Nguyên cứu sử dụng hợp lý các mỏ đất trên địa bàn thành phố quảng ngãi trong xây dựng đường ô tô

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

LÊ TRUNG SÔ

NGUYÊN CỨU SỬ DỤNG HỢP LÝ CÁC MỎ ĐẤT TRÊN
ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI TRONG XÂY DỰNG
ĐƢỜNG Ô TÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

LÊ TRUNG SÔ

NGUYÊN CỨU SỬ DỤNG HỢP LÝ CÁC MỎ ĐẤT TRÊN
ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI TRONG XÂY DỰNG
ĐƢỜNG Ô TÔ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng
Mã số: 60. 58. 02. 05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN HỒNG HẢI

Đà Nẵng - Năm 2018


i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi đƣợc thực hiện dƣới sự
hƣớng dẫn trực tiếp của TS. Nguyễn Hồng Hải.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Lê Trung Sô


ii

MỤC LỤC
Mở đầu……………………………………………………………………...................1

1. Lý do chọn đề tài……………………………………………............................1
2. Mục tiêu nguyên cứu…………………………………………………………..2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ………………………….............................3
4. Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………................3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài………………………………………3
6. Cấu trúc của luận văn…………………..……………………….......................3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN VÀ THỰC TẾ

KHAI THÁC, SỬ DỤNG CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN TRONG XÂY DỰNG
ĐƢỜNG Ô TÔ TẠI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI………………………………..5
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………………………..5
1.2 PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ.....................................6
1.3 KHÁI NIỆM, NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH CƢỜNG ĐỘ CỦA CPTN…….….12
1.4 YÊU CẦU CỦA CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN SỬ DỤNG TRONG XÂY DỰNG
ĐƢỜNG Ô TÔ…………………………………………..……………………………14
1.5 CÁC PHƢƠNG PHÁP CẢI THIỆN, NÂNG CAO CƢỜNG ĐỘ VÀ ỔN ĐỊNH
CƢỜNG CỦA CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN ………………………………………….17
1.6 THỰC TRẠNG KHAI THÁC SỬ DỤNG CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN TRONG
XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ TẠI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI………………….20
1.7 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1…………………………………………………………21
CHƢƠNG 2. THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG CẤP PHỐI THIÊN
NHIÊN TẠI CÁC MỎ ĐẤT XÃ TỊNH ẤN ĐÔNG VÀ XÃ TỊNH CHÂU THUỘC
THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI……………………………………………………...23
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ……………………..…………………………………………......23
2.2. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ………………………...23
2.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2………………………………………………………..37
CHƢƠNG 3. CẢI THIỆN CƢỜNG ĐỘ CẤP PHỐI MỎ ĐẤT SỐ 2 VÀ ĐỀ
XUẤT PHẠM VI SỬ DỤNG HỢP LÝ CÁC MỎ ĐẤT…………………………...38
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ…………………………………………………………………....38


iii
3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI THIỆN CƢỜNG ĐỘ …………..………………....38
3.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐẦM NÉN TIÊU CHUẨN VÀ CÁC CHỈ TIÊU
CƢỜNG ĐỘ CỦA HỖN HỢP CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN GIA CỐ XI MĂNG.......42
3.4. ĐỀ XUẤT MỘT SỐ DẠNG KẾT CẤU MẶT ĐƢỜNG ĐIỂN HÌNH SỬ DỤNG
CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN TẠI 3 MỎ ĐẤT NGHIÊN CỨU……………………….48
3.5. ĐỀ XUẤT PHẠM VI SỬ DỤNG HỢP LÝ CÁC MỎ CẤP PHỐI CHO CÁC

CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI……...……………55
3.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3………………………………………………………...55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………….…………57
1. KẾT LUẬN………………………………………………………………………...57
2. KIẾN NGHỊ………………………………………………………………………..58
3. NHỮNG TỒN TẠI VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI......58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao)
NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ
BIÊN BẢN HỌP ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ


iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CÁC KÝ HIỆU:
C
: Lực dính
φ
: Góc nội ma sát
WL
: Giới hạn chảy
WP
: Giới hạn dẻo
IP
: Chỉ số dẻo
γkmax
: Dung trọng khô lớn nhất
Wopt

: Độ ẩm tốt nhất
P
: Tải trọng khi phá hoại mẫu
F
: Tiết diện ngang trung bình của mẫu
D
: Đƣờng kính mẫu
h
: Chiều cao mẫu
W
: Độ ẩm của mẫu đất ở trạng thái khô
W0
: Độ ẩm của đất lúc lấy mẫu
M0
: Khối lƣợng đất đƣợc sử dụng để thí nghiệm
W1
: Độ ẩm cho trƣớc cần phải chế bị
γw
: Khối lƣợng thể tích của đất
Rn
: Độ bền nén ở trạng thái khô
Rec
: Cƣờng độ ép chẻ
Eđh
: Mô đun đàn hồi
CÁC CHỮ VIẾT TẮT:
CBR
: California Bearing Ratio
CPTN
: Cấp phối thiên nhiên

LA
: Los Angeles
AASHTO : American Association of State Highway and
Transportation Officials
USCS
: United soil classification system
GW
: Gravel Well-graded
GP
: Gravel Poorly-graded
FHWA
: Federal Highway Administration


v

NGUYÊN CỨU SỬ DỤNG HỢP LÝ CÁC MỎ ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ
QUẢNG NGÃI TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TƠ
Học viên: Lê Trung Sơ
Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng
Mã số: 60.58.02.05 Khóa: 20015 – 2017 Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt – Luận văn trình bày kết quả nghiên cứu, đánh giá chỉ tiêu cơ lý của 3 cấp phối
thiên nhiên lấy tại 3 mỏ đất khác nhau, gồm 2 mỏ đất xã Tịnh Ấn Đông và 1 mỏ đất xã
Tịnh Châu trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi đang đƣợc quy hoạch khai thác phục vụ xây
dựng các tuyến đƣờng trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi. Kết quả phân tích cho thấy cả 3
mỏ đất đều không thể sử dựng làm vật liệu cho lớp móng đƣờng ơ tơ. Mỏ đất số 1 và số 3
có các chỉ tiêu cơ lý tốt hơn mỏ số 2, có thể sử dụng làm vật liệu đắp cho 30cm trên cùng
của nền đƣờng. Mỏ đất số 2 chỉ có thể sử dụng để đắp trong phạm vi từ 30cm đến 80cm
cho nền đƣờng cao tốc, đƣờng ô tô cấp I, II. Để cải thiện cƣờng độ của cấp phối thiên
nhiên mỏ đất số 2, luận văn đã thực hiện gia cố xi măng với hàm lƣợng thay đổi 4%, 6%,

