Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

------- šµ› -------

VÕ THANH LONG

THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT
GIỮA THÍ NGHIỆM BA TRỤC CU VÀ CD CHO ĐẤT
SÉT YẾU KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số ngành : 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2009


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
------- šµ› -------

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ chấm nhận xét 1: ...........................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2: ...........................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ....... tháng ....... năm 200...


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

----------------

---oOo--Tp. HCM, ngày ...... tháng ...... năm 200 ...

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VÕ THANH LONG


Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 09/04/1983

Nơi sinh: Tp. Hồ Chí Minh

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
Khoá (Năm trúng tuyển): 2007
1- TÊN ĐỀ TÀI: Thiết lập tương quan sức chống cắt giữa thí nghiệm ba trục CU và
CD cho đất sét yếu khu vực Tp. Hồ Chí Minh.
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Mở đầu.
- Chương 1: Tổng quan về sức chống cắt và khả năng chịu tải của đất yếu.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết thí nghiệm ba trục xác định sức chống cắt của đất.
- Chương 3: Thí nghiệm ba trục xác định sức chống cắt - thiết lập tương quan sức
chống cắt giữa thí nghiệm ba trục CU và CD.
- Chương 4: Ứng dụng tính tốn ổn định nền đường trên đất yếu.
- Kết luận và kiến nghị.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

02/02/2009

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/07/2009
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. TRẦN XUÂN THỌ
Nội dung và Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

TS. TRẦN XUÂN THỌ

TS. VÕ PHÁN

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô thuộc
Bộ môn Địa Cơ Nền Móng – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng – Trường Đại học
Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh đã cung cấp cho tơi những kiến thức
q báu trong q trình giảng dạy và đã tạo điều kiện thuận lợi cho
tôi được tham gia học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa học này.
Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Trần Xuân Thọ,
Người đã tận tình hướng dẫn tơi trong suốt q trình thực hiện Luận
văn.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể ban lãnh đạo và các đồng
nghiệp tại Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ & Thiết bị Công nghiệp
(RECTIE) – Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi về vật chất và tinh thần cũng như thiết
bị thí nghiệm để tơi hồn thành Luận văn. Xin cảm ơn tất cả các bạn
bè, những người đã đóng góp ý kiến, giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn.
Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng ghi ơn và tri ân sâu sắc nhất đến
gia đình tơi đã luôn quan tâm, giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều
kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình học tập cũng như trong

thời gian thực hiện Luận văn này.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 06 năm 2009
Tác giả
Võ Thanh Long


TĨM TẮT
Nội dung chính của luận văn là thiết lập sự tương quan sức chống cắt giữa thí
nghiệm ba trục cố kết – khơng thốt nước (CU) và cố kết – thoát nước (CD) cho đất
sét yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh. Từ đó, giúp cho người thiết kế có thể chỉ dựa
vào kết quả sức chống cắt c’, ϕ’ từ thí nghiệm CU sẽ cho ra được giá trị sức chống cắt
thốt nước theo thí nghiệm CD và ngược lại. Với mục đích trên, mỗi cặp giá trị c’, ϕ’
từ thí nghiệm ba trục theo sơ đồ CU và CD phải được xác định từ cùng một mẫu đất có
cùng các đặc trưng cơ lý. Ở đây, tác giả đã chọn loại đất dính nguyên dạng trạng thái
từ dẻo mềm đến chảy được lấy trong khu vực Tp. Hồ Chí Minh tại nhiều độ sâu khác
nhau để thí nghiệm ba trục theo hai sơ đồ trên. Sau thời gian gần hai năm thí nghiệm
đồng thời theo sơ đồ CU và CD cho 16 mẫu đất, tác giả đã thu nhận được kết quả
thông số độ bền chống cắt có hiệu c’, ϕ’ theo hai sơ đồ trên. Từ đó, tác giả sử dụng
chương trình Excel, phần mềm thống kê hồi quy EView 4.0 và SPSS 16.0 để xét sự
tương quan sức chống cắt và đã thiết lập được cơng thức tương quan sức chống cắt
giữa thí nghiệm CU và CD. Trong luận văn, tác giả đã sử dụng công thức tương quan
để chuyển đổi giá trị sức chống cắt từ kết quả thí nghiệm ba trục CU sang CD và ứng
dụng vào việc tính tốn ổn định nền đường đắp cao trên đất yếu trong thực tế.
Việc thí nghiệm ba trục CD mất quá nhiều thời gian và tốn kém nên người ta
thường sử dụng giá trị c’, ϕ’ từ thí nghiệm ba trục CU ít tốn thời gian và ít tốn kém
hơn, điều này dẫn đến kết quả tính tốn khơng chính xác. Vì vậy, tác giả hy vọng hai
công thức tương quan sức chống cắt trong luận văn này sẽ rất hữu ích cho người thiết
kế sau này.



