Ứng xử của đất yếu trong quá trình gia tải trước

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

Thầy hướng dẫn khoa học :

TS. CHÂU NGỌC ẨN

Thầy chấm nhận xét 1:

Thầy chấm nhận xét 2:

Luận Văn Thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 06 tháng 09 năm 2004


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: TẠ THỊ THU HIỀN

PHÁI: NỮ

NGÀY THÁNG NĂM SINH: 20 – 01 – 1973

NƠI SINH: HẢI PHÒNG

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU

MÃ SỐ: 31.10.02

I/- TÊN ĐỀ TÀI:
“ ỨNG XỬ CỦA ĐẤT YẾU TRONG QUÁ TRÌNH GIA TẢI TRƯỚC”.
II/- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. NHIỆM VỤ:
Nghiên cứu làm sáng tỏ thêm ứng xử của đất trong quá trình gia tải trước, tìm ra quy
luật thay đổi sức chống cắt của nền đất theo mức độ cố kết của chính nền đất ấy, tìm ra
mối liên hệ giữa sức chống cắt và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, từ đó áp dụng để tính
toán nền.

2. NỘI DUNG:
PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Chương I: Tổng quát về ứng xử đất yếu và phân bố đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long.
Chương II: Sơ lược ứng xử đất dưới diện có gia tải

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương III: Cơ sở lý thuyết để nghiên cứu ứng xử của đất yếu khi gia tải trước
Chương IV: Kết quả thí nghiệm trong việc xác lập quy luật thay đổi sức chống cắt trong
quá trình cố kết đất và quan hệ giữa sức chống cắt và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư.
Chương V: Áp dụng tính toán.
Xử lý nền cho khu nhà hành chánh của nhà máy Phân Đạm Cà Mau bằng phương pháp
gia tải trước.
Chương VI: Kết luận và kiến nghị

-

Tài liệu tham khảo

-

Tóm tắt lý lịch
PHẦN III: PHỤ LỤC

III/- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

:

9 /2 /2004

IV/- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

10 / 8 /2004

V/- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :

TS. CHÂU NGỌC ẨN

THẦY HƯỚNG DẪN 1 THẦY HƯỚNG DẪN 2

CHỦ NHIỆM NGÀNH

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

Th.S. VÕ PHÁN

TS. CHÂU NGỌC ẨN

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc só đã được Hội đồng Chuyên ngành thông qua.
Ngày
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

tháng

năm 200

P.TRƯỞNG KHOA KY ÕTHUẬT XÂY DỰNG

TS. CHÂU NGỌC ẨN


PHẦN I

Nghiên cứu TỔNG QUAN


PHẦN II

Nghiên cứu đi sâu VÀ
phát triển


PHẦN III

KẾT LUẬN và kiến nghị

Lời cảm ơn!
Để có thể hoàn thành Luận văn Thạc só này, tôi chân thành
biết ơn tất cả q Thầy Cô đã tận tình truyền đạt những kiến thức
trong suốt quá trình học, cũng như trong thời gian làm luận văn cao
học.
Trước hết, tôi xin chân thành cám ơn Giáo Sư Tiến Só Khoa
Học Lê Bá Lương. Người đã tận tình truyền đạt cho tôi những
kiến thức q báu trong suốt khóa học, với sự quan tâm giúp đỡ
thường xuyên của Giáo Sư là nguồn động viện rất lớn để tôi hoàn
thành luận văn cao học này.
Xin chân thành biết ơn Tiến só Châu Ngọc Ẩn - người hướng
dẫn khoa học đã truyền đạt cho tôi những kiến thức khoa học q
báu trong quá trình học và những ý kiến đóng góp quan trọng của
thầy đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn cao học này.
Xin tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng
Quản lý sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa Tp. Hồ Chí
Minh đã giúp đỡ trong suốt khóa hoïc.


