Luận án Nghiên cứu giải pháp chống cát chảy trong xây dựng công trình đường ô tô tại khu kinh tế Nghi Sơn tỉnh Thanh Hóa

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr­êng ®¹i häc giao th«ng vËn t¶i NGHI£N CøU GI¶I PH¸P CHèNG C¸T CH¶Y TRONG X¢Y DùNG C¤NG TR×NH §¦êNG ¤ T¤ T¹I KHU KINH TÕ NGHI S¥N TØNH THANH HãA hµ néi - 2017 luËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt Chuyªn ngµnh: X©y dùng ®­êng « t« vµ ®­êng Thµnh phè M· sè: 62.58.02.05.01 Ng­êi h­íng dÉn khoa häc: 1: PGS.TS Trần Tuấn Hiệp 2: GS.TS Bùi Xuân Cậy LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, tác giả trân trọng cảm ơn các cơ quan đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ: Trường Đại học Giao thông Vận tải, Phòng Đào tạo sau đại học, khoa Công trình, Bộ môn Đường bộ, phòng thí nghiệm trọng điểm đường bộ 1, Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải, phòng thí nghiệm, kiểm định trọng điểm LASXD 1256, Công ty cổ phần tư vấn khảo sát thiết kế xây dựng Lương Anh Thế. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy hướng dẫn là PGS.TS. Trần Tuấn Hiệp và GS.TS.Bùi Xuân Cậy đã hết sức tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, góp ý và định hướng nghiên cứu cho tác giả. Xin cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Đường bộ, khoa Công trình, các nhà khoa học, các cộng tác viên đã nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu. Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học đã nhận xét, góp ý; Hà nội 6/2017 CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc. ---------------------------- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hà nội, ngày tháng 6 năm 2017 Tác giả luận án Lê Như Nam MỤC LỤC Danh mục hình ảnh, biểu đồ Danh mục các bảng Danh mục chữ viết tắt Trang Mở đầu...... 1 1. Lý do và sự cần thiết lựa chọn đề tài................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu.......... 3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 4 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu.... 4 5. Cấu trúc đề tài luận án... 4 Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.... 5 1.1. Khái quát chung về cát biển và nước ngầm . 5 1.1.1. Khái quát chung về cát biển ............................................................. 5 1.1.2. Hoạt động của nước ngầm............................................................. ... 7 1.2. Cơ sở lý thuyết về dòng thấm .......................................................... ... 8 1.2.1. Thấm trong đất... 8 1.2.2. Định luật thấm đường thẳng (định luật Đarcy). 9 1.2.3. Định luật thấm đường cong (định luật A.AKrastiovolski).......... 