Nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ phun hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt thực vật đa loại bảo vệ bề mặt bờ dốc

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ PHUN
HỖN HỢP BÙN ĐẤT KẾT HỢP HẠT THỰC VẬT ĐA LOẠI
BẢO VỆ BỀ MẶT BỜ DỐC
NGUYỄN
NGUYỄN T

À* NGUYỄN ỨC MẠN

Ả
LN

*

,

*

, NGUYỄN T Ị P ƢƠNG T ẢO*,

TRẦN T AN

V ỆT**

Application research of spraying soil mixed grass seeds method in
protecting the slope surface
Abstract: The vegetable matter on the slope, especially the cut
embankment through the hilly and mountainous areas, does not only
create the ecological landscape, but also has an important role in
preventing surface erosion, reducing local slide and increasing slope
stability due to their ability to enhancing soil shear strength due to their
root system [1-4]. Research results and application of the spraying soil

mixed grass seeds method at Bac Giang - Lang Son highway and on
samples in the laboratory of Geotechnical Department, University of
Transport and Communications shows that this solution not only
effectively creates a green cover on the slope surface, especially with slope
that have infertile soil layer or weathered sedimentary rock, but also
increased significantly in soil shear strength (cohesion increased 2.25 2.27 times and the friction angle increased from 1.23 to 1.79 times) and
the slope stability safety factor increased from 0.99% to 14.88%.
Keywords: Slope surface, vegetable matter, green solution, plant root, slope.
1. ẶT VẤN Ề *
Ứng dụng giải pháp xanh che phủ và nhằm
bảo vệ bề mặt bờ dốc là hƣớng ƣu tiên áp dụng
từ nhiều năm qua trên thế giới và ngày càng
đƣợc quan tâm ở Việt Nam. Tác dụng đƣợc thừa
nhận từ lớp thực vật phủ trên bờ dốc khơng chỉ
chống xói bề mặt, giảm nguy cơ sụt trƣợt, đặc
biệt với trƣợt nông hay cục bộ, mà còn tạo cảnh
quan sinh thái và bảo vệ môi trƣờng [1-16].
Việc tạo lớp phủ thực vật trên các bờ dốc hiện
nay phổ biến sử dụng nhƣ cấy khóm trực tiếp,
giâm cành, gieo hạt cỏ thủ cơng, trồng thủ công
trên bao đất sinh thái hay kết hợp ô ngăn hình
mạng (Geocell). Giải pháp thủ cơng này có ƣu
*
**

18

Trường Đại học Giao thông vận tải
Công ty CP PTCN bảo vệ bờ dốc ATV Việt Nam
Email:

điểm lớn là dễ triển khai và khai thác nguồn
nhân công địa phƣơng tốt, xong hiệu quả phủ
xanh phụ thuộc nhiều vào đặc điểm thổ nhƣỡng
trên mặt bờ dốc, độ dốc địa hình, chất lƣợng thi
công và thƣờng chỉ sử dụng đƣợc một loại cỏ
hay thực vật. Khắc phục đƣợc nhiều nhƣợc điểm
lớn này, trong cùng điều kiện khí hậu, độ dốc
địa hình, giải pháp công nghệ phun hỗn hợp bùn
đất kết hợp hạt thực vật đa loại không chỉ tạo và
giữ lớp đất màu có chất kết dính cũng nhƣ dinh
dƣỡng để duy trì sự sinh trƣởng của thực vật
trong giai đoạn ban đầu, mà còn đồng thời tạo
lớp phủ thực vật nhiều tầng từ cỏ mọc nhanh
thấp (ví dụ nhƣ cỏ gà), kết hợp cỏ mọc lan rễ
chùm cao (ví dụ cỏ Tƣớc mạch) hay với cây
thân gỗ nhƣ đậu săng... rễ cọc mọc chậm [16].
Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thử nghiệm
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021


đƣợc triển khai của nhóm nghiên cứu và cơng ty
ATV Việt Nam tại một số vị trí bờ dốc nền
đƣờng đào có điều kiện địa chất khác nhau tại
10 vị trí (khoảng 10000m2) trên cao tốc Bắc
Giang - Lạng Sơn từ năm 2019 cho thấy, hiệu
quả với tốc độ phủ xanh nhanh (cỏ sinh trƣởng
nhanh), tạo lớp phủ thực vật kín nhiều lớp, mà
cịn phủ xanh tốt ngay trong điều kiện bờ dốc
khơng có lớp đất - lớp đá bột kết và sét kết

