Luận án tiến sĩ: Tính chất cơ lý nền đất yếu Quảng Nam - Đà Nẵng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN QUẢNG NAM - ĐÀ NẴNG PHỤC VỤ XÂY DỰNG ĐƢỜNG GIAO THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ NGỌC YẾN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN QUẢNG NAM - ĐÀ NẴNG PHỤC VỤ XÂY DỰNG ĐƢỜNG GIAO THÔNG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 9580211 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1. BÙI VĂN TRƢỜNG 2. NGUYỄN THANH HÀ NỘI, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất kỳ thức nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Chữ ký Nguyễn Thị Ngọc Yến i LỜI CÁM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng nhất đến PGS.TS Bùi Văn Trƣờng và NGND.TSKH Nguyễn Thanh là hai Thầy hƣớng dẫn trực tiếp đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và động viên tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin cảm ơn hai Thầy đã dành nhiều công sức, trí tuệ để tác giả hoàn thành luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám hiệu, khoa Công trình, phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học - Trƣờng Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện thuận lợi, hổ trợ tác giả trong suốt thời gian làm luận án.

Đặc biệt tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy/Cô giáo bộ môn Địa kỹ thuật - Trƣờng Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện và đóng góp những ý kiến quý báu cho tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến các anh chị em đang công tác tại các công ty Tƣ vấn Khảo sát xây dựng đóng trên địa bàn Quảng Nam - Đà Nẵng đã tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả thu thập tài liệu, số liệu, lấy mẫu và thí nghiệm để phục vụ nghiên cứu luận án. Tác giả cũng gửi lời cảm ơn đến các Thầy/Cô giáo khoa Xây dựng Cầu đƣờng, phòng thí nghiệm Địa cơ khoa Xây dựng Cầu đƣờng, trƣờng ĐHBK Đà Nẵng, các Thầy/Cô giáo bộ môn Địa chất công trình - Địa chất thủy văn trƣờng Đại học Khoa học Huế, đã động viên, giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Đồng thời tác giả cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến các nhà Khoa học đã đóng góp những ý kiến quý báu cho tác giả trong quá trình hoàn thiện luận án.

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, khuyến khích để tác giả hoàn thành luận án. ii MỤC LỤC Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU. vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ. viii CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN.