8%, 10%. Thí nghiệm các chỉ tiêu cƣờng độ nén, cƣờng độ ép chẻ ở tuổi mẫu 14 và 28
ngày, kết quả cho thấy mẫu đất sau khi gia cố có thể sử dụng làm lớp móng thay thế cho
lớp móng dƣới cấp phối đá dăm truyền thống.
Từ khóa – cấp phối thiên nhiên; móng nền đất; móng đƣờng; cấp phối thiên nhiên gia cố
xi măng; mặt đƣờng.
STUDYING TO EFFECTIVE USE OF AGGREGATE MINES IN QUANG NGAI
CITY FOR HIGHWAY CONSTRUCTION
Abstract - This thesis presents engineering properties of 3 natural aggregates from 3 different
land mines such as 2 mines in Tinh An Dong village and 1 mine in Tinh Chau village in Quang
Ngai city, where the land mines were planed to use for road construction in this city.
Experimental results indicated that all of them are not able to use as a materials for road subbases. Engineering properties of the land mines No.1 and No. 3 were better than that of the
land mine No.2, and they therefore can be used as a material for the 30 cm-top layer of the
subgrade. The land mine No. 2 is only to use for the lower layers of the subgrade (at depth
from 30 cm to 80 cm). In order to improve mechanical properties of natural aggregate from the
land mine No.2, this research performed the cement-based treatment with different cement
contents such as 4%, 6%, 8%, and 10%. Based on the compressive strength and the splitting
tensile strength at different curing ages (14 days and 28 days), it can be concluded that cementtreated natural aggregate of land mine No. 2 is a suitable material for the sub-base instead of
using graded aggregate bases.
Key words – natural aggregate; subgrade; base layer; cement treated natural aggregate;
pavement.


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1.
1.2.
1.3.

1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11
3.12
3.13.

Tên bảng

Trang

Phân loại đất hạt thô theo TCVN 5747:1993
Phân loại đất chi tiết cho nhóm và phụ nhóm theo AASHTO
Độ chặt đầm nén yêu cầu đối với nền đƣờng [TCVN 94362012]
Độ chặt đầm nén yêu cầu đối với nền đƣờng
Yêu cầu về thành phần hạt của cấp phối thiên nhiên
Các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu với vật liệu cấp phối thiên nhiên
Đặc trƣng cƣờng độ theo sức chịu tải CBR
Loại đất và chỉ tiêu cơ lý cho lớp móng, lớp nền đất
Số liệu diện tích và trữ lƣợng 3 mỏ cấp phối thiên nhiên
Quy hoạch các mỏ cấp phối thiên nhiên trên địa bàn thành phố
Quảng Ngãi
Kết quả phân tích thành phần hạt của 3 mỏ đất
Một số chỉ tiêu đặc trƣng đƣờng cong thành phần hạt
Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn của 3 mỏ đất
Kết quả thí nghiệm độ hao mịn L.A của 3 mỏ đất
Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu Atterberg của 3 mỏ đất
Kết quả tính tốn các trị số CBR cho cả 3 mẫu thí nghiệm

10
11

Kết quả CBR các mỏ đất tại các độ chặt khác nhau
Tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý
Yêu cầu về thành phần hạt của CPTN gia cố với xi măng
Yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý CPTN gia cố với xi măng
Dự kiến hàm lƣợng xi măng theo loại đất

36

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của xi măng
Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn
Kết quả thì nghiệm cƣờng độ chịu nén (Rn)
Kết quả thì nghiệm cƣờng độ ép chẻ (Rec)
Kết quả thí nghiệm áp lực nén tác dụng lên mặt mẫu
Kết quả thì nghiệm xác định mô đun đàn hồi (Eđh)
Các đặc trƣng của vật liệu kết cấu áo đƣờng
Kết quả tính tốn Ech
Kết quả tính tốn cƣờng độ chịu kéo uốn trong các lớp BTN

Kết quả tính tốn cƣờng độ chịu cắt trƣợt

15
15
16
16
17
17
20
20
26
27
28
30
32
36
37
39

39
41
42
42
44
46
47
47
48
52
53
53


vii
Số hiệu
bảng
3.14.
3.15.

Tên bảng
Chi phí vật liệu và thi cơng vật liệu làm móng
Phạm vi và bán kính sử dụng hợp lý các mỏ đất

Trang
54
55


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

3.3.
3.4.

Bản đồ quy hoạch thăm dò, khai thác và sử dụng các mỏ đất trên
địa bàn thành phố Quảng Ngãi
Phân loại hạt đất theo kích thƣớc hạt
Sơ đồ phân loại đất hạt thơ trong phịng thí nghiệm
Sơ đồ phân loại đất hạt mịn trong phịng thí nghiệm
Biểu đồ dẻo phân loại đất hạt mịn trong phịng thí nghiệm
Tƣơng quan về cƣờng độ và sức chịu tải của đất
Sơ đồ quá trình gia cố đất
Cấu tạo địa chất các mỏ đất thuộc xã Tịnh Ấn Đông
Cấu tạo địa chất mỏ đất số 3 (thôn Lệ Thủy, xã Tịnh Châu)
Kết quả phân tích thành phần hạt của 3 mỏ đất
Đầm nén tiêu chuẩn CPTN bằng máy đầm
Đƣờng cong đầm nén tiêu chuẩn (mỏ đất số 1)
Đƣờng cong đầm nén tiêu chuẩn (mỏ đất số 2)
Đƣờng cong đầm nén tiêu chuẩn (mỏ đất số 3)
Mẫu trƣớc và sau khi thực hiện thí nghiệm LA
Máy quay LA và viên bi
Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo

Dụng cụ và thí nghiệm xác định giới hạn chảy
Chuẩn bị và ngâm mẫu bảo hồ trƣớc khi thí nghiệm
Thí nghiệm CBR
Kết quả thí nghiệm xuyên CBR, mỏ đất số 01
Kết quả thí nghiệm xuyên CBR, mỏ đất số 02
Kết quả thí nghiệm xuyên CBR, mỏ đất số 03
Sơ đồ lựa chọn chất liên kết gia cố CPTN sử dụng làm lớp móng
đƣờng
Sơ đồ lựa chọn chất liên kết gia cố CPTN sử dụng làm móng nền
đất
Đƣờng cong đầm nén tiêu chuẩn hỗn hợp CPTN gia cố xi măng
Thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu nén

3.5.