phong hóa với độ dốc địa hình 45 - 55 độ. Khi
thử nghiệm trong phòng, hệ rễ không chỉ phát
triển nhanh, sâu và thể hiện rõ mật độ thay thế
chiếm chỗ trong nền đất, mà kết quả thí nghiệm
cắt mẫu đất cho thấy sự gia tăng đáng kể về sức
chống cắt và rất phù hợp một số nghiên cứu đã
có [16].
2. NG ÊN CỨU T Ử NG ỆM G Ả
P P CÔNG NG Ệ P UN
N ẤT K T
ỢP ẠT T ỰC VẬT A LOẠ ẢO VỆ
Ề MẶT Ờ DỐC
Giải pháp phun hạt cỏ, hạt thực vật lên mặt
bờ dốc đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới áp dụng từ
những năm 50-70 thế kỷ trƣớc [1,16]. Việc trộn
hạt cỏ hay hạt thực vật với đất mùn có sử dụng
thiết bị phun lên bờ dốc, hoặc tạo lớp thảm hay
bao sinh thái chứa sẵn hạt cỏ ... hiện đƣợc sử
dụng rất phổ biến tại Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài
Loan, Trung Quốc ...
Giải pháp công nghệ phun hỗn hợp bùn đất
trộn hạt thực vật đƣợc áp dụng lần đầu năm
1950 tại Mỹ, đến năm 1977 áp dụng rộng rãi
trên khắp Châu Âu [16]. Tại Trung Quốc, giải
pháp này đƣợc áp dụng lần đầu năm 1996, sau
nhiều cải tiến, hoàn thiện và đến 2018 đã ban
hành tiêu chuẩn kỹ thuật CJJ/T 292-2018 liên
quan công nghệ này. Năm 2018 lần đầu giải
pháp công nghệ này đƣợc đƣa về Việt Nam,
và trong khoảng từ tháng 5 đến 12 năm 2019

đƣợc nhóm nghiên cứu và Công ty CP Phát
triển Công nghệ bảo vệ bờ dốc ATV Việt Nam
triển khai thi cơng thí điểm cho 10 vị trí bờ
dốc nền đào có điều kiện địa hình, địa chất,
cũng nhƣ độ cao khác nhau rải rác trên đoạn
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021

tuyến Km70+069 - Km70+521, Km86+320 Km86+920, Km89+760 - Km90+056 và
Km91+006 - Km91+560 trên đƣờng cao tốc
Bắc Giang - Lạng Sơn. Các vị trí thử nghiệm
này đƣợc gia cố đề phòng mất ổn định bờ dốc
theo thiết kế với kết cấu đinh đất độ dài khác
nhau kết hợp khung bê tông cốt thép. Giải
pháp phun hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt cỏ đa
loại đƣợc đề nghị ứng dụng thi công thử
nghiệm để tạo lớp phủ xanh, chống xói mịn
và bảo vệ bề mặt bờ dốc.
Phù hợp với yêu cầu tại [1,2,3,16], các vị trí
bờ dốc lựa chọn thi cơng thử nghiệm đã đƣợc
gia cố nhằm đề phòng trƣợt khối bằng. Điều
kiện địa chất của bờ dốc đặc trƣng bởi thành
phần đất đá phong hóa khơng đều từ các đá trầm
tích lục ngun (sét kết, bột kết). Tất cả các vị
trí này đều khơng có đủ lớp đất màu cần thiết
cho sự phát triển của thực vật giai đoạn đầu, đặc
biệt một số vị trí bề mặt bờ dốc là đá phong hóa
rất nghèo dinh dƣỡng cho phát triển thực vật.
Lựa chọn cây trồng là một phần quan trọng
trong công việc thiết kế công trình phủ xanh. Nó
khơng chỉ quyết định hiệu quả của việc phủ

xanh dốc, mà còn trực tiếp quyết định phƣơng
pháp quản lý bảo trì và chi phí trong giai đoạn
sau đó.
Nhiều nghiên cứu cũng nhƣ theo [16] chỉ ra
rằng, khi phủ xanh bờ dốc ƣu tiên sử dụng các
loài cây bản địa để nhanh chóng hình thành các
quần thể thực vật ổn định và tích hợp chúng vào
thảm thực vật của khu vực.
Trong thử nghiệm này, 03 giống thực vật
đƣợc lựa chọn phù hợp chỉ dẫn chung theo [16]:
1) Loại cỏ phát triển nhanh chóng, dễ phục hồi
và dễ thối hóa – cỏ gà hay cịn gọi cỏ chỉ
(Bermuda); 2) Cỏ mọc lan sống lâu mọc chậm
hơn loại cỏ thứ nhất lựa chọn giống Tƣớc mạch
(Bromegrass - bromus inermis); 3) Loại cây bụi
thân gỗ, rễ cọc, thích nghi điều kiện bờ dốc đất
đá kém dinh dƣỡng sử dụng cây đậu săng
(Pigeon Pea - cajanus cajan).
Ngoài việc cho phép phủ xanh trên các bờ
19


