Nghiên cứu xử lý bùn nạo vét sông hồ Hà Nội thành vật liệu đắp nền

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Phạm Tri Thức NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÙN NẠO VÉT TỪ MỘT SỐ SÔNG, HỒ TRONG THÀNH PHỐ HÀ NỘI THÀNH VẬT LIỆU DẠNG RỜI DÙNG CHO CÔNG TÁC ĐẮP NỀN Ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580211 Hà Nội - 2025 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Phạm Tri Thức NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÙN NẠO VÉT TỪ MỘT SỐ SÔNG, HỒ TRONG THÀNH PHỐ HÀ NỘI THÀNH VẬT LIỆU DẠNG RỜI DÙNG CHO CÔNG TÁC ĐẮP NỀN Ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580211 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS Phan Huy Đông Hà Nội - 2025 i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. vi LỜI CAM ĐOAN. vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU.

viii DANH MỤC CÁC HÌNH. xi DANH MỤC CÁC BẢNG. xvi MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Giá trị khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án.

Giá trị khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Những đóng góp mới của luận án. Cấu trúc của luận án.

TỔNG QUAN VỀ BÙN NẠO VÉT VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN THÀNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG. Khái niệm về bùn và nguồn gốc phát thải bùn trong thành phố Hà Nội. Khái niệm về bùn. Nguồn gốc và một số đặc điểm hình thành của bùn thải khu vực Hà Nội.

Thực trạng tận thu bùn nạo vét tại Hà Nội và một số thành phố ở Việt Nam. Nhu cầu nạo vét. Thực trạng quản lý bùn nạo vét. Một số giải pháp/công nghệ xử lý bùn nạo vét thành vật liệu xây dựng trên thế giới và ở Việt Nam.

Một số kỹ thuật tách nước làm khô bùn. Một số công nghệ xử lý bùn bằng trộn trước với phụ gia. Một số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu đắp chế tạo từ bùn kết hợp với xi măng. Ảnh hưởng của của thành phần hóa học trong xi măng.

Ảnh hưởng của yếu tố thời gian. Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng. Ảnh hưởng của đặc tính kỹ thuật của bùn. Cơ sở khoa học của giải pháp xử lý bùn lỏng thành vật liệu dạng rời.

Giới thiệu chung. Nguyên lý xử lý bùn dạng lỏng thành vật liệu dạng hạt rời/cát nhân tạo. Đánh giá lựa chọn giải pháp xử lý bùn nạo vét từ một số sông, hồ thành phố Hà Nội thành vật liệu đắp dạng rời. Nhận xét chương.

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA BÙN, PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN XỬ LÝ BÙN THÀNH VẬT LIỆU ĐẮP DẠNG RỜI. Công tác lấy mẫu bùn và bảo quản bùn phục vụ thí nghiệm. Một số đặc tính vật lý và hoá học của các mẫu bùn từ một số sông, hồ trong thành phố Hà Nội. Phương pháp thí nghiệm.

Một số tính chất vật lý của các mẫu bùn. Một số đặc tính hóa học cơ bản của các mẫu bùn. Đánh giá khả năng xử lý bùn từ một số sông, hồ trong thành phố Hà Nội thành vật liệu xây dựng. Nghiên cứu khả năng tạo hạt từ bùn dạng lỏng theo qui mô trong phòng thí nghiệm.

Giới thiệu chung. Khảo sát qui trình trộn thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến cấp phối hạt của vật liệu GFM. Cơ chế hình thành cường độ của hạt đất GFM.

Thiết bị và phương pháp thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm và diễn dịch. Nhận xét chương. ĐẶC TÍNH ĐỊA KỸ THUẬT VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU ĐẮP DẠNG RỜI CHẾ TẠO TỪ BÙN NẠO VÉT VỚI HÀM LƯỢNG NGHÈO XI MĂNG VÀ POLYMER.

Giới thiệu chung. Vật liệu và nội dung thí nghiệm. Một số tính chất vật lý cơ bản của vật liệu GFM. Phương pháp thí nghiệm.

Kết quả thí nghiệm. Độ bền của vật liệu GFM từ thí nghiệm nén một trục nở hông. Thí nghiệm xác định các thành phần ô xít chính trong xi măng. Thí nghiệm nén một trục nở hông.

Kết quả thí nghiệm. Đặc tính đầm chặt. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm.

Sức chịu tải CBR của vật liệu GFM. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm. Khảo sát độ bền của vật liệu GFM trong môi trường tự nhiên.

Vật liệu và phương pháp thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm. Đặc tính biến dạng của vật liệu GFM trong thí nghiệm nén cố kết một trục. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm.

Kết quả thí nghiệm. Cường độ và biến dạng của vật liệu GFM từ thí nghiệm nén ba trục CD. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm.

Đề xuất phạm vi ứng dụng của vật liệu GFM. Nhận xét chương. 126 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ. 129 v TÀI LIỆU THAM KHẢO.

Một số đặc tính chất vật lý của bùn. Thành phần ô xít hóa học trong bùn hồ Tây. Thành phần kim loại nặng bùn hồ Tây. Kết quả thí nghiệm một số đặc tính kỹ thuật của vật liệu GFM.

4 vi LỜI CẢM ƠN Tác giả thực hiện đề tài luận án mang tính thời sự cao, đó là thuận lợi rất lớn. Tuy nhiên quá trình nghiên cứu cũng bị chi phối nhiều bởi công việc cơ quan, công việc cá nhân và gia đình. Trong suốt quá trình đó, tác giả đã nhận được sự hỗ trợ của thầy hướng dẫn luôn cảm thông, chia sẻ và động viên, thầy luôn đón nhận những kết quả dù là nhỏ nhất. Điều đó đã giúp tác giả vượt qua khó khăn và hoàn thành luận án.