10 1.3. Tổng quan về cát chảy trong xây dựng công trình vùng duyên hải. 11 1.3.1- Tổng quan về cát chảy... 11 1.3.2. Sự cố công trình do cát chảy trên thế giới và Việt Nam... 14 1.3.3. Những sự cố công trình ở vùng cát chảy Nghi Sơn............................ 18 1.4. Các nghiên cứu trên thế giới, trong nước về cát chảy và những giải pháp chống cát chảy 21 1.4.1. Các nghiên cứu về cát chảy trên thế giới... 21 1.4.2. Các nghiên cứu về cát chảy ở Việt Nam 23 1.4.3. Những vấn đề còn hạn chế và hướng nghiên cứu của đề tài. 24 1.5. Mục tiêu của đề tài ... 26 1.6. Nội dung nghiên cứu, kết quả nghiên cứu trong phòng và hiện trường 26 1.7. Phương pháp nghiên cứu 26 1.8. Kết luận chương..... 27 Chương 2: Nghiên cứu địa chất thủy văn và thực nghiệm xác định hệ số thấm của cát chảy Nghi Sơn... 28 2.1. Nghiên cứu điều kiện địa chất khu vực Nghi Sơn, Thanh Hóa 28 2.1.1. Điều kiện tự nhiên khu vực Nghi Sơn ... 28 2.1.2. Khảo sát điều kiện địa chất vùng duyên hải Nghi Sơn.. 29 2.1.3. Kết quả khảo sát...... 32 2.2. Quan trắc mực nước ngầm khu vực Nghi Sơn, Thanh Hóa . 38 2.2.1. Mục tiêu quan trắc...... 38 2.2.2. Nội dung quan trắc.. 38 2.2.3. Kết quả quan trắc. 38 2.3. Xác định cơ chế và phạm vi hoạt động của cát chảy Nghi Sơn...................................................................................................... 41 2.3.1. Thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn sét, sulfat, sulfit, mica của lớp cát chảy thực nghiệm.. 41 2.3.2. Cơ chế và phạm vi hoạt động của cát chảy Nghi Sơn... 41 2.4. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị đo thấm phức hợp CEPM........... 42 2.4.1. Mục tiêu nghiên cứu.. 44 2.4.2. Sơ đồ thực nghiệm... 44 2.4.3. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị đo thấm phức hợp, CEPM. 44 2.4.3.1. Cấu tạo. 44 2.4.3.2. Mô tả thiết bị.. 47 2.4.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thiết bị.. 47 2.5. Thực nghiệm trong phòng xác định hệ số thấm của cát chảy Nghi Sơn .. 48 2.5.1. Mục tiêu thí nghiệm 48 2.5.2. Cách chế bị mẫu cát thí nghiệm...... 48 2.5.3. Tiến hành thí nghiệm.. 50 2.5.4. Kết quả thí nghiệm.. 51 2.6. Nhận xét, kết luận chương........ 53 Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng xác định vật liệu chống cát chảy hợp lý...... 54 Nội dung chính của chương. 56 3.1. Yêu cầu và nội dung nghiên cứu thực nghiệm..... 57 3.1.1. Yêu cầu thực nghiệm........................................................................ 57 3.1.2. Nội dung nghiên cứu thực nghiệm.. 57 3.2. Nghiên cứu xác định hàm lượng hợp lý của vật liệu phụ gia Bột sét 58 3.2.1. Thí nghiệm xác định hàm lượng nước hợp lý trong dung hợp BS-N.. 58 3.2.1.1. Cách chế bị mẫu thí nghiệm..... 58 3.2.1.2. Thí nghiệm xác định kth1 của các mẫu. 59 3.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm xác định quan hệ biến thiên của hệ số thấm, kth1 khi hàm lượng BS trong dung hợp [BS-N] thay đổi. 61 3.2.2.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm.. 61 3.2.2.2. Thí nghiệm xác định quan hệ giữa kth1 và hàm lượng BS trong dung hợp [68%BS+32%N] 62 3.3. Nghiên cứu xác định hàm lượng hợp lý của vật liệu phụ gia BEN... 64 3.3.1. TN xác định hàm lượng nước hợp lý trong dung hợp BEN-N 65 3.3.1.1. Cách chế bị, tổ hợp mẫu thí nghiệm..... 