MỤC LỤC
Phần I

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Chương mở
đầu

Nghiên cứu tổng quan về ứng xử đất yếu dưới diện gia tải

1

Chương I

Nghiên cứu tổng quan về đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long
1.1 Khái quát về cấu tạo địa chất công trình
1.2 Phân bố đất yếu ở ĐBSCL

7

Phần II
Chương II

Chương III

NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Nghiên cứu về ứng xử của đất yếu dưới diện gia tải.
2.1 Gia tải bằng đất đắp kết hợp các đường thoát nước đứng
2.2 Gia tải bằng bơm hút chân không kết hợp các đường
thoát nước đứng
2.3 Sự biến đổi các chỉ tiêu cơ lý dưới diện có gia tải trước
Cơ sở lý thuyết để nghiên cứu ứng xử của đất yếu khi gia tải
trước
3.1 Cơ sở nghiên cứu về độ bền của đất
3.1.1 Đặc điểm về sức chống cắt (hay độ bền chống cắt)
của đất
3.1.2 Phương trình về độ bền chống cắt
3.1.3 Biểu thức tổng quát xác định đại lượng áp lực nước lỗ
rỗng
3.1.4 Các sơ đồ thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất

dính
3.1.5 Độ bền và sức chịu tải của nền
3.2 Cơ sở nghiên cứu về biến dạng của đất
3.2.1 Lún tức thời hay lún không thóat nước
3.2.2 Lún do cố kết sơ cấp
3.2.3 Xác định độ cố kết của nền đất yếu khi có xây dựng
các giếng cát thoát nước (sandy vertical drains):
3.2.4 Lún do cố kết thứ cấp
3.3 Cơ sở nghiên cứu về ứng suất của đất
3.3.1 Các pha trạng thái ứng suất của đất khi gia tải
3.3.2 Lộ trình ứng suất khi tiến hành gia tải bằng đất đắp
3.3.2.1 Lộ trình ứng suất của quá trình cố kết
3.3.2.2 Lộ trình ứng suất của phân tố đất dưới diện gia taûi

7
11
18
18
21
22
34
34
34
35
37
39
41
48
48
50

53
57
59
59
59
60
63


3.3.2.3 Lộ trình ứng suất trong thí nghiệm nén ba trục
64
3.3.2.4 Lộ trình ứng suất và trạng thái tới hạn của đất
67
3.3.2.5 Lộ trình ứng suất và trạng thái tới hạn tại một điểm 68
trong nền đất khi tiến hành gia tải trước bằng đất
đắp và bằng áp lực chân không
Chương IV

Chương V

Kết quả thí nghiệm về quy luật thay đổi sức chống cắt của
đất trong quá trình cố kết và quan hệ giữa sức chống cắt và
áp lực nước lỗ rỗng thặng dư
4.1 Nghiên cứu quy luật thay đổi sức chống cắt trong quá
trình cố kết
4.1.1 Phương pháp thí nghiệm được chọn lựa
4.1.2 Nguyên tắc của thí nghiệm cố kết trước khi cắt trực
tiếp
4.1.3 Điều kiện để ứng dụng kết quả lực dính ccu và góc
nội ma sát ϕcu từ thí nghiệm cắt trực tiếp có cố kết

trước
4.1.4 Thống kê kết quả thí nghiệm cắt theo sơ đồ CU
trên máy cắt phẳng kiểu ứng biến
4.1.5 Nhận xét về sự thay đổi sức chống cắt trong quá
trình cố kết đất
4.2 Nghiên cứu quan hệ giữa sức chống cắt và áp lực nước lỗ
rỗng.
4.2.1 Một số khái niệm
4.2.2 Thí nghiệm được tiến hành
4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia tăng áp lực
nước lỗ rỗng thặng dư trong quá trình cắt mẫu bùn
4.2.4 Nhận xét về mối liên hệ giữa sức chống cắt và áp lực
nước lỗ rỗng thặng dư trong quá trình cắt mẫu bùn
sét trong thí nghiệm ba trục CU

70

p dụng tính toán - Xử lý nền cho khu nhà hành chánh thuộc

128

71
71
71
72

73
96
98
98

98
99
127

Nhà máy Đạm Cà mau bằng phương pháp gia tải trước
Phần III
Chương VI

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận và kiến nghị
Phụ lục
Các hình ảnh thí nghiệm trong phòng
Các kết quả thí nghiệm để xác lập quy luật thay đổi của
sức chống cắt của đất và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư

140
143


Tài liệu tham khảo
Lý lịch khoa học


-1-

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ỨNG XỬ ĐẤT YẾU
DƯỚI DIỆN GIA TẢI
A. ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU
Trong những năm gần đây, do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của đất

