Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cọc xi măng đất trong thiết kế tính toán ổn định mái dốc ở tp đà lạt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
*****

NGUYỄN HỒNG THANH NAM

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ CỌC XI
MĂNG - ĐẤT TRONG THIẾT KẾ TÍNH TỐN
ỔN ĐỊNH MÁI DỐC Ở TP. ĐÀ LẠT

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HCM, tháng 12 năm 2010


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghiã Việt Nam

PHÒNG ĐÀO TÀO SAU ĐẠI HỌC

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
`
Họ và tên học viên: NGUYỄN HOÀNG THANH NAM. . . . Phái: Nam……
Ngày, tháng, năm sinh: 02/11/1979. . . . . . . . . . . . . ..

Nơi sinh: Tp Đà lạt

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

MSHV: 09090302

1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CỌC XI MĂNG
- ĐẤT TRONG THIẾT KẾ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC Ở TP. ĐÀ
LẠT
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT ĐÀ LẠT, CÁC PHƯƠNG PHÁP ỔN
ĐỊNH MÁI DỐC VÀ CỌC XI MĂNG ĐẤT
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BẰNG CỌC
XI MĂNG ĐẤT
Chương 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐẤT NỀN VÀ
CỌC XI MĂNG ĐẤT TRONG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
Chương 4: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ỔN ĐỊNH MÁI
DỐC KHI SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CỌC XI MĂNG
KẾT LUẬN
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị):
PHÓ GIÁO SƯ - TIẾN SĨ VÕ PHÁN
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông
qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

KHOA QUẢN LÝ

(Họ tên và chữ ký)

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

PGS-TS VÕ PHÁN

PGS-TS VÕ PHÁN


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cơ trong bộ mơn Địa Cơ Nền Móng, q
Thầy Cơ đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong ba học kỳ qua. Hơm
nay, với những dịng chữ này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất.
Em xin chân thành cám ơn Thầy PGS.TS. Võ Phán, người Thầy đã tận tình
hướng dẫn, giúp em đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức
quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Em xin chân thành cám ơn các Thầy PGS.TS. Châu Ngọc Ẩn, TS. Lê Bá
Vinh, TS. Bùi Trường Sơn, TS.Nguyễn Minh Tâm, TS. Trà Thanh Phương,
TS. Trần Xuân Thọ, TS Trần Tuấn Anh, TS Lê Trọng Nghĩa và các thầy cơ
trong bộ mơn đầy nhiệt huyết và lịng u nghề, đã tạo điều kiện tốt nhất cho em
học tập và nghiên cứu khoa học, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho em nhiều
tư liệu .

Xin chân thành cám ơn các Ban chủ nhiệm khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Phòng
Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt
quá trình học tập.
Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và tập thể cán bộ công nhân viên Sở Xây dựng
Lâm Đồng đã tạo điều kiện và giúp đỡ tơi để hồn thành khóa học.
Xin chân thành cảm ơn Cơng ty Cổ phần TCKS và kiểm định xây dựng Trường
Sơn đã giúp đỡ tơi trong q trình thí nghiệm mẫu để tơi hoàn thành luận văn này.
Một lần nữa xin gửi đến Q Thầy, Cơ. Cơ quan, đồng nghiệp và Gia đình lịng
biết ơn sâu sắc.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010
Học viên
Nguyễn Hoàng Thanh Nam


TĨM TẮT
Cơng nghệ cọc đất trộn xi măng được nghiên cứu như một giải pháp dùng để
tăng độ ổn định cho mái dốc tự nhiên tại TP Đà lạt. trên cơ sở lý thuyết dẻo, xác
định được áp lực tác dụng ngang lên cọc, một phần áp lực này được huy động để
chống lại sự dịch chuyển của mái dốc. Phân tích ổn định mái dốc được gia cố bởi
hàng cọc theo phương pháp giải tích để xác định được hệ số ổn định của mái dốc,
trên cơ sở đó phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định mái dốc khi sử dụng cọc
xi mang đất. thí nghiệm trong phịng để xác định các thơng số cần thiết của cọc đất
trộn xi măng khi phân tích ổn định mái dốc tại khu vực nghiên cứu. sử dụng phương
pháp phần tử hữu hạn để xác định nội lực của cọc, so sánh với giá trị giới hạn tính
tốn được từ kết quả thí nghiệm từ đó xác định được hệ số an toàn của cọc.

