Nghiên cứu ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật và đệm cát đến chỉ số CBR của đất bùn nạo vét tại đồng bằng sông cửu long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT VÀ ĐỆM CÁT ĐẾN CHỈ SỐ CBR CỦA ĐẤT
BÙN NẠO VÉT TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

MÃ SỐ: T2019-84TĐ

SKC 0 0 6 7 6 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12/2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT VÀ ĐỆM CÁT ĐẾN CHỈ SỐ CBR CỦA ĐẤT
BÙN NẠO VÉT TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Mã số: T2019-84TĐ

Chủ nhiệm đề tài: Ts. Nguyễn Minh Đức

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA XÂY DỰNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẢI ĐỊA KỸ
THUẬT VÀ ĐỆM CÁT ĐẾN CHỈ SỐ CBR CỦA ĐẤT
BÙN NẠO VÉT TẠI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Mã số: T2019-84TĐ

Chủ nhiệm đề tài: Ts. Nguyễn Minh Đức

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019


Thành viên tham gia và đơn vị phối hợp
Chủ nhiệm: Ts. Nguyễn Minh Đức (thành viên chính)
Đơn vị phối hợp: phịng thí nghiệm Cơ học Đất, Nền móng, khoa Xây dựng,
trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Tp. Hồ Chí Minh

i

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ................................ 1 

1.1 

Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................. 1 

1.2 

Tình hình nghiên cứu nước ngồi .................................................................. 2 

1.3 

Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 7 

1.4 

Mục tiêu đề tài ............................................................................................... 8 

1.5 

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 8 

1.6 

 

Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 8 

 

Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 8 

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 9 

CHƯƠNG 2 
2.1 

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .................... 10 

Đất sét bùn nạo vét sơng .............................................................................. 10 
 

Tính chất vật lý đất bùn sét lịng sơng .................................................. 10 

2.2 

Vải địa kỹ thuật ............................................................................................ 12 

2.3 

Tính chất của đệm cát .................................................................................. 12 

2.4 

Phương pháp thí nghiệm CBR hiện trường ................................................. 14 
 

Mơ hình thí nghiệm xác định chỉ số cường độ CBR hiện trường......... 15 

 

Chuẩn bị thí nghiệm .............................................................................. 16 

 

Q trình thí nghiệm CBR hiện trường ................................................ 16 

 

Xử lý, chỉnh sửa kết quả thí nghiệm ..................................................... 17 

CHƯƠNG 3 
3.1 

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................................... 20 

Ứng xử CBR hiện trường của đất sét gia cường đệm cát và vải địa kỹ

thuật ..................................................................................................................... 20 
3.2 

Ứng xử CBR hiện trường đất sét gia cường đệm cát và vải địa kỹ thuật .... 22 
ii


3.3 

 

Ảnh hưởng bề dày đệm cát đến chỉ số cường độ CBR ......................... 23 

 

Ảnh hưởng của loại cát đến cường độ CBR ......................................... 24 

Ảnh hưởng q trình bão hịa đến chỉ số cường độ CBR ............................ 25 

CHƯƠNG 4 
4.1 

4.2 

KHẢO SÁT LỰC KÉO TRONG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ........ 28 

Mô phỏng mô hình đất sét gia cường vải địa kỹ thuật ................................ 28 
 

Thông số đầu vào .................................................................................. 28 

 

Kết quả và kiểm nghiệm mơ hình ......................................................... 29 

 

Lực kéo huy động trong vải địa kỹ thuật của mẫu đất gia cường......... 30 

Mô phỏng đất sét gia cường đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật .............. 32 
 

Thông số đầu vào .................................................................................. 32 

 

Kết quả và kiểm nghiệm mơ hình ......................................................... 34 

 

Lực kéo huy động trong vải địa kỹ thuật của mẫu đất gia cường đệm cát

kết hợp với vải địa kỹ thuật ............................................................................... 36 
CHƯƠNG 5 

KẾT LUẬN ................................................................................... 40 

5.1 

Kết luận nghiên cứu ..................................................................................... 40 

5.2 

Kiến nghị ..................................................................................................... 41 

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 42 
PHỤ LỤC SẢN PHẨM NGHIÊN CỨU ............................................................... 47 

iii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Tính chất cơ học đất bùn nạo vét sông Hậu, tp. Long Xuyên tỉnh An Giang
...................................................................................................................................11 
Bảng 2.2. Tính chất cơ học của vải địa kỹ thuật .......................................................12 
Bảng 2.3. Tính chất vật lý của cát hạt nhỏ và hạt lớn ...............................................13 
Bảng 2.4. Kết quả và sai số tính tốn giá trị CBR ....................................................19 
Bảng 3.1. Kết quả và độ gia tăng chỉ số cường độ CBR...........................................21 
Bảng 3.2. Ảnh hưởng q trình bão hịa đến chỉ số CBR của mẫu gia cường .........27 
Bảng 4.1. Thơng số mơ hình đất, vải địa kỹ thuật trong mô phỏng Plaxis ...............28 
Bảng 4.2. Bảng tổng hợp so sánh kết quả chuyển vị chùy xun thí nghiệm và chuyển
vị chùy xun theo mơ phỏng. ..................................................................................30 
Bảng 4.3 Bảng tổng hợp lực kéo lớn nhất trong vải và độ gia tăng CBR1 và CBR2 31 
Bảng 4.4. Thơng số mơ hình đất + vải địa kỹ thuật + cát hạt nhỏ cát hạt to trong mô
phỏng Plaxis. .............................................................................................................33 
Bảng 4.5. Bảng tổng hợp thông số sai lệch kết quả chuyển vị trụ xuyên thí nghiệm
hiện trường và chuyển vị trụ xuyên theo mô phỏng .................................................35 
Bảng 4.6. Bảng tổng hợp thông số độ gia tăng CBR và lực kéo trong vải cát hạt nhỏ
và cát hạt to. ..............................................................................................................37 