65 3.3.1.2. Thí nghiệm xác định kth2 của các mẫu TN... 65 3.3.2. Thí nghiệm xác định quan hệ thay đổi hệ số thấm kth2 của cát khi thay đổi hàm lượng vật liệu phụ gia BEN trong dung hợp [69%BEN+31%N]. 67 3.3.2.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm.. 67 3.3.2.2. Thí nghiệm xác định hệ số thấm kth2 của mẫu cát khi thay đổi hàm lượng BEN trong dung hợp [BEN-N]... 68 3.4. Nghiên cứu xác định hàm lượng hợp lý của vật liệu phụ gia XM. 70 3.4.1. Thí nghiệm xác định hàm lượng nước hợp lý trong hồ vữa [XM-N] (tìm kth3 nhỏ nhất).. 70 3.4.1.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm..... 70 3.4.1.2. Thí nghiệm để xác định hàm lượng nước có trong HH với XM có kth3 nhỏ nhất... 71 3.4.2 Thí nghiệm xác định hệ số thấm kth3 của mẫu cát khi thay đổi hàm lượng XM trong dung hợp [XM-N].. 73 3.4.2.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm.. 73 3.4.2.2. Thí nghiệm xác định quan hệ thay đổi kth3 khi hàm lượng XM trong dung hợp [XM+N] thay đổi. 74 3.5. Nghiên cứu xác định hàm lượng hợp lý của vật liệu phụ gia [BS-XM] 76 3.5.1. Thí nghiệm xác định tỷ lệ XM hợp lý trong hỗn hợp [BS-XM]. 76 3.5.1.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm...... 76 3.5.1.2. Thí nghiệm xác định hệ số thấm kth5 khi thay đổi hàm lượng XM trong hỗn hợp [BS-XM] 77 3.5.2. Thí nghiệm xác định hàm lượng nước hợp lý trong dung hợp [72%BS+28%XM] 79 3.5.2.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm.. 79 3.5.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm xác định hàm lượng nước hợp lý. 79 3.6. Nghiên cứu xác định hàm lượng hợp lý của hỗn hợp vật liệu phụ gia [XM-BEN] chống cát chảy.. 82 3.6.1. Thực nghiệm xác định tỷ lệ hàm lượng BEN hợp lý trong hỗn hợp [XM-BEN] 82 3.6.1.1. Cách chế bị, tổ hợp mẫu thí nghiệm..... 82 3.6.1.2. Nghiên cứu xác định xác định hệ số thấm kth5 khi thay đổi hàm lượng BEN trong hõn hợp [XM-BEN].. 83 3.6.2. Nghiên cứu xác định hàm lượng nước hợp lý trong dung hợp [77%XM+23%BEN]+N (để kth5 nhỏ nhất)... 85 3.6.2.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm.. 85 3.6.2.2. Nghiên cứu xác định hàm lượng nước hợp lý trong dung hợp [XM-BEN-N], (tìm kth5 nhỏ nhất) 85 3.7. Nghiên cứu xác định hàm lượng hợp lý các vật liệu phụ gia trong hỗn hợp [BS-BEN] ..... 88 3.7.1. Thực nghiệm xác định tỷ lệ hàm lượng BEN hợp lý trong hỗn hợp [BS-BEN] . 88 3.7.1.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm.. 88 3.7.1.2. Thí nghiệm xác định quan hệ giữa kth6 và hàm lượng [BS-BEN].... 88 3.7.2. Thí nghiệm xác định hàm lượng nước hợp lý trong dung hợp [BS+BEN], (hàm lượng nước cho hệ số thấm của cát chảy nhỏ nhất). 91 3.7.2.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm.. 91 3.7.2.2. Thí nghiệm xác định quan hệ giữa kth7 và hàm lượng nước trong dung hợp {[70%BS+30%BEN]-N}.. 