nước, việc xây dựng mới, cải tạo nâng cấp cơ sở hạ tầng ở khu vực đồng bằng
Sông Cửu Long đã và đang trở thành một vấn đề được quan tâm nhiều nhất.
Khu vực đồng bằng sông Cửu Long là một vùng châu thổ có địa bàn đất yếu
rộng, bề dầy tương đối lớn, có khả năng chịu lực kém. Các công trình xây
dựng bên trên lại đòi hỏi mức độ ổn định cao về cường độ. Chính vì vậy, việc
nghiên cứu lựa chọn phương pháp xử lý nền đất yếu đạt hiệu quả kinh tế, thời
gian thi công và đặc biệt là đảm bảo tốt chất lượng công trình xây dựng bên
trên là vô cùng cần thiết. Khi áp dụng bất kỳ phương pháp xử lý nào để xử lý
nền đất yếu, thì việc đầu tiên ta phải nắm rõ được là nền đất ấy sẽ ứng xử ra
sao. Bởi lẽ đất yếu ở trạng thái tự nhiên có sức chịu tải thấp, độ biến dạng lớn,
nhưng theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng công trình, sức chịu tải của
nền đất tăng lên hay giảm xuống, tốc độ biến dạng của nền đất có thế tắt dần
hay phát triển, các chỉ tiêu cơ lý của đất nền sẽ biến đổi theo hướng có lợi hay
bất lợi cho sự ổn định của công trình. Khi hiểu được ứng xử của đất thì việc
tính tóan nền đất không phải chỉ xác định sức chịu tải và độ lún của nền theo
các đặc trưng cơ lý của đất nền ở trạng thái tự nhiên được xem là không đổi
theo thời gian mà phải xét đến quá trình biến đổi của chúng theo thời gian.
Trong khuôn khổ luận văn này qua việc nghiên cứu, thu thập các tài
liệu trong và ngòai nước, bằng các kết quả thí nghiệm có được trong nhiều
năm công tác tại phòng thí nghiệm , tác giả mong muốn làm sáng tỏ thêm ứng
xử của đất trong quá trình gia tải trước, tìm ra quy luật thay đổi sức chống cắt
của nền đất theo mức độ cố kết của chính nền đất ấy, tìm ra mối liên hệ giữa
sức chống cắt và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, từ đó áp dụng để tính toán nền.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay, hầu hết các công trình xây dựng thuộc đồng bằng Sông Cửu Long
đều thuộc loại vừa và nho,û do đó, tải trọng của các công trình truyền xuống
đất đều tựa trên tầng trầm tích trẻ Holoxen (chủ yếu là các dạng đất yếu như
bùn sét, bùn á sét, bùn á cát, sét từ dẻo mềm đến dẻo chảy, đất than bùn).
Chính vì vậy, việc nghiên cứu ứng xử của đất yếu dưới diện gia tải cần được

quan tâm nghiên cứu đúng mực để làm cơ sở khoa học cho việc lựa chọn và


-2-

tính toán các biện pháp gia cố nền hơp lý, tiết kiệm được thời gian, kinh phí
mà vẫn đảm bảo độ ổn định của công trình xây dựng bên trên.

GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Do không đủ thời gian, tác giả chỉ nghiên cứu và thực nghiệm ứng xư’
của loại đất dính bão hòa nước trong qúa trình gia tải ở một số khu vực đại
diện ở phía nam.


-3-

B. TỔNG QUAN VỀ ỨNG XỬ ĐẤT YẾU
DƯỚI DIỆN GIA TẢI
1. Các loại biến dạng cơ bản của đất
Dưới tác dụng của tải trọng công trình, trong đất xảy ra năm biến dạng cơ
bản sau
Biến dạng tức thời: Xuất hiện ngay sau khi đất bị tác dụng của tải trọng,
do sức ép tức thời một phần thể tích khí tồn tại trong đất.
Biến dạng đàn hồi: Xảy ra giây lát khi có tác dụng của tải trọng, do độ
đàn hồi của kết cấu hạt rắn, các nước và khí có trong đất, biến dạng này có khả
năng phục hồi hoàn toàn nếu như độ chặt của đất không đổi. Trong thực tế khi
đất chưa đạt đến độ ẩm – độ chặt tốt nhất, dưới tác dụng của tải trọng trùng phục
biến dạn đàn hồi xảy ra có kèm theo biến dạng nén chặt. Biến dạng đàn hồi của
đất thường có trị nhỏ hơn so với biến dạng nén chặt.
Biến dạng nén chặt: Do tác dụng của các hạt rắn sắp xếp lại với nhau theo