Mẫu CPTN gia cố xi măng sau khi bị nén phá hoại

44

3.6.

Thí nghiệm cƣờng độ ép chẻ (Rec)

45

1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.

1.6.
1.7.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10.
2.11.
2.12.
2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
3.1.
3.2.

6
7
8
8
9
9
19
24
24

26
27
28
28
29
29
30
31
32
33
34
35
35
36
40
40
42
43


ix
Số hiệu
Tên hình
Trang
hình
3.7.
Kết quả thì nghiệm cƣờng độ ép chẻ (Rec)
45
3.8.
Sơ đồ thử nghiệm xác định Mô đun đàn hồi Eđh

46
Quan hệ giữa mô đun đàn hồi và hàm lƣợng xi măng (mẫu 14 và
3.9.
47
28 ngày)
3.10.
Kết cấu áo đƣờng thiết kế truyền thống (Đƣờng đô thị)
49
Kết cấu áo đƣờng thiết kế đề xuất gia cố 8% và 10% (Đƣờng đô
3.11.
50
thị)
3.12.
Kết cấu áo đƣờng truyền thống (Đƣờng nội bộ)
51
Kết cấu áo đƣờng thiết kế đề xuất gia cố 8% và 10% (Đƣờng nội
3.13.
52
bộ)


1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay việc xây dựng các cơng trình đƣờng ơ tơ trên địa bàn thành phố Quảng
Ngãi và tỉnh Quảng Ngãi chủ yếu sử dụng các mỏ đất xã Tịnh Bình, huyện Sơn Tịnh
(trữ lƣợng 432.918m3, cách trung tâm thành phố 20km), xã Tịnh Ấn Đông (2 mỏ trữ
lƣợng 487.448m3, cách trung tâm thành phố 6km) và 1 mỏ đất xã Tịnh Châu (trữ lƣợng
151.026m3, cách trung tâm thành phố 8km) thuộc thành phố Quảng Ngãi. Ngồi ra cịn

có mỏ đất thị trấn Mộ Đức (trữ lƣợng 184.192m3, cách trung tâm thành phố 22km).
Trong các mỏ đất trên, 2 mỏ đất xã Tịnh Ấn Đơng (Hình 1 và Hình 2) và mỏ đất xã
Tịnh Châu (Hình 3) nằm trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi đang đƣợc quy hoạch
khai thác phục vụ xây dựng các tuyến đƣờng trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi với lý
do trữ lƣợng lớn và cự ly vận chuyển ngắn. Tuy nhiên việc khai thác sử dụng các mỏ
đất này còn tồn tại các bất cập nhƣ sau:
+ Các mỏ đất này có địa chất khơng đồng nhất, đặc biệt có những lớp đất khơng
tốt, lẫn đá phong hố, không đạt chất lƣợng để thi công nền đƣờng.
+ Thiếu quy hoạch khai thác sử dụng: các đơn vị thi cơng khai thác đào bóc và
đắp, khơng quan tâm chất lƣợng và vị trí các lớp, dẫn đến các lớp đất tốt đƣợc sử dụng
đắp lớp dƣới, còn lại đất xấu không sử dụng đƣợc, hoặc sử dụng đắp lớp trên gây lãng
phí và khơng đảm bảo chất lƣợng.

Hình 1. Mỏ đất số 1, xã Tịnh Ấn Đông, thành phố Quảng Ngãi


2

Hình 2. Mỏ đất số 2, xã Tịnh Ấn Đơng, thành phố Quảng Ngãi

Hình 3. Mỏ đất số 3, xã Tịnh Châu, thành phố Quảng Ngãi
Đề tài "Nguyên cứu sử dụng hợp lý các mỏ đất trên địa bàn thành phố Quảng
Ngãi trong xây dựng đường ô tô" nhằm đánh giá, phân loại chất lƣợng 2 mỏ đất thuộc
xã Tịnh Ấn Đông và 1 mỏ đất xã Tịnh Châu trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi, từ đó
đề xuất phạm vi sử dụng hợp lý nhằm tận dụng và khai thác hiệu quả để làm lớp móng
nền đất và lớp móng cho các kết cấu áo đƣờng ơ tơ trên địa bàn thành phố Quảng
Ngãi.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
a. Mục tiêu tổng quát:
Đánh giá, phân loại chất lƣợng 3 mỏ đất trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi và đề

xuất, quy hoạch phạm vi sử dụng hợp lý (nền đƣờng, móng nền đất, móng áo đƣờng)
nhằm tránh lãnh phí tài nguyên thiên nhiên và nâng cao hiệu quả sử dụng trong xây
dựng đƣờng ô tô.