91 3.8. Nghiên cứu xác định hàm lượng hợp lý vật liệu phụ gia thủy tinh lỏng ... 93 3.8.1. Chế bị tổ hợp mẫu thí nghiệm..... 93 3.8.2. Thí nghiệm xác định hệ số thấm kth7 khi hàm lượng vật liệu phụ gia thủy tinh lỏng, TTL, thay đổi ... 93 3.9. Nhận xét, kết luận chương 3.. 97 Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường xác định hệ số thấm của cát khi cho thấm nhập vào tầng cát chảy các tổ hợp phụ gia khác nhau... 99 4.1. Nội dung thực nghiệm.... 100 4.2. Thiết lập mô hình thực nghiệm hiện trường... 100 4.3. Xây hố thực nghiệm và tiến hành thực nghiệm. 102 4.3.1. Xây hố thực nghiệm 102 4.3.2. Tiến hành thực nghiệm 104 4.4. Kết quả thực nghiệm.. 107 4.4.1. Kết quả thực nghiệm xác định hệ số thấm của cát nguyên trạng 107 4.4.2. Kết quả xác định hệ số thấm của cát khi bị thấm nhập bởi tổ hợp vật liệu 1.. 109 4.4.3. Kết quả xác định hệ số thấm của cát khi bị thấm nhập bởi tổ hợp vật liệu 2.. 110 4.4.4. Kết quả xác định hệ số thấm của cát khi bị thấm nhập bởi tổ hợp vật liệu 3.. 111 4.4.5. Kết quả xác định hệ số thấm của cát khi bị thấm nhập bởi tổ hợp vật liệu 4.. 112 4.5. Phân tích hiệu quả kinh tế khi sử dụng các tổ hợp vật liệu phụ gia chống thấm khác nhau... 113 4.6. Định hướng công nghệ sử dụng vật liệu phụ gia chống cát chảy trong xây dựng nền móng đường ô tô khu vực Nghi Sơn, Than Hóa......... 116 4.6.1. Đặc điểm xây dựng nền móng đường ô tô ở Nghi Sơn, Thanh Hóa... 116 4.6.2. Giải pháp định hướng chống cát chảy bằng Hào chặn dòng ngầm (Hào chống thấm) .. 117 4.7. Nhận xét, kết luận chương 4 .. 120 Kết luận, kiến nghị... 123 Các công trình đã công bố của tác giả Tài liệu tham khảo Phần phụ lục (trình bày cuốn riêng) DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Tổng hợp các chỉ tiêu của các lớp đất thí nghiệm. 34 Bảng 2.2. Kết quả theo dõi mực nước ngầm tại KKT Nghi Sơn.. 38 Bảng 2.3. Kết quả thí nghiệm hàm lượng bụi, bùn sét, sulfat, sulfit, mica... 41 Bảng 2.4: Kết quả thực nghiệm xác định hệ số thấm của cát Nghi Sơn 52 Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm kth1, của các ống mẫu thí nghiệm theo thời gian 60 Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm hệ số thấm kth1, và KL HH [68%BS + 32%N] thay đổi . 63 Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm kth2, của các ống mẫu thí nghiệm theo thời gian. 66 Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm hệ số thấm kth2, và hàm lượng BEN trong dung hợp [69%BEN+31%N] thay đổi .. 69 Bảng 3.5. Kết quả xác định kth3, của các ống mẫu thí nghiệm khi hàm lượng nước thay đổi... 72 Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm xác định hệ số thấm kth3, khi hàm lượng dung hợp [74%XM+26%N] thay đổi 75 Bảng 3.7. Kết quả thí nghiệm hệ số thấm kth4 theo thời gian (hàm lượng hỗn hợp [BS-XM] thay đổi, nước trong HH=0) 78 Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm hệ số thấm kth4 theo thời gian, (khối lượng [72%BS+28%XM] cố định, lượng nước thay đổi) ... 