ABSTRACT
Main content of thesis is studied to establish the correlation of shear strength
from consolidated – undrained triaxial test (CU) and consolidated – drained triaxial
test (CD) of soft clay in Ho Chi Minh City. This is provided the designers with the
estimation of shear strength c’, ϕ’ of CD tests based on the results of the CU tests and
vice versa. For the purposes above, each pair of values c’, ϕ’ of CU and CD test results
must be determined from the same soil samples with the same physico-mechanical
characteristics. In the study, the undisturbed cohesive soil samples from very soft to
firm soil in Ho Chi Minh City in various depth have been taken for CU and CD tests.
After nearly two years of doing the experiments of CU and CD tests, 16 undisturbed
cohesive soil samples have been taken to get the shear strength parameters. Since then,
the Excel program, statistics regression EView 4.0 and SPSS 16.0 software have been
used to examine and establish the correlation of shear strength between CU and CD
tests. The author has used the correlative formula of shear strength to convert shear
strength parameters from CU test results to CD results in other apply to stability
calculation of roadway embankment on soft soil in reality.
Consolidated – drained triaxial test (CD) takes too long and expensive so
designers often use shear strength parameters c’, ϕ’ of CU tests which take less time
and costs; this fact may not result in calculating exactly. Therefore, the author hopes
that the two correlative formula of shear strength this will be very useful for designers.


MỤC LỤC

Mở đầu......................................................................................................................... 1
1.

Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................. 1


2.

Mục đích nghiên cứu của đề tài....................................................................... 2

3.

Phương pháp nghiên cứu................................................................................. 2

4.

Ý nghĩa khoa học của đề tài ............................................................................ 3

5.

Phạm vi nghiên cứu của luận văn.................................................................... 3

Chương 1: Tổng quan về sức chống cắt và khả năng chịu tải của đất yếu ............. 4
1.1. Khái niệm về đất yếu....................................................................................... 4
1.2. Đặc điểm địa chất cơng trình khu vực Tp. Hồ Chí Minh................................. 5
1.2.1. Tính chất cơ lý của đất đá ...................................................................... 5
1.2.1.1. Trầm tích nguồn gốc sơng biển hệ tầng Thủ Đức (amQII-IIItđ) ....... 5
1.2.1.2. Trầm tích nguồn gốc sơng biển hệ tầng Củ Chi (amQIII3cc)........... 5
1.2.1.3. Trầm tích hệ tầng Bình Chánh (QIV1-2bc) ....................................... 6
1.2.1.4. Trầm tích hệ tầng Cần Giờ (QIV2-3cg)............................................. 7
1.2.2. Các quá trình địa chất động lực cơng trình ............................................ 9
1.2.2.1. Hiện tượng laterit hóa .................................................................... 9
1.2.2.2. Hiện tượng đầm lầy và lầy hóa lãnh thổ......................................... 9
1.2.2.3. Hiện tượng xâm thực bờ ................................................................ 9
1.2.2.4. Hiện tượng xói ngầm ..................................................................... 9