chiều hướng chặt dần làm giảm thể tích lỗ rỗng trong đất. Do vậy, làm tăng góc
nội ma sát và lực dính, làm tăng độ bền, sức chịu tải và ổn định của đất. Khả
năng phục hồi của loại biến dạng này khi dỡ tải nhỏ vì gadien thấm thoát ban đầu
của đất đã tăng cao do nén chặt đất. Loại biến dạng này đóng vai trò chủ yếu
nhất so với các loại biến dạng khác ở trong đất. Đối với đất sét nén chặt, biến
dạng nén chặt có thể xảy ra hàng trăm năm , phụ thuộc vào tốc độ ép thoát nước
ra khỏi đất
Biến dạng từ biến: Diễn ra trong giai đoạn cố kết thứ hai (cố kết thứ cấp)
của đất. Trong giai đoạn này quá trình ép đẩy nước ra khỏi đất đã chấm dứt. Biến
dạng xảy ra dưới tác dụng của trọng lượng bản thân đất và tải trọng ngòai chủ
yếu là do sự tăng cao độ chặt của các màng nước liên kết xung quanh các hạt rắn,
điều này dẫn đến sự tăng tính nhớt của đất theo thời gian. Đồng thời, biến dạng từ
biến xảy ra do sự hóa già của các màng keo trong đất. Quá trình biến dạng này
diễn ra trong một thời gian khá dài từ hàng chục đến hàng trăm năm.
Biến dạng dẻo: Xảy ra khi trong nền đất xuất hiện vùng biến dạng dẻo
tương đối lớn.
Trong năm loại biến dạng kể trên biến dạng nén chặt và biến dạng từ biến
đóng vai trò quan trọng nhất dẫn đến độ lún của đất dưới tác dụng của tải trọng
công trình.
2. Các kiểu phá hoại cơ bản của đất


-4-

Khi tải trọng tác động lên nền vượt quá sức chịu tải giới hạn cho phép, nền
đất sẽ bị phá hoại theo ba dạng chính như sau
Phá hoại cắt (trượt) tổng quát:
Xảy ra khi dưới đáy móng hình thành mặt trượt chảy dẻo. Mặt trượt này
dần dần phát triển ra ngoài về một hoặc hai phía và cuối cùng tới mặt đất. Phá
hoại này xảy ra đột ngột và dẫn đến sự nghiêng đổ về cùng một phía. Dạng phá

hoại này thường xảy ra ở đất chặt hay đất quá cố kết có tính nén thấp trong điều
kiện không thoát nước
Phá hoại cắt (trượt) cục bộ:
Khi đất dưới móng đạt điều kiện chảy, mặt trượt hình thành nhưng không
phát triển tới mặt đất. Có thể xảy ra hiện tượng đẩy trồi mặt bên nhưng độ
nghiêng hình thành rất nhỏ. Dạng phá hoại này thường xảy ra ở đất dính có tính
nén cao
Phá hoại cắt (trượt) kiểu xuyên:
Mặt trượt giới hạn dần dần phát triển tới mặt đất kề với các phía của
móng. Mặt đất thường không có phễu lún mà được thay bằng sự kéo xuống. Dạng
phá hoại này thường xảy ra ở đất sét và bùn có tính nén cao trong điều kiện thoát
nước hoặc có thể xảy ra trong cát rời rạc nhưng ở độ sâu lớn hơn do tính nén của
lớp đất yếu nằm bên dưới


-5-

3. Các biểu hiện về ứng xử thường gặp của đất yếu gây sự cố cho công
trình trong khi tiến hành gia tải bằng khối đắp
Biểu hiện thứ nhất

Khối đắp, γkđ

Đất yếu, cuu

Hình 1.1.1-Hình ảnh nền đất bị phá hoại cắt
Khi áp lực do khối đắp tạo ra lớn hơn sức chịu tải giới hạn của nền đất, nền
đất bị lún, phá hoại cắt và phình trồi trên mặt đất.
Biểu hiện thứ hai

Hình1.1.2- Hình ảnh nền đất bị phá kiểu trượt sâu
Khi áp lực do khối đắp tạo ra lớn hơn sức chịu tải giới hạn của nền đất,
hình thành cung trượt nguy hiểm cắt qua cả khối đắp và nền đất .


-6-

4. Một số biểu hiện phổ biến nhất về ứng xử của đất yếu gây sự cố cho
công trình trong quá trình sử dụng:
Dưới tác động của tải trọng công trình bên trên, các tính chất cơ lý của đất
nền vẫn tiếp tục biến đổi theo thời gian và có thể gây hậu quả nghiêm trọng làm
hư hỏng công trình bên. Nguyên nhân chính dẫn đến sự hư hỏng công trình là do
quá trình cố kết của đất vẫn không ngừng xảy ra làm cho nền đất bị lún (kể cả
lún sơ cấp và lún thứ cấp).
Công trình bị hư hỏng do hiện tượng lún từ biến của nền đất, xảy ra và kéo
dài hàng chục, thậm chí hàng trăm năm sau.
Trường hợp của Tháp Pisa – Italy là một điển hình cụ thể.
Tháp Pisa có chiều cao là 55.9 m
Ngày nay, tháp Pisa đã bị nghiêng 2 m so với trục thẳng đứng.

