Phân tích kết quả nghiên cứu biến dạng và hiệu chỉnh thời gian gia tải thiết kế đắp theo giai đoạn của nền đường ôtô cao tốc thành phố hồ chí minh trung lương theo kết quả nghiên cứu bổ sung và quan trắc thực tế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - A CHT

Nguyễn vũ thức

Phân tích kết quả nghiên cứu biến dạng và hiệu chỉnh
thời gian gia tải thiết kế đắp theo giai đoạn của nền
đờng ôtô cao tốc thành phố Hồ Chí Minh Trung Lơng
theo kết quả nghiên cứu bổ sung và quan trắc thực tế

LUN VN THC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - NĂM 2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - A CHT

Nguyễn vũ thức

Phân tích kết quả nghiên cứu biến dạng và hiệu chỉnh
thời gian gia tải thiết kế đắp theo giai đoạn của nền
đờng ôtô cao tốc thành phố Hồ Chí Minh Trung Lơng
theo kết quả nghiên cứu bổ sung và quan trắc thực tế

Chuyờn ngnh: a chất cơng trình
Mã số: 60.44.65

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS ngun huy ph−¬ng

HÀ NỘI - NĂM 2009


Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết
quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và cha đợc công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

nguyễn vũ thøc


i

Mục lục

Trang phụ bìa
Mục lục
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục đích của đề tài
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
4. Nhiệm vụ của đề tài

5. Nội dung nghiên cứu
6. Phơng pháp nghiên cứu
7. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
8. Cơ sở tài liệu của luận văn
Chơng 1: tổng quan về sự thay đổi các đặc trng cơ học
của đất yếu sau khi xử lý dới tải trọng đắp

1.1 Mối liên quan giữa ứng suất, biến dạng và độ bền của đất.
1.1.1 Đặc tính cố kết của đất và các yếu tố ảnh hởng.
1.1.2 Độ bền kháng cắt của đất và các yếu tố ảnh hởng.
1.2. Các thông số đặc trng cho tính chất nén lún và độ bền
kháng cắt của đất.
1.2.1 Các thông số đặc trng cho tính nén lún của đất.
1.2.2 Các thông số đặc trng cho sức kháng cắt của đất.
chơng 2: xây dựng phơng pháp luận nghiên cứu quá trình
cố kết của nền đờng dới tải trọng đắp.

2.1 Đặc điểm phân bố đất yếu tại khu vực nghiên cứu.
2.1.1 Đặc điểm phân bố đất yếu tại khu vực khảo sát.
2.1.2 Đặc điểm địa tầng và chỉ tiêu cơ lý của đất tại khu vực nghiên cứu
2.2 Quá trình phát triển vùng biến dạng dẻo trong đất yếu
dới tải trọng nền đắp
2.2.1 Các thông số thiết kế của nền đờng đắp đợc áp dụng để tính toán.
2.2.2 Sự phát triển vùng biến dạng dẻo trong đất yếu dới tải trọng đắp.
2.3 Đặc điểm của nền đất sau khi xử lý giếng cát dới tải

i
v
viii
ix

1
1
1
1
2
2
2
3
3
4
4
4
15
18
18
31
36
36
36
36
50
50
43
52


ii

trọng đắp.
2.3.1 Sự gia tăng sức kháng cắt của đất.

53
2.3.2 Sự thay đổi các đặc trng nén lún của đất.
55
2.4 xây dựng Phơng pháp tính toán xác định độ cố kết của
61
nền đờng dới tải trọng đắp.
chơng 3: kết quả tính toán lún của nền đờng đắp và quan
trắc hiện trờng.

3.1 Tính toán độ lún nền đờng dựa trên kết quả khảo sát
bổ sung và quan trắc thực tế.
3.1.1 Độ lún tức thời, độ lún cố kết và độ lún quan trắc.
3.1.2 Độ cố kết của nền đờng.
3.2 Tính toán mức độ có kết của nền đờng trên cơ sở thay
đổi các đặc tính của đất ở trong và ngoài nền đờng đắp.
3.2.1 Sự gia tăng sức kháng cắt không thoát nớc của đất ở trong và ngoài nền
đắp.
3.2.2 Tính toán độ cố kết của nền đờng đắp thông qua sự gia tăng sức kháng
cắt.
3.3 Tính thời gian và phân kỳ đắp của nền đờng.
3.3.1 Tính thời gian cố kết của nền đờng.
3. 3.2 Tính chiều cao đắp tiếp theo của nền đờng.
3.3.3 Kiểm toán trợt sâu của nền đờng với chiều cao đắp tiếp theo.
3.4 so sánh kết quả tính lún theo thiết kế và theo kết quả
khảo sát bổ sung.
chơng 4: phân tích xác định nguyên nhân sai khác và kiến
nghị hiệu chỉnh.
4.1 Một số nguyên nhân dẫn tới sự khác nhau giữa kết quả tính
lún.

63
63
63
67
69
69
72
75
75
79
80
83
85
85

4.1.1 ảnh hởng của việc lựa chọn số liệu đầu vào cho tính toán.
4.1.2 ảnh hởng của mô hình và cách thức tính toán.

88

4.2 Một số kiến nghị hiệu chỉnh.

92

4.2.1 Kiến nghị hiệu chỉnh các giá trị độ lún.
4.2.2 Kiến nghị hiệu chỉnh phân kỳ đắp và thời gian đắp.

92
94

Kết luận và kiến nghÞ

96

85


iii

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

Ký hiệu
av
a0
a1-2

Đơn vị
cm2/kG
cm2/kG
cm2/kG

B
kG/cm2
cm2/s

C
Cc
Cr
Cv
ĐCCT

e; e0
ec
ei
e
E0
G
h

kG/cm2
%
cm

hn, ha

m

htd
hi

m
m
cm
cm
cm
cm
cm/s
cm2/kG

H

H
Hi
HS
K, Kt
mv
Nnk
n
OCR

pz

%
kG/cm2
kG/cm2

Giải thích
Hệ số nén lún
Hệ số nén lún tơng đối
Hệ số nén lún ở cấp áp lực từ 1 đến 2 kG/cm2
Hệ số ảnh hởng hởng tính nén ép của nớc lỗ rỗng
hoặc chiều rộng móng (m) hoặc độ sệt của đất (%).
Lực dính kết
Chỉ số nén lún
Chỉ số nở
Hệ số cố kết
Địa chất công trình
Hệ số rông, hệ số rỗng tự nhiên
Hệ số rỗng ứng với áp lực tiền cố kết
Hệ số rỗng ở cấp tải trọng thứ i
Biến thiên hệ số rỗng