ix MỞ ĐẦU .1 1 Tính cấp thiết .1 2 Mục tiêu nghiên cứu .1 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .2 4 Nội dung nghiên cứu .2 5 Phƣơng pháp nghiên cứu .2 6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .3 7 Bố cục luận án .4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CƠ LÝ VÀ ỨNG DỤNG CHO XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU .1 Tổng quan về nghiên cứu tính chất cơ lý nền đất yếu .2 Tình hình nghiên cứu, xử lý nền đất yếu ở ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng .3 Các thành tựu, tồn tại trong nghiên cứu xử lý nền đất yếu và những vấn đề luận án tiếp tục giải quyết .4 Phƣơng pháp luận và cách tiếp cận .5 Kết luận chƣơng 1 .23 CHƢƠNG 2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG.1 Quan điểm về điều kiện địa kỹ thuật .2 Điều kiện địa kỹ thuật khu vực nghiên cứu .3 Đặc điểm đất yếu đồng bằng ven biển Quảng Nam - Đà Nẵng .4 Kết luận chƣơng 2 .51 CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN VẬT CHẤT VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT YẾU .1 Vị trí, địa điểm lấy mẫu nghiên cứu .2 Nghiên cứu thành phần vật chất đất yếu .3 Nghiên cứu tính chất cơ học của đất yếu .4 Kết luận chƣơng 3 .92 CHƢƠNG 4 CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THÔNG SỐ ĐẤT NỀN TRONG TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU .2 Đặc điểm các đơn vị cấu trúc nền đất yếu và giải pháp xử lý đất yếu .3 Ứng dụng tính toán cho công trình thực tiễn .4 Kết luận chƣơng 4 .122 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .123 1 Các kết quả đạt đƣợc của luận án .123 2 Những đóng góp mới của luận án .123 3 Những tồn tại và hƣớng nghiên cứu tiếp theo .123 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .126 TÀI LIỆU THAM KHẢO .127 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Bản đồ địa chất ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng tỉ lệ 1/50.2 Bản đồ địa kỹ thuật ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng tỉ lệ 1/50.3 Lún và mất ổn định mái taluy nền đƣờng đắp trên đất yếu.4 Bản đồ phân bố đất yếu vùng ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng tỉ lệ 1/50.1 Hàm lƣợng các khoáng vật trong đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng .2 So sánh hàm lƣợng các khoáng vật sét trong đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng với ĐBSCL .3 Sự thay đổi hàm lƣợng hữu cơ theo chiều sâu của thành tạo mbQ22 .4 Hàm lƣợng hữu cơ của một số thành tạo đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng và các khu vực khác .5 Thành phần hóa học của đất yếu ở ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng .6 So sánh thành phần hóa học đất yếu ở Quảng Nam - Đà Nẵng với các khu vực khác .7 Hàm lƣợng các nhóm hạt của các thành tạo bùn sét pha ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng và ĐBSCL .8 Hàm lƣợng các nhóm hạt của các thành tạo bùn sét ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng và các khu vực khác ở Việt Nam .9 Thiết bị nén 1 trục không nở hông .10 Sơ đồ hộp nén không nở hông .11 Cách xác định áp lực tiền cố kết .12 Đồ thị đƣờng cong lún theo thời gian theo Casagrande .13 Hệ số cố kết thấm đứng thay đổi theo cấp áp lực nén của mẫu bùn sét pha 69 Hình 3.14 Hệ số cố kết thấm đứng thay đổi theo cấp áp lực nén của mẫu bùn sét .15 Quan hệ giữa Cv với các chỉ tiêu cơ lý của đất bùn sét pha ambQ23 .16 Công tác gia công mẫu (a, b, c) và tiến hành thí nghiệm nén cố kết ngang (d).17 Các bƣớc phân tích lún theo Asaoka để xác định Ch.18 Hệ số cố kết thấm ngang theo các cấp áp lực nén khác nhau .19 Tỉ số Ch(tp)/Cv theo các cấp áp lực nén khác nhau .20 Đồ thị Si=f(Si-1) tại mốc SP-07 đoạn Km12+480 dự án đƣờng cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi .21 Đồ thị Si=f(Si-1) tại mốc SP-01 tại Km1+270 dự án đƣờng Nguyễn Tất Thành .22 Hệ số cố kết thấm theo phƣơng đứng và phƣơng ngang xác định theo các phƣơng pháp khác nhau .23 Mẫu trong buồng ba trục trƣớc khi thí nghiệm .24 Mẫu bị phá hủy sau khi kết thúc thí nghệm .25 Quan hệ giữa cƣờng độ lực dính đơn vị cuu với chỉ tiêu vật lý và trạng thái của đất yếu .26 Sự thay đổi Su, Su /  v 0 (VST) theo độ sâu Z của bùn sét pha mbQ22 .27 Cƣờng độ lực dính đơn vị không cố kết - không thoát nƣớc các thành tạo đất yếu ĐBVB Quảng Nam- Đà Nẵng và các khu vực khác ở Việt Nam .28 Mối quan hệ giữa c’,  ' với chỉ số dẻo PI và hàm lƣợng hạt sét của bùn sét pha ambQ23 .29 Cƣờng độ lực dính đơn vị cố kết - không thoát nƣớc đất yếu ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng và các khu vực khác ở Việt Nam .1 Sơ đồ phân chia các cấp cấu trúc nền ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng.2 Bản đồ cấu trúc nền ĐBVB Quảng Nam- Đà Nẵng tỉ lệ 1/50.3 Phân tích lún trƣớc khi xử lý bằng phần mềm Plaxis 8.4 Sơ đồ xác định chiều cao đắp bù lún .5 Mô hình tính toán xử lý bấc thấm bằng phần mềm Plaxis 8.6 Mô hình tính toán giếng cát bằng phần mềm Plaxis 8.118 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Đặc điểm các tầng chứa nƣớc ở vùng ĐBVB Quảng Nam - Đà Nẵng .2 Giá trị trung bình chỉ tiêu cơ lý nhóm đá cứng và nửa cứng .3 Giá trị trung bình thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý nhóm đất rời .4 Giá trị trung bình thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý nhóm đất dính .5 Giá trị trung bình thành phần hạt và các chỉ tiêu cơ lý nhóm đất yếu .6 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đƣờng .7 Đặc điểm phân bố các thành tạo đất yếu khu vực nghiên cứu .1 Kết quả xác định thành phần khoáng vật của đất yếu .2 Hàm lƣợng vật chất hữu cơ trong đất yếu nghiên cứu .3 Kết quả xác định thành phần hóa học của đất yếu .4 Thành phần các nhóm hạt của đất yếu .5 Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén cố kết thấm theo phƣơng thẳng đứng của các thành tạo đất yếu .6 Hàm tƣơng quan dự báo Cc từ W, LL, e0 trên thế giới và Việt Nam .7 Hàm tƣơng quan dự báo Cc từ e0, W, LL của đất yếu nghiên cứu .8 Kết quả xác định Ch(tp) và m=Ch(tp)/Cv trong phòng của đất yếu .9 Kết quả xác định Ch từ bài toán phân tích ngƣợc quan trắc lún tại hiện trƣờng .10 Kết quả tính toán hệ số cố kết thấm ngang và hệ số tỉ lệ m=Ch/Cv theo các phƣơng pháp khác nhau .11 Hệ số tỉ lệ m=Ch/Cv của một số loại đất yếu ở Việt Nam và thế giới .12 Các thông số sức kháng cắt không thoát nƣớc của đất yếu .13 Kết quả thí nghiệm các thông số sức kháng cắt của đất yếu theo sơ đồ CU88 Bảng 3.14 Kiến nghị các đặc trƣng cơ lý sử dụng trong tính toán thiết kế xử lý nền đất yếu bằng thiết bị tiêu thoát nƣớc thẳng đứng .1 Lựa chọn mặt cắt tính toán đặc trƣng dự án đƣờng Nguyễn Tất Thành .2 Lựa chọn mặt cắt tính toán dự án đƣờng Cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi .3 Tổng hợp các kết quả phân tích lún của nền khi chƣa xử lý .4 Kết quả phân tích độ lún theo chiều cao đắp .