ABSTRACT
The deep soil cement is used to research as a methodology to increase the
stability for slope in dalat. is the basis of the theory of plasticity, determined the
lateral load forces acting on the pile section above the critical surface, a portion of

that force is assumed to be mobilized against the movement of the slope. Analysis
the stability of slope that reinforced with a single row of piles to determine the
number slope stability. Thus a new stability number that includes the pile reaction is
used to determine the modified critical surface and safety factor of the reinforced
slope. Laboratory analysis to determine some data of soil cement columns that used
to slope stability. PEM is used to calculator a moment and shear of pile, Compare
with the limited value to evaluate the safe factor of pile.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Giới Thiệu

1

2. Mục Đích Nghiên Cứu

1

3. Phương Pháp Nghiên Cứu

1

4. Ý Nghĩa Khoa Học Của Đề Tài

1

5. Giá Trị Thực Tiễn Của Đề Tài

2

6.Phạm Vi Nghiên Cứu

2

Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT ĐÀ LẠT, CÁC PHƯƠNG
PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ CỌC XI MĂNG ĐẤT

4

1.1. ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT

4

1.1.1. Nhóm vùng kiến tạo - xâm thực núi trung bình

4

1.1.2 Nhóm vùng xâm thực bào mịn núi thấp xen đồi

5

1.1.3 Nhóm vùng bóc mịn - xâm thực bình sơn và cao nguyên

5

1.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC

6

1.2.1.Phương pháp đắp đất tại chân mái dốc

6

1.2.3.Phương pháp thoát nước

7

1.2.3. Phương pháp dùng vải địa kỹ thuật

8

1.2.4.Phương pháp cọc bản

9

1.2.5.Phương pháp cân chỉnh mái taluy

9

1.2.6.Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc

10

1.2.7.Phương pháp neo trong đất

11

1.2.8.Phương pháp trồng cỏ trên mái dốc

12

1.2.9.Phương pháp sử dụng các kết cấu chắn giữ

12

1.2.10.Phương pháp tổ hợp

13

1.3.CỌC XIMĂNG ĐẤT

13

1.3.1.Giới thiệu chung

13

1.3.2. Các kiểu bố trí cọc xi măng đất

18

1.3.3. Tính toán cọc xi măng đất

19


1.3.4. Cơng tác thí nghiệm

22

1.3.5. Thực tế ứng dụng

24

Chương II :CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT

29

2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp gia cố nền bằng cọc xi măng - đất

29

2.1.1. Quá trình nén chặt cơ học

29

2.1.2. Quá trình gia tăng cường độ của cọc gia cố và sức kháng cắt của đất
nền

30

2.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC

31

2.2.1.Các giả thiết tính tốn

32

2.2.2. Phương trình cân bằng mơmen

34

2.2.3 . Phương trình cân bằng lực

35

2.2.4. Phương trình cân bằng giới hạn tổng quát (GLE)

35

2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VỚI 1 HÀNG
CỌC

36

2.3.1 Xác định áp lực đất chủ động tác lên cọc

37

2.3.2 Ổn định của mái dốc có 1 hàng cọc

39

2.3.3 Ổn định của cọc xi măng đất

43

2.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

44

2.4.1. Phương pháp phân tích cho cọc chịu tải trọng ngang theo Mơ hình
nền Winkler

44

2.4.2 Phương pháp phần tử hữu hạn

46

Chương 3 :THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CỦA ĐẤT
NỀN VÀ CỌC XI MĂNG ĐẤT TRONG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI
DỐC

50

3.1 Thí nghiệm xác định các tính chất của đất nền

50

3.1.1 Định nghĩa các thông số liên quan

50

3.1.2 Công tác lấy mẫu và thí nghiệm đất

51

3.1.3 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý đất tự nhiên

52

3.2. Thí nghiệm xác định các thông số của cọc xi măng đất khi tính tốn ổn
định mái dốc

52

3.2.1 Lựa chọn các thơng số đầu vào

52


3.2.2. Thí nghiệm xác định các thơng số của cọc ximăng đất

56

Chương 4: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ỔN
ĐỊNH MÁI DỐC BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Ở TP.ĐÀ LẠT

66

4.1.Giới thiệu

44

4.2.Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định mái dốc bằng cọc xi
măng đất

74

4.2.1.Phân tích và so sánh hệ số ổn định mái dốc theo Ito Và Matsui và
Hassiotis và Chameau

74

4.2.2.Ảnh hưởng của khoảng cách cọc xi măng đất S/D đến hệ số an toàn
của mái dốc

