Tài liệu KHẢ NĂNG TRƯƠNG NỞ CỦA ĐẤT LOẠI SÉT VỚI CÁC HỆ SỐ ĐẦM NÉN (K) KHÁC NHAU ppt

Hi ngh khoa hc và công ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005
14
KH NNG TRNG N CA T LOI SÉT
VI CÁC H S M NÉN (K) KHÁC NHAU

SWELLING CHARACTERISTICS OF EARTHFILL
CORRESPONDING TO DIFFERENT COMPACTNESS COEFFICIENTS


Lê Thanh Phong

Khoa K thut a Cht & Du Khí, i hc Bách Khoa Tp. H Chí Minh, Vit Nam
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

TÓM TT

Da vào các kt qu phân tích trong phòng thí nghim, tác gi tìm hiu đc tính trng n ca đt
đp khi tip xúc vi nc. Qua đó, tác gi đ ngh cách la chn h s đm nén (K) thích hp

ABSTRACT

In this paper, the swelling characteristic of earthfill in approaching water is studied on the basis
of the testing results in the laboratory. The author then proposes a procedure for selecting a
suitable compactness coefficient (K).

1. T VN 
Phn ln
đt loi sét thng đc dùng làm
vt liu đt đp cho các công trình đt. Theo tài
liu thng kê v các m vt liu đã dùng đp đp
 tnh Khánh Hòa [3] thì có đn 75% m vt

liu thuc loi đt sét pha, 20% thuc loi sét và
5% thuc loi đt cát pha.
Trong quá trình trng n không ch th tích
ca đt đc nâng lên, mà còn làm gim tính
dính ca nó do s làm gim yu đáng k lc
dính kt gia các ht đt riêng l.
 góp phn gii quyt bài toán n đnh cho
công trình đp trong nhiu trng hp phi tính
đn s n đnh ca khi đt khi tip xúc vi
nc  h s đm nén (K) khác nhau. c bit
là kh nng trng n ca đt loi sét trong điu
kin khí hu khô và m theo mùa  các tnh phía
Nam.
2. PHNG PHÁP, PHM VI VÀ I
TNG NGHIÊN CU
Trong thc t có hai h thng thí ngim
trng n và phân cp trng n theo th
tích
V
V
V
∆
=
δ
, USBR và theo chiu
cao
h
h
h
∆

=
δ
, Snhip 2-05-08-85. Tuy nhiên khi
dùng phng pháp gii tích và phng pháp
thc nghim cho thy rng s liu phân cp đt
theo hai h thng trên là hp nhau [1]. Vì nghiên
cu cho đp đt thuc bài toán phng và cng đ
hn ch phc tp trong điu kin thí nghim nên
tác gi đã chn phng pháp thí nghim theo
chiu cao R
N
, phân cp trng n theo Snhip.
Vic la chn phng pháp thí nghim là cn
thit trc khi tin hành thí nghim.  tài này
nghiên cu đi vi đt đp nên tác gi chn điu
kin ch b mu đ thí nghim. Vic ch b mu
theo các h s đm nén
maxc
c
K
γ
γ
=
đc da
trên thí nghim đn nn tiêu chun Proctor.
Hi ngh khoa hc và công ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005
15
Ni dung ca báo cáo là nghiên cu s nh
hng ca đ cht, đ m ban đu tính tính
trng n ca ca các loi đt sn tàn tích

(phong hóa t Bazan, Cát bt kt và Granite)
trong khu v nghiên cu (Sông Quao – Ninh
Thun, Thun Ninh – Bình nh, Easoup
thng – aklak), t đó làm c s khoa hc cho
vic s dng hiu qu đp đp các loi đt này.
3. CÁC C TRNG DÙNG 
ÁNH
GIÁ T TRNG N
¬ Mc đ trng n
c xác đnh bi s thay đi chiu cao
(hoc th tích) mu đt và đc th hin bng s
phn trm theo công th sau đây:
- Nu xác đnh bng s thay đi theo
chiu cao thì mc đ trng n theo chiu cao
(R
N
) đc tính theo công thc:
% ,
h
h- h
R
d
dc
N
=
(1)
Trong đó: h
đ
, h
c

tng ng chiu cao ban đu
và chiu cao cui cùng ca mu.
Nu trong thí nghim đ mu trng n t do
có h s trng n t do, nu trng n di tác
dng ca áp lc thì gi đó là trng  có áp.
¬ Áp lc trng n (P
N
)
¬  m trng n (W
N
)
- Trng n – co ngót là hai quá trình thun
nghch xy ra trong đt loi sét khi đ m ca nó
thay đi. Trong nhng trng hp nht đnh,
quá trình thun nghch này s to ra khe nt gây
mt n đnh cho đp.
- Kt qu nghiên cu [1] cho thy rng nhiu
loi đt sét  min Trung không b trng n khi
còn kt cu t nhiên, nguyên trng. Nhng li b
tr
ng n rõ rt khi b phá v kt cu t nhiên
ri đm nén li (đt đp).
4. NH HNG  CHT –  M BAN
U N TÍNH TRNG N CA
T P
Cùng mt loi đt có tính trng n, dung
trng khô (γ
c
) và đ m ban đu (W) có nh
hng rt ln đn mc đ trng n.