dốc có cấu tạo địa chất kém dĩnh dƣỡng, điểm
nhấn kỹ thuật khác đáng chú ý là việc lựa chọn
nhiều giống thực vật khác nhau ngồi khơng chỉ
tạo lớp phủ nhiều lớp, mà còn sử dụng loại cỏ
mọc nhanh (Bermuda) dƣỡng sinh và giữ ẩm
cho giai đoạn đầu sinh trƣởng của các giống
thực vật cịn lại.
Ngồi cơng tác thiết kế hỗn hợp bùn đất, lựa

chọn và chuẩn bị giống hạt thƣc vật cũng nhƣ
các công tác chuẩn bị thi công liên quan khác,
trình tự thi cơng thử nghiệm áp dụng theo [16]
gồm các bƣớc chính sau: Rải và định vị 01 lớp
lƣới thép d4mm, mắt lƣới 40x40mm trên bề mặt
bờ dốc để giữ lớp phủ nền (lớp đất màu) (Hình
1); phun 2 lớp bùn đất mầu trộn chất kết dính
(đảm bảo lực dính đơn vị c>25kPa), chất hữu cơ
(khơng nhỏ hơn 5%) để tạo lớp phủ nền đủ dày
5-6cm; lớp phun bùn đất lần thứ 3 đƣợc trộn
thêm hạt của 03 loại thực vật đã lựa chọn (Hình
2); hồn thành cơng tác phun lớp phủ nền có hạt
thực vật tiến hành che phủ bờ dốc bằng lớp
màng địa kỹ thuật tự tiêu (vải địa kỹ thuật
không dệt loại mỏng tự tiêu) (Hình 3). Cơng tác
chăm sóc sau đó tiến hành phụ thuộc thời tiết để
lựa chọn số lần cũng nhƣ thời điểm tƣới nƣớc
cho thực vật sinh trƣởng và phát triển ở giai
đoạn đầu.

H nh 2. Phun hỗn hợp bùn đất lẫn hạt thực vật

H nh 3. Phủ lớp vải địa kỹ thuật tự tiêu bảo vệ
chống xói giai đoạn đầu sau khi phun bùn đất
Sau 7 ngày, cỏ mọc
nhanh 4-7cm

Sau 21 ngày, 2 loại
cỏ dài 10 – 20cm
Sau 40 ngày, cỏ Tƣớc

mạnh phát triển mạnh

4 tháng cây đậu
săng phủ kín

H nh 4. Quá tr nh phát tri n cỏ và thực vật tại
km91+200 trên Cao tốc Bắc Giang - Lạng Sơn

H nh 1. Lắp đặt và ghim giữ lưới thép mạ k m
trên mặt bờ dốc giữ lớp đất phun
20

Điểm dễ nhận thấy từ nghiên cứu thử nghiệm
giải pháp phun hỗn hợp bùn đất với hạt thực vật
đa nguồn gốc không chỉ lợi thế về thời gian sinh
trƣởng và phát triển nhanh của lớp cỏ, tồn tại
qua mùa đông khắc nghiệt, mùa mƣa dễ bị rửa
trôi đất, mà đặc biệt cịn có thể phủ xanh trên bề
mặt bờ dốc nền đào từ các đá trầm tích cơ học
rất nghèo dinh dƣỡng (Hình 5).
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021


tƣơng đồng với thi cơng thực tế ngồi cơng
trƣờng. Nghĩa là, khi đủ ánh sáng, sau 7 - 14
ngày loại cỏ mọc nhanh (cỏ gà) đã phát triển
đƣợc 4 - 15 cm, và sau 14 ngày cỏ thứ 2 (Tƣớc
mạnh) cũng xuất hiện đạt chiều cao 1 - 4 cm.