3
b. Mục tiêu cụ thể:
- Đánh giá thực trạng khai thác và sử dụng các mỏ đất trên địa bàn tỉnh Quảng
Ngãi nói chung và thành phố Quảng Ngãi nói riêng.
- Thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý và chất lƣợng của cấp phối thiên nhiên 3
mỏ đất đang khai thác tại xã Tịnh Ấn Đông và xã Tịnh Châu thuộc thành phố Quảng
Ngãi.
- Đề xuất các giải pháp cải thiện tính chất cơ lý (nếu có, đối với các mỏ đất không
đạt yêu cầu), khả năng sử dụng làm kết cấu nền áo đƣờng và quy hoạch phạm vi sử
dụng cho từng mỏ.
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
a. Đối tượng nghiên cứu:
Tính chất cơ lý và các chỉ tiêu cƣờng độ của các cấp phối thiên nhiên sử dụng làm
vật liệu lớp móng nền đất và móng đƣờng ơ tơ các loại.
b. Phạm vi nghiên cứu:
Ba mỏ đất đang đƣợc cho phép khai thác, bao gồm: 2 mỏ đất xã Tịnh Ấn Đông và
1 mỏ đất xã Tịnh Châu sử dụng trong xây dựng các cơng trình đƣờng ơ tơ trên địa bàn
thành phố Quảng Ngãi.
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a. Nghiên cứu lý thuyết:
Lý thuyết cấp phối tốt nhất, lý thuyết cƣờng độ và ổn định cƣờng độ
b. Nghiên cứu thực nghiệm:
- Tại hiện trƣờng: thu thập, tổng hợp các tài liệu, tƣ liệu về nguồn nguyên liệu,
phƣơng pháp lấy mẫu, bao gói và bảo quản mẫu.
- Trong phịng thí nghiệm: thí nghiệm đánh giá các chỉ tiêu cơ lý và cƣờng độ của

cấp phối thiên nhiên sử dụng trong xây dựng đƣờng.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Luận văn nghiên cứu, đánh giá tính chất cơ lý và đặc trƣng cƣờng độ của 3 mỏ cấp
phối thiên nhiên trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi, đề xuất phạm vi sử dụng hợp lý
trong xây dựng đƣờng ô tô cho các cơng trình trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi, đảm
bảo yêu cầu cƣờng độ và hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên.
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Mở đầu
- Lý do chọn đề tài (Sự cần thiết phải nghiên cứu).
- Mục tiêu nghiên cứu.
- Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
- Phƣơng pháp nghiên cứu.
Chương 1. Tổng quan về cấp phối thiên nhiên và thực tế khai thác, sử dụng cấp
phối thiên nhiên trong xây dựng đƣờng ô tô tại thành phố Quảng Ngãi.
1.1. Đặt vấn đề


4
1.2. Phân loại đất trong xây dựng đƣờng ô tô
1.3. Khái niệm, nguyên lý hình thành cƣờng độ của cấp phối thiên nhiên
1.4. Yêu cầu của cấp phối thiên nhiên trong xây dựng đƣờng ô tô
1.5. Các phƣơng pháp cải thiện, nâng cao cƣờng độ và ổn định cƣờng độ của cấp
phối thiên nhiên.
1.6. Thực trạng khai thác sử dụng cấp phối thiên nhiên trong xây dựng đƣờng ô tô
tại thành phố Quảng Ngãi
1.7. Kết luận chƣơng 1
Chương 2. Thí nghiệm đánh giá chất lƣợng cấp phối thiên nhiên tại các mỏ đất xã
Tịnh Ấn Đông và xã Tịnh Châu thuộc thành phố Quảng Ngãi.
2.1. Đặt vấn đề
2.2. Thực nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý

2.3. Kết luận chƣơng 2
Chương 3. Cải thiện cƣờng độ cấp phối mỏ đất số 2 và đề xuất phạm vi sử dụng
hợp lý các mỏ đất.
3.1. Đặt vấn đề
3.2. Đề xuất giải pháp cải thiện cƣờng độ
3.3. Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn và các chỉ tiêu cƣờng độ của hỗn hợp
cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng
3.4. Đề xuất một số dạng kết cấu mặt đƣờng điển hình sử dụng cấp phối thiên
nhiên tại 3 mỏ đất nghiên cứu
3.5. Đề xuất phạm vi sử dụng hợp lý các mỏ cấp phối cho các cơng trình trên địa
bàn thành phố Quảng Ngãi
3.6. Kết luận chƣơng 3
Kết luận và kiến nghị.
1. Kết luận.
2. Kiến nghị.


5

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN VÀ THỰC TẾ
KHAI THÁC, SỬ DỤNG TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ
TẠI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Quảng Ngãi là tỉnh ven biển nằm ở vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ, Việt Nam,
nằm ở tâm điểm của cả nƣớc, Quảng Ngãi có vị trí mang tầm chiến lƣợc trong vùng
kinh tế trọng điểm miền Trung Việt Nam và Hành lang kinh tế Đông – Tây, các tuyến
giao thông về đƣờng bộ, đƣờng sắt, đƣờng thủy, đƣờng hàng không thuận tiện và
thông suốt, là cửa ngõ ra biển của các tuyến đƣờng hành lang Đông – Tây nối với

đƣờng hàng hải quốc tế qua biển Đơng và Thái Bình Dƣơng.
Thành phố Quảng Ngãi có mục tiêu phát triển theo hƣớng phát triển bền vững nhƣ
là một trung tâm công nghiệp, thƣơng mại, du lịch, dịch vụ và văn hóa của v ng. Để
đảm bảo cho sự tăng trƣởng kinh tế nhanh ổn định, trong những năm vừa qua, thành phố
Quảng Ngãi đã tập trung khai thác nhiều nguồn lực để đầu tƣ xây dựng hệ thống cơ sở
hạ tầng của thành phố, đặc biệt là các dự án sẽ xây dựng đƣờng để thúc đẩy tăng trƣởng
kinh tế. Trái ngƣợc với việc các dự án xây dựng đƣờng ngày càng nhiều thì mỏ đất phục
vụ cho các cơng trình xây dựng đƣờng ở thành phố Quảng Ngãi ngày càng khan hiếm và
có khả năng sẽ kiệt quệ trong vài năm đến với tình hình khai thác bất hợp lý nhƣ hiện
nay.
Trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi hiện nay khơng cịn mỏ đất tập trung với trữ
lƣợng lớn mà chỉ còn các mỏ đất phân tán tại các xã nhƣ Tịnh Ấn Đơng, Tịnh Châu.
Nhìn chung các mỏ đất ở đây đều có trữ lƣợng khơng cao, chất lƣợng khơng đồng đều,
cấp phối không đảm bảo. Các mỏ đất cấp phối thiên nhiên này đƣợc UBND tỉnh
Quảng Ngãi cấp phép số 06/BC – UBND ngày 21 tháng 01 năm 2015 cho các doanh
nghiệp, nhƣng thiếu quy hoạch khai thác sử dụng dẫn đến sử dụng không hợp lý các
lớp đất đắp nền đƣờng. Ngoài ra do hiện tƣợng khai thác trái phép đất đồi núi ở các
vùng lân cận cung ứng cho các cơng trình làm các mỏ đất càng giảm đi nhanh chóng.
Có một hiện trạng phổ biến hiện nay là do sự quản lý không chặt chẽ và thiếu
thông tin về chất lƣợng và trữ lƣợng các mỏ đất trên địa bàn nên các công ty tƣ vấn
thiết kế xây dựng cầu đƣờng khi đề xuất các phƣơng án thiết kế thƣờng chỉ định mỏ
đất phục vụ thi công xây dựng mà không kiểm tra, đánh giá chất lƣợng. Trong giai
đoạn thi công, các đơn vị thi công thƣờng đƣa ra các thay đổi lại các vị trí mỏ đất gần
hơn hay để thuận tiện thƣờng lấy luôn đất ở các đồi gần đó, d chất lƣợng đất khơng
tốt. Thực tế việc khai thác, sử dụng vật liệu đất đắp hiện nay trên địa bàn thành phố
Quảng Ngãi cho thấy các đơn vị thiết kế và thi công hầu nhƣ khơng có sự đầu tƣ
nghiên cứu, lựa chọn phƣơng án sử dụng hợp lý các mỏ đất có tính chất và chất lƣợng


