số giải pháp cấu tạo kiến nghị cho vùng ngập lũ sâu và khu vực đất yếu
có chiều dày khác nhau
63
3.4.1 Khi chiều dày lớp đất yếu Hđy < 2m
63
3.4.2 Khi chiều dày lớp đất yếu Hđy từ 4-8m
63
3.4.3 Khi chiều dày lớp đất yếu Hđy > 8m
64
3.5 Kết luận

65
Chương 4
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán ổn định – biến dạng của nền đường đắp trên
đất yếu bằng phương pháp cân bằng giới hạn và phương pháp PTHH
71
4.1 Cơ chế phá hoại của nền đường trên nền đất yếu
71
4.1.1 Phá hoại do nền bị lún trồi
71
4.1.2 Phá hoại do nền bị đẩy ngang
71
4.1.3 Phá hoại trượt sâu cung tròn qua thân đường và đất nền
71
4.2 Sức kháng cắt không thoát nước của nền đất yếu
73
4.2.1 Tiêu chuẩn phá hoại Morh – Coulomb
73
4.2.2 Sức kháng cắt không thoát nước thay đổi theo chiều sâu đất nền
75
4.3 Đánh giá ổn định của nền đất yếu theo lý thuyết nửa không gian biến dạng
tuyến tính
77
4.4 Phương pháp phân tích cân bằng giới hạn
85
4.4.1 Phương pháp mặt trượt trụ tròn W.FENLENIUS
89
4.4.2 Phương pháp mặt trượt trụ tròn A.W.BISHOP
90
4.5 Đánh giá ổn định của nền đất yếu theo lý thuyết cân bằng giới hạn
92

4.5.1 Phương pháp JOCGHENXON
96


4.5.2 Phương pháp MANDEL và SALENON
97
4.5.3 Nghiên cứu phương pháp tính toán hệ số an toàn khi nền bị ép ngang –
phương pháp khối trượt
98
4.6 Tính toán độ lún của nền đất yếu dưới nền đường
103
4.6.1 Tính toán độ lún do biến dạng nén chặt trong giai đoạn cố kết thứ 1
103
4.6.2 Xác định độ lún ổn định toàn bộ trong giai đoạn cố kết thứ 1
106
4.6.3 Tính toán độ lún do biến dạng từ biến trong giai đoạn cố kết thứ 2
109
4.7 Tính toán độ lún theo thời gian của nền đất dưới nền đường
111
4.8 Gia tải trước kết hợp với thiết bị thoát nước theo phương đứng
114
4.9 Tính toán độ chuyển dịch ngang của đất nền dưới chân taluy nền đường 118
4.10 Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định và biến dạng bằng FEM – chương trình
PLAXIS
121
4.10.1 Mô hình phần tử FEM
121
4.10.2 Lý thuyết biến dạng
126
4.10.3 Lý thuyết cố kết

127
Chương 5
Một số ứng dụng tính toán ổn định – biến dạng của nền đường và các công trình
tường tự
129
5.1 Một số ví dụ tính toán ổn định bằng các phương pháp khác nhau
129
5.1.1 Trường hợp đất nền không có lớp đất sét phong hoá bên trên
129
5.1.2 Trường hợp đất nền có lớp đất sét phong hoá bên trên
135
5.1.3 Tính toán biến dạng bằng FEM – Chương trình PLAXIS
139
5.2 Tính toán ổn định và biến dạng cho một số công trình đắp ở ĐBSCL
141
5.2.1 Sạt lở đê ngăn lũ Sa Rài – tỉnh Đồng Tháp
141
5.2.2 Tuyến đường QL62 – Đoạn Tân Thành – Biên giới Campuchia
144
Chương 6
6.1 Nhận xét
154
6.1.1 Các giải pháp cấu tạo nền đường
154
6.1.2 Các giải pháp gia cố nền đất yếu
154
6.1.3 Các phương pháp tính toán ổn định và biến dạng
155
6.2 Kết luận
156