H nh 5. Thảm thực vật phủ xanh trên bờ dốc

cấu tạo địa chất nghèo dinh dưỡng
sau 40 – 70 ngày
3. PHÂN TÍCH VAI TRỊ LỚP RỄ THỰC
VẬT TỚI ỔN ĐỊNH BỀ MẶT BỜ DỐC
Trong nghiên cứu này, tƣơng tự thi công thử
hiện trƣờng, lựa chọn 03 loại gồm cỏ gà
(Bermuda), cỏ Tƣớc mạch (Bromegrass) và cây
đậu săng (Pigeon Pea) để thực hiện thử nghiệm,
phân tích q trình phát triển và vai trò lớp rễ
của chúng tới sự gia tăng sức kháng cắt của đất
trên các mẫu trong phòng.
3.1. Nghiên cứu thử nghiệm
Cùng với q trình thi cơng thử nghiệm tại
hiện trƣờng, mơ hình thử nghiệm trong phịng
đƣợc thực hiện với 5 thùng mẫu thu thập tại
chính vị trí thi cơng trên đƣờng cao tốc Bắc
Giang – Lạng Sơn. Quá trình tạo mơ hình thử
nghiệm đƣợc thực hiện gồm các bƣớc chính:
(1) lớp đất nghèo dinh dƣỡng nhƣ tại hiện
trƣờng đƣợc bố trí trong thùng xốp có lỗ thốt
nƣớc ở đáy và cạnh bên; (2) trộn hỗn hợp bùn
đất, hạt cỏ và thực vật, phân bón hóa học, chất
phụ gia; (3) rải lớp hỗn hợp bùn đất kết hợp
hạt thực vật đa loại, dày khoảng 5cm; (4) nuôi
trồng các mẫu thử nghiệm trong các điều kiện
môi trƣờng khác nhau (giàu và nghèo ánh
sáng) và thƣờng xuyên quan sát quá trình phát
triển của chúng.
Kết quả thử nghiệm trên các mẫu trong
phòng thể hiện rõ, ở điều kiện tự nhiên mẫu cỏ

và thực vật phát triển phù hợp cũng nhƣ khá
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021

H nh 6. Quá tr nh nghiên cứu th nghiệm trong
các mơi trường khác nhau
Trƣờng hợp ít thuận lợi khi thiếu ánh sáng và
kém chăm sóc (tƣới nƣớc ít hơn), hạt giống nảy
mầm sau một thời gian dài hơn ngay cả với các
mẫu thử nghiệm trong phòng.
3.2. Sự thay đổi cƣờng độ chống cắt của đất
khi có lớp rễ thực vật
Các nghiên cứu về tác dụng của rễ thực vật
nói chung, rễ cỏ nói riêng tới sự gia tăng cƣờng
độ chống cắt của đất đƣợc nghiên cứu khá nhiều
trên thế giới, điển hình có cơng trình nghiên cứu
của Wu (1979,1988,2010,2015) [4], Khalilnejad
và nnk (2012) [5], [6], [8]–[10].
Wu và cộng sự (1979) đã đƣa ra phƣơng
pháp xác định độ gia tăng cƣờng độ chống cắt
của đất khi có hỗ trợ của rễ thực vật [4]:
cr  RAR.t r cos .tan sin
(1)
 1,2.RAR.t r
với cr là độ gia tăng cƣờng độ lực dính của
lớp đất chứa rễ thực vật;
RAR là mật độ diện tích rễ thực vật (Root
Area Ratio).
tr là cƣờng độ chịu kéo của rễ thực vật;
θ và θ lần lƣợt là góc chịu cắt của rễ thực vật
và góc ma sát trong của đất chứa rễ thựa vật.

Mật độ diện tích rễ RAR giảm dần theo độ
21


sâu theo quy luật hàm mũ (Young, 2005; Tuan
và Oumeraci, 2011).
Để nghiên cứu sự gia tăng cƣờng độ kháng
cắt của đất khi có rễ thực vật, bƣớc đầu làm cơ
sở đánh giá định lƣợng hiệu quả lớp phủ thực
vật nói chung, của giải pháp phủ xanh bằng
phun bùn đất lẫn hạt thực vật, ở đây thực hiện
thơng qua thí nghiệm cắt mẫu đất trực tiếp theo
TCVN 4199-1995. Thí nghiệm xác định cƣờng
độ chống cắt của đất nghiên cứu đƣợc thực hiện
với hai trƣờng hợp có và khơng có lớp phủ thực
vật đƣợc lấy trực tiếp trên các mẫu trong hộp
thử nghiệm. Tổ hợp 03 mẫu đất mỗi loại đƣợc
tiến hành thí nghiệm cắt tại phịng thí nghiệm
Địa kỹ thuật, trƣờng Đại học GTVT, kết quả
trung bình thể hiện trên bảng 1.