6

khác nhau để đắp nền đƣờng, nhằm tận dụng và sử dụng hợp lý các mỏ đất nhƣng vẫn
đáp ứng đƣợc yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của công trình. Đây cũng là một trong những
nguyên nhân gây nên tình trạng khan hiếm và khó khăn trong việc tìm kiếm các mỏ
vật liệu, trong đó có các mỏ đất sử dụng trong xây dựng đƣờng hiện nay tại thành phố
Quảng Ngãi.
Hình 1.1 là bản đồ quy hoạch thăm dị, khai thác và sử dụng khoáng sản làm vật
liệu xây dựng thông thƣờng tỉnh Quảng Ngãi đến năm 2025 và định hƣớng đến năm
2030, trong đó có thể hiện vị trí 3 mỏ đất sử dụng để nghiên cứu của luận văn.

Hình 1.1. Bản đồ quy hoạch thăm dị, khai thác và sử dụng các mỏ đất trên địa bàn
thành phố Quảng Ngãi
1.2 PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ
Đất là vật liệu chủ yếu để làm nền đƣờng, có tính chất, thành phần phức tạp, phụ
thuộc thành phần hạt, thành phần vật liệu khống, độ ẩm,... Kích cỡ hạt đất có ảnh
hƣởng rất lớn đến cƣờng độ và độ ổn định của đất. Đất có kích cỡ hạt càng lớn, cƣờng
độ và độ ổn định đối với nƣớc càng cao, tính mao dẫn thấp, tính thấm, thốt nƣớc tốt,
ít trƣơng nở khi bão hịa nƣớc và ít co khi khơ cứng, tuy nhiên tính dính và dẻo kém.
Ngƣợc lại, đất có kích cỡ hạt nhỏ, lực dính càng lớn nhƣng cƣờng độ và độ ổn định đối
với nƣớc càng kém.
1.2.1. Phân loại đất theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5747:1993)
Nguyên tắc phân loại đất theo hệ thống tiêu chuẩn này dựa trên thành phần hạt của
đất. Trình tự phân loại đƣợc thực hiện nhƣ sau:


7
- Dựa trên thành phần kích thƣớc hạt chiếm ƣu thế trong đất để chia đất thành hai
nhóm lớn:
+ Đất hạt thơ: hơn 50% trọng lƣợng là những hạt có kích thƣớc lớn hơn 0,08mm;
+ Đất hạt mịn: hơn 50% trọng lƣợng là những hạt có kích thƣớc nhỏ hơn 0,08mm.
- Dựa trên hàm lƣợng các hạt: chia nhóm đất hạt thơ thành các phụ nhóm (xem

Bảng 1.1).
- Dựa trên các trị số giới hạn chảy, giới hạn dẻo, chỉ số dẻo: chia nhóm đất hạt mịn
thành các phụ nhóm.
Hình 1.2 giới thiệu cách phân loại hạt đất theo kích thƣớc hạt.

Hình 1.2. Phân loại đất dựa trên kích cỡ hạt
a) Phân loại đất hạt thô
Đất hạt thô đƣợc phân loại từ các kết quả thí nghiệm thành phần hạt trong phịng
thí nghiệm, đƣợc chia làm 2 nhóm chính:
- Đất sỏi sạn: đất, gồm phần lớn là các hạt sỏi sạn, ký hiệu bằng chữ G (Gravel);
- Đất cát: đất, gồm phần lớn là hạt cát, ký hiệu bằng chữ S (Sand);
Dựa trên hàm lƣợng hạt mịn và đặc trƣng đƣờng cong thành phần hạt (hệ số đồng
nhất Cu, hệ số đƣờng cong Cc), đất cuội sỏi và đất cát đƣợc chia thành 4 phụ nhóm:
+ Trƣờng hợp đất hạt chứa ít hoặc khơng chứa hạt mịn (trọng lƣợng hạt có
kích thƣớc nhỏ hơn 0,08mm chiếm ít hơn 5%) khơng có loại hạt nào chiếm ƣu thế
về hàm lƣợng, cấp phối tốt, đƣợc ký hiệu bằng chữ W (Well graded). Kết hợp với
chữ cái đầu tiên của tên đất ta có đất sỏi sạn cấp phối tốt (GW) hoặc đất cát cấp
phối tốt (SW).
+ Trƣờng hợp có một loại hạt chiếm ƣu thế về hàm lƣợng, cấp phối kém, đƣợc ký
hiệu bằng chữ P (Poor graded). Kết hợp với chữ cái đầu tiên của tên đất, ta có đất sỏi
sạn cấp phối kém (GP) hoặc đất cát cấp phối kém (SP).
+ Trƣờng hợp đất chứa một hàm lƣợng đáng kể hạt mịn (trọng lƣợng hạt có kích
thƣớc nhỏ hơn 0,08mm chiếm nhiều hơn 12%), chủ yếu là hạt bụi, không có tính dẻo,
đƣợc ký hiệu bằng chữ M. Kết hợp với chữ cái ký hiệu tên đất, ta có đất sỏi sạn cấp
phối tốt lẫn bụi (GM) hoặc đất cát lẫn bụi (SM).
+ Trƣờng hợp đất chứa một hàm lƣợng đáng kể hạt sét, đƣợc ký hiệu bằng chữ C
(Clay). Kết hợp với chữ cái ký hiệu tên đất, ta có đất sỏi sạn lẫn sét (GC) hoặc đất cát
lẫn sét (SC).
Hình 1.3 và Bảng 1.1 mơ tả tóm tắt sơ đồ phân loại đất hạt thô theo TCVN
5747:1993.