6.3 Kiến nghị
157


3

MỞ ĐẦU
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ :

Đồng bằng sông Cửu Long là một vùng châu thổ rộâng lớn, phì nhiêu có
nhiều tiềm năng kinh tế trù phú, là vùng trọng điểm sản xuất nông nghiệp .Tuy
nhiên, cơ sở hạ tầng, hệ thống giao thông nội bộ trong vùng còn nhiều khó khăn
và thường chịu ngập lũ hằng năm. Lũ lụt gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho
hệ thống giao thông như lún sụt, sạt lở…gây cản trở giao thông trong vùng. Chi
phí khắc phục hậu quả do lũ gây ra hằng năm là rất lớn.
Ba đặc điểm cơ bản ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng đối với ĐBSCL là: Đất
yếu trên toàn khu vực, lũ lụt hàng năm chiếm 50% diện tích khu vực và kênh
rạch chằng chịt.
Qua đợt lũ nặng nề và lâu dài của năm 2000, Nhà nước đã đề xuất phương
hướng rất cơ bản là : Xây dựng lại qui hoạch, bố trí dân cư theo tuyến, theo cụm
cho vùng ngập lũ ĐBSCL nhằm chủ động sống chung với lũ.
Phần lớn Đồng bằng sông Cửu Long có tầng trầm tích đất sét yếu khá dày.
Đặc trưng chính của đất sét yếu là có sức chống cắt bé và biến dạng lớn. Các
công trình đường đắp trên đất yếu ở ĐBSCL thường xảy ra nhiều sự cố về ổn
định và biến dạng. Để tránh các sự cố và đem lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cho
các cơ sở hạ tầng tuyến và cụm dân cư trong điều kiện đất yếu, nhiều kênh rạch,
đề tài này nghiên cứu những giải pháp gia cố nền đất yếu, tìm các giải pháp cấu
tạo đường trên đất yếu nhằm tăng hệ số ổn định và giảm biến dạng công trình.

1.2

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU :

Nghiên cứu các giải pháp gia cố nền đất yếu dưới nền đường đắp cao và
các giải pháp cấu tạo để bảo vệ mái dốc nền đường trong vùng ngập lũ sâu ở
Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Nghiên cứu các cơ chế phá hoại của đường đắp trên đất yếu. Nghiên cứu
tính toán ổn định và biến dạng bằng phương pháp cân bằng giới hạn (LEM) và


4

phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và từ đó đề xuất phương pháp tính toán
thích hợp cho nền đường trong vùng ngập lũ sâu ở ĐBSCL.
1.3

PHẠM VI NGHIÊN CỨU :

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán ổn định – biến dạng của nền đường
đắp trên nền đất yếu có chiều dày nhỏ ( 8m) chủ yếu có ở vùng ngập lũ sâu ở
ĐBSCL trong trường hợp thi công nhanh (ngắn ngày) không thoát nước .
1.4

PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU:

1- Nghiên cứu các giải pháp cấu tạo nền đường đắp và các giải pháp gia
cố nền đất yếu dưới nền đường đắp, từ đó kiến nghị một số giải pháp thích hợp
cho vùng ngập lũ sâu ở ĐBSCL.
2- Nghiên cứu tính toán ổn định cho nền đường trên đất yếu bằng phương

pháp cân bằng giới hạn (phương pháp cung trượt trụ tròn) tính với các chỉ tiêu C,
 và tính với chỉ tiêu sức kháng cắt không thoát nước Su.
3- Nghiên cứu để tìm ra hệ số an toàn (tính với chỉ tiêu sức kháng cắt
không thoát nước Su) cho các dạng nền đất sét yếu ở ĐBSCL có chiều dày nhỏ
so với chiều rộng trung bình của nền đường bằng phương pháp tương đối đơn
giản (xét cân bằng của khối trượt hình chữ nhật nằm dưới nền đường đắp). Từ đó
xác định tỷ số giữa chiều dày lớp đất yếu và bề rộng trung bình của nền đường
để xác định nền đất yếu bị phá hoại theo cơ chế bị đẩy ngang hay bị cung trượt
trụ tròn.
4- Nghiên cứu tính toán biến dạng đứng S và biến dạng ngang lớn nhất
ymax dưới chân taluy nền đường trên nền đất yếu bằng chương trình PLAXIS.