78

4.2.3.Ảnh hưởng của giữa vị trí cọc ximang đất x đến hệ số an tồn của mái
dốc

84

4.2.4.Ảnh hưởng đường kính cọc xi măng đất đến độ ổn định mái dốc

88

KẾT LUẬN

93

KIẾN NGHỊ

94

TÀI LIỆU THAM KHẢO

95

PHỤ LỤC

97

Phụ lục 1. Kết quả thí nghiệm cọc xi măng đất

97

Phụ lục 2. Tính tốn nội lực của cọc

106


MỞ ĐẦU

1. Giới Thiệu
Trên đất nước ta, nhiều tỉnh thuộc vùng Tây – Tây Bắc, Tây nguyên và các tỉnh
Miền Trung và Tây Nguyên đều thuộc đất đồi dốc. Riêng thành phố Đà Lạt đã có
diện tích trên 290 km2 với độ dốc từ 80 – 300 chiếm hơn 80% diện tích của vùng
Hằng năm nhất là đến mùa mưa bão, rất nhiều đoạn đường, điểm dân cư, cơ sở
sản xuất và văn hoá cũng như ruộng nương … bị sạt lở, hư hỏng phải tốn nhiều tỷ
đồng để sửa chữa, bảo trì, khơi phục. Có nơi bị thiên nhiên uy hiếp đã phải di dời đi
chỗ khác. Ngoài ra, những thiệt hại về người và súc vật nuôi cũng như cây trồng
cũng là con số rất lớn.
Theo sự phát triển kinh tế chung của đất nước, kinh tế khu vực đang ngày càng
khởi sắc: nhiều điểm dân cư, đô thị, khu cơng nghiệp xuất hiện, khơng ít các điểm

du lịch mọc lên, thu hút rất nhiều khách trong nước và quốc tế. Những hoạt động
nhân sinh ấy thường gây ra những ảnh hưởng xấu đến sự ổn định chung của nền đất
dốc. Vì vậy, bảo đảm kinh tế-xã hội phát triển bền vững và thân thiện với môi
trường cũng như an sinh của cộng đồng, phòng tránh những rủi ro khi trượt lở là
một nhiệm vụ mới mẻ và nặng nề của những người xây dựng.
Có rất nhiều giải pháp ổn định mái dốc, trong đó giải pháp ổn định mái dốc
bằng cọc xi măng đất góp phần làm mái dốc ổn định bảo vệ các cơng trình bên trên
đồng thời không phá vỡ cảnh quan thiên nhiên. Đây được xem như một giải pháp
phù hợp với đặc điểm của thành phố Đà Lạt.
Công nghệ Cọc xi măng đất (XMĐ) là một trong những giải pháp xử lý nền
móng cơng trình yếu với khả năng ứng dụng tương đối rộng rãi như: Làm tường hào


chống thấm cho đê đập, gia cố nền móng cho các cơng trình xây dựng, sửa chữa
thấm mang cống và đáy cống, ổn định tường chắn, chống trượt mái dốc, gia cố đất
yếu xung quanh đường hầm, gia cố nền đường, mố cầu dẫn..... So với một số giải
pháp xử lý nền hiện có, cơng nghệ cọc XMĐ có ưu điểm là khả năng xử lý sâu (đến
50m), thích hợp với các loại đất yếu (từ cát thô cho đến bùn yếu), thi công được cả
trong điều kiện nền ngập sâu trong nước hoặc điều kiện hiện trường chật hẹp, trong
nhiều trường hợp đã đưa lại hiệu quả kinh tế rõ rệt so với các giải pháp xử lý khác.
2. Mục Đích Nghiên Cứu
Đề tài “Nghiên Cứu Ứng Dụng Thiết Kế Ổn Định Mái Dốc Cơng Trình Sử
Dụng Cơng Nghệ Cột Xi Măng- Đất” được nghiên cứu với các mục đích: Phân
tích những yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử của cọc xi măng đất, từ đó xác định được
mối quan hệ giữa hệ số an toàn của mái dốc vị và các yếu tố khác bao gồm vị trí
cọc, khoảng cách cọc và đường kính cọc.
3. Phương Pháp Nghiên Cứu
Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về ổn định mái dốc, và ổn định mái dốc có cọc.
Dựa trên các số liệu thí nghiệm tại khu vực nghiên cứu kết hợp lý thuyết để xác
đinh hệ số ổn định mái dốc. Nội lực của cọc được xác định bằng phần mềm Plaxis