Hình 7. Mẫu đất th nghiệm có rễ thực vật
ảng 1. Cƣờng độ chống cắt của
các mẫu đất nghiên cứu
Lớp phủ
Cỏ mọ c
Chỉ tiêu

lan
(cỏ gà,

tước

Khơng có
Cỏ bụ i

lớp phủ

(đậu săng)

thực vật

mạch)
γ (kN/m3)

17,00

18,70

18,70

c (kPa)

67,63

81,52

30,00

θ (độ )

27,01

39,37

22,03

Kết quả thí nghiệm cho thấy sự có mặt của rễ
thực vật trong lớp đất phủ làm gia tăng đáng kể
cƣờng độ chống cắt của đất. Cƣờng độ lực dính
22

của đất gia tăng 2,25 – 2,72 lần (tăng 125 –
172%) khi có rễ thực vật, cịn góc ma sát trong
của đất tăng 1,23 – 1,79 lần (23 – 79%). Kết quả
xác định sự thay đổi cƣờng chống cắt này phù
hợp với nghiên cứu của nhiều tác giả trên thế
giới nhƣ O.S. Nyambane và cộng sự (2011) [6],
M. Mazzuoli và cộng sự (2016) [11], C. Zhou
và cộng sự (2019) [12].
Với kết quả nghiên cứu này, dễ nhận thấy
“hệ thống kết cấu rễ thực vật” có tác dụng giữ
cho các phần tử hạt đất không những khỏi bị
cuốn trơi đi dƣới tác dụng của dịng chảy mà
cịn làm gia tăng mạnh mẽ khả năng chống phá
hủy khối đất phần có lớp rễ phủ thực vật. Khi
bộ rễ thực vật ăn xuống xuyên qua mặt trƣợt
tiềm năng của khối đất, các dịch trƣợt dọc theo
đó sẽ làm xuất hiện ứng suất kéo trong rễ cỏ,
thành phần ứng suất tiếp tuyến với mặt trƣợt sẽ
trực tiếp góp phần kháng trƣợt, trong khi đó

thành phần ứng suất pháp tuyến với mặt trƣợt
sẽ làm tăng áp suất tác dụng trực tiếp lên mặt
trƣợt, qua đó cũng góp phần kháng trƣợt. Với
đặc điểm này, có thể thấy, lớp rễ và thảm thực
vật khơng chỉ góp phần cản dịng chảy mặt khi
mƣa, chống xói mòn bề mặt, tạo cảnh quan
sinh thái, mà hơn hết có tác dụng chống mất ổn
định cục bộ dạng sụt trƣợt nông và rất nông bề
mặt bờ dốc rõ ràng.
3.3. Ph n t ch vai trò của rễ thực vật đối
với ổn định bề mặt bờ dốc bằng mơ hình số
Trong nghiên cứu này, tác dụng của lớp rễ
thực vật trong việc gia tăng sự ổn định bề mặt
của bờ dốc đƣợc phân tích sơ bộ trên mơ hình số
theo phƣơng pháp cân bằng giới hạn bằng phần
mềm Geostudio mô đun Slope/W, và theo
phƣơng pháp phân tử hữu hạn bằng Plaxis 2D.
Theo các nghiên cứu về tính chất thực vật
của các loại cỏ phủ xanh trên bờ dốc [4], [5],
[8], [9] và trực tiếp đo trên các mẫu thử nghiệm,
thì có tới 60% tổng lƣợng rễ cỏ tập trung ở lớp
sát mặt dày 5 - 10 cm và chiều dày làm việc của
thảm cỏ thông thƣờng (độ ăn sâu của rễ cỏ) chỉ
vào khoảng 20 cm đến 30 cm tính từ bề mặt [4],
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021


65

BỜ DỐC CÓ LỚP PHỦ THỰC VẬT (CỎ MỌC LAN)

60

2.041

55
50

Lop 2
45

Y

[9], [10]. Cốt đất đƣợc cỏ ken dày tại lớp sát
mặt làm gia tăng liên kết giữa các hạt đất, ngăn
không cho các hạt đất bị nƣớc cuốn trôi. Lớp sát
mặt này có tính dẻo khi bị ẩm và có độ thấm
cao. Nhờ các tính chất này mà lớp sát mặt có
khả năng chống xói cao hơn nhiều so với các
lớp đất ở phía dƣới sâu [4], [6], [8].
Mặt cắt địa chất phân tích mơ hình số lấy tại
km 70+500 trên cao tốc Bắc Giang – Lạng Sơn
với các thông số đất nền theo kết quả khảo sát
phục vụ thiết kế. Các trƣờng hợp phân tích mơ
hình số đánh giá tác dụng của lớp rễ thực vật
đƣợc thi công bằng giải pháp phun hỗn hợp bùn
đất kết hợp hạt thực vật đa loại gồm: (1) Khơng
có lớp phủ thực vật (đất khơng có dễ thực vật);
(2) có lớp phủ cỏ lan - có lớp rễ cỏ xuyên đều
vào lớp đất phủ dày 35cm; (3) trƣờng hợp có

lớp phủ cây bụi - đất có rễ cỏ và rễ cây đậu săng
xuyên đều vào lớp đất phủ dày 75cm.
Mặt cắt lựa chọn tính tốn gồm các lớp đất
đá chính: lớp đất phủ - sét pha lẫn ít sạn (lớp 2);
lớp đá bột kết và sét kết phong hóa mạnh (lớp
9a); lớp bột kết và sét kết phong hóa vừa tới
mạnh (lớp 9b). Các thơng số đất nền cơ bản sử
dụng phân tích mơ hình số thể hiện bảng 2.