5

PREFACE
1.1

STATEMENT OF PROBLEM

Cuu Long River Delta is one of the biggest deltaic plain in Asia, it has
known as the fertile plain, very big rice growing in southern Vietnam with many
other abundant potentialities. However, the Delta is now facing with a poor
infrastructure as well as inconvenient conditions for internal traffic. In addition,
the annual flooding is causing serious problems for traffic system such as
settlement, landslide, traffic jam and a very big expenditure will be lost to
overcome these results.
Three special characteristics of geography and hydrogeology have main
influences to Cuu Long River Delta are following as: soft ground is covered over
the Delta area, the annual flooding often occupy of 50% delta area and a maze

channels system
Through the serious results from very large and longtime flooding in 2000,
the government had initiated basic objectives: scheme reconstruction and
distribute resident following the line and group for flooding Cuu Long Delta area
in order to live and face with flooding
Cuu Long River Delta is covered by large are of thick and soft clay deposit
layer which are presented by very low shear strength value and high
deformation characteristic. The road projects are built on Cuu Long Delta soft
ground often encounter with geotechnical problems as slope stability and ground
deformation. To avoid these problems and increase the economic—technical
effects of those projects and many other industrial projects which are being
strong developed on Cuu Long Delta soft ground and maze channel system. This
research will find out the ground improvement and structural road solutions on
soft ground in order to increase stability and decrease deformation characteristics
of projects.


6

1.2

OBJECTIVES OF STUDY

Study on soft ground improvement solutions under high filled road and
other structural road solutions to protect slope and road basement in deep
flooding areas of Cuu long River Delta.
Study the failure mechanism of filled road on soft ground. To Study and
calculate the stability and deformation by Limited Equalization Method and
Finite Element Method, propose the suitable calculation methods for road
basement in deep flooding areas of Cuu Long River Delta.

1.3

SCOPES OF STUDY

Study the basic theory of stability and deformation calculation of roads are
filled on soft ground in which the thickness of soft clay layer is less than 8m in
Cuu Long Delta in undrained, quick construction conditions.
1.4

ORIENTATION OF STUDY

1Study on soft ground improvement solutions under filled road and other
structural road solutions to propose the suitable calculation methods for road
basement construction in deep flooding areas of Cuu Long River Delta.
2Study and calculate the stability of road basement on soft ground by
Limited Equalization Method, calculated with C,  index and Undrained shear
strength Su
3Study to find out factor of safety (calculated with Undrained shear strength
Su ) for soft clay models in Cuu Long River Delta of thin clay layers compare
with average width of road basement by simple method (consider the balance of
rectangular slice under filled road). From that results, determine the ratio
between the thickness of clay layer to average width of road basement to
determine ground is failed by horizontal deflection mechanism or circular slice
mechanism.


7

4Study to calculate extreme vertical deformation, S and extreme horizontal
deformation under talus of road basement which is on soft ground, ymax.