1.2.2.5. Hiện tượng cát chảy ..................................................................... 10
1.2.2.6. Hiện tượng lún, lún không đều..................................................... 10
1.3. Tổng quan về sức chống cắt của đất...............................................................11
1.3.1. Sức chống cắt của đất khơng dính ........................................................11
1.3.2. Sức chống cắt của đất dính ...................................................................13
1.3.3. Q trình phát triển lý thuyết phá hoại trong khối đất ..........................15
1.4. Sức chống cắt và khả năng chịu tải của đất yếu .............................................18
Chương 2: Cơ sở lý thuyết thí nghiệm ba trục xác định sức chống cắt của đất ....20
2.1. Khái quát về thí nghiệm nén ba trục...............................................................20
2.2. Một số ứng dụng của thí nghiệm nén ba trục .................................................22
2.3. Thiết bị thí nghiệm nén ba trục ......................................................................24
2.4. Thí nghiệm nén ba trục khơng cố kết – khơng thốt nước (UU) ....................29
2.5. Thí nghiệm nén ba trục cố kết – khơng thốt nước (CU) ...............................29
2.5.1. Mục đích...............................................................................................29
2.5.2. Một số khái niệm cơ bản.......................................................................30
2.5.3. Cách tiến hành ......................................................................................30
2.5.4. Tính tốn kết quả ..................................................................................32
2.5.4.1. Các thông số của mẫu đất sau khi cố kết đẳng hướng .................. 32
2.5.4.2. Biến dạng dọc trục ε1 theo quá trình gia tăng ứng suất lệch......... 33
2.5.4.3. Tiết diện ngang của mẫu theo quá trình gia tăng ứng suất lệch .... 33
2.5.4.4. Ứng suất lệch, ứng suất chính có hiệu nhỏ nhất và lớn nhất ....... 33


2.5.4.5. Vẽ các vòng tròn Mohr ứng suất để xác định c, ϕ và c’, ϕ’.......... 34
2.6. Thí nghiệm ba trục cố kết – thốt nước (CD).................................................35
Chương 3: Thí nghiệm xác định sức chống cắt - thiết lập tương quan sức chống
cắt giữa thí nghiệm ba trục CU và CD .....................................................................40
3.1. Tổng quát .......................................................................................................40
3.2. Tiến hành thí nghiệm .....................................................................................40

3.2.1. Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu vật lý ................................................41
3.2.2. Thí nghiệm ba trục CU .........................................................................48
3.2.3. Thí nghiệm ba trục CD .........................................................................53
3.2.4. Kết quả thí nghiệm ba trục....................................................................57
3.3. Thiết lập tương quan sức chống cắt CU và CD ..............................................59
3.3.1. Quan hệ giữa ϕ’CU và ϕ’CD ...................................................................61
3.3.2. Quan hệ giữa c’CU và c’CD .....................................................................64
Chương 4: Ứng dụng tính tốn ổn định nền đường trên đất yếu...........................69
4.1. Giới thiệu về cơng trình..................................................................................69
4.2. Đặc điểm địa chất cơng trình..........................................................................69
4.3. Lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn........................................................74
4.3.1. Giới thiệu..............................................................................................74
4.3.2. Các mơ hình đất nền trong phần mềm Plaxis........................................75
4.3.3. Mơ hình Mohr – Coulomb ....................................................................76
4.4. Mơ phỏng bài tốn bằng phần mềm Plaxis 2D và 3D Tunnel ........................78


4.4.1. Các thơng số nhập vào mơ hình............................................................78
4.4.2. Trình tự thi cơng ...................................................................................80
4.5. Kết quả tính tốn theo mơ hình 2D ................................................................83
4.5.1. Chuyển vị của nền đường .....................................................................84
4.5.2. Ổn định của nền đường theo các giai đoạn thi công và lâu dài .............86
4.5.3. Lộ trình ứng suất...................................................................................87
4.5.4. Chuyển vị và nội lực của cọc ................................................................89
4.6. Kết quả tính tốn theo mơ hình 3D Tunnel ....................................................91
4.6.1. Chuyển vị của nền đường .....................................................................92
4.6.2. Ổn định của nền đường theo các giai đoạn thi cơng và lâu dài .............94
4.7. Phân tích – đánh giá kết quả tính tốn............................................................95
Kết luận và kiến nghị.................................................................................................98
1.