3D Tunnel phiên bản 1.5
4. Ý Nghĩa Khoa Học Của Đề Tài
Công nghệ cọc xi măng đất đã được ứng dụng để giải quyết nhiều vấn đề về nền
móng cơng trình. Cơng nghệ này được ứng dụng trong vấn đề ổn định mái dốc bằng
tường chắn đã góp phần đưa ra thêm một lựa chọn cho người thiết kế khi tính tốn
ổn định mái dốc.
5. Giá Trị Thực Tiễn Của Đề Tài
Công nghệ cọc xi măng đất ứng dụng trong ổn định mái dốc đã giải quyết được
các vấn đề về ổn định mái dốc đồng thời công nghệ thi cơng đơn giản, an tồn và
hiệu quả kinh tế cao đồng thời cũng rất than thiện với môi trường.


6.Phạm Vi Nghiên Cứu
Phạm vi đề tài chỉ nghiên cứu đến trường hợp ổn định mái dốc trong trường hợp
mái đốc đồng nhất,chỉ có một hàng cọc, chưa đề cập đến trường hợp mái dốc có
nhiều lớp đất, mái dốc có từ 2 hàng cọc trở lên và các yếu tố về chất lượng của cọc
xi măng-đất .


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT ĐÀ LẠT, CÁC PHƯƠNG
PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ CỌC XI MĂNG ĐẤT

Ở Việt Nam gần đây công nghệ trộn sâu tạo cột Xi măng Đất (XMD) đã
được đưa vào sử dụng. Việc ứng dụng công nghệ mới này bước đầu đã thu
được những thành quả nhất định. Tuy nhiên việc ứng dụng nó vào ổn định
mái dốc cơng trình cịn gặp rất nhiều hạn chế do nhiều nguyên nhân như: Các
kết quả nghiên cứu, thí nghiệm chưa nhiều, Phương pháp tính tốn chưa rõ
ràng. Thành phố Đà Lạt với địa hình phần lớn là đồi dốc, việc lựa chọn được
phương pháp ổn định mái dốc phù hợp và hiệu quả về kinh tế rất được quan
tâm

Luận văn báo này phần nào giải quyết các khó khăn đó nhằm mục tiêu đưa
cơng nghệ tạo cột xi măng đất vào để giải quyết vấn đề ổn định mái dốc.
1.1 ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT
Có thể phân vùng địa chất cơng trình của thành phố Đà Lạt ra thành 3
nhóm:
1.1.1.Nhóm vùng kiến tạo - xâm thực núi trung bình
Nhóm này phân bố ở khu vực núi cao trung bình phía bắc và sườn phía
đơng Đà Lạt, khu vực đèo Prenn. Tham gia vào kiến trúc địa chất của vùng
có đá biến chất kết tinh, đá xâm nhập, phun trào axit và một ít phun trào
Kainozoi cũng như lục ngun Paleozoi và Mezozoi.
Địa hình có độ cao tuyệt đối 1.200 - 1.500 m, phân cắt sâu 300 - 500m,
phân cắt ngang 0,8 - 1km/km2, thung lũng sông thường hẹp, dốc đứng, nhiều
thác ghềnh, mặt cắt dọc sơng có độ dốc lớn (10 - 15o, có khi lớn hơn). Tầng


chứa nước liên tục hầu như không gặp, nước dưới đất phần lớn tồn tại trong
mùa mưa lũ.
Vận động tân kiến tạo khá mạnh, các quá trình ngoại sinh chủ yếu là phong
hoá, xâm thực của nước tràn bề mặt và dòng chảy, đổ đá, sụt đá và trượt lỡ.
Đất đá cấu tạo nền thuộc loại đá cứng, đất mềm rời thường lẫn nhiều dăm
vụn và bề dày mỏng đất trung bình. Ở đáy sơng có cuội, đá tảng nhưng hiếm
cát. Đá cuội, đá tảng được sử dụng làm vật liệu xây dựng chất lượng tốt.
Khu vực vùng kiến tạo - xâm thực núi trung bình này khơng thích hợp
cho xây dựng cơng trình dân dụng, cơng nghiệp, đường dây tải điện, đường
ống. Ở đây có thể xây dựng đường giao thơng, các cơng trình thuỷ lợi loại
nhỏ đến trung bình cũng như các cơng trình quốc phịng.
1.1.2 Nhóm vùng xâm thực bào mòn núi thấp xen đồi
Nằm kề khu vực trên là lãnh thổ các vùng xâm thực bào mòn núi thấp
xen đồi, phân bố ở khu vực Xuân Trường, Xuân Thọ, phía tây Đà Lạt. Trong
kiến trúc địa chất khu vực này có sự tham gia của đá biến chất Proterozoi, đá