-5-

CHƯƠNG 1

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐƯỜNG
TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC .
1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU Ở VÙNG
ĐBSCL HIỆN NAY :
Các giải pháp xây dựng đường trên đất yếu ở ĐBSCL hiện nay như sau :
1.1.1 Các giải pháp xây dựng nền đường trên đất yếu ở ĐBSCL hiện nay :
Vật liệu đắp đường :
Đối với các công trình vừa và nhỏ như các đường cấp xã, cấp huyện, cấp
tỉnh chủ yếu sử dụng vật liệu địa phương và cát pha sét làm vật liệu đắp.
Hiện nay tại các vùng ngập lũ ở ĐBSCL như Long An, An Giang, Đồng
Tháp … việc sử dụng đất đắp bằng xáng thổi để làm nền đường đắp là phổ biến.
Đất đắp có thể khai thác suốt dọc tuyến. Việc nạo vét lòng dẫn phục vụ giao
thông, thủy lợi kết hợp lấy đất làm công trình sẽ làm giảm giá thành khối lượng
đất đắp .
Tuy nhiên, việc sử dụng đất đắp bằng xáng thổi cố kết tự nhiên vẫn còn
một số tồn lại sau :
Đối với đất cát, cát pha sét, sét pha cát thì một năm sau khi thi công xong
có thể làm nền đường (quá trình tự cố kết là 1 năm)
Đối với đất bùn sét : quá trình tự cố kết sẽ kéo dài từ 1-2 năm, sau khi thi
công xong, đất đấp bùn sét vẫn còn mềm yếu: chỉ khô cứng, nứt nẻ lớp đất phía
trên, lớp đất phía dưới vẫn ở trạng thái nhão, do đó chưa thể sử dụng để làm nền
công trình. Nếu không có giải pháp tăng nhanh quá trình cố kết thì tiến độ thi
công sẽ chậm lại, không hiệu quả kinh tế.
Cát san lấp và xây dựng lấy từ nguồn cát dọc sông Tiền, cấp phối sỏi đỏ

được lấy từ Đồng Nai, nguồn đá lấy từ TpHCM.


-6-

Các giải pháp gia cố mái dốc :
Ở những nơi chịu tác động của dòng chảy người ta thường lát các tấm bê
tông xếp theo chiều dọc mái taluy. Các tấm bê tông có ưu điểm là gọn nhẹ, dễ
thi công.
Đối với những đoạn đường đắp thấp và ở những nơi ít có dòng chảy, mái
dốc thoải, không bị ngập nước dùng biện pháp trồng cỏ là kinh tế nhất.
Đối với những đoạn đường ven sống, kênh rạch, hoặc đường vào cầu, biện
pháp thường dùng là các kè đá hộc. Gia cố bằng đá hộc xếp khan có hoặc không
có chèn vữa.
Đối với những đường cấp thấp biện pháp chất bao tải dể bảo vệ mái dốc là
thường sử dụng .
1.1.2 Các giải pháp xử lý nền đất yếu truyền thống :
Nếu sức chịu tải của nền đất yếu không đủ hoặc độ lún của nền đường
diễn ra quá chậm thì cần dùng các giải pháp xử lý thích hợp để tăng độ ổn định
và rút ngắn thời gian lún của nền đất đắp trên đất yếu.
Trong các giải pháp đó, một số là nhằm cải thiện sự ổn định của nền
đường đắp (như giảm trọng lượng nền đất đắp, tăng chiều rộng nền đường, làm
thoải mái dốc, làm bệ phản áp, thay thế một phần đất yếu bằng đệm cát, đệm
đất, đệm đá …). Một số giải pháp khác nhằm tăng cường C,  của đất yếu, một
số giải pháp tăng nhanh tốc độ cố kết hoặc giảm độ lún tổng cộng như giếng cát,
cọc cát, bấc thấm kết hợp gia tải tạm thời, nền cọc cát kết hợp vôi, ximăng …).
Trong điều kiện vật liệu có sẵn là tre, cừ tràm, đước … Người ta thường
dùng các bó cành xếp trực tiếp trên đất yếu theo hướng ngang và dọc có liên kết
với nhau, chúng có tác dụng ngăn ngừa không cho mặt trượt sâu xuyên qua nền
đường, mở rộng diện chịu tải.