iv


DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA
Hình 2.1: Đường phân bố cỡ hạt đất bùn và cát thí nghiệm .....................................10 
Hình 2.2 Kết quả thí nghiệm cắt đất trực tiếp từ mẫu đất sét đầm chặt tại độ ẩm tối ưu
và khối lượng riêng khơ lớn nhất ..............................................................................11 
Hình 2.3. Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp của cát hạt nhỏ và cát hạt to tại độ chặt
tương đối 80% ...........................................................................................................14 

Hình 2.4 Kích thước và phân bố các lớp gia cường cát – vải trong mẫu thí nghiệm
xác định chỉ số CBR ..................................................................................................14 
Hình 2.5 Kích thước và phân bố vải địa kỹ thuật trong mẫu thí nghiệm xác định chỉ
số CBR hiện trường ...................................................................................................15 
Hình 2.6 Mẫu thí nghiệm hiện trường xác định chỉ số CBR: (a) kích thước và vị trí
thí nghiệm; (b) đầm mẫu trong khn; và (c) mẫu thí nghiệm hồn thành ..............15 
Hình 2.7 Kích thước, vị trí và mơ hình thí nghiệm xác định chỉ số CBR hiện trường
...................................................................................................................................17 
Hình 3.1. Tương quan áp lực nén và chiều sâu xuyên các mẫu có và khơng có gia
cường .........................................................................................................................20 
Hình 3.2. Tương quan áp lực nén và chiều sâu xuyên các mẫu gia cường (a) cát hạt
to và (b) cát hạt nhỏ ...................................................................................................23 
Hình 3.3. Tỷ lệ áp lực nén của các mẫu gia cường cát hạt nhỏ và cát hạt to của mẫu
không bão hịa. Mẫu khơng gia cường ứng với 0mm bề dày lớp cát ........................24 
Hình 3.4. Tỷ lệ gia tăng CBR của các mẫu gia cường cát hạt nhỏ và cát hạt to ứng với
bề dày gia cường (20, 40, 80, 150)mm .....................................................................25 
Hình 3.5. Tương quan áp lực nén và chiều sâu xuyên các mẫu gia cường (a) cát hạt
to và (b) cát hạt nhỏ ...................................................................................................27 
Hình 4.1. Kết quả chiều sâu xuyên dưới tác dụng của tải trọng chùy xuyên mô phỏng
mẫu thí nghiệm mẫu 100mm có gia cường vải địa kỹ thuật .....................................29 
Hình 4.2. Phân bố lực kéo vải địa kỹ thuật trong mẫu gia cường 10cm. ..................31 
v


Hình 4.3. Biểu đồ tương quan độ gia tăng CBR và lực kéo trong vải địa kỹ thuật ..32 
Hình 4.4. Kết quả mơ hình Plaxis mẫu gia cường cho 2 loại cát với bề dày 20mm tại
chuyển vị 2.54mm .....................................................................................................34 
Hình 4.5. Biểu đồ tương quan độ gia tăng CBR, ∆CBR% và lực kéo trong vải cát hạt
nhỏ .............................................................................................................................39 
Hình 4.6. Biểu đồ tương quan độ gia tăng CBR, ∆CBR% và lực kéo trong vải cát hạt

to ................................................................................................................................39 

vi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
%CBR

Tỷ lệ phần trăm gia tăng CBR (không đơn vị)



Độ ẩm tự nhiên,  (không đơn vị)



Dung trọng tự nhiên (N/m3)



Góc ma sát trong (độ)

CBR

Độ gia tăng CBR (khơng đơn vị)

dmax

Khối lượng thể tích lớn nhất (kg/m3)

dmin

Khối lượng thể tích nhỏ nhất (kg/m3)

k - max

Dung trọng khơ lớn nhất (N/m3)

k

Dung trọng khơ (N/m3)

c

Lực dính (Pa)

CBR1

Giá trị CBR tính với chiều sâu ép lún 2,54 mm (khơng đơn vị)

CBR2

Giá trị CBR tính với chiều sâu ép lún 5,08 mm (không đơn vị)

Dr

Độ chặt tương đối (không đơn vị)

E

Modun đàn hồi (Pa)

e

Hệ số rỗng (không đơn vị)

emax

Hệ số rỗng lớn nhất (không đơn vị)

emin

Hệ số rỗng nhỏ nhất (không đơn vị)

Ev

Modun đàn hồi của vải (Pa)

Gs

Tỷ trọng (không đơn vị)

Kx; Ky

Hệ số thấm theo 2 phương ngang, x và y (m/s)

LL

Giới hạn chảy (khơng đơn vị)

O90

Kích thước lỗ mở vải địa kỹ thuật (m)

OMC

Độ ẩm tối ưu (không đơn vị)
vii


P1

Áp lực nén trên mẫu thí nghiệm ứng với chiều sâu ép lún 2,54 mm; (Pa)

P2

Áp lực nén trên mẫu thí nghiệm ứng với chiều sâu ép lún 5,08 mm (Pa)

Pgia cường

Áp lực nén của mẫu gia cường (Pa)