Hình 1.1.3 – Hình Tháp Nghiêng Pisa, Italy
(a)Hình ảnh khi chưa bị nghiêng
(b) Hình ảnh ngày nay


-7-

Hình 1.1.4 -Hiện tượng lún xảy ra ở vị trí giữa các cột nhà.

Hình 1.1.5 -Hiện tượng lún xảy ra ở vị trí dưới chân tường nhà

Tất cả những sự cố đáng tiếc xảy ra cả trong quá trình thi công công trình
và sử dụng công trình đều gây ra những hậu quả đáng tiếc và nghiêm trọng, gây
thiệt hại về công sức, tiền của, thậm chí cả tính mạng con người. Chính vì vậy,
việc nghiên cứu về ứng xử của đất là một việc làm vô cùng quan trọng và cần
thiết


-7-

CHƯƠNG I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG
SÔNG CỬU LONG
1.1

Khái quát về cấu tạo địa chất công trình

Theo kết quả nghiên cứu của Tổng Cục Địa Chất cho rằng cấu trúc
ĐBSCL có dạng bồn trũng theo hứơng Đông Bắc – Tây Nam mà trung tâm bồn
trũng có thể là vùng kẹp giữa sông Tiền và sông Hậu, khu vực này có móng đá
sâu tới 900m. Vây quanh vùng trung tâm là các vùng cánh của bồn trũng và xa
hơn là các đới nâng cao của móng đá lộ ra ở Bình Dương, Đồng nai, Tây Ninh
bên kia là núi đá ởø Hà Tiên, An Giang, vịnh Thái Lan. Phủ trên móng đá là tập
hợp các thành tạo bở rời có tuổi từ Neogen đến đệ tứ, trên cùng là lớp trầm tích
trẻ có tuổi khoảng 15.000 năm có chiều sâu lên tới 110m, đây cũng chính là tầng
đất yếu trên mặt, móng của các công trình chủ yếu được đặt trên tầng đất yếu
này.
Đồng bằng sông Cửu Long được tạo thành nhờ quá trình bồi tụ và lắng
đọng trầm tích trong điều kiện biển nông, cùng với dòng chảy của các sông ra
biển (sông Cửu Long, sông Vàm Cỏ, sông Sài Gòn).
Địa hình khu vực có đặc điểm chung là bằng phẳng, cao độ 0.5 – 1.5 m,

hơi nghiêng ra biển với độ dốc không đáng kể. Trầm tích đồng bằng Sông Cửu
Long thuộc loại trầm tích trẻ, trong đó trầm tích Holoxen bao phủ hầu như khắp
bề mặt đồng bằng với chiều dày tầng đất yếu từ vài mét đến vài chục mét. Dựa
theo chiều dày tầng đất yếu có thể chia đồng bằng Sông Cửu Long thành ba khu
vực sau:
• Khu vực 1: có lớp đất yếu dày từ 1 – 30 m, bao gồm các vùng đô thị Sài
Gòn và các vùng ven đô, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ
Đông, phía tây Đồng Tháp Mười, rìa quanh vùng Thất Sơn cho tới vùng
ven Hà Tiên, Rạch Giá, rìa đông bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biên
Hòa.
• Khu vực 2: có lớp đất yếu dày từ 5 – 30 m, phân bố kế cận khu vực 1 và
chiếm đại bộ phận đồng bằng và trung tâm Đồng Tháp Mười.
• Khu vực 3: có lớp đất yếu dày từ 5 – 30 m chủ yếu thuộc lãnh thổ các tỉnh
Cửu Long, Bến Tre, tới vùng duyên hải các tỉnh Minh Hải, Hậu Giang,
Tiền Giang.
Các lớp trầm tích trên thuộc 3 nhóm đất: bời rời, mềm dính và đất có thành
phần, trạng thái, tính chất đặc biệt.