Mô đun tổng biến dạng
Độ bÃo hoà
Chiều cao mẫu
Chiều dày vùng chịu nén và chiều sâu vùng hoạt động
nén ép
Chiều dày lớp tơng đơng
Chiều dày của mỗi lớp phân tố
Chiều dày trung bình của mẫu đất ở cấp áp lực đang xét
Biến thiên chiều cao
ChiỊu cao mÉu øng víi cÊp t¶i träng thø i
ChiỊu cao phần hạt rắn
Hệ số thấm
Hệ số nén thể tích
Những ngời khác
Độ lỗ rỗng
Chỉ số quá cố kết
Tải trọng tác dơng
¸p lùc tiỊn cè kÕt


iv

Ký hiệu
0
gl
tb
p
Ro
S, Sc
Stt

Sth
t
tc
Tv
Th
t50
t90
t100
U
Uv
Uh
u
u0
ui
ue
uh
W
Wt
Wp
Wn
z


c


Đơn vị
kG/cm2
kG/cm2
kG/cm2

kG/cm2
kG/cm2
cm
cm
cm
giây, phút, giờ
Ngày, tháng,
năm
giây, phút
giây
giây
%
%
%
kG/cm2
kG/cm2
kG/cm2
kG/cm2
kG/cm2
%
%
%
%
m
độ
g/cm3, T/m3
g/cm3
g/cm3

Giải thích

áp lực bản thân
áp lực gây lún
áp lực gây lún trung bình của lớp đất
Tải trọng nền đắp
Sức chịu tải quy ớc
Độ lún cuối cùng, độ lún cố kết
Độ lún tức thời
Độ lún sơ cấp (do thấm)
Thời gian
Thời gian độ lún ổn định hoặc thời gian cuối cần xác
định lún do từ biến
Nhân tố thời gian theo phơng thẳng đứng
Nhân tố thời gian theo phơng ngang
Thời gian ứng với độ cố kÕt 50%
Thêi gian øng víi ®é cè kÕt 90%
Thêi gian ứng với độ cố kết 100%
Độ cố kết
Độ cố kết theo phơng thẳng đứng
Độ cố kết theo phơng ngang
áp lực nớc lỗ rỗng
áp lực nớc lỗ rỗng ban đầu
áp lực nớc lỗ rỗng tại thời điểm i
áp lực nớc lõ rỗng ban đầu
áp lực thuỷ tĩnh
Độ ẩm tự nhiên
Độ ẩm giới hạn chảy
Độ ẩm giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo
Độ sâu
Góc ma sát trong

Khối lợng thể tích tự nhiên
Khối lợng thể tích khô
Khối lợng riêng của cốt đất


v

Ký hiệu
n
;
KTr

ào

Đơn vị
g/cm3
kG/cm2
kG/cm2
-

Giải thích
Khối lợng riêng của nớc
ứng suất tổng, ứng suất hữu hiệu
Độ bền liên kết kiến trúc
Hệ số phụ thuộc vào sự nở hông của đất
Hệ số biÕn d¹ng ngang (hƯ sè Poisson)


vi

Danh mục các bảng

Bảng

Nội dung

Trang

Bảng 2.1

Các chỉ tiêu cơ lý đặc trng của đất lớp 3a

37

Bảng 2.2

Các chỉ tiêu cơ lý đặc trng của đất lớp 3

38

Bảng 2.3

Các chỉ tiêu cơ lý đặc trng của đất lớp 4

39

Bảng 2.4

Các chỉ tiêu cơ lý đặc trng của đất lớp 5

40

Bảng 2.5

Các chỉ tiêu cơ lý đặc trng của đất thấu kính TK1

41

Bảng 2.6

Các chỉ tiêu cơ lý đặc trng của đất thấu kính TK2

43

Bảng 2.7

Kết quả cắt cánh hiện trờng tại các lớp đất yếu trong phạm vi nền đắp.

44

Bảng 2.8
Bảng 3.1

Kết quả cắt cánh hiện trờng tại các lớp đất yếu ngoài phạm vi nền đắp

47

Các giá trị độ lún và độ cố kết của nền đắp

68

Bảng 3.2

Sự thay đổi sức kháng cắt không thoát nớc của các lớp đất

71

Bảng 3.3

Độ cố kết của nền đất theo sự gia tăng sức kháng cắt không thoát nớc

73

Bảng 3.4

Thời gian cố kết của nền đờng dới tải trọng đắp

77

Bảng 3.5

Chiều cao đắp tối đa và hệ số ổn định trợt sâu của nền đờng

82

Bảng 3.6

So sánh độ lún theo thiết kế và theo số liệu khảo sát bổ sung

83

Bảng 4.1

Độ lún và ®é cè kÕt sau khi hiƯu chØnh

93

B¶ng 4.2

Thêi gian cè kết của nền đắp và cao độ đắp giới hạn tiÕp theo

94


vii

Danh mục các hình vẽ

Hình

Nội dung

Trang

Hình 1.1

Đờng cong nén lún của đất loại sét ở trạng thái cứng, nửa cứng

8

Hình 1.2

Đờng cong nén lún của đất loại sét yếu, bÃo hoà nớc

8

Hình 1.3

Sự thay đổi ứng suất, áp lực lỗ rỗng d, độ lún trong quá trình cố kết

10

Hình 1.4

Mô phỏng quá trình cố kết trong đất

13

Hình 1.5

Sự thay đổi áp lực nớc lỗ rỗng trong quá trình cố kết

14

Hình 1.6

Mô hình ma sát giữa các hạt đất

15

Hình 1.7

Đờng bao ứng suất đỉnh và cực hạn

16

Hình 1.8

Mô hình cố kết thấm của đất ( Tezaghi- 1925)

19

Hình 1.9

Dòng nớc thấm đi ra khỏi phân tố đất

20

Hình 1.10 Đờng cong e = f(lg) để xác định áp lực tiền cố kết

24

Hình 1.11 Đờng cong e = f(lg) để xác định chỉ số nén

25

Hình 1.12 Đồ thị đờng cong nén lún e = f()

27

Hình 1.13 Đờng cong cố kết lý thuyết sơ cấp theo S = f( t )

29

Hình 1.14 Đờng cong lún S = f(lgt)

30

Hình 1.15 Đờng bao độ bền chống cắt không thoát nớc

33

Hình 1.16 Phơng trình Coulomb và đờng bao phá hoại

33

Hình 1.17 Độ bền đỉnh, độ bền giới hạn và độ bền d

34

Hình 2.1

Sự phân bố đất yếu dọc tuyến đờng

36

Hình 2.2

Quá trình phát triển vùng biến dạng dẻo

51

Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6

Quan hệ giữa sức kháng cắt không thoát nớc của đất và chiều sâu
trong vùng ảnh hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa sức kháng cắt không thoát nớc của đất và chiều sâu
ngoài vùng ảnh hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa sức kháng cắt không thoát nớc của đất và chiều sâu
trong vùng ảnh hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa sức kháng cắt không thoát nớc của đất và chiều sâu
ngoài vùng ảnh hởng của tải trọng đắp.