PI

Chỉ số dẻo (không đơn vị)

Pkhông gia cường Áp lực nén của mẫu không gia cường (Pa)
PL

Giới hạn dẻo (không đơn vị)

R

tỷ lệ áp lực nén (không đơn vị)

v

Hệ số Poisson (không đơn vị)





Góc giản nở (độ)

viii


BM 08TĐ. Thông tin kết quả nghiên cứu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐƠN VỊ: KHOA XÂY DỰNG
Tp. HCM, Ngày

tháng

năm

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật và đệm cát đến chỉ số CBR
của đất bùn nạo vét tại Đồng bằng sông Cửu Long
- Mã số: T2019-84TĐ
- Chủ nhiệm: Ts. Nguyễn Minh Đức
- Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
- Thời gian thực hiện: 12 tháng
2. Mục tiêu:
Nghiên cứu đề xuất biện pháp gia tăng sức chịu tải của đất bùn nạo vét đáy kênh
bằng phương pháp đầm chặt kết hợp với đệm cát và vải địa kỹ thuật. Cường độ và
ứng xử của đất sét gia cường được kiểm tra từ thí nghiệm CBR. Một số mục tiêu cụ
thể:
 Xác định tương quan chỉ tiêu CBR của đất bùn nạo vét được gia cường vải địa
kỹ thuật kết hợp với đệm cát trong điều kiện thay đổi các lớp gia cường
 Xác định tương quan chỉ số trương nở của đất sét bùn có và khơng có gia cường
đệm cát và vải địa kỹ thuật
3. Tính mới và sáng tạo:
Đề tài đề xuất nghiên cứu ứng xử CBR của bùn yếu được khai thác trực tiếp từ lịng
sơng được gia cường vải địa kỹ thuật kết hợp với đệm cát theo nguyên lý: (1) đệm cát
ix


là tạo biên thốt nước đẩy nhanh q trình cố kết đất sét bùn yếu; (2) vải địa kỹ thuật
tạo biên ngăn cách sự xâm nhập của đất bùn vào đệm cát; (3) đất bùn cố kết kết hợp
đệm cát và vải địa kỹ thuật tạo thành hệ chịu lực đảm bảo khả năng chịu tải trọng cho
đất nền.
4. Kết quả nghiên cứu:

Nghiên cứu chỉ ra ứng xử CBR và độ trương nở của đất bùn gia cường đệm cát và vải
địa kỹ thuật. Kết quả nghiên cứu cho thấy đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật đem
lại hiệu quả gia tăng cường độ CBR trong cả trường hợp ngâm và không ngâm, đồng
thời giảm độ trương nở của đất bùn trong q trình ngâm bão hịa.
5. Sản phẩm:
- Báo cáo nghiên cứu
- Ấn phẩm tạp chí trong nước về ứng xử CBR đất bùn gia cường đệm cát và vải địa
kỹ thuật.
Nguyễn Minh Đức, Nguyễn Văn Được, Nguyễn Thế Anh, (2019). Nghiên cứu
cường độ của đất sét yếu gia cường vải địa kỹ thuật trong điều kiện thí nghiệm CBR
hiện trường, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, 08/2019, 192-196
- Học viên cao học:

MSHV

Họ và tên học viên

1780809 Đặng Hoàng Đa

Lớp

Tên luận văn tốt nghiệp

XDC17B1 Nghiên cứu ảnh hưởng của bề dày
đệm cát và vải địa kỹ thuật đến
cường độ nền đất sét đầm chặt
ứng dụng trong công tác san lấp
mặt bằng tại An Giang

6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

Nghiên cứu dự kiến đưa ra được hiệu quả của vải địa kỹ thuật kết hợp với đệm cát
gia cường đất bùn nạo vét lịng sơng đồng bằng sơng Cửu Long, từ đó dự kiến đưa ra
x


hướng dẫn thiết kế, thi công đất bùn kết hợp vải địa kỹ thuật và đệm cát thay thế cát
từ đó giảm lượng cát tự nhiên sử dụng trong cơng tác san lấp mặt bằng tại sông đồng
bằng sông Cửu Long.

Trưởng Đơn vị

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên)

(ký, họ và tên)

xi


BM 09TĐ. Thông tin kết quả nghiên cứu bằng tiếng Anh

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: The Influence of Geotextile and Sand Cushion on the CBR value of
Reinforced Dredged Clay in Mekong Delta.
Code number: T2019-84TĐ
Coordinator: Nguyen Minh Duc, PhD.
Implementing institution: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
Duration: 12 months, from January 2019 to December 2019

2. Objective(s):
Propose the bearing capacity improvement of dredged clay reinforced by geotextile
and sand cushion using field tests for the California Bearing Ratio (CBR). The
objectives of the research included:
Propose the correlation between CBR of reinforced clay with the variation of the
thickness of sand cushion under soak and unsoaked conditions
Propose the swelling behavior of reinforced clay specimens during the soaking
process.
3. Creativeness and innovativeness:
The study investigated the CBR behavior of riverbed clay reinforced by geotextile
and sand cushion. The fundamental mechanism was described as followed: (1) the
water pressure dissipated through sand cushion layer to enhance the consolidation
speed of reinforced clay; (2) as a filter layer, geotextile prevents the intrusion of
riverbed into the sand cushion to maintain its high permeability and (3) sand cushion
and geotextile as the reinforcement for riverbed clay to improve the bearing capacity
of reinforced soil.
4. Research results:
The results reveal the effect of sand cushion and geotextile on improving the CBR
and swelling behaviors of reinforced dredged clay. In particular, a significant CBR
improvement and swelling reduction were observed on the reinforced clay specimens.