Theo các công trình nghiên cu ca nhiu tác
gi [1] đu cho thy rng: quan h gia h s
trng n R
N
và dung trng khô (γ
c
), đ m(W)
là tuyn tính R
N

= f(γ
c
), R
N
= f
1
(W), t
N
=f
2
(W).
Nhng kt qu nghiên cu ca D.C
Goriaxeva (1968), trên nhng mu ch b t đt
sét Kaolinite và Montmorillinite cho thy rng:
- Mi quan h gia bin dng (R
N
) và áp lc
trng n (P
N
) so vi dung trng khô ban đu

(γ
c
) là tuyn tính đc th hin bng phng
trình (2):
R
N
(P
N
) = K
γ
(γ
N
– γ
0
) (2)
Trong đó: K
γ
= tgα - h s tính trng n,
góc hp bi đng thng và trc dung trng
khô.
γ
N
– dung trng khô sau khi trng n
γ
0
– dung trng khô ban đu
- Mi quan h gia bin dng (R
N
) và áp lc
trng n (P

N
) so vi đ m ban đu (W
0
) là
tuyn tính đc th hin bng phng trình (3):
R
N
(P
N
) = K
W
(W
N
– W
0
) (3)
Trong đó:
K
W
= tgα - h s tính trng n, góc hp bi
đng thng và trc đ m.
W
N
– đ m trng n
W
0
– đ m ban đu
4.1 nh hng đ cht đn tính trng n
ca đt
¬ Mc đích thí nghim

Các thí nghim  đây là nhm nghiên cu
nh hng dung trng khô ca đt đp đn tính
trng n ca nó. Thng ngi ta tìm bin
pháp đm nén đt dung trng khô cao đ tng
kh nng chng trt, gim lún ca khi
đt
Hi ngh khoa hc và cơng ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005
16
đp. Trên c s đó giúp la chn dung trng khơ
hp lý cho đp đt.
¬ Phng pháp thí nghim
Các nhóm mu thí nghim trng n đc
ch b theo nhng dung trng khơ (γ
c
) khác
nhau, có đ m bng đ m ti u khi đm nén
(W = W
opt
) ca tng nhóm mu đt. Mi dung
trng khơ trong tng nhóm đt đu đc thí
nghim đ xác đnh h s trng n t do (R
N
),
áp lc trng n (P
N
) và đ m trng n (W
N
).
¬ Kt qu thí nghim, nhn xét và kt lun
Trong thí nghim đã dùng các nhóm mu: h

cha nc Sơng Quao, T
3
 h Thun Ninh –
Bình nh và  lõi đp Easoup thng (mu
6/lp 4). Ch tiêu vt lý và kt qu thí nghim
ca nhóm mu đc ghi  bng 1, đc th hin
trên biu đ hình 1, 2.

Bng 1

Mu ch b
W g
c

H s
trng n
t do R
N

Áp lc
trng
n P
N

 m
trng n
W
N

TÊN CƠNG TRÌNH VÀ NHĨM T
TRONG THÍ NGHIM
Th t
thí
nghim
% g/cm
3
% kG/cm
2
%
t đp đp h Sơng Quao 1 1.64 3.90 0.20 24.00
g
cmax =
1.81 g/cm
3
,W
opt
= 16% 2 16.0 1.72 5.50 0.34 22.00
W
L
= 35%, W
P
= 20%, I
P
= 15% 3 1.81 11.50 0.45 23.00
t đp đp h Thun Ninh 1 1.76 14.00 0.51 32.00
g
cmax =
1.76 g/cm
3

,W
opt
= 15.5% 2 15.5 1.66 9.50 0.24 33.90
W
L
= 48%, W
P
= 28%, I
P
= 20% 3 1.58 6.75 0.10 35.00
t đp đp h Easoup thng 1 1.56 7.30 0.70 29.00
g
cmax =
1.79 g/cm
3
,W
opt
= 17.0% 2 17.0 1.63 8.15 0.90 26.00
W
L
= 40%, W
P
= 23%, I
P
= 17% 3 1.69 9.50 1.10 32.00


Hình 1: Mối quan hệ giữa
γ
c

và R
N
Sông Quao
Thuận
Ninh
Easoup
thượng
y = 45.161x - 70.861
R
2
= 0.919
y = 40.471x - 57.369
R
2
= 0.9945
y = 16.791x - 18.997
R
2
= 0.9697
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20

1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
Dung trọng khô
c
, g/cm
3
Hệ số trương nở R
N
, %

Hình 2: Mối quan hệ giữa
γ
c
và P
N
Sông Quao
Thuận
Ninh
Easoup
thượng
y = 1.4661x - 2.1976
R
2
= 0.992
y = 2.2951x - 3.5418
R
2
= 0.9864
y = 3.0709x - 4.0953
R
2

= 0.998
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
Dung trọng khô
c
, g/cm
3
p lực trương nở P
N
, kG/cm
2