53

53

54

54


viii

H×nh
H×nh 2.7
H×nh 2.8

H×nh 2.9
H×nh 2.10
H×nh 2.11
H×nh 2.12
H×nh 2.13
H×nh 2.14
H×nh 2.15
H×nh 2.16
Hình 2.17
Hình 2.18
Hình 2.19
Hình 2.20

Nội dung
Quan hệ giữa ứng suất cắt tổng, ứng suất cắt hiệu quả củađất và
chiều sâu (khu vực trong vùng ảnh hởng của tải trọng đắp).
Quan hệ giữa ứng suất cắt tổng, ứng suất cắt hiệu quả củađất và
chiều sâu (khu vực ngoài vùng ảnh hởng của tải trọng đắp).
Quan hệ giữa ứng suất cắt tổng, ứng suất cắt hiệu quả củađất và
chiều sâu (khu vực trong vùng ảnh hởng của tải trọng đắp).
Quan hệ giữa hệ số rỗng eo của đất và chiều sâu trong vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số rỗng eo của đất và chiều sâu ngoài vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số rỗng eo của đất và chiều sâu trong vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số rỗng eo của đất và chiều sâu ngoài vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số rỗng eo của đất và chiều sâu trong vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.

Quan hệ giữa hệ số rỗng eo của đất và chiều sâu ngoài vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số cố kết Cv của đất và chiều sâu trong vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp
Quan hệ giữa hệ số cố kết Cv của đất và chiều sâu ngoài vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số cố kết Cv của đất và chiều sâu trong vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số cố kết Cv của đất và chiề sâu ngoài vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số nén lún av của đất và chiều sâu trong vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.

Hình 2.21 Quan hệ giữa hệ số nén lún av của đất và chi sâu ngoài vùng ảnh

Trang
55

55

55

56

56

56

56

56

56

57

57

58

58

58
58


ix

Hình

Nội dung

Trang

hởng của tải trọng đắp.
Hình 2.22
Hình 2.23
Hình 2.24
Hình 2.25
Hình 2.26

Hình 2.27
Hình 2.28
Hình 2.29
Hình 2.30

Quan hệ giữa hệ số nén lún av của đất và chiều sâu ngoài vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số nén lún av của đất và chiều sâu ngoài vùng ảnh
hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số nén lún a1-2 của đất và chiều sâu trong vùng
ảnh hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa hệ số nén lún a1-2 của đất và chiều sâu ngoài vùng
ảnh hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa chỉ số nén Cc và nở Cr của đất và chiều sâu trong
vùng ảnh hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa chỉ số nén Cc và nở Cr của đất và chiều sâu ngoài
vùng ảnh hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa chỉ số nén Cc và nở Cr của đất và chiều sâu trong
vùng ảnh hởng của tải trọng đắp.
Quan hệ giữa chỉ số nén Cc và nở Cr của đất và chiều sâu ngoài
vùng ảnh hởng của tải trọng đắp.
Sự thay đổi áp lực tiền cố kết pz của đất và chiều sâu trong vùng

59

59

59

60

60

60

60

61

ảnh hởng của tải trọng đắp.
Hình 2.31

Sự thay đổi áp lực tiền cố kết pz của đất và chiều sâu ngoài vùng

61

ảnh hởng của tải trọng đắp.
Hình 2.32

Sự thay đổi áp lực tiền cố kết pz của đất và chiều sâu trong vùng

61

ảnh hởng của tải trọng đắp.
Hình 2.33

Sự thay đổi áp lực tiền cố kết pz của đất và chiều sâungoài vùng

61

ảnh hởng của tải trọng đắp.
Hình 3.1

Toán đồ để tính độ lún tức thời Stt.

64

Hình 3.2

Độ lún tức thời tại các vị trí.

64

Hình 3.3

Toán đồ Osterberg.

65

Hình 3.4

Các giá trị độ lún cố kết của nền đờng tại từng vị trÝ.

66


x

Hình

Nội dung

Trang

Hình 3.5

Các giá trị độ lún quan trắc đợc của nền đờng tại từng vị trí.

67

Hình 3.6

Độ cố kết đạt đợc của nền đất tại các vị trí.

68

Hình 3.7

Độ cố kết đạt đợc của nền đất tại các vị trí theo độ lún và gia tăng
sức kháng cắt.

75

Hình 3.8

Toán đồ xác định độ cố kết theo phơng ngang Uh theo Th và n.

77

Hình 3.9

Sơ đồ tính toán ổn định trợt sâu theo mặt trợt cung tròn hình trụ.

80

Hình 3.10
Hình 3.11

Kết quả tính toán ổn định trợt sâu theo mặt trợt cung tròn hình
trụ.
Kết quả tính toán ổn định trợt sâu theo mặt trợt cung tròn hình
trụ.