8

Hình 1.3. Sơ đồ phân loại đất hạt thơ trong phịng thí nghiệm
b) Phân loại đất hạt mịn
Đất hạt mịn đƣợc phân loại dựa trên kết quả thí nghiệm Atterberg thông qua giới
hạn chảy (WL) và giới hạn dẻo (WP). Việc phân loại đất hạt mịn có thể dựa vào sơ đồ
Hình 1.4 và biểu đồ dẻo Hình 1.5.

Hình 1.4. Sơ đồ phân loại đất hạt mịn trong phịng thí nghiệm
Mỗi phụ nhóm trong đất hạt mịn đƣợc ký hiệu bằng hai chữ cái. Chữ cái đầu tiên
là tên gọi của đất (M - đất bụi; C - đất sét; O - đất hữu cơ); chữ cái sau mô tả đặc trƣng
nén lún của đất (H - tính nén lún cao; L - tính nén lún thấp).
- Đất có tính nén lún cao nếu có chỉ số dẻo WL>50%, kết hợp với các tên đất sẽ có
3 phụ nhóm: MH, CH, OH.
- Đất có tính nén lún từ thấp đến trung bình nếu có chỉ số dẻo WL<50%, kết hợp
với các tên đất sẽ có 3 phụ nhóm: ML, CL, OL.
Nhóm đất CH, CL bao gồm các đất sét vơ cơ, trong khi nhóm đất ML, MH bao
gồm các đất bụi vô cơ và bụi sét, hoặc các loại đất hồng thổ có trị số độ ẩm giới hạn
nhão WL từ 25% đến 35%. Những đất hạt mịn nằm trên "đƣờng thẳng A"


9
(xem Hình 1.5) có chỉ số dẻo 4%mô tả bằng ký hiệu kép CL-ML. Nhóm than b n hay đất có hàm lƣợng hữu cơ lớn (ký
hiệu Pt) có giới hạn nhão 300%trong biểu đồ dẻo.

Hình 1.5. Biểu đồ dẻo phân loại đất hạt mịn trong phịng thí nghiệm

Để tạo thuận lợi cho việc đánh giá chất lƣợng đất sử dụng làm nền đƣờng, Hình
1.6 cho phép xác định cƣờng độ và sức chịu tải của các loại đất ở điều kiện khối lƣợng
khô lớn nhất theo phƣơng pháp đầm nén tiêu chuẩn.

Hình 1.6. Tương quan về cường độ và sức chịu tải của đất [13]


10
Bảng 1.1. Phân loại đất hạt thơ theo TCVN 5747:1993
Nhóm đất

Định nghĩa

Hơn 50% trọng
lƣợng thành phần
Đất cuội sỏi
hạt thơ có kích
thƣớc lớn hơn 2mm

Đất cát

Ghi chú:

Hơn 50% trọng
lƣợng thành phần
hạt thơ có kích
thƣớc nhỏ hơn
2mm

Đất sỏi sạn sạch

Trọng lƣợng hạt
có kích thƣớc nhỏ
hơn 0,08mm ít
hơn 5%

Đất sỏi sạn có lẫn
hạt mịn

Trọng lƣợng hạt
có kích thƣớc <
0,08mm nhiều hơn
12%

Cát sạch

Trọng lƣợng hạt
có kích thƣớc nhỏ
hơn 0,08mm ít
hơn 5%

Cát có lẫn hạt mịn

Điều kiện nhận biết

Ký hiệu

Trọng lƣợng hạt
có kích thƣớc <
0,08mm nhiều hơn

12%

Cu =

GW
Cc =

GP
GM
GC

( D30 )

2

D10 ´ D60

=1¸ 3

Một trong hay điều kiện của GW không thoả mãn
Giới hạn Atterberg nằm dƣới "đƣờng A" (Hình 1.5) hay Ip<
4
Giới hạn Atterberg nằm trên "đƣờng A" (Hình 1.5) hay Ip> 7
Cu =

SW
Cc =

SP
SM

D60
> 4 và
D10

D60
> 6 và
D10

( D30 )

2

D10 ´ D60

=1¸ 3

Một trong hay điều kiện của SW không thoả mãn
Giới hạn Atterberg nằm dƣới "đƣờng A" (Hình 1.5) hay Ip <5
Giới hạn Atterberg nằm trên "đƣờng A" (Hình 1.5) hay Ip > 7

SC

- D10, D30, D60 lần lƣợt là kích thƣớc đƣờng kính hạt tƣơng ứng với lƣợng chứa các cỡ hạt nhỏ hơn nó chiếm 10%, 30% và 60%;
- Cu - hệ số đồng nhất; Cc - hệ số đƣờng cong; Ip - chỉ số dẻo.