Vài năm gần đây khoa học công nghệ phát triển, dùng vải địa kỹ thuật
làm cốt gia cường là một biện pháp nhằm gia tăng chiều cao đất đắp trên nền
đất yếu, tăng hệ số ổn định mái dốc, giảm khối lượng đất đắp, giảm mất đất xây
dựng và rút ngắn thời gian thi công.


-7-

Việc quyết định lựa chọn giải pháp nào cần tùy thuộc vào các yếu tố như :
tính chất và tầm quan trọng của công trình, thời gian, tính chất và chiều dày của
lớp đất yếu, giá thành xây dựng.
1.2 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH
NGOÀI NƯỚC:

ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Ở TRONG VÀ

Đất bùn và đất sét yếu rất phổ biến ở châu Á. Nên cùng với Việt Nam,
một số nước châu Á khác như Thái Lan, Malaysia…. cũng có những biện pháp xử
lý nền đất yếu dưới nền đất đắp.
Công trình san lấp ở Malaysia trên nền đất yếu sâu 20 m có sức kháng cắt
từ 1 – 5 kPa, sử dụng vải địa kỹ thuật kết hợp với vật liệu truyền thống là tre để
tăng khả năng chịu tải của nền đất yếu.

Hình 1.1 Công trình san lấp ở Malaysia xử lý nền bằng VĐKT và tre
Trong vài năm gần đây, PVD (Prefabricated Vertical Drain) thực sự được
áp dụng rộng rãi trong các công trình thực tế ở đồng bằng Bangkok. Hai dự án
lớn tiêu biểu là hệ thống đường cao tốc vành đai Bangkok (Bangkok Outer Ring
Road) và đường Bangkok – Chonburi. Hai công trình này PVD được thiết kế với

-8-

chiều dài từ 8 đến 12 m, bố trí trên mặt bằng theo lưới tam giác với khoảng cách
1,2 m (Hình 1.2õ). Các công trình này đã được thi công. Những số liệu đo đạc
trong thời gian chất tải cho thấy PVD đã làm việc tốt .

Hình 1.2 Xử lý nền bằng PVD đường cao tốc Bangkok - Chonburi
Tại Việt Nam, một thí nghiệm áp dụng PVD vừa được tiến hành trên
tuyến đường cao ốc dự kiến Bình Thuận - Nhà Bè (MAA, 1995). Ở công trình
này, các đập thí nghiệm được đắp đến chiều cao 3 m trên nền đất có tỷ số cố kết
trước trong khoảng từ 1 đến 10, sử dụng PVD với chiều dài 14 m, khoảng cách
1,5 m và 2,5 m. Đập thí nghiệm dài 140 m được chia ra làm 3 đoạn mỗi đoạn
khoảng 45 m. Đoạn giữa không có PVD dùng để so sánh với hai đoạn còn lại có
xử lý bằng PVD. Kết quả đo lún cho thấy rằng sau 4 tháng kể từ ngày chất tải,
tổng độ lún của nền đạt đến 0,8 m. Tuy nhiên, không có sự khác biệt đáng kể
giữa các mặt cắt có và không có xử lyù.


-9-

MỘT SỐ HÌNH ẢNH XÓI LỞ VÀ MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC NỀN ĐƯỜNG

Hình 1.3 Mất ổn định mái dốc nền đường đắp ở Thái Lan

Hình 1.4 Xói lở mái dốc nền đường đắp ở Thái Lan


- 10 -

MỘT SỐ HÌNH ẢNH MẤT ỔN ĐỊNH TRƯT MÁI ĐẮP

Hình 1.5a Trượt nền đường đắp vào cầu Trường Phước
(Quận 9 – TP. Hồ Chí Minh 4/1999)

Hình 1.5b Hình ảnh vết nứt của cung trượt chiếm 2/3 nền đường đắp
vào cầu Trường Phước (Quận 9 – TP. Hồ Chí Minh 4/1999)