Hình 3.12 So sánh độ lún thiết kế vàtheo kết quả khảo sát bổ sung

81

81
84

Hình 41

Đờng cong e-LgP theo thí nghiệm và hiệu chỉnh

87

Hình 4.2

Đờng cong nén lún của các loại đất có độ cố kết khác nhau

89

Hình 4.3

Các sơ đồ tính thấm khác nhau

91

Hình 4.4

Quan hệ giữa độ cố kết U và nhân tố thời gian Tv theo các sơ đồ
khác nhau

92


1

Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc hiện nay, rất nhiều các
dự án xây dựng cơ sở hạ tầng đà và đang đợc tiến hành, trong đó có các dự án hạ
tầng giao thông vận tải. Một trong những vấn đề thờng xảy ra trong quá trình xây
dựng và sử dụng các dự án hạ tầng giao thông vận tải là sự khác nhau giữa các trị số
tính toán dự báo và số liệu quan trắc thực tế về ®é lón lín nhÊt vµ tèc ®é lón theo
theo thêi gian của nền đờng đắp trên nền đất yếu. Ngoài yếu tố khách quan gây ra
nh điều kiện tự nhiên khí hậu, các quyết định tăng tiến độ có chủ định thì vấn đề
khác nhau này liên quan mật thiết đến công tác khảo sát, thiết kế, thi công công
trình. Sự khác nhau đó xảy ra kéo theo rất nhiều các vấn đề khác, ảnh hởng đến
chất lợng, tiến độ và giá thành của các dự án.

Trong các công tác khảo sát thiết kế nền đờng ôtô đắp trên ®Êt u, mét trong
nh÷ng vÊn ®Ị cã tÝnh quan träng nổi bật là việc cung cấp số liệu khảo sát địa chất
công trình cho việc tính toán thiết kế, cụ thể trong vấn đề lún nền đắp. Đề tài này đề
cập tới việc nghiên cứu so sánh và kiểm tra sự khác nhau trong kết quả tính lún theo
lý thuyết trên cơ sở các mẫu thí nghiệm của nền đất u ch−a xư lý, nỊn ®Êt u ®·
xư lý giÕng cát dới tác dụng của tải trọng đắp trong một thời gian nhất định và kết
quả quan trắc lún cũng nh− thÝ nghiƯm hiƯn tr−êng nh»m ®−a ra sù hiƯu chỉnh về
phân kỳ đắp cũng nh thời gian đắp cho nền đờng ôtô cao tốc thành phố Hồ Chí
Minh Trung Lơng.
2. Mục đích của đề tài:
Xác định nguyên nhân sai lệch giữa kết quả tính toán lún dự báo và kết quả quan
trắc lún thực tế, trên cơ sở đó kiến nghị lựa chọn số liệu về đặc tính cố kết của đất
trong công tác dự báo lún cho nền đờng đắp trên đất yếu nhằm điều chỉnh thiết kế
xử lý và phân kỳ đắp nền cho phù hợp với thực tế.
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tợng nghiên cứu của đề tài là quá trình biến dạng và thay đổi độ bền của
đất yếu sau khi đợc gia cố và dới tác dụng của nền đắp trong mét thêi gian.


2

Phạm vi nghiên cứu là khu vực nền đờng ôtô cao tốc từ thành phố Hồ Chí Minh
đi Trung Lơng.
4. Nhiệm vụ của đề tài:
-

Làm sáng tỏ điều kiện địa chất công trình khu vực tuyến đờng ôtô cao tốc từ

thành phố Hồ Chí Minh đi Trung Lơng.
-

Tiến hành khảo sát bổ sung và kiểm tra sự thay đổi đặc trng cơ học của đất yếu

trong và ngoài nền đờng đắp theo các sơ đồ thí nghiệm khác nhau.
-

Từ các kết quả phân tích, xác định các nguyên nhân sai khác về độ lún cuối cùng

cũng tốc độ lún theo thời gian, trên cơ sở đó lựa chọn số liệu thích hợp để tính toán
xử lý cho phù hợp với ®iỊu kiƯn thùc tÕ, tõ ®ã kiÕn nghÞ ®iỊu chØnh thiết kế xử lý và
phân kỳ đắp nền cho phù hợp với thực tế.
5. Nội dung nghiên cứu:
-

Nghiên cứu địa chất khu vực cũng nh điều kiện địa chất công trình khu vực

tuyến đờng ôtô cao tốc từ thành phố Hồ Chí Minh đi Trung Lơng.
-

Nghiên cứu tổng quan về hiện tợng và quá trình cố kết nền đất yếu có xử lý và

không xử lý dới tác dụng của nền đắp trong một thời gian nhất định.
6. Phơng pháp nghiên cứu:
Để giải quyết nhiệm vụ của đề tài, tác giả đà sử dụng các phơng pháp nghiên cứu
sau đây:
- Phơng pháp phân tích hệ thống: nhằm xác định nguyên tắc chung, định hớng
nghiên cứu đề tài.
- Phơng pháp địa chất: phân tích đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc trng cố kết của
đất yếu theo các sơ đồ thí nghiệm và trong thực tế, sự thay đổi đặc trng cơ học của
đất khi chịu tải trọng đắp.

- Phơng pháp toán học thống kê: chỉnh lý các kết quả thí nghiệm, xác định chỉ tiêu
cơ lý đất đá trong phòng, xử lý các kết quả quan tắc tại hiện trờng.
- Phơng pháp tính toán lý thuyết: tính toán độ lún lớn nhất, lún theo thời gian của
nền đờng đắp trên ®Êt u tr−íc vµ sau khi xư lý.


3

7. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn cđa ln văn
Làm sáng tỏ nguyên nhân sai khác giữa các trị số tính toán lý thuyết, dự báo và thực
tế về ®é lón cuèi cïng, tèc ®é lón theo thêi gian, từ đó đa ra các biện pháp gia tải
và phân kỳ đắp cũng nh thời gian chờ lún của nền đờng ôtô đắp trên đất yếu.
8. Cơ sở tài liệu của luận văn:
Luận văn đợc viết trên cơ sở:
- Các kết quả khảo sát địa chất công trình đờng ôtô cao tốc thành phố Hồ Chí Minh
Trung Lơng, giai đoạn thiÕt kÕ kü tht bỉ sung (th¸ng 6/2008).
- C¸c kÕt quả khảo sát địa chất công trình đờng ôtô cao tốc thành phố Hồ Chí Minh
Trung Lơng, giai đoạn thiết kế kỹ thuật (tháng 4/2005).
- Hồ sơ thiết kế nền đờng ôtô đắp trên đất yếu từ thành phố Hồ Chí Minh đi Trung
Lơng.
- Các kết quả quan trắc lún trong quá trình đắp gia tải nền đờng ôtô cao tốc thành
phố Hồ Chí Minh đi Trung Lơng.
Trong quá trình hoàn thành luận văn, tác giả đà nhận đợc sự quan tâm giúp đỡ
của các thầy cô giáo, các nhà khoa học trong Bộ môn Địa chất công trình Trờng
đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, đặc biệt là PGS.TS Nguyễn Huy Phơng đà tận tình
hớng dẫn và giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu của mình. Bên cạnh đó,
tác giả còn nhận đợc sự giúp đỡ, động viên to lớn của bạn bè, đồng nghiệp tại nơi
công tác và các cơ quan nh: Công ty CP TVTK - Kiểm định & Địa kỹ thuật - Tổng
công ty T vấn thiết kế giao thông vân tải; Công ty T vấn xây dựng 533, Công ty
T vấn Quốc tế QCI (Cu Ba), Ban quản lý dự án Mỹ Thuận (PMU My Thuan).... Tác

giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô, các bạn đồng nghiệp
để tác giả có thể hoàn thành bản luận văn của mình.
Do điều kiện hạn chế về thời gian và thiết bị, số lợng tài liệu đầu vào và số liệu
thí nghiệm nhiều và quan trắc trong thời gian dài cũng nh với khả năng và lần đầu
tiếp cận công tác nghiên cứu của tác giả, bản luận văn chắc chắn không tránh khỏi
các thiếu sót. Tác giả rất mong nhận đợc những ý kiến bổ xung, góp ý của các thầy
cô giáo, các bạn đồng nghiệp để tác giả có thể hoàn thiện kiến thức của bản thân tốt
hơn.


4

Chơng 1
tổng quan về sự thay đổi các đặc trng cơ học của đất
yếu sau khi xử lý dới tải trọng đắp.
Chúng ta đà biết, đất là một hệ phân tán gồm 3 pha gồm: pha rắn (các hạt
đất), pha lỏng (nớc) và pha khí (không khí trong cac lỗ rỗng của đất). Đối với đất
bÃo hoà thì pha lỏng chiếm toàn bộ các lỗ rỗng do vậy mà pha khí mất đi, đất chỉ
gồm có hai pha là rắn và lỏng. Pha rắn là thành phần cơ bản nhất của đất, gồm các
hạt khoáng có thành phần hóa học, kích thớc, hình dạng khác nhau. Pha lỏng là
thành phần thứ yếu trong đất bÃo hoà, nó bao gồm nớc trong lỗ rỗng và nớc trong
thành phần của hạt đất. Sự thay đổi tơng quan giữa pha rắn và pha láng trong ®Êt
dÉn tíi viƯc thay ®ỉi tÝnh chÊt cđa đất.
1.1 Mối liên quan giữa ứng suất, biến dạng và độ bền của đất.
1.1.1 Đặc tính cố kết của đất và các yếu tố ảnh hởng.
Các loại đất khi chịu tác dụng của lực ngoài, các hạt đất sẽ dịch chuyển, sắp
xếp chặt lại, độ lỗ rỗng giảm, mật độ hạt rắn trong một đơn vị thể tích tăng, kết quả
làm cho đất bị biến dạng, đợc nén chặt lại, cờng độ của đất tăng. Quá trình biến
dạng, nén chặt (biến dạng) của đất dới tác dụng của tải trọng không đổi gọi là quá
trình cố kết. Ngời ta chia quá trình cố kết thành 3 giai đoạn: cố kết ban đầu (các

hạt sắp xếp lại) cố kết thấm (quá trình liên quan tới sự thoát nớc ra khỏi các lỗ
rỗng) và cố kết từ biến (quá trình biến dạng các hạt rắn của đất dới tác dụng của
ứng suất hiệu quả không đổi). Trong đất bÃo hoà hoàn toàn thì lỗ rỗng chứa đầy
nớc, coi nh không có mặt pha khí, nên khi chịu tải trọng tác dụng, sự giảm thể
tích có thể do một trong các nguyên nhân sau:
(1) Sự nén của các hạt đất;
(2) Sự nén của nớc nằm trong lỗ rỗng giữa các hạt đất;
(3) Nớc thoát ra khỏi lỗ rỗng.
Đối với đất loại sét không chứa hữu cơ, nguyên nhân (1) là rất nhỏ và
Terzaghi bỏ qua trong thuyết cố kết của mình. Đối với đất có chứa hữu cơ, đặc biệt
là đất than bùn hoá, khả năng bị nén của vật chất rắn là đáng kể. Tính nén của nớc
đợc coi là bằng không nếu so với các ảnh hởng khác, vì vậy nguyên nh©n sè (2)


5

cũng có thể bỏ qua. Nh vậy, quá trình giảm thể tích của đất bÃo hoà chủ yếu là do
nguyên nhân số (3), do sự thoát nớc ra khỏi các lỗ rỗng của các hạt đất.
Đối với đất rời (trong cát bÃo hoà hoàn toàn) nớc thoát ra một cách tự do thì
sự thoát nớc diễn ra một cách nhanh chóng, gần nh ngay tức thì. Nhng ở trong
đất loại sét (có tính thấm nhỏ hơn từ vài chục nghìn lần so với tính thấm của cát) sự
di chuyển của nớc xảy ra rất chậm, vì vậy thời gian để nớc dịch chuyển đến biên
đờng thoát nớc là tơng đối lớn.
Trong trờng hợp đất bÃo hoà nớc, tác dụng nén chặt đất chỉ có kết quả khi
nớc trong các lỗ rỗng bị ép thoát ra ngoài, vì dới tác dụng của tải trọng thông
thờng, bản thân hạt đất và nớc không chịu nén. Quá trình nén chặt thờng xảy ra
trớc lúc đất đạt tới trạng thái cân bằng thuỷ tĩnh, với đất loại sét, quá trình nén lún
dới tác dụng của tải trọng là 1 quá trình kéo dài.
Quá trình đất dần dần bị nén chặt dới tác dụng của tải trọng không đổi, kèm
theo hiện tợng nớc bị ép thoát chậm chạp ra khỏi lỗ rỗng và sự phân bố lại áp lực

giữa cốt đất và nớc gọi là quá trình cố kết thấm. Nói cách khác, quá trình cố kết
thấm của đất là sự tổng hợp hai quá trình liên hệ tơng hỗ với nhau và xảy ra đồng
thời: nén chặt đất và thoát nớc lỗ rỗng. Đây chính là bản chất quá trình nén lún của
đất bÃo hoà nớc.
Nh vậy, tính chất nén lún của đất phụ thuộc vào các nhóm yếu tố:
1. Bản chất hạt rắn của đất;
2. Độ lớn của tải trọng tác dụng.
Pha rắn là thành phần cơ bản nhất của đất. Trong ĐCCT, khi nghiên cứu pha
rắn đặc biệt chú ý tới các thành phần: hạt, khoáng vật, và hoá học của đất. Đất gồm
các hạt riêng biệt có kích thớc, hình dạng và thành phần khoáng hoá khác nhau và
giữa chúng tồn tại các mối liên kết kiến trúc.
ảnh hởng của hạt rắn trong đất: Thành phần hạt là một trong những yếu tố
quan trọng quyết định đến tính chất cơ học của đất nói chung và tính chất nén lún
nói riêng. Nhóm hạt sét trong đất ảnh hởng rất lớn đến tính chất nén lún của đất.
Đối với đất loại sét có hàm lợng nhóm hạt sét càng cao, kích thớc cµng nhá, møc