80 Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm xác định hệ số thấm kth5 theo thời gian (hàm lượng[XM-BEN] thay đổi, lượng nước trong DH=0).. 84 Bảng 3.10. Kết quả thí nghiệm hệ số thấm kth5 theo thời gian (khối lượng [XM-BEN] cố định, lượng nước thay đổi) 87 Bảng 3.11: Kết quả thực nghiệm xác định hệ số thấm kth6, hàm lượng [BS- BEN] thay đổi, lượng nước N=0 90 Bảng 3.12. Kết quả thí nghiệm hệ số thấm kth6, tỉ lệ [BS-BEN] cố định, lượng nước thay đổi... 91 Bảng 3.13: Kết quả thí nghiệm hệ số thấm kth7, hàm lượng TTL thay đổi 94 Bảng 3.14. Tổng hợp kết quả nghiên cứu xác định hàm lượng hợp lý của các vật liệu thành phần trong các tổ hợp vật liệu phụ gia chống cát chảy. 98 Bảng 3.15. Tổng hợp kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định các hàm lượng hợp lý của các vật liệu thành phần trong tổ hợp các vật liệu phụ gia chống cát chảy 98 Bảng 4.1. Kết quả theo dõi hệ số thấm k0 của cát.. 107 Bảng 4.2. Kết quả theo dõi hệ số thấm của mẫu cát tự nhiên và các mẫu cát chứa VLPG chống thấm theo thời gian 108 Bảng 4.3. Tổng hợp kết quả theo dõi hệ số thấm kth1 theo thời gian. 109 Bảng 4.4. Kết quả theo dõi hệ số thấm kth2 theo thời gian. 110 Bảng 4.5. Kết quả theo dõi hệ số thấm kth3 theo thời gian. 111 Bảng 4.6. Kết quả theo dõi hệ số thấm kth4 theo thời gian. 112 Bảng 4.7. Tổng hợp kết quả tính chi phí VLPG chống thấm trên 1 m2 diện tích thành hào chống thấm, (trên một đơn vị chiều rộng hào)... 115 DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Trang Hình 1. Hình ảnh hố móng đường ô tô ở Nghi Sơn và hình ảnh minh họa cát chảy.. 2 Hình 1.1. Các thềm biển và những tạo thành cát. 6 Hình 1.2. Bãi cát ở Quảng Bình có thế nằm đụn, dải.. 6 Hình 1.3. Bãi cát Cửa Hội, Nghệ An. 6 Hình 1.4. Sơ đồ tầng nước ngầm... 7 Hình 1.5. Sơ đồ dòng ngầm.. 7 Hình 1.6. Sơ đồ bồn ngầm 7 Hình 1.7. Sơ đồ dòng ngầm và bồn ngầm. 8 Hình 1.8. Mô hình nước thấm qua mẫu đất......................................... 11 Hình 1.9. Sơ đồ hình thành cát chảy trong hố móng công trình.. 11 Hình 1.10. Cát chảy, lở cát 12 Hình 1.11. Cát chảy nhiều lớp... 12 Hình 1.12. Thi công hệ thống thoát nước TP Thanh Hoá. 14 Hình 1.13. Sập Viện nghiên cứu Khoa học xã hội bị sập khi thi công công trình cao ốc Pacific bên cạnh. 15 Hình 1.14. Nền đường đang thi công bị xói lở do cát chảy đường Đông Tây 2, KKT Nghi Sơn... 15 Hình 1.15. Đường trên sa mạc Sahara bị vùi lấp do cát chảy.. 16 Hình 1.16. Nền nhà ở An Hải, Tuy An, Phú Yên bị sụt lún do mưa lũ. 16 Hình 1.17. Đường giao thông trên đồi cát bị chia cắt, cửa lò, Nghệ An... 16 Hình 1.18. Cát chảy làm đường bị sụt, lún ở cửa lò, Nghệ An.. 16 Hình 1.19. “Bom nước” thủy điện Ia Krel 2 bị vỡ khiến hàng triệu m3 nước tràn xuống hạ du tạo ra cơn lũ quét kinh hoàng... 