11
Bảng 1.2. Phân loại đất chi tiết cho nhóm và phụ nhóm theo AASHTO
Đất hạt thơ

(35% lọt qua sàng 0,075mm)

Phân loại
tổng quát

A-1

Đất hạt mịn
(>35% lọt qua sàng 0,075mm)

A-2

A-3

A-4

A-5

A-6

Phân loại nhóm

A-1-a

A-1-b

A-2-4

A-2-5

A-2-6

A-2-7

% lọt sàng
- 2mm
- 0,425mm
- 0,075

50%
 30%
 10%

50%
 25%

 35%

 35%

 35%

 35%

 51%
 10%

 36%

 36%

 36%

Lọt sàng 0,425mm
- Giới hạn chảy WL
- Chỉ số dẻo IP

 6%

 6%

 40%
 10%

 41%
 10%

 40%
 11%

 41%
 11%

-

 40%
 10%

 41%
 10%

 40%
 11%

Loại đất thƣờng gặp

Đá, sỏi sạn, cát

Đánh giá tổng quát làm
đất nền đƣờng (Subgrade)

Sạn lẫn bụi, sạn lẫn sét, cát
Tuyệt vời đến tốt

Ghi chú: (*) Phụ nhóm A-7-5 nếu chỉ số dẻo IP  WL - 30; A-7-6 nếu chỉ số dẻo IP > WL - 30.
trong đó: P0,075 - phần trăm hạt mịn lọt qua sàng 0,075mm, %
WL - giới hạn nhão, %
IP - chỉ số dẻo, %

Cát mịn

Đất loại bụi

A-7
A-7-5

A-7-6

 36%

 36%

 41%
11%(*
)

Đất loại sét

Tạm d ng đƣợc đến kém

 41%
11%(*)


12
1.2.2. Hệ thống phân loại đất đồng nhất USCS (Unified Soil Classification
System)
Phƣơng pháp phân loại đất tƣơng tự hệ thống phân loại đất theo tiêu chuẩn Việt
Nam TCVN 5747:1993.
1.2.3. Phân loại đất theo Hiệp hội đƣờng bộ và vận tải Hoa Kỳ (AASHTO)
Theo AASHTO, đất đƣợc chia thành 7 nhóm chính từ A-1 đến A-7 trên cơ sở phân
bố kích cỡ hạt và chỉ số dẻo. Trong đó đất hạt thơ gồm các nhóm A-1, A-2, A-3; đất
hạt mịn gồm các nhóm A-4, A-5, A-6 và A-7 (xem Bảng 1-2).
Đất chứa hàm lƣợng hữu cơ cao (than b n) đƣợc phân loại vào nhóm A-8. Việc
phân loại đất này thƣờng dựa vào sự nhận biết và mô tả bằng mắt thƣờng, không phụ
thuộc thành phần hạt và chỉ số dẻo. Đất loại này là sản phẩm phân huỷ thực vật, có
màu nâu xám đến xám đen, khơng sử dụng làm đất đắp nền đƣờng.
Ngoài ra để đánh giá đất trong từng nhóm, AASHTO sử dụng chỉ số nhóm GI (tên
tiếng Anh, Group Index), là giá trị đƣợc xác định dựa theo công thức kinh nghiệm.
GI = (P0,075 - 35).[0,2 + 0,005.(WL - 40) + 0,01.(P0,075 - 15).(IP - 10)]

Theo cách phân loại này, cho phép đánh giá tƣơng đối chất lƣợng đất khi sử dụng
cho cơng trình nền đƣờng và các lớp móng đƣờng.
Nhận xét:
- Tiêu chuẩn AASHTO phân loại đất theo 8 loại từ A1 đến A8 chỉ phân loại trên
cơ sở phân bố kích cỡ hạt, giới hạn nhảo và chỉ số dẻo mà không phân loại rõ ràng các
loại đất rời và dính nhƣ TCVN.
- Tiêu chuẩn USCS, TCVN 5747- 93 phân loại đất theo kích cỡ hạt, hệ số đồng
nhất, hệ số đƣờng cong và chỉ số dẻo.
- So sánh Tiêu chuẩn USCS, TCVN 5747- 93 và Tiêu chuẩn AASHTO nhƣ sau:
+ Loại từ A1 và A2 tƣơng đƣơng với á cát
+ Loại A3 tƣơng đƣơng với á sét
+ Loại A4, A5, A6, A7 tƣơng đƣơng với đất sét.
+ Loại A8 tƣơng đƣơng với đất bùn
- Khả năng ứng dụng Tiêu chuẩn USCS, TCVN, AASHTO vào đề tài để đánh giá
các chỉ tiêu cơ lý của cấp phối thiên nhiên và áp dụng làm tầng mặt hay tầng móng của
kết cấu áo đƣờng ơ tơ.
1.3. KHÁI NIỆM, NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH CƢỜNG ĐỘ CỦA CPTN
1.3.1. Khái niệm
Vật liệu cấp phối thiên nhiên ở đây đƣợc hiểu là một hỗn hợp vật liệu dạng hạt có
sẵn trong tự nhiên theo nguyên lý cấp phối (hạn chế thấp nhất việc gia công nghiền).
Tất cả những loại đất đồi có lẫn sỏi sạn (cấp phối đồi) hoặc cát - sỏi - cuội ở các
bãi sông, suối (cấp phối cuội sỏi) có kích thƣớc hạt nhỏ hơn 50cm trở xuống đƣợc khai
thác để sử dụng không cần phải gia công thêm gọi là cấp phối thiên nhiên.
Phân biệt nguồn gốc khai thác và lƣợng hạt sét chứa trong cấp phối, ngƣời ta chia


13
ra làm hai loại chính: cấp phối đồi và cấp phối cuội sỏi.
Cấp phối đồi thơng thƣờng có lƣợng hạt lớn hơn 5cm không nhiều và chỉ số dẻo
tƣơng đối cao. Ngƣợc lại, cấp phối cuội sỏi có lƣợng hạt nhỏ tƣơng đối ít, cốt liệu