6

độ phân tán càng cao, tính a nớc càng tăng, dẫn tới giảm khả năng thoát nớc khi
nén, tốc độ nén chặt xảy ra rất chậm và tổng độ lún lớn.
Thành phần khoáng vật là yếu tố quan trọng quyết định đến mối liên kết giữa
các hạt và các hợp thể trong đất, kích thớc, hình dạng, đặc điểm mặt ngoài của các
hạt đất, đến bề dày màng nớc liên kết vật lý và do đó ảnh hởng đến tính a nớc
của đất loại sét. Trong tự nhiên, phần lớn các hạt sét có thành phần khoáng vật là các
nhóm khoáng vật sét nh ilit, montmorilonit và kaolinit... Nhóm khoáng vËt
montmorilonit cã cÊu tróc l−íi tinh thĨ ba líp, sù tiếp xúc giữa các lới là lớp tứ
diện Si-O. Các lớp này có điện tích giống nhau nên chúng đẩy nhau, làm cho các
phân tử nớc có khả năng hấp thụ vào giữa các lới. Vì vậy, khi gặp nớc, các tinh
thể montmorilonit dễ bị tách thành các hạt có kích thớc nhỏ, làm tăng năng lợng

mặt ngoài, tăng hoạt tính bề mặt của đất. Do đó, đất loại sét có chứa nhiều khoáng
vật nhóm montmorilonit thì có tính a nớc cao, tính nén lún mạnh, thời gian lún
ổn định kéo dài. Khoáng vật nhóm kaolinit cũng có cấu trúc mạng tinh thể dạng lới
lớp. Sự tiếp xúc giữa các lới là các lớp tứ diện silic và bát diện hydroxit nhôm. Hai
lớp này không giống nhau về mặt điện tích vì vậy chúng hút nhau làm cho mối liên
kết trong mạng tinh thể tơng đối bền vững, tính linh động giữa các lới tinh thể
thấp, khả năng hấp phụ nớc vào giữa các lới tinh thể không đáng kể nên tính a
nớc của kaolinit kém. Đất có chứa các khoáng vật này thì tính nén lún nhỏ hơn. Ilit
là khoáng vật trung gian giữa kaolinit và montmorilonit, nó cũng có khả năng hấp
phụ một lợng nớc nhất định. Bên cạnh đó, đất loại sét còn có thể có mặt của các
vật chất hữu cơ. Bản thân các vật chất hữu cơ khi chúng bị phân giải trở thành những
vật liệu mịn, có kích thớc nh những hạt sét và thể hiện tính phân tán cao. Chúng là
những hạt mang điện âm, khả năng hấp phụ và trao đổi cation lớn, có tính a nớc
cao, vì vậy đất có chứa các vật chất hữu cơ thì tính nén lún lớn. Nh vậy, khi đất có
chứa các hạt khoáng vật có tính phân tán cao nh montmorilonit, ilit, các vật chất
hữu cơ,.. thì làm cho đất có tính a nớc cao, tính nén lún mạnh, thời gian lún ổn
định kéo dài.
Đối với đất rời (đất cát và đất vụn thô): giữa các hạt không tồn tại lực dính.
Khi có tác dụng của tải trọng ngoài, các hạt sẽ dịch chuyển và sắp xếp lại tới trạng


7

thái càng ngày càng chặt hơn. Tính nén lún của đất rời phụ thuộc vào thành phần
khoáng vật, hình dạng kích thơc và đặc điểm mặt ngoài của hạt. Quá trình nén chặt
của đất rời nói chung xảy ra nhanh chãng, vËn tèc nÐn lón lín, tỉng ®é lón nhá hơn
so với đất loại sét.
ảnh hởng của mối liên kết kiến trúc của đất: Nh đà nói ở trên, tuỳ thuộc
vào sự có mặt của các pha trong đất, loại đất và đặc điểm liên kết kiến trúc của đất
mà tính nén lún của các loại đất khác nhau. Trong đất loại sét chủ yếu tồn tại mối

liên kết keo nớc. Chỉ khi tải trong ngoài tác dụng vợt qua độ bền liên kết kiến trúc
(KTr) thì đất mới bị nén chặt. Với đất sét yếu, bÃo hoà nớc nh sét chảy, dẻo chảy,
bùn, KTr rất nhỏ, chỉ cần với tải trọng không lớn lắm thì đất đà bị nén chặt ngay.
Với những loại đất này, đờng cong nén lún thờng thể hiện điểm uốn không rõ,
thờng có dạng đờng cong trơn. Nhng với đất loại sét ở trạng thái dẻo cứng đến
cứng, KTr khá lớn, chỉ với cấp tải trọng lớn nhất định thì đất mới bị nén chặt. Chính
vì vậy, đờng cong nén lún thờng thể hiện điểm uốn rõ, đờng cong thờng không
trơn. Có thể thấy cụ thể điều này thông qua các đờng cong nén lún của chúng.
Đối với đất loại sét ở trạng thái dẻo cứng đến cứng, kết cấu chặt, pha lỏng tồn
tại với một tỷ lệ nhỏ, hầu nh không ảnh hởng đến quá trình nén chặt của đất. Quá
trình nén chặt xảy ra đầu tiên là do sự phá vỡ liên kết kiến trúc của đất, sau đó là sự
dịch chuyển và sắp xếp chặt lại của các hạt và các hợp thể của đất, độ lỗ rỗng của
đất giảm xuống. Tốc độ nén chặt xảy ra tơng đối nhanh, thời gian ổn định ngắn.
Đờng cong nén lún có dạng nh ở hình 1.1, trờng hợp này cũng xảy ra cả với
những đất bị muối hoá.