16 Hình 1.20. Vỡ đê sông cầu chày, 3.500 người dân xã Thọ phú lâm vào cảnh khốn cùng.. 16 Hình 1.21. Ruộng đồng của xã Hồng Thủy, Lệ Thủy bị cát chảy vùi lấp... 17 Hình 1.22. Lũ cát xảy ra tại thôn xóm Cát (An Hải, Tuy An, Phú Yên)... 17 Hình 1.23. Đường trên nền Cát chảy bị sình lún, trồi khi thi công đường vào nhà máy Giày, KKT Nghi Sơn... 19 Hình 1.24. Tường rào bị sập do chấn động nền đường đang thi công đường vào nhà máy Giày, KKT Nghi Sơn 19 Hình 1.25. Thi công cống thoát nước Nguyên Bình gặp cát chảy 19 Hình 1.26. Đường trên nền cát chảy bị lún nứt, khu dân cư Nguyên Bình... 19 Hình 1.27. Cát chảy gây xói lở thượng lưu cống và nền đường phía nam đường 513 KKT Nghi Sơn trong mùa mưa, lũ năm 2013. 20 Hình 1.28. Kênh thoát nước KKT Nghi Sơn bị sạt lở hố móng do cát chảy.. 20 Hình 1.29. Hồ Đồng Đáng, xã Trường Lâm, huyện Tĩnh Gia- KKT Nghi Sơn bị vỡ khiến nhiều hộ dân bị ngập chìm trong nước 21 Hình 2.1. Thiết bị khoan và mẫu thí nghiệm.. 29 Hình 2.2. Bản đồ địa hình khu vực Nghi Sơn, Thanh hóa. 30 Hình 2.3. Vị trí các lỗ khoan địa chất, các vị trí theo dõi MNN 31 Hình 2.4. Hình trụ hố khoan địa chất đại diện khu vực thực nhgiệm.... 33 Hình 2.5. Mặt cắt địa chất đại diện khu vực nghiên cứu.... 37 Hình 2.6. Quan trắc mực nước ngầm bằng máy đo tự động Multitester DE- 960TR. 39 Hình 2.7 Biểu đồ thay đổi mực nước ngầm theo thời gian.. 40 Hình 2.8. Sơ đồ thí nghiệm thấm Darcy. 44 Hình 2.9. Hình chiếu bằng bộ thiết bị, CEPM...... 45 Hình 2.10. Chi tiết ống đứng 2... 45 Hình 2.11. Mặt cắt A-A của bộ thí nghiệm CEPM.... 46 Hình 2.12. Thiết bị thí nghiệm sau khi chế tạo và lắp đặt. 46 Hình 2.13. Chế bị mẫu cát thí nghiệm.... 50 Hình 3.1. Quan hệ giữa kth1 và thời gian 59 Hình 3.2. Quan hệ giữa kth1 và hàm lượng nước trong hỗn hợp sau 144h. 61 Hình 3.3. Quan hệ giữa kth1 và thời gian thí nghiệm sau 144h... 62 Hình 3.4. Quan hệ giữa kth1 và khối lượng BS trong DH [68%BS+32%N], sau... 64 Hình 3.5. Quan hệ giữa kth2 và hàm lượng nước trong DH [BEN-N] sau 144h 67 Hình 3.6. Quan hệ giữa kth2 và hàm lượng BEN trong dung hợp [BEN+31%N], với t=144h. 68 Hình 3.7. Quan hệ giữa kth3 và thời gian 71 Hình 3.8. Quan hệ giữa kth3 và hàm lượng nước trong HH sau 144h 71 Hình 3.9. Quan hệ giữa kth3 và thời gian 74 Hình 3.10. Quan hệ giữa kth3 khi thay đổi hàm lượng XM trong DH [XM+N], sau 144h. 74 Hình 3.11. Quan hệ giữa kth4 và thời gian.. 77 Hình 3.12. Quan hệ giữa kth4, và hàm lượng XM trong HH sau 144h... 71 Hình 3.13. Quan hệ giữa kth4, hàm lượng nước trong dung hợp và thời gian 81 Hình 3.14. Quan hệ giữa kth4 và hàm lượng nước trong dung hợp sau 144h 81 Hình 3.15. Quan hệ giữa kth5, hàm lượng [XM-BEN] và thời gian 83 Hình 3.16. Quan hệ giữa kth5 và hàm lượng XM trong HH sau 144h ... 83 Hình 3.17. Quan hệ giữa kth5, hàm lượng nước trong hỗn hợp và thời gian... 86 Hình 3.18. Quan hệ giữa kth5 và hàm lượng nước trong HH sau 144h . 