xii


5. Products:
- Research report on the CBR and swelling behaviors of geotextile reinforced dredged
clay with sand cushion
- A publication of a domestic journal about the application of the research.
Nguyễn Minh Đức, Nguyễn Văn Được, Nguyễn Thế Anh, (2019). Nghiên cứu cường
độ của đất sét yếu gia cường vải địa kỹ thuật trong điều kiện thí nghiệm CBR hiện

trường, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, 08/2019, 192-196
- A graudate student related to the research scope

Student ID. Full name

Class

1780809

XDC17B1 Study on the influence of the
thickness of the sand cushion and
geotextile on the bearing capacity
reinforced compacted clay, as a
backfill material for gound filling
work in An Giang Province.

Đặng Hoàng Đa

Thesis tiltle

6. Effects, transfer alternatives of research results and applicability:
The study proposed the effects of geotextile and sand cushion on improving the
bearing capacity and swelling behavior of reinforced dredged clay in the Mekong
Delta. The proposed method would be used in reality to design reinforced
embankment, in which the disposal dredged clay could be utilized as the backfill soil.
The cost of construction could be reduced due to the cheap material and easy
construction method. Furthermore, the usage of riverbed clay also assists in reducing
the emission of sand, which was unable to recycle materials in Mekong Delta.

xiii

CHƯƠNG 1

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Đại đa số các cơng trình tại đồng bằng sông Cửu Long đều yêu cầu san lấp mặt bằng
với khối lượng lớn từ 3-5m nhằm đảm bảo cao trình vượt lũ. Cát khai thác từ hệ thống
sơng thường được sử dụng để san lấp mặt bằng. Khi cát ngày càng khan hiếm, trong
khi nhu cầu sử dụng cho các cơng trình trong san lấp mặt bằng ngày càng nhiều,
khơng những gia tăng rất lớn chi phí xây dựng mà còn làm cạn kiệt nguồn tài nguyên
cát của khu vực đồng thời phá hoại môi trường xung quanh như chỉnh trị dịng chảy
gây sạt lở. Bên cạnh đó, với yêu cầu hàng năm nạo vét các kênh, rạch (gọi chung là
kênh) để đảm bảo phục vụ cho ngành nơng nghiệp, thơng luồng dịng chảy; khi nạo
vét kênh, thu được lượng đất dôi dư khoảng 01 triệu m3/năm, nếu không xử lý sẽ
gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, khi khai thác đất lòng kênh sẽ gây ra sự tăng về
độ sâu, độ dốc lòng kênh và tải trọng bờ, từ đó có thể dẫn đến sự mất ổn định bờ kênh
(Luo và cộng sự., 2007). Hơn nữa, với đặc điểm địa chất vùng đồng bằng sông Cửu
Long là đất bùn sét thuộc trầm tích Holocen có hệ số rỗng lớn, tính nén lún cao và
sức chống cắt thấp có thể gây ra những sự cố nền móng như cơng trình bị phá hoại,
lún q mức, lún khơng đều và lún kéo dài theo thời gian nếu sử dụng đất sét bùn làm
đất nền, đất san lấp cho công trình xây dựng.
Để tăng khả năng chịu lực cho đất đắp yêu cầu áp dụng các biện pháp gia cố đất nền
phức tạp, tốn kém và đòi hỏi thời gian thi công dài. Cũng theo TCVN 4054 : 2005,
đất bùn không được đề xuất làm đất nền đất đắp cho cơng trình xây dựng và cơng
trình giao thơng. Những ngun nhân kỹ thuật kể trên cản trở việc áp dụng đất bùn
yếu thay thế cho cát san lấp cho các cơng trình xây dựng vùng đồng bằng sơng Cửu
Long.
Pierre Lareal và cộng sự, 1989 đưa ra những tính tốn ổn định và biến dạng nền

đường và cơng trình đắp tương tự trên đất yếu. Các biện pháp xử lý khi xây dựng nền
đường đắp trên đất yếu bao gồm (1) phương pháp gia tải, (2) tăng tốc độ cố kết bằng
đường thấm đứng, rãnh thấm (3) phương pháp gia cố bằng cọc vôi, cọc xi măng đất…