8

e
Bắt đầu phá huỷ LKKT



0

KTr

2

k G /c m

Hình 1.1: Đờng cong nén lún của đất loại sét ở trạng thái cứng, nửa cứng.
Đối với đất loại sét yếu bÃo hoà nớc trạng thái dẻo chảy, chảy và bùn: quá
trình nén chặt phức tạp hơn, liên quan chặt chẽ với sự thoát nớc trong các lỗ rỗng.
Để đạt tới trạng thái cân bằng thuỷ tĩnh đòi hỏi một thời gian rất lâu dài do kích
thớc lỗ rỗng của sét rất nhỏ, lại chịu ảnh hởng của nớc kết hợp mặt ngoài. Vì
vậy, thời gian lún ổn định của loại đất này rất lâu, có thể kéo dài hàng trăm năm,
tổng độ lún thờng lớn. Đờng cong nén lún có dạng nh ở hình 1.2

Bắt đầu phá huỷ LKKT

e

0



KTr



k G /c m

2

Hình 1.2: Đờng cong nén lún của đất loại sét yếu, bo hoà nớc.
ảnh hởng của pha lỏng trong đất: Trong đất loại sét, chủ yếu tồn tại nớc liên kết

vật lý (nớc màng mỏng). Nớc liên kết vật lý hấp phụ trên bề mặt các hạt sét, chịu


9

lực hút của bề mặt hạt sét. Chỉ khi gradient áp lực đủ lớn, hoặc áp lực nén đủ lớn thì
một phần nớc này mới bị ép thoát một cách từ từ ra khỏi bề mặt hạt. Nh vậy, sự có
mặt của nó cản trở quá trình nén chặt đất. Vì nớc lỗ rỗng chiếm hầu hết thể tích lỗ
rỗng lại làm cho nớc tự do thoát ra chậm chạp nên đối với đất sét, khi chịu tác dụng
của tải trọng thì tốc độ nén lún nhỏ, thời gian lún ổn định kéo dài. Tuy nhiên, trong
đất loại sét ở dạng khối đất cũng có thể tồn tại một số khe nứt, lỗ hổng lớn, trong đó
có thể chứa một phần nớc trọng lực hoặc nớc mao dẫn. ảnh hởng của chúng đến
tính chất nén lún không lớn lắm vì lỗ hổng và khe nứt thờng lớn, nớc thoát ra
nhanh chóng.
Thành phần hoá học của pha lỏng ảnh hởng rất nhiều đến bề dày lớp
khuyếch tán nên cũng quyết định đến tính chất nén lún của đất. Thành phần và nồng
độ các ion có mặt trong môi trờng lỗ rỗng cũng ảnh hởng tới tính nén lún của đất.
Độ pH của môi trờng quyết định phơng thức thành tạo tầng điện kép, ion nào sẽ
tham gia vào lớp khuyếch tán, bề dày lớp khuyếch tán, do vậy ảnh hởng đến tÝnh
−a n−íc cđa h¹t keo sÐt, tÝnh nÐn lón cđa đất loại sét. Thành phần và nồng độ các ion
có mặt trong môi trờng lỗ rỗng gây ảnh hởng tới tính nén lún của đất. Loại và
nồng độ ion sẽ quyết định đến việc ion nào sẽ tham gia vào lớp ion trái dấu của hạt
keo sét, thế của hạt sét và do đó quyết định độ dày mỏng của nớc bao quanh hạt
sét. Hay nói cách khác, độ pH của môi trờng quyết định phơng thức thành tạo
tầng điện kép, quyết định ion nào sẽ tham gia vào lớp khuyếch tán do vậy ảnh hởng
đến tính a nớc của hạt keo sét, ảnh hởng đến bề dày lớp khuyếch tán, cuối cùng
ảnh hởng đến tính nén lún của đất loại sét. Theo thứ tự sau đây, sự có mặt các ion
trong môi trờng nớc lỗ rỗng thì tính nén lún giảm : cation 1+ - cation2+ - cation3+ .
Nhìn chung, cation có năng lực trao đổi càng lớn khi tham gia vào lớp
khuyếch tán làm cho lớp khuyếch tán càng mỏng, màng nớc liên kết vật lý càng

giảm, tính a nớc của đất giảm và tính chất nén lún cũng giảm theo.
ảnh hởng của tải trọng tác dụng: Tải trọng là yếu tố quyết định đến tính chất
nén lún của đất. Khi tải trọng ngoài càng lớn, trong giới hạn nhất định thì tính chất
nén lún của đất tăng, cơ chế của quá trình nén chặt có sự khác nhau tuỳ thuộc vào sự
có mặt của các pha trong đất, loại đất và đặc điểm liên kết kiến trúc cđa ®Êt. Tû lƯ


10

giữa các pha của đất (chủ yếu là pha rắn và lỏng) sẽ quyết định tính chất nén lún của
đất. Nếu tải trọng tác dụng nhỏ thì sẽ không đủ sức phá vỡ mối liên kết kiến trúc sẵn
có, đất không bị nén chặt. Chỉ khi tải trọng tác dụng đủ lớn, thắng đợc lực liên kết
kiến trúc của đất thì đất mới bị nén chặt, đồng thời xảy ra với hiện tợng thoát nớc
ra khỏi lỗ rỗng của đất. Vì vậy, tốc độ nén chặt đất đợc xác định bằng tốc độ của
nớc vận động thoát ra khỏi các lỗ rỗng trong đất.

ứng
suất
tổng

áp lực lỗ
rỗng d

Thời gian

Thời gian

ứng suất
hiêu quả

Độ lún

Thời gian

Thời gian

Hình1.3: Sự thay đổi ứng suất, áp lực lỗ rỗng d, độ lún trong quá trình cố kết
Để xem xét cơ chế lún của đất ngời ta giả thiết rằng hạt đất và nớc lỗ rỗng
không bị ép co. Vì thế, hiệu quả tức thời khi tăng ứng suất tổng là áp lực nớc lỗ
rỗng u tăng lên. Tiếp đến có sự phân bố lại giữa áp lực hữu hiệu và áp lực nớc lỗ
rỗng u, u giảm dần còn tăng dần theo thời gian. Khi nớc lỗ rỗng thoát ra khỏi
đất, áp lực nớc lỗ rỗng bị tiêu tán, đất coi nh cố kết hoàn toàn ở một cấp áp lực
không đổi. Nh vậy, dới một cấp áp lực không đổi, trong quá trình nén chặt, có
sự chuyển đổi giữa u và . Khi u giảm thì tăng. Khi u= 0 thì = , đất ở trạng
thái cân bằng thuỷ tĩnh, tải trọng đợc tiếp nhận bởi cốt đất. Điều này đợc minh
hoạ qua hình 1.3 Việc theo dõi diễn biến áp lực nớc lỗ rỗng theo thời gian là khó
khăn do thiết bị phức tạp và đòi hỏi phải có thời gian. Taylor và Casagrande đà ®−a