xâm nhập Paleozoi, Mezozoi, các thành tạo lục nguyên phun trào Paleozoi,
Mezozoi, trầm tích lục nguyên Mezozoi muộn và một ít phun trào Kainozoi.
Các núi, đồi thường có độ cao 1.200 – 1.300m, phân cắt ngang trung bình
0,5 - 0,7km/km2, sườn thoải, mương xói phát triển nhiều nơi.
Các khu vực này tương đối thuận lợi cho xây dựng các loại cơng trình vì
đá nền cứng, cung cấp nước khá thuận lợi vì nước dưới đất ở những chỗ
thấp, thoải đã hình thành tầng chứa nước liên tục, vật liệu xây dựng khá
phong phú.
1.1.3. Nhóm vùng bóc mịn - xâm thực bình sơn và cao nguyên
Đặc trưng là bình sơn ngun Đà Lạt, có độ cao tuyệt đối 1.400 1.500m, lãnh thổ được cấu tạo từ đá biến chất Proterozoi, đá xâm nhập và


lục nguyên phun trào Mezozoi, lục nguyên Paleozoi, Mezozoi giữa và ít
phun trào bazan Kainozoi. Do tác động của quá trình bình ngun hóa trong
kỷ Neogen nên lãnh thổ địa hình cao nguyên khá bằng phẳng. Thỉnh thoảng
gặp một số đồi núi sót vượt cao so với chung quanh 50 - 200m, cá biệt có
đỉnh cao hơn, sườn thoải, mức độ phân cắt sâu 50 - 100m. Nước dưới đất đã
hình thành tầng chứa nước liên tục, song độ phong phú nước thấp, tầng chứa
nước nằm sâu 5 - 10m có khả năng ăn mịn bê tơng yếu. Vận động tân kiến
tạo yếu, q trình phong hóa feralit và mương xói, xói mịn bề mặt phổ biến.
Lãnh thổ các vùng này hồn tồn có khả năng xây dựng các cơng trình,
nhất là cơng trình cơng nghiệp, dân dụng, đường dây tải điện, đường ống,
đường giao thơng. Cơng trình thủy lợi chỉ thích hợp với quy mơ nhỏ đến
trung bình. Sức chịu tải của nền đất đạt tới 3-5 kg/cm3. Vật liệu đất, đá, cát,
cuội, sỏi khá phong phú.
1.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH MÁI DỐC[5]
Có rất nhiều phương pháp giữ ổn định mái dốc. Mỗi phương pháp có
những ưu nhược điểm riêng mà tùy thuộc vào địa chất, địa hình hay điều kiện
kinh tế kỹ thuật mà chọn phương pháp phù hợp nhất.
Dưới đây là một trong số phương pháp đã được áp dụng trong và ngoài

nước.
1.2.1.Phương pháp đắp đất tại chân mái dốc(loading the toe) :
Phương pháp này dùng có hiệu quả với các loại mái dốc sâu không ổn
định. Một dải đất dưới chân mái dốc (có thể là một lối đi dọc bờ kênh) sẽ có
tác dụng chống lại mơmen trượt và giữ ổn định nó.


Vật liệu của phần đất đắp này có thể là vật liệu lấy từ đỉnh mái dốc (bao
gồm cả việc cân chỉnh mái dốc) hay vật liệu mua từ bên ngồi về cơng
trường.

Hình 1.1 Phương pháp đắp đất tại chân mái dốc(loading the toe)
Phương pháp này đã được nghiện cứu tại trường cao đẳng của Thánh Hild
và Thánh Bede ở Durham ( đông bắc nước Anh) hay vùng Walton’s Wood ở
Staffordshire.
Ổn định mái dốc theo cách này thường không áp dụng với các loại mái
nơng. Tuy nhiên , có thể áp dụng khi có những lớp đất khơng ổn định, nhờ thế
có thể kiểm sốt tốt phạm vi phá hoại của lớp đất này.
1.2.2.Phương pháp thoát nước ( Drainage Methods) :
Đối với phương pháp này rất khó để xác định được tỷ lệ hiệu quả của việc
thoát nước.
Phương pháp này dùng tốt khi cần ổn định mái trong thời gian ngắn, vì về
lâu dài các đường rãnh cần được bảo trì và sữa chữa, mà việc đó rất khó kiểm
tra thực hiện và tốn kém.
Phương pháp này chia ra nhiều khe rãnh khác nhau:
+ Với loại rãnh nơng ( Thốt nước mặt) :


- Mục đích của phương pháp này là giảm nước mặt và do đó sẽ giảm áp
lực nước lỗ rỗng ở các tầng đất sâu hơn.