tƣơng đối trịn cạnh và tính dính kém. Khắc phục những nhƣợc điểm riêng của từng
loại vật liệu, ngƣời ta có thể pha trộn thêm đất đồi vào cấp phối cuội sỏi và thêm cát
vào đất cấp phối đồi để đạt đƣợc những loại vật liệu mong muốn.
Cƣờng độ của lớp vật liệu cấp phối phụ thuộc vào độ chặt của hỗn hợp, liên quan
đến thành phần cấp phối của chúng và sự dính kết của thành phần hạt sét có trong hỗn
hợp (trình bày chi tiết ở mục 1.3.2).
1.3.2. Nguyên lý hình thành cƣờng độ
Cấp phối thiên nhiên là hỗn hợp cốt liệu gồm nhiều cỡ hạt to nhỏ liên tục, phối
hợp với nhau theo tỉ lệ nhất định, nhờ vậy sau khi lu lèn sẽ đạt đƣợc độ chặt nhất định
và do đó tạo nên một lớp vật liệu có đủ cƣờng độ cần thiết. Độ chặt của hỗn hợp liệu
sau khi lu lèn càng lớn thì lực ma sát và dính kết càng lớn, cấu trúc keo tụ có điều kiện
hình thành tốt do đó cƣờng độ của lớp vật liệu này cũng sẽ tăng lên.
Nguyên lý hình thành cƣờng độ của cấp phối thiên nhiên dựa trên nguyên lý cấp
phối. Do đó, khi thi cơng để cấp phối hình thành đƣợc cấu trúc có cƣờng độ cao cần
lƣu ý trộn đều các thành phần hạt, cấp phối phải thoả mãn đƣờng cong thành phần hạt
yêu cầu và phải đƣợc lu lèn ở độ ẩm tốt nhất.
1.3.3. Lý thuyết về cƣờng độ và ổn định cƣờng độ của CPTN
Cƣờng độ của cấp phối đƣợc hình thành nhờ 2 thành phần: lực dính và lực ma sát.
Để nâng cao cƣờng độ của cấp phối, cần thiết phải làm cho cấp phối có lực dính và
góc ma sát trong cao, có đủ khả năng ổn định cƣờng độ khi bị ẩm ƣớt hoặc khô hanh.
1.3.3.1. Lực dính
Lực dính trong cấp phối đƣợc tạo ra bởi 2 yếu tố:
- Lực dính phân tử: do lực dính của các hạt keo có kích thƣớc rất nhỏ, lực này đảm
bảo tính dính của cấp phối, nâng cao đƣợc cƣờng độ cấp phối khi chịu lực thẳng đứng
và lực ngang, lực này sẽ giảm khi cấp phối bị ẩm ƣớt.
- Lực dính tƣơng hỗ: do sự móc vƣớng vào nhau của các hạt có kích thuoc lớn
hơn. Lực này nâng cao đƣợc cƣờng độ cấp phối nhƣng không chống đƣợc lực ngang, ít
thay đổi khi nhiệt độ và độ ẩm cấp phổi thay đổi nhƣng sẽ giảm khi cấp phối chịu tải
trọng trùng phục của xe cộ.
Cả 2 loại lực dính này đều có thể đƣợc nâng cao bằng biện pháp đầm nén chặt

nhằm cho các thành phần hạt sít chặt lại nhau, tăng mặt tiếp xúc giữa chúng, do đó
cƣờng độ của đất đƣợc nâng cao, hạn chế sự thay đổi do ẩm ƣớc và tác dụng trùng
phục nhiều lần của tải trọng.
Thông thƣờng khi hệ số đầm nén K đạt từ 95% đến 98% thì có thể giữ đƣợc độ
chặt nhƣ vậy trong cả năm, nếu đất không bị tác dụng trực tiếp của bánh xe và ảnh
hƣởng thƣờng xuyên của ẩm ƣớt.


14
1.3.3.2. Lực ma sát
Lực ma sát trong CPTN đƣợc hình thành do sự ma sát giữa các hạt có kích thƣớc
lớn, cốt liệu hạt có bề mặt càng sần sùi, sắc cạnh; kích cỡ hạt càng lớn và đồng đều thì
lực ma sát trong càng lớn. Lực ma sát khơng phụ thuộc vào thời gian tác dụng của tải
trọng, tuy nhiên sẽ giảm khi độ ẩm của cấp phối tăng lên.
Trong trƣờng hợp hệ số ma sát trong cấp phối đạt giá trị tối đa, muốn tiếp tục nâng
cao cƣờng độ cấp phối cần phải nâng cao thành phần lực dính, bằng cách trộn vào cấp
phối một lƣợng hạt mịn nhất định. Nếu lƣợng hạt mịn không đủ, cấp phối sẽ khơng
đảm bảo lực dính khi bị khơ hanh; nếu quá nhiều, cấp phối sẽ giảm cƣờng độ khi bị ẩm
ƣớt.
- Cƣờng độ chống ép lún của cấp phối có thể đƣợc xác định theo công thức thực
nghiệm.



q  5C.tg 2 (  450 )
(1.1)
2
Trong đó: C,  - lực dính và góc nội ma sát trong của vật liệu (phụ thuộc vào từng
loại đất).
1.4. YÊU CẦU CỦA CẤP PHỐI THIÊN NHIÊN SỬ DỤNG TRONG XÂY

DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ
1.4.1. Trƣờng hợp sử dụng để đắp nền đƣờng (TCVN 9436-2012)
Trong trƣờng hợp nền đắp đất, theo [2], đất sử dụng để đắp nền đƣờng là đất các
loại có thể lẫn dƣới 30% khối lƣợng là đá, cuội sỏi có kích cỡ từ 19 mm trở lên cho
đến cỡ hạt lớn nhất là 50 mm.
Các loại đất không đƣợc sử dụng trực tiếp để đắp bất cứ bộ phận nào của nền
đƣờng, bao gồm:
- Đất b n, đất than bùn (nhóm A-8 theo AASHTO M145);
- Đất mùn lẫn hữu cơ có thành phần hữu cơ quá 10,0%, đất có lẫn cỏ và rễ cây, lẫn
rác thải sinh hoạt (theo AASHTO T267-86);
- Đất lẫn các thành phần muối dễ hòa tan quá 5%;
- Đất sét có độ trƣơng nở cao vƣợt quá 3,0%;
- Đất sét nhóm A-7-6 (theo AASHTO M145) có chỉ số nhóm GI từ 20 trở lên;
Khi khơng có các loại đất khác, phải có biện pháp cải tạo để dùng làm vật liệu đắp
nền đƣờng nhƣ: loại bỏ các thành phần bất lợi, xử lý đất xấu bằng cách trộn thêm vôi,
trộn thêm cát hoặc áp dụng các biện pháp tăng thêm độ chặt đầm nén, hạn chế nƣớc
thấm nhập...
- Khơng đƣợc d ng đất bụi nhóm A-4 và A-5 để xây dựng các bộ phận nền đƣờng
dƣới mức nƣớc ngập hoặc mức nƣớc ngầm và không nên dùng chúng trong phạm vi
khu vực tác dụng của nền đƣờng.
Yêu cầu về độ chặt đầm nén và sức chịu tải CBR đối với nền đƣờng nhƣ Bảng 1.3
và Bảng 1.4