-8-

Do điều kiện thành tạo của đồng bằng, phần chính của khoáng sét tạo đá
có nguồn gốc lục địa, với điều kiện hóa lý mới của đới tạo đá, khoáng vật sét bị
biến đổi và chuyển thành những khoáng vật mới. Chất hữu cơ đóng vai trò đáng
kể, quyết định một loạt các tính chất đặc biệt của đất ở đồng bằng mà ở nơi khác
không có: trương nở, co ngót và nén lún. Quá trình tạo đá của các trầm tích trẻ ở
đồng bằng là quá trình khử nước và nén chặt, nhờ các quá trình hóa lý và áp lực
của trọng lượng bản thân. Do đó các tầng trầm tích trẻ ở đồng bằng có độ bền
tăng theo chiều sâu. Nhìn chung các trầm tích nằm ở tầng tiếp xúc với đá gốc có
độ cố kết lớn nhất và độ bền cao hơn so với các lớp bên trên. Mặt khác, do ảnh

hưởng của vận động kiến tạo, miền đồng bằng bị sụp lún, địa hình đá gốc
nghiêng ra biển tạo ra các tầng trầm tích tiếp xúc với đá gốc có độ nghiêng tăng
dần từ miền Đông Nam Bộ và Vịnh Thái Lan về sông Tiền, sông Hậu, và mức độ
cố kết của các trầm tích sẽ tăng theo chiều ngang từ biển vào phía Đông Bắc và
từ phía Đông và phía Tây về sông Tiền, sông Hậu.
1.1.1 Về địa tầng
Về mặt địa tầng thuộc thạch học của đệ tứ, đồng bằng Sông Cửu Long chia
ra 2 phạm vi địa tầng khá rõ rệt:
• Tầng bồi tích tre’ có tuổi Holoxen (QI.III): được phân chia thành 3 bậc:
o Bậc Holoxen dưới – giữa QIV 1-2 gồm cát màu vàng và xám tro,
chứa sỏi nhỏ cùng kết von sắt, phủ lên tầng đất sét loang lổ
Pleitoxen, chiều dày đạt tới 12m.
o Bậc Holoxen giữa QIV.2 gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và
xám vàng, chiều dày từ 10 – 70m.
o Bậc Holoxen trên QIV.3 gồm tầng trầm tích khác nhau về điều kiện
tạo thành, thành phần vật chất, tuổi và diện phân bố:
ƒ Tầng trầm tích biền, sông biển hỗn hợp và sinh vật m QIV.3,
mab QIV.3 gồm cát hạt mịn, bùn sét hữu cơ…
ƒ Trầm tích sinh vật – đầm lầy ven biển b a m QIV.3 gồm bùn
sét hữu cơ, than bùn.
ƒ Tầng trầm tích sông hồ hỗn hợp và sinh vật anb QIV.3 gồm
bùn sét hữu cơ.
ƒ Tầng bồi tích a QIV.3 gồm sét, á sét chảy, bùn á sét hoặc
bùn sét hữu cơ.
Chiều dày của thành tạo trầm tích Holoxen trên biến đổi từ 9 – 20m, trung
bình 15m. Toàn bộ chiều dày trầm tích Holoxen đạt tới 100m.


-9-

• Tầng bồi tích cổ hay trầm tích Pleitoxen:
Đồng bằng sông Cửu Long gồm 3 - 5 tập hạt mịn xen kẹp với 3 - 5 tập hạt thô,
mỗi tập tương ứng với Pleitoxen trên, giữa và dưới. Mỗi tập hạt mịn có chiều dày
từ 1 - 2m đến 40 - 45m, các tập hạt thô được đặc trưng bằng bề dày thay đổi từ 4 85m.
1.1.2. Về địa chất thủy văn
Mực nước ngầm dưới đất trong trầm tích Holoxen rất nông (thường cách
mặt đất từ 0.5-2m) và có quan hệ chặt chẽ với nước sông. Vùng gần biển và
trũng: nước thường lợ vì chịu ảnh hưởng lớn của nước thủy triều. Nước trong trầm
tích cổ là nước có áp, tương ứng với 3 -5 nhịp hạt thô có 3 -5 tầng chứa nước có
áp.
Cũng do nước biển xâm nhập từng thời kỳ tạo ra vùng nước lợ ở những khu
vực trũng, hòa vào những phù du thực vật do phù sa sông Cửu Long mang lại,
trầm tích tại chỗ trong điều kiện khí hậu nóng ẩm bị phá hủy để hình thành S2Fe.
Do trên mặt đất không thoát nước được, không bị oxyt sắt hóa nên độ pH thường
từ 5 -7,5. Còn khi nước biển rút đi, đất chứa các hữu cơ thực vật bị phơi ra, bị bốc
hơi nên S2Fe bị oxyt hóa tạo thành H2SO4.
Axit này tác dụng rất mạnh với Aluminat có trong đất sét và giải phóng
nhôm. Kết quả đất thường ngã sang màu vàng nâu chứa nhiều sulfat sắt, sulfat
nhôm và bị chua, thường gọi là đất phèn có độ pH từ 1-4.
1.1.3 Một số đặc điểm chung vê đặc tính xây dựng
• Ngoài lớp trên cùng có bề dày khoảng 0.5 đến 3.0 m đã được cải tạo tháo
khô (bốc hơi), thổ nhưỡng hay thổ cư hóa, các tầng trầm tích trẻ Holocene
có các đặc điểm chung về đặc tính xây dựng như sau:
• Có đặc trưng xúc biến: độ nhạy khoảng từ 3 đến 4, cá biệt có thể đạt đến
8-9, khi đất bị phá hoạt kết cấu cường độ có thể coi như bằng không (bùn
sét chế bị hầu như không làm được thí nghiệm nén đơn vì đất tự chảy là
hiện tượng đất chảy thật)
• Rất mềm yếu, hoàn toàn bão hòa nước, đang trong quá trình phân hủy hấp
thụ hóa sinh, độ ẩm rất cao từ 50 đến 100% (có khi đến 120%); khối lượng
thể tích khô nhỏ, thøng không quá 1g/cm3; độ sệt IL<1,0; hệ số rỗng