- Các rãnh rất dễ để sữa chữa nhưng cũng rất nhanh hư.
Có hai dạng thường dùng là:
- Dạng hình xương cá ( HerringBone shape)
- Dạng hình qn hàm (Chevron shape)
+ Với loại rãnh sâu:
Có rất nhiều cách thức để thể hiện loại rãnh sâu này với mục đích làm
giảm áp lực nước lỗ rỗng trong đất , tuy nhiên các vấn đề ổn định thành vách
các mạch sâu cần được xem xét.
Ở loại này thường thấy kết hợp các dạng sau:
- Các rãnh sâu đưa nước thoát đi
- Các hố khoan thoát nước dọc
- Các hố khoan thốt nước ngang

Hình 1.2 Các dạng thi cơng thường gặp của phương thốt nước
1.2.3. Phương pháp dùng vải địa kỹ thuật( Geotextiles) :


Vải đại kỹ thuật là loại vật liệu gia cường đất nhân tạo (thường làm bằng
chất dẻo)
Trong vùng ổn định của mái dốc, lưới địa kỹ thuật gia cường (geogrids)
được dùng, vì với chức năng gia cường nhờ cường độ chịu kéo của nó sẽ giúp
gia tăng các đặc tính cơ học của cơng trình đất thơng qua sự tương tác với đất
tại bề mặt chịu cắt. Ví dụ trong nền đắp lưới đại kỹ thuật gia cường có tác
dụng làm giảm mơmen phát sinh do khối trượt.

Hình 1.3 Mơ hình của phương pháp vải địa kỹ thuật với 3 lớp vải kỹ thuật gia
cường
Loại này rất thường được dùng để gia cố trượt nhỏ trong q trình thi cơng
đáo đất, và hiệu quả mang lại rất khả quan.
Ở nước ta phương pháp dùng vải địa kỹ thuật cũng đã áp dụng với một số

cơng trình và trong tương lai sẽ được sử dũng nhiều vì tính tiện dụng và giá
thành tương đối hợp lý của nó
1.2.4.Phương pháp cọc bản (sheet piling):
Đây là phương pháp gia cố tốn kém và không thường được dùng trừ khi
khả năng hồi phục ổn định của mái chiếm tỷ lệ cao. Tuy nhiên, nó lại thường
được dùng khi thi công các hố đào sâu trong đất yếu với áp lực rất lớn.


Ở phương pháp này, người ta dùng các loại cọc có hình dáng, chất liệu
khác nhau tùy theo thiết kế để phù hợp với điều kiện thức tế.
Một ví dụ là nó đã được dùng ở Team Valley thuộc vùng đơng bắc nước
Anh.

Hình 1.4 Phương pháp cọc bản (sheet piling):
1.2.5.Phương pháp cân chỉnh mái taluy( Regrading the slope):
Với loại này có thể chia thành 3 hướng sau:
– Cân chỉnh mái dốc để có được góc nghiêng thích hợp
– Giảm tồn bộ chiều cao mái dốc và vẫn giữ nguyên độ dốc mái.
– Lấy đất từ đỉnh mái đắp ở chân
+ Phương pháp cân chỉnh mái taluy:
Có thể thực hiện bằng cách đào vuốt mái hay đắp thêm để mái thoải hơn. Với
phương pháp này hiệu quả cao nhất là với các dạng mái nông không ổn định.


Hình 1.5 Phương pháp cân chỉnh mái taluy( Regrading the slope):
+ Phương pháp giảm chiều cao mái dốc:
Với những mái dốc nhân tọa ( có thể là trong lúc thi cơng đào đắp đất) thì
phương pháp hạ độ cao mái dốc rất hữu dụng, nhưng thường thì khơng thể
thực hiện vì phải tuân theo yêu cầu thiết kế.
Với mái dốc tự nhiên phương pháp này có thể được xem xét. Tuy nhiên,

việc giảm sự mất ổn định theo phương pháp này thu được kết quả không cao
bằng phương pháp đắp đất tại chân mái dốc, và phương pháp này cũng chỉ có
hiệu quả đối với các loại mái đào sâu hay đắp cao.