9A

40

CL

35

CL

30

9B
9B

25
20
15
28

33

38

43

48

53

58

63

68

73

78

83

88

93

98

103

108

113

X

H nh 8. Mơ hình phân tích ổn định trượt cục bộ
Kết quả phân tích ổn định trƣợt cục bộ bờ
dốc bằng mơ hình số cho thấy sự gia tăng đáng
kể hệ số ổn định cục bộ tại các cơ khi có lớp
phủ thực vật (Hình 8, Bảng 3).
ảng 3.

Vị trí
phân tích

Cơ đào số 2
Cơ đào số 3

ệ số ổn định trƣợt cục bộ
Điều kiện bề mặt bờ dốc
Khơng
có lớp
Có cỏ
Có cây
phủ
mọc lan
bụi
thực
vật
1,082

1,134
1,243
1,162
1,227
1,329

ảng 2. Thông số đất nền sử dụng ph n t ch
Không có lớp phủ Khi có Khi có
thực vật
rễ cỏ
cây
Thơng số
Lớp mọc lan bụi lớp
Lớp 2 Lớp 9a
9b lớp mặt mặt
3
γ (kN/m ) 18,7 26,6 26,6 17,0 18,7
c (kPa) 30,00 30,00 54,00 67,83 81,52
θ (độ) 22,03 22,03 16,6 27,01 39,37

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021

Khi có lớp rễ cỏ mọc lan xuyên sâu vào trong
đất giả thiết dày 35cm, hay lớp rễ cây bụi sâu
75cm, sử dụng thông số sức chống cắt có xét tới
sự gia tăng nhờ lớp rễ thực vật này, kết quả
phân tích mơ hình số cho thấy, hệ số ổn định
trƣợt cục bộ tăng lên đáng kể (tăng 4,81 % 14,88%) (Hình 9).

23

1.500
1.082

1.329

1.227

1.162

1.243

1.134

1.000

0.500

Khơng có lớp
phủ thực vật

Có cỏ mọc lan

Cơ đào số 2

Có cây bụi

Cơ đào số 3

H nh 9. Sự gia tăng hệ số ổn định trượt cục bộ
khi có lớp rễ cỏ và thực vật
ảng 4.
Trạng thái đất đá
Tự nhiên
Bão hịa

Sử dụng phần mềm Plaxis 2D phân tích ổn
định tổng thể bờ dốc theo phƣơng pháp phân tử
hữu hạn cho trƣờng hợp đất đá ở trạng thái tự
nhiên và bão hịa khi có hoặc khơng có lớp phủ
thực vật với các thông số đất nền nhƣ bảng 2.
Hệ số ổn định trƣợt tổng thể cũng đƣợc cải
thiện khi có lớp phủ thực vật dày trên bề mặt.
Trƣờng hợp đất đá ở trạng thái tự nhiên, hệ số
ổn định trƣợt tăng 0,99 – 1,49%, còn bão hòa là
2,42 – 4,36% nhờ tác dụng lớp rễ cỏ và thực vật
(Bảng 4 và Hình 10)

ệ số ổn định trƣợt tổng thể

Khơng có lớp phủ thực vật
1,411
1,033

Dễ nhận thấy, tác dụng lớp rễ cỏ và thực vật
thể hiện rõ tới sự gia tăng mức độ ổn định bờ
dốc khi đất đá ở trạng thái bão hòa (tăng 2,42 4,36%) trong khi ở trạng thái tự nhiên tăng ít
hơn khá nhiều (tăng 0,99 - 1,49%) (Bảng 4,
Hình 11).

Có cỏ mọc lan
1,425
1,058

Có cây bụi
1,432
1,078

Nghĩa là, chiều sâu mặt trƣợt tăng theo xu thế gia
tăng hệ số ổn định trƣợt dự báo khi mà lớp rễ
thực vật xun sâu vào lớp đất bề mặt tăng.

1.600

1.411
1.033

1.200

1.425
1.058

1.432
1.078

0.800
Khơng có lớp
phủ thực vật

Có cỏ mọc lan
Tự nhiên

H nh 11. Mặt trượt dự báo khi khơng có lớp
phủ thực vật

Có cây bụi

Bão hòa

H nh 10. Sự gia tăng hệ số ổn định trượt tổng
th khi có lớp rễ cỏ và thực vật
Ngồi ra, dựa vào hình ảnh phân tích mơ hình
số trên phần mềm Plaxis cho thấy, mặt trƣợt dự
báo có xu thế tăng dần về độ sâu khi có lớp cỏ
mọc lan và cỏ với cây bụi (Hình 12, 13, 14).