86 Hình 3.19. Quan hệ giữa kth6, hàm lượng [BS-BEN] theo thời gian.. 89 Hình 3.20. Quan hệ giữa kth6, và hàm lượng BS trong hỗn hợp 89 Hình 3.21. Quan hệ giữa kth6 và hàm lượng nước trong dung hợp {[70%BS- 30%BEN]- N 92 Hình 3.22. Quan hệ giữa kth7, hàm lượng TTL và thời gian... 93 Hình 3.23. Quan hệ giữa kth7 và hàm lượng TTL, sau 144h... 96 Hình 3.24. Một số hình ảnh chế bị mẫu và thí nghiệm hệ số thấm sử dụngVLPG. 96 Hình 4.1. Sơ đồ mặt bằng hố thực nghiệm. 101 Hình 4.2. Hình chiếu I-I 101 Hình 4.3. Chi tiết N (gắn tại đầu ống phía trong hố thực nghiệm). 102 Hình 4.4. Hố thực nghiệm hình hộp 2m x 2,5m x 0,22m... 102 Hình 4.5. Vệ sinh vữa bám và đóng ống thực nghiệm vào nền cát chảy... 103 Hình 4.6. Lắp đặt các ống nhựa, van, cút vào hệ thống. 103 Hình 4.7. Khoan giếng theo dõi chiều cao áp lực.. 104 Hình 4.8. Chế bị các mẫu thí nghiệm các hỗn hợp tác nhân chống thấm.. 105 Hình 4.9. Xác định lưu lượng Q (đo lượng nước chảy qua ống theo thời gian) 106 Hình 4.10. Biến thiên của kth1 theo thời gian. 109 Hình 4.11. Biến thiên của kth2 theo thời gian. 110 Hình 4.12. Biến thiên của kth3 theo thời gian..... 111 Hình 4.13. Biến thiên của kth4 theo thời gian..... 113 Hình 4.14. Hình ảnh cát chảy vào hố đào nền móng đường ô tô ở Nghi Sơn 116 Hình 4.15. Sơ đồ MCN hào VLPG chống cát chảy đối với hố móng công trình 118 Hình 4.16. Thí nghiệm đo thấm tại đại học Arkansas, theo ASTM D2434, Mỹ.. 120 Hình 4.17. Thí nghiệm đo thấm bằng bộ thiết bị CEPM.. 121 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BEN : Bentonit BS : Bột sét BS - N : Bột sét và nước BS - BEN : Bột sét – Bentonit BS - XM : Bột sét – Xi măng DH : Dung hợp ĐCTV : Địa chất thủy văn GRDP : Tổng sản phẩm trên địa bàn HK1 : Hố khoan 1 HH : Hỗn hợp KKT : Khu kinh tế KL : Khối lượng MCN : Mặt cắt ngang MNN : Mực nước ngầm N : Nước QL10 : Quốc lộ 10 QL1A : Quốc lộ 1A TĐC : Tái định cư TN : Thí nghiệm TP : Thanh phố TTL : Thủy tinh lỏng VAT : Thuế giá trị gia tăng VL : Vật liệu VLPG : Vật liệu phụ gia XD : Xây dựng XM : Xi măng XM-BEN : Xi măng – Bentonit 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do và sự cần thiết thực hiện đề tài Cát chảy là hiện tượng cát hạt nhỏ, hạt mịn, nhiều hạt bụi, thuộc tầng chứa nước có áp chảy thoát ra khỏi mặt phát lộ của thành vách ta luy, hố đàoCát chảy là một hiện tượng địa chất công trình đa dạng, phức tạp, có thể xảy ra nhanh hoặc chậm hoặc rất chậm và âm thầm trong thời gian dài, gây ra nhiều sự cố, tai biến, phá hoại khôn lường cho nền móng công trình trong quá trình xây dựng và khai thác. Tầng đất chứa cát chảy là một dạng đất yếu, có thành phần, trạng thái và thuộc tính đặc biệt, cần có những giải pháp đặc biệt để xử lý. Hiện tượng sụt lở, mà một trong những nguyên nhân chủ yếu là do xói ngầm, cát chảy làm phá hoại thành vách hố móng, lún sụt cô