e>1,000 thậm chí có khi từ 2,000 đến 3,000.
• Tính nén cao, chỉ số nén Cc biến đổi từ 0,5 đến 1,5.Mô đun tổng biến dạng
Eo từ 5 đến 10 kG/cm2
• Cường độ sức chống cắt nói chung đều dưới 20 Kpa.


- 10 -

• Tính thấm nước thấp: Hệ số thấm theo phương đứng khoảng 10-6 đến 10-8
cm/s, không có lợi đối với nền cố kết thoát nước. Đồng thời chu kỳ đầu gia
tải, nền thường xuất hiện áp lực nước lỗ rỗng cao, ảnh hưởng đến cường độ
của nền và phản ảnh thời gian lún kéo dài.
• Tính không đồng đều: Do hoàn cảnh trầm tích,trong tầng đất dạng sét
thường cục bộ có kẹp tầng đất bột chiều dày không giống nhau khiến cho
sự phân bố theo hướng ngang và hướng đứng có sự khác biệt.


- 11 -

1.2

Phân bố đất yếu ở ĐBSCL

Hình 1.2 Bản đồ phân bố đất yếu ở Đồng bằng Sông Cửu Long


- 12 -

Phân bố rộng, chiếm phần lớn diện tích bề mặt khu vực ĐBSCL
Theo đặc trưng thành phần thạch học, tính chất địa chất công trình, địa

chất thuỷ văn và chiều dày của tầng đất yếu có thể chia thành 5 khu vực đất yếu
khác nhau
Khu vực I: Khu đất sét màu xám nâu, xám vàng (bmQIV) bao gồm các
loại đất sét, á sét màu xám nâu, có chỗ đất mềm yếu nằm gối lên trên trầm tích
nén chặt QI-II và chiều dày không quá 5m.
Khu vực này thuộc đồng bằng tích tụ, có chỗ trũng lầy nội địa, cao độ từ 1
÷ 3m. Nước dưới đất gặp ở độ sâu 1÷ 5m. Nước này có tính ăn mòn acid và
ăn mòn sulfat.
• Khu vực II: Bao gồm các loại đất yếu: bùn sét, bùn á sét, bùn á cát
(a,amQIV) xen kẹp với các lớp á cát .
-

Phân khu II a:
Bùn sét, bùn á sét, phân bố không đều hoặc xen kẹp, tựa lên trên nền
sét chặt QI-III, chiều dày không quá 20m.
Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độ cao từ 1÷1,5m đến 3÷4m.
Mực nước ngầm cách mặt đất 0,5÷1,0 m, nước có hoạt tính có khả
năng ăn mòn bêtông và bêtông cốt thép.

-

Phân khu II b:
Khu vực này thường gặp các loại đất yếu như: bùn sét, bùn á sét,
chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp, chiều dày tầng đất yếu có thể
đạt đến 80m.

-

Phân khu II c:
Trong thực tế xây dựng công trình gặp các loại đất yếu như: bùn sét,

bùn á sét, chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp gối lên trên nền đất
sét chặt chặt QI-III, chiều dày không quá 25m.