24

H nh 12. Mặt trượt dự báo khi có lớp cỏ mọc
lan (rễ cỏ xuyên sâu 35cm)

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021


(11/2020)

H nh 13. Mặt trượt dự báo khi có lớp cây bụi
(rễ cỏ và thực vật xuyên sâu 75cm)
3.4. iệu quả của giải pháp bảo vệ bề mặt

bờ dốc bằng phun hỗn hợp bùn đất kết hợp
hạt thực vật đa loại
Sau 2 năm thử nghiệm hiện trƣờng, qua mùa
đông 2018 và 2019, mùa mƣa 2019 và 2020, tới
hiện tại mùa đông 2020, thể hiện rõ đƣợc hiệu
quả việc phủ xanh bờ dốc bằng giải pháp phun
hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt thực vật đa loại.
Với 3 loại cỏ và thực vật lựa chọn thử nghiệm
cỏ gà, Tƣớc mạch và đậu săng, khơng chỉ có
thời gian sinh trƣởng khác nhau, đa dạng sinh
học, tạo lớp phủ thực vật bề mặt 2- 3 tầng, mà
còn tạo đƣợc lớp rễ bám phủ bề mặt và xuyên
sâu nhờ cây bụi thân gỗ - đậu săng. Điểm dễ
nhận thấy khác, sau gần 3 năm, phần lớp đá
phong hóa nghèo dinh dƣỡng, cỏ hay thảm thực
vật tự nhiên chƣa xuất hiện trên mặt, nhƣng lớp
phủ thực vật thi công theo giải pháp kỹ thuật
phun hỗn hợp bùn đất kết hợp hạt thực vật đa
loại phát triển mạnh mẽ và sinh thái (Hình 15).
Vị trí có cây đậu săng –
cỏ Tƣớc mạnh – Cỏ gà

Vị trí phun cỏ gà và
cỏ Tƣớc mạch

H nh 14. Hiệu quả phủ xanh bờ dốc trong điều
kiện lớp phủ nghèo dinh dưỡng tại đường cao
tốc Bắc Giang - Lạng Sơn sau 2 năm thi công
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021

Điểm chú ý khác, phù hợp với khuyến cáo
[16], việc phủ xanh bằng giải pháp kỹ thuật này
thu đƣợc hiệu quả cao hơn với tỷ lệ sinh trƣởng
hạt thực vật tốt hơn, giảm thiểu nguy cơ trôi lớp
đất nền phun ở giai đoạn đầu nếu đƣợc tiến hành
thi công vào mùa xuân.
Điểm đáng chú ý khác từ kết quả thử nghiệm
cho thấy, ngoài các yêu cầu về thiết bị, thiết kế
hỗn hợp bùn đất hữu cơ, trình tự và yêu cầu kỹ
thuật thi công, hay lựa chọn giống hạt thực vật
phù hợp, thì tay nghề cơng nhân và kỹ thuật
phun phủ đảm bảo đều hạt thực vật trên mặt
cũng nhƣ công tác chăm sóc giai đoạn ban đầu
có ý nghĩa quan trọng, quyết định việc tạo lớp
phủ xanh đều, đa dạng tầng phủ.
4. K T LUẬN
Giải pháp kỹ thuật phun hỗn hợp bùn đất kết
hợp hạt cỏ đa loại không chỉ tạo lớp phủ xanh
trên mặt bờ dốc đất thuận lợi dinh dƣỡng, mà
còn hiệu quả cho cả trƣờng hợp đá trầm tích cơ
học phong hóa chƣa hồn tồn nghèo dinh
dƣỡng và đồng thời tạo lớp thực vật nhiều lớp
bảo vệ bề mặt bờ dốc.
Hiệu quả gia tăng sức chống cắt của đất nhờ
lớp rễ thực vật trong điều kiện trong phòng, đảm
bảo mật độ đủ dày và còn tƣơi đƣợc cải thiện rõ
rệt, với lực dính đơn vị tăng 2,25 - 2,27 lần và
góc ma sát trong tăng 1,23 - 1,79 lần.
Bƣớc đầu phân tính định lƣợng hiệu quả lớp
rễ cỏ và thực vật cho thấy, với lớp phủ có rễ cỏ