Hi ngh khoa hc và cơng ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005
17

Kt qu thí nghim cho thy rng:

– S tng dung trng khơ (γ
c
) ca các mu
đt s kéo theo s tng mc đ trng n t do
(R
N
) và áp lc trng n (P
N
). Kt qu thí
nghim này phù hp vi s liu ca D. C.
Goriaxeva (1968) và cng phù hp vi kt qu
nghiên cu trong điu kin mu đt  Vit Nam
ca GSTS. Nguyn Vn Th [1].
– Ngồi ra, cng trong bng kt qu (bng 1)
cho ta thy thêm rng: dung trng khơ ca đt
càng nh thì đ m trng n li càng tng.
iu này nói lên rng đ 
m trng n (W
N
) ca
đt ph thuc vào dung trng khơ (γ
c
) ca nó.
4.2 nh hng đ m đn tính trng n t
do (R
N
) và thi gian trng n
Q trình trng n khi thm nc ca mu
đt s kt thúc khi mu đt đt đn đ m trng
n (W

N
). Do đó, đ m ban đu ca đt có nh
hng ln đn h s trng n (R
N
) và thi gian
trng n (t
N
).  nghiên cu vn đ này, trong
thí nghim tác gi đã dùng các nhóm mu đt
T
1
, T
2
,  vùng h Thun Ninh (Bình nh). Ch
tiêu vt lý ca nhóm mu và kt qu thí nghim
đc ghi  bng 2.  các mu thí nghim trng
n t do đc ch b cùng dung trng khơ (γ
c
)
nhng có các đ m (W) khác nhau.
Kt qu thí nghim đc ghi trong bng 2 và
th hin trên các biu đ (hình 3, 4) cho thy
rng: khi tng đ m ban đu ca mu, h s
trng n t do (R
N
) gim xung và thi gian
cng đc rút ngn. C th:
- i vi mu T
1
: h s trng n t do gim

t 9.40% xung còn 8.60% và thi gian đc rút
ngn xung t 1.643 gi còn 634 gi khi đ m
ban đu tng t 14.0% lên 19.0% (mu có cùng
γ
c
= 1.52 g/cm
3
).
- i vi mu T
2
: h s trng n t do gim
t 5.30% xung còn 4.30% và thi gian đc rút
ngn t 941 gi xung còn 425 gi khi đ m
ban đu tng t 14.0% lên 18.0% (mu có cùng
γ
c
= 1.61 g/cm
3
).
Bng 2
Mu ch b
g
c
W
H s trng n
t do R
N

Thi gian trng
n t

N

Mt s ch tiêu vt lý ch yu ca
các nhóm mu thí nghim T
1
và T
2
 h Thun Ninh (Bình nh)
Th t thí
nghim
g/cm
3
% % gi
Nhóm mu T
1
1 19.00 8.60 634
g
cmax =
1.75 g/cm
3
,W
opt
= 15.5% 2 16.00 9.10 847
W
L
= 47%, W
P
= 27%, I
P
= 20% 3

1.52
14.00 9.40 1163
Nhóm mu T
2
1 18.00 4.30 425
g
cmax =
1.76 g/cm
3
,W
opt
= 16.0% 2 16.00 4.84 670
W
L
= 46%, W
P
= 26%, I
P
= 20% 3
1.61
14.00 5.30 941

Hình 3: Mối quan hệ giữa W và R
N
Nhóm
T
1
Nhóm T
2
y = -0.1605x + 11.655

R
2
= 0.9992
y = -0.25x + 8.8133
R
2
= 0.9979
0
2
4
6
8
10
12
14
10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0
Độ ẩm, %
Hệ số trương nở tự do R
N
, %

Hình 4: Mối quan hệ giữa W và t
N
Nhóm T
1
Nhóm T
2
y = -103.05x + 2564.5
R
2

= 0.9494
y = -129x + 2742.7
R
2
= 0.9992
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0
Độ ẩm, %
Thời gian trương nở t
N
, giờ

Hi ngh khoa hc và công ngh ln th 9, Trng i hc Bách khoa Tp. HCM, 11/10/2005
18

Hình 5: Thit b trng n


Hình 6: Mu thí nghim trng n (Thun Ninh)

TÀI LIU THAM KHO
1. Trn Th Thanh. Nhng nguyên lý s dng

đt loi sét có tính trng n-co ngót vào
công trình đt đp đp trong điu kin nhit
đi m Vit Nam. Lun án Tin S k thut,
Trng i Hc Bách Khoa, Thành Ph H
Chí Minh (1998).
2. Nguyn Vn Th, Trn Th Thanh: S dng
đt ti ch đ đp đp  Tây Nguyên, Nam
Trung B và ông Nam B. Nhà xut bn
Nông Nghip (2001).
3. Tuyn tp hi tho khoa hc. S dng đt
đp đp Min Trung. Nha Trang-Khánh
Hoà, B Thu Li (1994).
4. V. . Lômtađze, Thch lun công trình,
NXB H và THCN, Hà Ni (1978).
5. Roy Whitlow, C hc đt, NXB Giáo dc,
(1996)