Do vậy, lời đầu tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới thầy giáo, PGS. Phan Huy Đông vì tình cảm và công sức của thầy dành cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Bộ môn Cơ học đất – Nền móng, các thầy cô, anh chị thuộc Phòng Quản lý đào tạo đã luôn chỉ bảo, hỗ trợ. Xin gửi lời cảm ơn Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, Khoa Cầu Đường, các phòng thí nghiệm Cơ học đất và Địa kỹ thuật: LAS-XD 02, LAS-XD 188, LAS-XD 1782, VILAS 032 đã giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian qua.

Tác giả xin chân thành cảm ơn tập thể Bộ môn Kỹ thuật Xây dựng, tập thể Khoa Doanh trại – Học viện Hậu cần nơi tác giả đang công tác, cảm ơn các đồng nghiệp trong công ty TVCI Việt Nam, công ty GPCI Việt Nam, đó là những tập thể và cá nhân đã gánh vác nhiều công việc để tác giả có thời gian thực hiện luận án. Xin cảm ơn toàn thể các chuyên gia, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên, khích lệ và đóng góp ý kiến để tác giả hoàn thiện luận án. Và trên tất cả, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, những người thân đã luôn ở bên cạnh, đồng hành cùng tác giả để thực hiện luận án này. Kiến thức là vô hạn mà khả năng của tác giả còn hạn chế, do vậy luận án không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả mong tiếp tục nhận được các ý kiến đóng góp.

Tác giả luận án vii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ “Nghiên cứu xử lý bùn nạo vét từ một số sông, hồ trong thành phố Hà Nội thành vật liệu dạng rời dùng cho công tác đắp nền” là công trình do tôi nghiên cứu và thực hiện. Các kết quả, số liệu của luận án được thực hiện một cách nghiêm túc và trung thực các trên thiết bị, máy móc tại phòng thí nghiệm LAS-XD 02, LAS-XD 188, LAS-XD 1782, VILAS 032 chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU Chữ viết tắt: Chữ viết tắt Tên gọi CPAM Chất keo tụ cationic polyacrylamide. GFM Vật liệu đắp dạng rời.

SAP Polymer siêu hấp thụ. SEM Thí nghiệm kính hiển vi điện tử quét. Kí hiệu: Kí hiệu Tên chỉ tiêu Đơn vị γs Khối lượng đơn vị thể tích hạt đất. g/cm3 ε Biến dạng dọc trục.

% η Hệ số ứng suất. độ ϕ’ Góc ma sát hữu hiệu. độ σ’v Ứng suất cố kết hữu hiệu. kPa εa Biến dạng dọc trục.

% γc Khối lượng đơn vị thể tích khô. g/cm3 γcmax Khối lượng đơn vị thể tích khô lớn nhất. g/cm3 εr Biến dạng hướng tâm. mm εs Biến dạng cắt.

% ∆u Thay đổi áp lực nước lỗ rỗng. % ∆V Thay đổi thể tích. cm3 εv Biến dạng thể tích. % γw Khối lượng đơn vị thể tích.

g/cm3 B Hàm lượng phần trăm bùn ướt ở thời điểm trộn khi chế % bị mẫu GFM. c’ Cường độ lực dính hữu hiệu. kPa ix CBR Chỉ số sức chịu tải của đất. % Cc Hệ số nén.

- CD Thí nghiệm ba trục theo sơ đồ cố kết, thoát nước. - Cs Hệ số nở. - Cv Hệ số cố kết. (cm2/s) d Đường kính hạt trong thí nghiệm thành phần hạt.

mm E Mô đun biến dạng. kPa e Hệ số rỗng. - emax Hệ số rỗng ở trạng thái xốp nhất. - emin Hệ số rỗng ở trạng thái chặt nhất.

- Eoed Mô đun biến dạng từ thí nghiệm nén một trục. kPa H Mẫu bùn hồ Hoàn Kiếm. - IL Chỉ số sệt của đất. % IP Chỉ số dẻo của đất.

% Kv Hệ số thấm cố kết. (cm2/s) N Chỉ số xuyên tiêu chuẩn của đất. - N/X Tỷ lệ nước và xi măng. - P Hàm lượng polymer so với lượng bùn ướt ở thời điểm % trộn khi chế bị mẫu GFM.

P Hàm lượng phần trăm cỡ hạt lọt sàng trong thí nghiệm % thành phần hạt. P Áp lực nén trong thí nghiệm CBR. kPa p’ Ứng suất hữu hiệu trung bình. kPa q' Ứng suất lệch.

kPa qc Sức kháng xuyên tĩnh của đất. kPa qu Giá trị độ bền nén một trục nở hông. kPa Su Sức kháng cắt không thoát nước của đất. kPa t Thời gian hoặc chu kỳ bảo dưỡng mẫu.

phút T Chu kỳ lặp phơi khô-bão hòa. lần W Độ ẩm ban đầu của bùn sau khi nạo vét. % x W Mẫu bùn hồ Tây. - W0 Độ ẩm mẫu bùn ở thời điểm trộn khi chế bị mẫu GFM.

% WL Độ ẩm giới hạn chảy của đất. % WP Độ ẩm giới hạn dẻo của đất. % Wotp Độ ẩm tốt nhất của đất. % X Hàm lượng xi măng so với lượng bùn ướt ở thời điểm % trộn khi chế bị mẫu GFM.

xi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.