-

Phân khu II d:
Ở phân khu này thường hay gặp những dạng đất nền yếu như trường
hợp các phân khu IIa , IIb , IIc đã nêu ở trên. Bề dày tầng đất yếu nhỏ
hơn 30m.

• Khu vực III: Đất nền trong khu vực này bao gồm các dạng sau: Cát hạt
mịn, á cát, xen kẹp ít bùn á cát, chúng được chia thành các phân khu như
sau:
-

Phân khu III a:


- 13 -

Đất nền ở đây thường gặp chủ yếu là các loại á cát, cát bụi, xen kẹp ít
bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (m, am, abm QIV), chúng nằm trực tiếp
trên nền trầm tích nén chặt QI-III. Chiều dày tầng trầm tích yếu ở đây
không quá 60m. Địa hình ở khu vực này là đồng bằng tích tụ và đồng
bằng tích tụ gợn sóng ven biển với độ cao từ 1÷2m đến 5÷7m. Mực
nước ngầm xuất hiện cách mặt đất 0,5 ÷ 2,0 m, nước có tính ăn mòn.
-

Phân khu IIIb:
Đất nền ở phân khu này cũng có những đặc trưng giống như Phân khu

IIIa, nhưng chiều dày tầng Holoxen không quá 40m.

-

Phân khu IIIc:
Nền đất yếu ở đây có các tính chất, đặc trưng giống như IIIa, IIIb,
nhưng chiều dày của tầng Holoxen không quá 25m.

• Khu vực IV: Nền đất yếu ở khu vực này thường gặp các loại điển hình là
đất than bùn xen kẹp bùn sét, bùn á sét, cát bụi và á cát chúng cũng được
chia thành các phân khu như sau:
-

Phân khu IVa:
Các loại đất hay gặp là: đất than bùn, sét, bùn á sét (mb QIV) , chúng
thuộc tầng đất yếu Holoxen có chiều dày không quá 25m, gối lên nền
trầm tích chặt QI-III .
Địa hình ở vùng này có dạng đồng bằng tích tụ sinh vật biển có cao độ
từ 1,0 đến 1,5m.
Mực nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, nước có tính ăn mòn hóa
học đối với kết cấu công trình.

-

Phân khu IV b:
Đất yếu ở đây bao gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét (abm QIV), thuộc
tầng Holoxen, chiều dày của chúng không quá 50 m phủ trên tầng QIIIII và N2.
Địa hình ở đây là dạng đồng bằng tích tụ trũng lầy, cửa sông bị luồn
lạch chia cắt rất mãnh liệt. Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất,
nước có hoạt tính ăn mòn cao. Ở đây phổ biến các quá trình địa chất

động lực như xâm thực bờ và đáy sông.

• Khu vực V: Đất yếu ở khu vực này thường gặp là bùn á sét và bùn á cát
ngập nước. Địa hình ở đây là dạng đồng bằng tích tụ, trũng lầy dạng vịnh,
cửa sông.


- 14 -

Mực nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, chịu ảnh hưởng của chế độ
thủy triều, nứớc có tính ăn mòn hóa học .
Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ và đáy
sông, hiện tượng lầy hóa.


- 15 -

1.3

Đặc trưng cơ lý của đất bùn ở tỉnh Cà Mau
Đặc trưng cơ lý của đất bùn ở tỉnh Cà Mau theo giá trị
trung bình được trình bày ở bảng 1

STT

Các chỉ tiêu

Bùn sét
mabQIV

1

Chiều sâu (m)

7.5 – 32

2

Thành

Sỏi > 2 mm

-

3

phần

Cát 2 – 0.05 mm

15

4

hạt

Bụi 0.05 – 0.005

30

5

%

Sét < 0.005 mm

46

6

Thành phần hữu cơ

9

7

Độ ẩm W %

66.2

8

Dung trọng tự nhiên γW (g/cm3)

1.63

9

Dung trọng khô γc (g/cm3)

0.98

10

Tỷ trọng

2.68

11

Hệ số rỗng ε

1.73

12

Độ bão hoà G (%)

100

13

Giới hạn chảy WL (%)

61.2

14

Giới hạn dẻo WP

36.9

15

Chỉ số dẻo Ip (%)

24.3

16

Độ sệt B

1.20

17

Góc ma sát ϕ (độ)

5

18

Lực dính c (kg/cm2)

0.07

19

Hệ số nén lún a1-2 (kg/cm2)

0.140

Bảng 1 Đặc trưng cơ lý của đất bùn ở tỉnh Cà Mau
theo giá trị trung bình