Hình 1.6 Phương pháp giảm chiều cao mái dốc
1.2.6.Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc (Piled-Slopes):
Đây là một phương pháp khá hợp lý khi ứng dụng ổn định trượt cho khu
vực rộng lớn. Vấn đề cơ bản của phương pháp này là dùng cọc hoặc các cấu
kiện gia cường gia cố thành hàng để ngăn chặn ảnh hưởng trượt của mái dốc
(slope reinforced)
Phương pháp này tiết kiệm được nhiều chi phí và mang lại hiệu quả cao
vì các cấu kiện gia cường mà cụ thể là cọc được đặt vào đất thành hàng với


những khoảng cách nhất định phụ thuộc vào thiết kế do vậy sẽ tiết kiệm được
vật liệu làm cọc.

Hình 1.7 Phương pháp ổn định mái dốc bằng cọc (Piled-Slopes):
Phương pháp này là phương pháp tìm hiểu chính của báo cáo này, do đó nó sẽ
được trình bày kỹ hơn ở các chương tiếp theo
1.2.7.Phương pháp neo trong đất (Soil Anchoring):
Thường thì neo trong đất đã được tạo một ứng suất trước, và nó là lực mà
nó cần để giữ ổn định mái. Để làm được vậy các neo phải được neo sâu vượt
qua cung trượt nguy hiểm của đất. Tuy nhiên, cần phải xem xét lực neo cùng
với một số lực khác phát sinh do các cung trượt ở sâu trong đất hay ma sát
giữa neo với đất….
Lực dọc trục neo gia tăng theo ứng suất ảnh hưởng của chiều sâu, bởi vì sự
gia tăng cường độ của mái taluy

Hình 1.8 Phương pháp neo trong đất (Soil Anchoring)

1.2.8.Phương pháp trồng cỏ trên mái dốc (“Grassing-Over” the slope):
Bằng cách trồng cỏ hay đắp cát bao phủ, ngay lập tức sẽ giảm được lượng
nước thấm vào mái dốc. Tuy nhiên, chỉ áp dụng được với các mái nông và đất
không quá yếu.
Phương pháp này thường được dùng để xử lý dài hạn, ít tồn kém và rất
đơn giản trong khi vẫn đáp ứng được yêu cầu về ổn định.
Ngoài ra, khi kết hợp với một số loại bụi cây trang trí sẽ tạo được tình
thẩm mỹ cho mái dốc.
1.2.9.Phương pháp sử dụng các kết cấu chắn giữ (Retaining
Structures):

Hình 1.9 Phương pháp tường chắn đất
Nói chung, phương pháp này khơng phải là phương pháp đặc biệt có hiệu
quả, vì rất khó để xây dựng cơng trình trên một nền đất trượt, chỉ những yêu
cầu đặt ra cần phải bảo đảm ổn định cho một cơng trình cũ cần được tái sử
dụng thì mới xem xét đến phương pháp này.
Người ta sẽ dự tính được lực tác dụng lên tường chắn nhờ vào lực trượt
bên trong đất bằng cách phân tích ổn định. Những lực nhận được dựa vào
trạng thía cân bằng mà có.


Tường chắn sẽ huy động thêm lực kháng làm cho mái dốc bị thay đổi hình
dạng. Lực này sẽ hoạt động dọc theo “ đường hoạt động” hướng vào đất hoặc
đá dưới mái dốc.
2.10.Phương pháp tổ hợp.
Phương pháp này thường dùng khi quy mơ cơng trình lớn, đây chính là
tổng hợp của các phương pháp nói trên.

Hình 1.10 Phương pháp sử dụng tổng hợp
*Nhận xét
- Nói chung, từ việc xem xét các mái dốc bị sự cố, chúng ta cần lựa đuợc
phương pháp chính sao cho việc giữ ổn định có hiệu quả nhất để ngay lập tức
có hiệu quả làm dừng hoạt động của mặt trượt.
- Để chọn được phương pháp chính, ta rút ra bảng chú ý sau:


Stt Phương pháp
1

Phương
chỉnh

Nhận xét
cân - Có hiệu quả tức thì

pháp
mái

dốc

(

regrading the slope).

