Địa Kỹ Thuật Và Xử Lý Nền Đất Yếu

Tài liệu này được biên soạn với mục đích chính là giúp cho các kỹ sư nắm vững các cơ sở lý thuyết, nguyên lý căn bản, tương quan thực nghiệm, và kinh nghiệm thực tiễn trong cơ học đất và địa kỹ thuật để có thể áp dụng trong khảo sát, thí nghiệm, nghiên cứu, và tính toán thiết kế nền móng, công trình đất, và xử lý nền đất yếu. Các nội dung chính được trình bày trong 10 chương, như sau:

Chương 1, giới thiệu tóm tắt về nguồn gốc và thành tạo của đất, các nhóm đá và các nhóm đất chính như đất tàn tích, trầm tích, phong tích, băng tích, và các loại đất đặc biệt.

Khảo sát địa kỹ thuật được trình bày trong Chương 2, bao gồm các nội dung như nhiệm vụ khảo sát, khảo sát chi tiết bằng các phương pháp khoan lấy mẫu, khảo sát thăm dò bằng các phương pháp địa vật lý, và các thí nghiệm hiện trường thông dụng. Phân tích kết quả thí nghiệm và các tương quan thực nghiệm để xác định các đặc trưng kỹ thuật của đất từ các thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT, cắt cánh VST, xuyên tĩnh CPT và CPTu được trình bày chi tiết với các trường hợp thực tế ở đồng bằng Nam Bộ. 

Các đặc trưng cơ bản của đất và phân loại đất được trình bày trong Chương 3, bao gồm cỡ hạt và thành phần hạt, quan hệ giữa các tính chất vật lý, các giới hạn Atterberg và trạng thái của đất hạt mịn, độ chặt và tính thấm của đất hạt thô, phân loại đất theo USCS và theo ASSHTO, và các đặc trưng kỹ thuật của đất đầm nén.

Chương 4 trình bày về ứng suất và biến dạng đàn hồi, các trạng thái ứng suất và biến dạng, phân bố ứng suất trong đất, và ứng suất hữu hiệu. Nguyên lý của ứng suất hữu hiệu, tính toán áp lực nước lỗ rỗng, ứng suất tổng và ứng suất hữu hiệu, kể cả trong các trường hợp đặc biệt như áp lực lỗ rỗng trong đất chưa bão hòa và áp lực nước lỗ rỗng trong điều kiện đang bị lún nền do khai thác nước ngầm quá mức.

Điều kiện thoát nước lỗ rỗng, tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb và sức kháng cắt của đất, các thí nghiệm xác định sức kháng cắt của đất, các yếu tố ảnh hưởng đến sức kháng cắt, lựa chọn thông số và mô hình tính toán sức kháng cắt của đất được trình bày trong Chương 5. Các thông số kháng cắt đỉnh và tới hạn, thoát nước và không thoát nước, và sức kháng cắt của đất chưa bão hòa cũng đã được phân tích. Các phương pháp tính toán sức kháng cắt theo ứng suất hữu hiệu (effective stress analysis, ESA), theo ứng suất tổng (total stress analysis, TSA), theo sức kháng cắt không thoát nước (undrained strength analysis, USA), và theo sức kháng cắt cố kết-không thoát nước (consolidated-undrained strength analysis, CUA) tương thích với mô hình ứng xử của đất đã được thảo luận chi tiết.

Chương 6 trình bày về cố kết và lún bao gồm lý thuyết cố kết 1 chiều, thí nghiệm và hiệu chỉnh kết quả thí nghiệm nén cố kết, đánh giá và lựa chọn các thông số nén lún và cố kết, và các phương pháp tính toán lún. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm nén cố kết, đặc biệt là chất lượng của mẫu thí nghiệm, và các tương quan thực nghiệm về các thông số biến dạng của đất đã được phân tích. Lún tức thời, lún cố kết, và lún thứ cấp đã được trình bày kể cả phương pháp tính lún cố kết của công trình trên nền đất yếu có xét đến ảnh hưởng của khai thác nước ngầm.

Khái niệm căn bản về áp lực ngang của đất, lý thuyết áp lực đất Rankine, lý thuyết áp lực đất Coulomb, và áp lực đất do đầm nén được trình bày trong Chương 7. Lựa chọn các thông số kháng cắt của đất để tính toán áp lực đất lên tường chắn đất theo các phương pháp ESA, TSA, USA, và CUA tương thích với điều kiện địa chất và đặc điểm của công trình cũng đã được lưu ý.

Tổng quát về cơ chế và nguyên nhân phá hoại mái dốc, ổn định trượt phẳng của mái dốc vô hạn, tính ổn định theo phương pháp cân bằng giới hạn (LEM) và chia lát, ổn định mái dốc có cốt gia cường và/hoặc có cọc chống trượt, mái dốc đắp trên nền đất yếu, và mái dốc của đập đất hồ chứa được trình bày trong Chương 8. Các thông số kháng cắt của đất dùng trong tính toán hệ số an toàn FS theo các phương pháp ESA, TSA, USA, CUA và tính toán FS theo LEM và FEM cũng đã được phân tích kỹ để có thể lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp với điều kiện địa chất và đặc điểm của công trình.

Chương 9 trình bày về nền đất yếu và các phương pháp gia cường nền đất yếu bao gồm các đặc điểm của nền đất yếu, các vấn đề của nền đất yếu, và các phương pháp xử lý nền đất yếu. Các phương pháp gia cường nền đất yếu hạt mịn như cọc cát đầm nén (SCP), cọc xi măng đất (DCM), và cọc tiết diện nhỏ (MCP) được trình bày chi tiết trong chương này.

Cố kết nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước đứng (PVD) được trình bày trong Chương 10 bao gồm các nội dung về đặc điểm của PVD, các công nghệ gia tải trước với PVD, tính toán cố kết, tính toán lún, tính toán ổn định, lựa chọn thông số tính toán, và quan trắc đánh giá xử lý nền. Trường hợp thực tế về xử lý nền với PVD đến độ sâu 35 m trên diện tích gần 40 ha bằng phương pháp đắp gia tải có và không có kết hợp bơm hút chân không tại công trình cảng CMIT ở Bà Rịa – Vũng Tàu đã được trình bày bao gồm yêu cầu thiết kế, trình tự thi công, kết quả quan trắc, và tính toán phân tích ngược các thông số về nén lún (C_c), cố kết (c_h), vùng xáo động xung quanh bấc thấm (d_s/d_m , k_h/k_s), hệ số ổn định FS trong quá trình đắp gia tải, và độ lún dư trong thời kỳ vận hành.

Giá sản phẩm trên đã bao gồm thuế theo luật hiện hành. Bên cạnh đó, tuỳ vào loại sản phẩm, hình thức và địa chỉ giao hàng mà có thể phát sinh thêm chi phí khác như phí vận chuyển, phụ phí hàng cồng kềnh, thuế nhập khẩu (đối với đơn hàng giao từ nước ngoài có giá trị trên 1 triệu đồng)…..