Trang 1


Lê Xuân Roanh, 2014 đưa ra công nghệ xử lý nền đất sét yếu bao gồm xử lý nền đê
bằng đệm cát đóng vai trị lớp chịu lực và lớp thoát nước cho nền đê. Xử lý nền bằng
bấc thấm làm tăng khả năng thoát nước trong nền qua hệ thống thoát nước đứng. Xử
lý nền bằng giếng cát vừa đóng vai trị là biên thấm đứng, vừa đóng vai trò chịu tải
trọng, tăng cường sức chịu tải cho nền. Sử dụng vải địa kỹ thuật gia cố nền phân cách
nền đê và thân đê, phân bố đều áp lực đất đắp, tăng độ bền chống trượt của khối đất
đắp, giảm mặt cắt ngang đê. Xử lý nền bằng bè cây: ưu điểm là thi công đơn giản,
trọng lượng nhẹ do đó ở những nơi có sẵn vật liệu làm bè thi đây cũng là một phương
án khả thi. Việc tính tốn cụ thể cấu tạo của bè, đặc biệt khả năng dùng ở những nơi
mực nước ngầm không ổn định chưa được nghiên cứu sâu mà thường là bố trí cấu tạo
theo kinh nghiệm. Xử lý nền bằng cọc đệm cát: rút ngắn khoảng cách thoát nước bằng
cách bố trí các hành lang thốt nước theo phương thẳng đứng, đồng thời trên bề mặt
đất nền lại phủ lớp cát thoát nước và lớp gia tải nhằm đẩy nhanh cố kết.
Lê Bá Vinh và cộng sự, 2003 xử lý nền đất yếu bằng đệm cát kết hợp vải địa kỹ thuật
và cừ tràm; Tính tốn hệ số an tồn chống trượt đối với nền tự nhiên; Xét ảnh hưởng
của vải địa kỹ thuật gia cố tăng ổn định của nền đất yếu dưới nền đường
Nguyễn Chí Thuận và cộng sự (2017) nghiên cứu ứng xử cố kết của đất bùn gia
cường đệm xỉ lò kết hợp với vải địa kỹ thuật. Nghiên cứu cho thấy lớp thốt nước xỉ
lị và vải địa kỹ thuật giúp gia tăng tốc độ cố kết của đất bùn nhưng khơng làm thay
đổi tính nén lún của đất bùn.
Mặc dù có rất nhiều nghiên cứu về cơng trình trên nền đất yếu sử dụng gia cường
bằng vải địa kỹ thuật nhưng vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về chỉ số CBR của đất sét
yếu sử dụng đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật. Bên cạnh đó, lớp đệm cát kết hợp

với vải địa kỹ thuật cũng đóng vai trị là lớp gia cường tăng sức chịu tải của lớp sét
sau khi đầm chặt.
1.2 Tình hình nghiên cứu nước ngồi
Nhiều nghiên cứu thế giới về cơng trình giao thơng được xây dựng trên nền đất bùn
yếu. Nhiều nghiên cứu tính tốn độ lún của cơng trình đê trên nền đất sét yếu đã cho

Trang 2


thấy những cơng trình này đối mặt với sự cố cơng trình có độ lún rất lớn và phát triển
theo trong thời gian dài trong và sau khi thi công cơng trình.
Gnanendran và cộng sự (2015) giới thiệu 02 cơng trình đê trên nền đất sét yếu được
gia cố bằng vải địa kỹ thuật tại Canada. Nghiên cứu đưa ra 3 phương pháp phần tử
hữu hạn (Finite Element Analysis) có thể được sử dụng để dự đoán sự làm việc của
đê đập gia cường vải địa kỹ thuật trong điều kiện làm việc của kết cấu. Nghiên cứu
chỉ ra so với mơ hình từ biến của đất, mơ hình modified Cam-clay (MCC) cho phép
tính tốn biến dạng của đê đập trên nền đất yếu tương đối chính xác mà khơng cần
đưa thêm nhiều dữ liệu phức tạp của đất.
Sitharam và cộng sự (2013) nghiên cứu về cơng trình xây dựng đập chắn cao 3m sử
dụng geocell gia cường nền đất bùn đỏ trong công nghiệp sản xuất nhôm. Nghiên cứu
chỉ ra việc sử dụng Geocell gia cường nền móng đem lại hiệu quả kinh tế cao đồng
thời đơn giản hóa q trình thi cơng. Thí nghiệm cho thấy khả năng chịu tải của nền
được tăng lên từ 4-5 lần do việc sử dụng kết hợp Geocell và lưới vải địa kỹ thuật. Gia
cường bằng Geocell cũng làm giảm độ lún của nền móng cũng sự trồi lên của đất
xung quanh cơng trình. Nghiên cứu đưa ra phương pháp giải tích để tính tốn khả
năng chịu tải của nền đất sét bùn được gia cường bởi Geocell và vải địa kỹ thuật.
Chai và cộng sự (2013) nghiên cứu về phương pháp mơ phỏng và tính tốn biến dạng
và chuyển vị của đê đập trên nền đất sét yếu Ariake tại Saga, Nhật Bản. Nghiên cứu
sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với mơ hình ứng suất biến dạng đất modified
Cam-clay. Bài báo chỉ ra việc khảo sát địa chất, thí nghiệm xác định tính chất của đất

là vơ cùng quan trọng trong xác định ứng xử của kết cấu đất trên nền đất sét yếu. Kết
quả nghiên cứu cũng chỉ ra phương pháp xác định sức kháng cắt khơng thốt nước
Su, và sự khảo sát ứng suất giới hạn chảy của đất khi so sánh giá trị Su mô phỏng từ
thí nghiệm nén 3 trục với giá trị đo đạc nhằm xác định tính đúng đắn của mơ hình mơ
phỏng.
Hufenus và cộng sự (2006) nghiên cứu khả năng chịu tải và ứng xử của đất yếu gia
cường vải địa kỹ thuật dựa theo thí nghiệm tỷ lệ thực của đường trên nền đất yếu.
Nghiên cứu cho thấy vải địa kỹ thuật cho phép giảm bề dày lớp đất đắp khoảng 30%
Trang 3