11

ra phơng pháp đồ giải để xác định thời điểm kết thúc cố kết thấm dựa trên đồ thị
quan hệ giữa biến dạng lún và thời gian S = f( t )( phơng pháp Taylor) và
S = f(lgt) (phơng pháp Casagrande). Tuy nhiên, phơng pháp đồ giải này phụ thuộc
rất nhiỊu vµo u tè chđ quan cđa con ng−êi, do vậy so với thực nghiệm, sự biến đổi
áp lực nớc lỗ rỗng có sự sai khác đáng kể. Phơng pháp đo trực tiếp diễn biến áp
lực nớc lỗ rỗng theo thời gian để xác định thời điểm kết thúc cố kết thấm là một
phơng pháp hiện đại, chính xác, cho hiệu quả sử dụng cao.
Vai trò của pha lỏng trong đất: tuỳ theo loại đất mà nớc tồn tại ở các dạng khác
nhau và mức độ tồn tại của chúng cũng khác nhau. Liên quan đến tính chất nén lún

của đất thì phải kể đến ảnh hởng của nớc liên kÕt vËt lý, n−íc träng lùc vµ n−íc
mao dÉn. Pha láng gåm n−íc cã ¸p tù do (n−íc mao dÉn và nớc trọng lực), nớc
liên kết yếu tồn tại trên bề mặt các hạt (nớc kết hợp mặt ngoài). Nói chung, các lỗ
rỗng trong đất đều liên thông với nhau. Trong đất hạt thô, đất rời (sỏi, cát) kích
thớc lỗ rỗng lớn. Còn trong đất loại sét tuy hệ số rỗng lớn, nhng kích thớc lỗ
rỗng lại rất bé, nớc trong lỗ rỗng phần lớn là nớc kết hợp mặt ngoài. Vì vậy, dới
tác dụng của tải trọng tính thấm của đất loại sét rất phức tạp. Đại lợng đặc trng
cho mức độ thấm nớc của đất đợc gọi là hệ số thấm (K). Nớc ở trong đất thờng
dịch chuyển d−íi t¸c dơng cđa gradient ¸p lùc, xt hiƯn khi đất chịu tác dụng của
tải trọng ngoài. ở điều kiện không có tải trọng bên ngoài tác dụng, dòng nớc trong
đất chỉ xảy ra khi có sự chênh cao cột nớc giữa 2 điểm. Dòng nớc chuyển động
dới tác dụng của cả lực hấp dẫn và áp lực thuỷ tĩnh. Dòng chảy trong đất chịu ảnh
hởng bởi: kích thớc, hình dạng lỗ rỗng trong đất và bản chất của chất lỏng trong
lỗ rỗng
Dới tác dụng của tải trọng ngoài trong đất tồn tại 2 loại ứng suất: ứng suất
tác dụng trực tiếp lên cốt đất, ứng suất tác dụng trong nớc lỗ rỗng.
Phần ứng suất do nớc lỗ rỗng tiếp nhận đợc gọi là áp lực nớc lỗ rỗng, hay
còn gọi là áp lực trung tính.
Đối với đất bÃo hoà nớc, quá trình nén chặt chỉ có thể xảy ra khi nớc thoát
ra ngoài và phần tải trọng do nớc tiếp nhận giảm dần, chuyển sang cốt đất, phần
ứng suất do cốt đất tiếp nhận đợc gọi là áp lực hữu hiệu, hay áp lực hiệu quả. Chỉ


12

có áp lực hữu hiệu mới có tác dụng nén chặt đất. áp lực nớc lỗ rỗng làm kìm hÃm
quá trình nén chặt đất. Trong quá trình cố kết, nớc thoát ra và áp lực nớc lỗ rỗng
giảm dần, áp lực hiệu quả tăng dần. Khi áp lực nớc lỗ rỗng đạt giá trị cân bằng thì
toàn bộ tải trọng do cốt đất tiếp nhận. Tốc độ biến đổi áp lực nớc lỗ rỗng phụ thuộc
vào độ bền liên kết kiÕn tróc cđa ®Êt, diƠn biÕn øng st, ®iỊu kiƯn thoát nớc, tính

thấm nớc của đất, độ lớn của tải trọng tác dụng.
Khi đất ở trạng thái cân bằng tự nhiên, áp lực nớc lỗ rỗng vẫn có một giá trị
nhất định, áp lực này chính là áp lực thủy tÜnh cã liªn quan tíi chiỊu cao cét n−íc
thđy tÜnh. Khi có tải trọng ngoài tác dụng thì áp lực nớc lỗ rỗng tăng lên tới một
giá trị cực đại. Phần áp lực nớc lỗ rỗng tăng do sự tăng tải trọng ngoài tác dụng
đợc gọi là áp lực nớc lỗ rỗng d. Bản chất của quá trình cố kết thấm chính là sự
thoát nớc gắn liền với sự tiêu tán áp lực nớc lỗ rỗng d.
áp lực nớc rỗ rỗng d là áp lực do chiều cao cột nớc thủy tĩnh gây ra trong
nớc lỗ rỗng.
Nh vậy, áp lực nớc lỗ rỗng bao gồm áp lực nớc lỗ rỗng d và áp lực thủy
tĩnh:

U = ue + u h
Đói với lớp đất sét trầm tích khi chịu 1 tải trọng đợc minh họa ở hình

1.4. Trớc khi có tải trọng , áp lực nớc lỗ rỗng có liên quan tíi chiỊu cao cét
n−íc thđy tÜnh. Khi cã t¶i trọng tác dụng, nếu không xảy ra sự thóat nớc khi đất
dịch chuyển, thì nớc lỗ rỗng sẽ tiếp nhận toàn bộ tải trọng này. áp lực nớc lỗ rỗng
trong đất gồm 2 thành phần: áp lực thủy tĩnh (uh) và áp lực lỗ rỗng d (ue)