và thực vật dày xuyên sâu 35 - 75cm, hệ số ổn
định trƣợt nông (cục bộ) bờ dốc nền đào có thể
tăng 4,81 - 14,88%, cịn hệ số ổn định tổng thể
có thể tăng 0,99 - 4,36%.
LỜ CẢM ƠN
Nghiên cứu này đƣợc tài trợ bởi Trƣờng
Đại học Giao thông Vận tải trong đề tài mã
số T2020-CT-028. Tác giả xin chân thành
cảm ơn Bộ môn Địa kỹ thuật, trƣờng Đại
học Giao thông Vận tải, Công ty Cổ phần
25


xây dựng và phát triển hạ tầng ATV Việt
Nam đã hỗ trợ trong quá trình thực hiện
nghiên cứu thực nghiệm.
TÀ L ỆU T AM K ẢO
[1] H. Haofeng, W. Liwang, N. Hailong, Z.
Dalin, Z. Jiangang, and J. Jianbo,
“多阶梯边坡植被恢复技术在公路建设中的应
,” pp. 11–13, 2013.
[2]
Fox, P.J., T.H. Wu, and B. Trenner,
“Bio-Engineering for Land Stabilization”, Final
report prepared for the Ohio Department of
Transportation, Columbus, 2010
[3] C. Luo, X. Guo, G. Liu, T. Zhao, and Y.
Wang, “Green waste compost as a substitute for
turfy soil in external-soil spray seeding
substrate,”

Environ.
Technol.
(United
Kingdom), vol. 0, no. 0, pp. 1–13, 2019, doi:
10.1080/09593330.2019.1648558.
[4] T. H. Wu, “Effect of Vegetation on
Slope Stability.,” Transp. Res. Rec., pp. 37–46,
1984, doi: 10.1016/0148-9062(85)92272-7.
[5] A. Khalilnejad, Faisal Hj. Ali, and N.
Osman, “Contribution of the Root to Slope
Stability,” Geotech. Geol. Eng., vol. 30, no. 2,
pp. 277–288, 2012, doi: 10.1007/s10706-0119446-5.
[6] O. Simpson Nyambane and S. Kinyua
Mwea, “Root tensile strength of 3 typical plant
species and their contribution to soil shear
strength; a case study: Sasumua Backslope,
Nyandarua District, Kenya,” J. Civ. Eng. Res.
Pract., vol. 8, no. 1, pp. 57–73, 2011.
[7] W. Wu, “Preface,” Springer Ser.
Geomech. Geoengin., vol. 2015, no. June, p. V,
2015, doi: 10.1007/978-3-319-11053-0.
[8] R. Veenhof and W. Wu, Root
reinforcement to stabilize slopes, vol. 2,

26

no.
216849.
Springer
International

Publishing, 2018.
[9] Y. Chok and W. Kaggwa, “Modelling
the effects of vegetation on stability of
slopes,” Aust. …, no. September 2014, pp.
391–397, 2004.
[10] K. H. Eab, S. Likitlersuang, and A.
Takahashi,
“Laboratory
and
modelling
investigation of root-reinforced system for slope
stabilisation,” Soils Found., vol. 55, no. 5, pp.
1270–1281,
2015,
doi:
10.1016/j.sandf.2015.09.025.
[11] M. Mazzuoli, R. Bovolenta, and R.
Berardi, “Experimental Investigation on the
Mechanical Contribution of Roots to the Shear
Strength of a Sandy Soil,” Procedia Eng., vol.
158, no. September, pp. 45–50, 2016, doi:
10.1016/j.proeng.2016.08.403.
[12] C. Zhou, S. Zhao, W. Huang, D. Li,
and Z. Liu, “Study on the stabilization
mechanisms of clayey slope surfaces treated by
spraying with a new soil additive,” Appl. Sci.,
vol. 9, no. 6, 2019, doi: 10.3390/app9061245.
[13] Nguyễn Sỹ Ngọc, Các yếu tố ảnh
hƣởng đến bờ dốc ở Việt Nam, Tuyển tập Cơng
trình Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ 5,

Hội cơ học đá Việt Nam, Hà Nội, 2006
[14] Doãn Minh Tâm “Nghiên cứu lựa chọn
công nghệ và điều kiện áp dụng công nghệ mới
trong phòng chống đất sụt trên các tuyến đƣờng
bộ” đề tài DT063008, Hà Nội, 2008
[15] Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Uyên, Phòng
chống trƣợt lở đất đá ở bờ dốc – mái dốc, NXB
XD, Hà Nội, 2011
[16] CJJ/T 292-2018 - Tiêu chuẩn kỹ thuật
cơng trình phủ xanh bờ dốc. Tiêu chuẩn ngành
nghề Trung Quốc. Bộ xây dựng nhà ở và Nông
thôn - Đô thị Trung Quốc phê duyệt 2019.

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021


Người phản biện: PGS, TS NGUYỄN CHÂU LÂN

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021

27