- Khơng chắc sẽ có hiệu quả với thời gian,
điều này túy thươ65c vào điều kiện thời tiết

(bao gồm cả phương và điều kiện thực tế tại cơng trình.

pháp đắp đất chân taluy)
2

Phương
nước

pháp

thoát - Nên dùng nếu phương pháp cân chỉnh mái

(Drainage khơng thực hiện được

Method)

- Có hiệu quả tức thời trong đất có tính thấm
cao, và sẽ mất nhiều thời gian với đất hạt mịn.
- Mặt thoát nước rất phổ biến

3

Phương pháp có kết - Những kết cấu này có thể tạo áp lực chủ
hợp vật liệu khác. ( động( như ứng suất neo), cũng có thể là bị
như: neo. Vải địa kỵ động ( như tường chắn hay cọc bản chắn đất).
thuật, kết cầu chắn…)

- Những tác dụng bị động này chỉ có hiệu quả
chống chuyển động của mái dốc, nhưng diễn
biến của nó có thể sẽ không như mong muốn.

1.3.CỌC XI MĂNG ĐẤT(XMD)

1.3.1.Giới thiệu chung
Cọc xi măng đất (hay còn gọi là cột xi măng đất, trụ xi măng đất) -(Deep
soil mixing columns, soil mixing pile)


Cọc xi măng đất là hỗn hợp giữa đất nguyên trạng nơi gia cố và xi măng
được phun xuống nền đất bởi thiết bị khoan phun. Mũi khoan được khoan
xuống làm tơi đất cho đến khi đạt độ sâu lớp đất cần gia cố thì quay ngược lại
và dịch chuyển lên. Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng được phun vào
nền đất (bằng áp lực khí nén đối với hỗn hợp khô hoặc bằng bơm vữa đối với
hỗn hợp dạng vữa ướt).
Phạm vi ứng dụng: Khi xây dựng các cơng trình có tải trọng lớn trên nền
đất yếu cần phải có các biện pháp xử lý đất nền bên dưới móng cơng trình,
nhất là những khu vực có tầng đất yếu khá dày như vùng Nhà Bè, Bình
Chánh, Thanh Đa ở thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh ở đồng bằng sông
Cửu Long.
Cọc xi măng đất là một trong những giải pháp xử lý nền đất yếu. Cọc xi
măng đất được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý móng và nền đất yếu cho các
cơng trình xây dựng giao thông, thuỷ lợi, sân bay, bến cảng…như: làm tường
hào chống thấm cho đê đập, sửa chữa thấm mang cống và đáy cống, gia cố
đất xung quanh đường hầm, ổn định tường chắn, chống trượt đất cho mái dốc,
gia cố nền đường, mố cầu dẫn.


Hình 1.11 Cọc xi măng đất trong ứng dụng trong ổn định mái dốc[11]

Hình 1.12 Cọc xi măng đất trong ứng dụng gia cố nền đất yếu[11]
Ưu điểm

Có rất nhiều lợi thế của cọc XMD so với phương pháp cải tiến khác của
đất và kỹ thuật truyền thống. hỗ trợ kỹ thuật truyền thống cho người khai
quật, các vị trí của cọc XMD gây xáo trộn ít đất xung quanh, do đó, cho phép
cài đặt gần với nền tảng của một tịa nhà lân cận. Q trình thi công cọc XMD
tạo ra rung động thấp và ô nhiễm tiếng ồn. xây dựng này cũng thường nhanh
hơn các phương pháp truyền thống khác. Một lợi thế hơn bùn (diaphram) là
một bức tường giảm âm lượng của lợi phẩm tạo ra. Khả năng tạo ra các cột xi
măng đất để ổn định cơ bản đối với sự thất bại quay sâu cũng là một lợi thế
quan trọng xi măng đất buttresses được sử dụng để ổn định hố đào sâu và cải
thiện khả năng chịu lực, ngăn chặn thất bại sâu quay và biến dạng mặt đất
giảm. Ưu điểm chính của cọc XMD cho hỗ trợ là các mặt bích khai quật rộng
dầm thép, có hiệu quả trong uốn, có thể được đặt trong các cột xi măng đất,
gia cố. Sức mạnh của các cột xi măng đất có thể thay đổi dựa trên yêu cầu của
dự án bằng cách thay đổi tỷ lệ xi măng và nước vào trong đất tại chỗ. Điều
này cho phép các nhà thiết kế để kiểm sốt biến dạng thơng qua các chi tiết kỹ
thuật xi măng đất và độ cứng hệ thống. Do những tiến bộ trong thiết bị trộn,
theo dõi thời gian thực, và kiểm soát sự liên kết, vùng sâu trộn đã trở thành
một phương pháp hiệu quả để hỗ trợ khai quật.