với chiều dày tối thiểu đề xuất là 0.3m. Vải địa kỹ thuật cho phép gia tăng tuổi đời
của đường, đem lại hiệu quả kinh tế.
Hufenus và cộng sự (2006) nghiên cứu khả năng chịu tải và ứng xử của đất yếu gia
cường vải địa kỹ thuật dựa theo thí nghiệm tỷ lệ thực của nền đường. Nghiên cứu chỉ
ra sự gia cường cho đất yếu chỉ xảy ra khi sử dụng lớp mỏng cốt liệu thô kẹp giữa vải
địa kỹ thuật. Trong trường này, khi vệt lún tạo ra trên nền đường sẽ gây ra biến dạng
dài và lực lực kéo trong vải địa kỹ thuật và tạo ra hiệu ứng gia cường cho đất nền.
Các nghiên cứu về kết cấu đất gia cường vải địa kỹ thuật cho thấy việc sử dụng đất
sét có tính thấm kém làm đất đắp địi hỏi áp dụng những cơng nghệ xây dựng và hệ
thống thoát nước phù hợp (Sridharan và cộng sự 1991; Glendinning và cộng sự
2005; Chen và Yu 2011; Taechakumthorn và Rowe 2012; Yang và cộng sự 2015).
Nghiên cứu của Zornberg và Mitchell (1994) và Mitchell và Zornberg (1995) đã
khẳng định vai trị thốt nước của vải địa kỹ thuật trong tăng cường sức chịu tải và sự
ổn định của cơng trình đất đắp từ đất sét tính thấm kém.
Thí nghiệm CBR đã được một số nghiên cứu nhằm khảo sát khả năng chịu tải của đất
nền gia cường vải địa kỹ thuật. Koener và cộng sự (1995) nghiên cứu gia cường của
lớp đất sét không thấm gia cường vải địa kỹ thuật, geosynthetic clay liners (GCLs).
Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ giữa bề dày cát, H và đường kính chùy xuyên, B,
H/B = 1 cho cường độ CBR cao nhất, đảm bảo tối ưu khả năng chịu lực cho lớp sét

gia cường, GCLs. Choudhary và cộng sự (2010) nghiên cứu chỉ số cường độ CBR
đối với cát gia cường dải nhựa “high density polyethylene” (HDPE). Kết quả cho thấy
các dải nhựa HDPE giúp gia tăng khoảng 3 lần cường độ CBR đất cát gia cường so
với đất cát không gia cường. Hàm lượng HDPE càng lớn (đến 4%), càng gia tăng chỉ
số CBR. Rajesh và cộng sự (2016) nghiên cứu tính chất cơ học của đất sét yếu gia
cường lưới vải địa kỹ thuật. Kết quả nghiên cứu cho thấy đất ngâm bão hịa có thể
được gia tăng cường độ từ 1.9-2.6 lần khi được gia cường lưới vải địa kỹ thuật. Đối
với đất không ngâm bão hòa, giá trị gia tăng từ 1.9 đến 4.5 lần. Cường độ CBR gia
tăng khi giảm hàm lượng hạt mịn và sử dụng lưới vải địa kỹ thuật có cường độ cao.
Carlo và cộng sự (2016) nghiên cứu ảnh hưởng của vải địa kỹ thuật đến cường độ
CBR của đất hạt mịn. Nghiên cứu cho thấy mẫu thí nghiệm được gia cường với 2 lớp
vải địa kỹ thuật cho kết quả CBR cao nhất. Khả năng gia tăng CBR của vải địa kỹ
Trang 4


thuật tốt nhất khi đất có độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm tối ưu, OMC. Choudhary và cộng sự
(2012) nghiên cứu sự gia tăng cường độ CBR của đất trương nở sử dụng 1 lớp vải địa
kỹ thuật. Kết quả cho thấy độ trương nở của đất bùn giảm xuống khi gia cường lưới
vải địa kỹ thuật. Nghiên cứu cũng chỉ ra với z/d=1 (z là chiều sâu của lớp vải và d là
đường kính chùy xuyên) là vị trí tối ưu của vải địa kỹ thuật cho cường độ CBR lớn
nhất. Kết luận này cũng phù hợp với nghiên cứu của Keerthi và Kori (2018). Bên
cạnh đó, nghiên cứu còn cho thấy khả năng gia tăng CBR khi áp dụng vải địa kỹ thuật
đối với đất sỏi tốt hơn loại đất đen có lẫn hạt sét.
Lớp cát mỏng kẹp giữa lớp vải địa chất gia cường đất sét và ảnh hưởng của nó đến
ứng xử chịu cắt và biến dạng của mẫu đất đã được nghiên cứu và khảo sát sử dụng
thí nghiệm cắt đất trực tiếp (Abdi et al. 2009), thí nghiệm kéo tuột vải địa kỹ thuật
(Sridharan và cộng sự 1991; Abdi & Arjomand 2011; Abdi & Zandieh 2014) và
thí nghiệm nén 3 trục (Unnikrishnan và cộng sự 2002). Kết quả nghiên cứu cho thấy
lớp cát mỏng này cải thiện tương tác bề mặt (lực ma sát) giữa đất sét và vải địa kỹ
thuật từ đó gia tăng cường độ cho đất sét. Lớp cát cũng đóng vai trị là biên thốt nước

nhằm làm giảm áp lực nước lỗ rỗng xuất hiện trong quá trình tải trọng tác dụng lên
mẫu. Các nghiên cứu của Unnikrishnan và cộng sự (2002); Abdi và cộng sự (2009);
Abdi & Arjomand (2011); Abdi & Zandieh (2014) cũng đã chỉ ra bề dày tối ưu của
lớp cát này khoảng từ 8-15mm đối với thí nghiệm khơng cố kết, khơng thốt nước
(UU) và thí nghiệm cắt đất trực tiếp và thậm chí đến 8cm đối với thí nghiệm kéo tuột
vải địa kỹ thuật. Ngồi ra với vai trị là biên thốt nước, các nghiên cứu của
Raisinghani & Viswanadham (2010) và Lin & Yang (2014) đã cho thấy vải địa kỹ
thuật cịn là đóng vai trò ngăn chặn sự xâm nhập của đất sét vào biên thấm này.
Đệm cát thường được kết hợp với vải địa kỹ thuật (dệt hoặc khơng dệt) với vai trị là
lớp lưới lọc nhằm (1) ngăn cách giữa lớp đất sét vào đất cát, (2) tao biên thoát nước
cho lớp đất sét và (3) chống rửa trôi lớp đệm cát khi có nước ngầm xâm nhập vào lớp
đất cát. Sự gia tăng cường độ của đất nền do sự tương tác giữa đất và vải, đồng thời
từ lực căng trong vải chưa được nghiên cứu một cách toàn diện.
Dựa vào thí nghiệm xác định chỉ số cường độ CBR, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra vai
trò của vải địa kỹ thuât dạng sợi trong gia tăng cường độ của đất sét gia cường.
Trang 5


Chegenizadeh và cộng sự (2012) dùng sợi tự nhiên và sợi plastic để gia cường. Kết
quả của nghiên cứu cho thấy khi tăng hàm lượng sợi tự nhiên từ 0.1% đến 0.3% thì
chỉ số CBR tăng lên 50%. Giá trị CBR tăng gấp đôi khi chiều dài sợi tăng lên gấp ba
ứng với cả 2 loại sợi. Gia cường sợi plastic thì cho kết quả CBR lớn hơn so với sợi tự
nhiên. Với sợi cọ tự nhiên trộn với đất bùn yếu, Sarbaz và cộng sự (2013) cho thấy
khi thêm 1% sợi cọ tự nhiên vào đất giúp tăng chỉ số CBR một cách đáng kể, nhưng
khi thêm 2% thì khơng có tác dụng. Các mẫu có sợi dài hơn thì cho chỉ số CBR lớn
hơn, vì tận dụng được khả năng chịu kéo của sợi.
Khảo sát về ứng xử trong điều kiện thí nghiệm xác định chỉ số CBR của đất sét gia
cường vải địa kỹ thuật cũng được đề xuất trong nhiều nghiên cứu. Choudhary và cộng
sự (2012) nghiên cứu độ gia tăng CBR của đất sét trương nở khi gia cường bằng 1
lớp vải lưới vải gia cường. Kết quả nghiên cứu cho thấy khoảng cách tối ưu từ mặt

mẫu thí nghiệm đến độ sâu của vải, z bằng khoảng 1 lần đường kính của trụ xuyên
cho giá trị CBR của mẫu gia cường là lớn nhất. Bên cạnh đó, vải địa kỹ thuật khống
chế (làm giảm) độ trương nở của đất sét. Asha và Latha (2010) đề xuất thay đổi thí
nghiệm xác định chỉ số CBR nhằm khảo sát cường độ của đất gia cường vải địa kỹ
thuật. Nghiên cứu cho thấy hiệu ứng biên là rất lớn đối với kết quả chỉ số CBR. Trong
đó việc neo vải địa kỹ thuật không đem lại hiệu quả lớn trong cải thiện cường độ CBR.
Rajesh và cộng sự (2016) dùng vải địa kỹ thuật để gia cường 2 loại đất có hàm lượng
(%) hạt mịn khác nhau ở địa phương để so sánh, các mẫu thí nghiệm gồm: ngâm
(trong 96 giờ) và không ngâm. Phương pháp là dùng thí nghiệm xác định chỉ số cường
độ CBR trong phịng thí nghiệm và ngồi hiện trường. Kết quả của nghiên cứu đối
với mẫu khơng ngâm thì CBR của đất có phần trăm hạt mịn nhỏ hơn thì lớn hơn. Đối
với mẫu ngâm thì khả năng hút nước của đất có liên quan đến phần trăm hạt mịn trong
đất, CBR được cải thiện đáng kể có thể tăng lên 2.6 lần so với mẫu khơng gia cường.
Kết quả thí nghiệm ngoài hiện trường cho chỉ số CBR lớn hơn trong phịng thí nghiệm
với cùng ứng suất nén.
Sử dụng lớp cát mỏng kết hợp với vải địa kỹ thuật nhằm gia cường đất sét cũng được
nhiều nghiên cứu ứng dụng. Zhou và cộng sự (2008) cho thấy kết hợp vải địa kỹ thuật
và đệm cát giúp tăng hệ số nền K30 lên 30 lần và độ lún giảm 44% và làm giảm ứng
Trang 6


suất tại bề mặt lớp đất yếu so với đất yếu khi không được gia cố. Yu và cộng sự (2005)
áp dụng các biện pháp khác nhau bao gồm thí nghiệm vật liệu, thử nghiệm mơ hình
ly tâm và phân tích số (FEM) để nghiên cứu cơ chế hoạt động của lớp gia cường (đệm
cát và vải địa kỹ thuật) dưới đê chắn sóng trên nền đất yếu. Yang và cộng sự ứng
dụng thí nghiệm nén 3 trục khảo sát cường độ của đất sét gia cường đệm cát và vải
địa kỹ thuật theo mơ hình xen kẹp kiểu sandwich. Bên cạnh đó, khả năng thốt nước,
đẩy nhanh q trình cố kết đã được kiểm nghiệm qua thí nghiệm nén cố kết lớp đất
bùn sét xen kẹp với vải địa kỹ thuật và lớp xỉ lị (Nguyễn Chí Thuận và cộng sự, 2017
và Nguyễn Minh Đức và cộng sự, 2017b).

Mặc dù rất nhiều nghiên cứu đưa ra nhiều biện pháp và ứng xử của đất khi được gia
cường, tuy nhiên, cường độ CBR tại hiện trường của đất sét bùn khai thác từ lịng
sơng ĐBSCL được gia cường bởi vải địa kỹ thuật và đệm cát chưa được nghiên cứu
một cách đầy đủ. Chính vì vậy, bài báo đề xuất mơ hình khảo sát chỉ số CBR tại hiện
trường của đất gia cường đệm cát và vải địa kỹ thuật. Trong đó, vải địa kỹ thuật với
tính thấm tốt, sẽ đóng vai trị tăng cường sự thốt nước, giảm áp lực nước lỗ rỗng,
huy động khả năng chịu kéo của vải, từ đó gia tăng cường độ của đất gia cường.
Nghiên cứu cũng chỉ ra vai trò của vải địa kỹ thuật gia cường đất bùn nạo vét trong
các điều kiện khác nhau về độ ẩm, loại cát và bề dày của lớp đệm cát.
1.3 Tính cấp thiết của đề tài
Biện pháp thi công nền đường từ bùn nhão khai thác từ lịng sơng mặc dù có nhiều
ưu điểm như (1) tránh làm mất đất canh tác tại địa phương, (2) gia tăng độ sâu lịng
sơng và (3) đảm bảo cao độ nền cơng trình; tuy nhiên, như đã kể trên, nhiều yếu tố
kỹ thuật đã cản trở áp dụng biện pháp thi công này trên thực tế.
Khi sử dụng bùn yếu làm đất đắp cho nền cơng trình khơng những kéo dài q trình
thi cơng mà cịn tạo ra những cố về lún, biến dạng và mất ổn định nền cơng trình. Với
đặc tính là đất nhão, nền cơng trình cần có biện pháp gia cường đảm bảo khả năng
chịu tải trọng của cơng trình.
Nghiên cứu về biện pháp thúc đẩy quá trình cố kết của đất bùn yếu sử dụng đệm cát
và vải địa kỹ thuật. Đây là biện pháp cải tạo nền đất yếu, tận dụng được lớp bùn sét
Trang 7


nạo vét, thay thế cát san lấp cho công tác san lấp mặt bằng. Bên cạnh đó nghiên cứu
về ứng xử của lớp bùn (sau khi cố kết) gia cố bởi vải địa kỹ thuật và đệm cát sẽ giúp
đánh giá khả năng chịu tải của nền cơng trình từ đó đưa ra thơng số tối ưu về bề dày
đệm cát, khoảng cách giữa các đệm cát và vải địa kỹ thuật phục vụ cơng tác thiết kế
nền cơng trình bùn yếu gia cường đệm cát và vải địa kỹ thuật. Nghiên cứu sẽ mở ra
một phương pháp mới nhằm dần thay thế cát trong công tác san lấp mặt bằng tại đồng
bằng sông Cửu Long.

1.4 Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu đề xuất biện pháp gia tăng sức chịu tải của đất bùn nạo vét đáy kênh bằng
phương pháp đầm chặt kết hợp với đệm cát và vải địa kỹ thuật. Cường độ và ứng xử
của đất sét gia cường được kiểm tra từ thí nghiệm CBR hiện trường. Một số mục tiêu
cụ thể:
(1) Xác định tương quan chỉ tiêu CBR của đất bùn nạo vét được gia cường vải địa kỹ
thuật kết hợp với đệm cát trong điều kiện thay đổi các lớp gia cường
(2) Xác định lực kéo trong vải địa kỹ thuật theo tương quan khả năng gia tăng cường
độ CBR của mẫu gia cường.
1.5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung cơ chế gia cường của đệm cát kết hợp với vải địa kỹ thuật giúp
gia tăng cường độ cho đất sét bùn yếu tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, cụ thể
một số loại đất bùn sét được khai thác tại tỉnh An Giang được sử dụng làm đối tượng
nghiên cứu.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu giới hạn phạm vi loại đất sét bùn ven biển tỉnh An Giang, với một số loại
vải địa kỹ thuật không dệt và cát sạch tại địa phương. Nghiên cứu bao gồm các thí
nghiệm trong phịng thí nghiệm và thí nghiệm hiện trường. Các mô phỏng dựa trên
phương pháp phần tử hữu hạn trên phần mềm Plaxis 8.2
Trang 8


1.6

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tiến hành các thí nghiệm đầm tiêu chuẩn, thí nghiệm CBR và một số thí
nghiệm xác định các chỉ tiêu vật lý và cơ học của đất sét bùn với nội dung cụ thể:
(1) Thí nghiệm đầm tiêu chuẩn xác định độ chặt tiêu chuẩn phục vụ cơng tác chuẩn

bị mẫu đất sét có và khơng có gia cường đệm cát và vải địa kỹ thuật phục vụ cho thí
nghiệm CBR
(2) Thí nghiệm CBR hiện trường trên mẫu kích thước lớn có và khơng có gia cường
đệm cát và vải địa kỹ thuật, các thông số thay đổi bao gồm: mẫu ngâm - không ngâm
nước; bề dày đệm cát thay đổi từ 10-25mm
(3) Nghiên cứu mô phỏng khảo sát lực kéo vải địa kỹ thuật trong mẫu gia cường

Trang 9