Kết luận ...........................................................................................................98

2.

Kiến nghị........................................................................................................99

3.

Hướng nghiên cứu tiếp theo ...........................................................................99

Tài liệu tham khảo ...................................................................................................100
Phụ lục ...........................................................................................................................
Phụ lục 1: Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất khu vực Tp. Hồ Chí Minh ...............................
Phụ lục 2: Biểu kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý của 16 mẫu đất thí nghiệm....
Phụ lục 3: Biểu kết quả thí nghiệm ba trục CU của 16 mẫu đất thí nghiệm ..............
Phụ lục 4: Biểu kết quả thí nghiệm ba trục CD của 16 mẫu đất thí nghiệm ..............


-1-

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, tốc độ phát triển của Việt Nam nói chung, khu vực
Tp. Hồ Chí Minh nói riêng về kinh tế và cơ sở hạ tầng ngày càng tăng nhanh. Các
cơng trình xây dựng tăng nhanh cả về số lượng lẫn quy mơ. Khi xây cơng trình trên
nền đất, trạng thái của đất nền trong quá trình xây dựng cũng như khi đưa cơng trình
vào sử dụng biến đổi khá lớn. Như vậy, ứng xử của đất nền theo các thời điểm khác
nhau cũng như đặc điểm loại cơng trình khác nhau là khơng giống nhau.
Trong việc tính tốn thiết kế nền móng thì tham số lực dính c và góc ma sát trong

ϕ đóng vai trị quan trọng để đánh giá sức chịu tải của đất nền, kiểm tra tính ổn định
của nền, kiểm tra điều kiện trượt của nền khi chịu tải trọng của cơng trình.
Tùy vào mục đích xây dựng của từng loại cơng trình và mục tiêu tính tốn theo
các giai đoạn khác nhau trong q trình xây dựng cũng như sử dụng cơng trình mà ta
sử dụng thông số độ bền chống cắt c, ϕ theo các sơ đồ thí nghiệm khác nhau để đưa
vào tính tốn. Để tính tốn ổn định và biến dạng lâu dài cho đất nền có cố kết, người ta
sử dụng thông số c’, ϕ’ và mô đun biến dạng Eref từ thí nghiệm ba trục cố kết – thốt
nước (CD).
Sức chịu tải của đất nền sau khi cố kết hồn tồn dưới tải trọng của cơng trình
ln là ẩn số cho các nhà thiết kế khi cần nâng tầng hoặc thay đổi chức năng sử dụng
cơng trình địi hỏi đất nền phải chịu tải lớn hơn tải trọng thiết kế ban đầu.
Hiện nay, Plaxis là một phần mềm Phần tử hữu hạn đặc biệt dành cho việc tính
tốn biến dạng và ổn định của các cơng trình địa kỹ thuật. Các bài toán địa kỹ thuật
yêu cầu tiến tới xây dựng các mơ hình và mơ phỏng ứng xử theo thời gian của các loại
đất. Do đất là vật liệu nhiều pha, các quá trình đặc biệt yêu cầu phải giải quyết cùng
với áp lực nước lỗ rỗng thủy tĩnh và không phải thủy tĩnh trong đất. Mặc dù bản thân
việc mơ hình hóa đất là một vấn đề rất quan trọng, nhiều cơng trình địa kỹ thuật liên
quan đến việc các kết cấu và các tương tác giữa kết cấu với đất. Plaxis được trang bị
các tính năng đặc biệt để giải quyết một số khía cạnh của các kết cấu địa kỹ thuật phức


-2tạp. Dữ liệu thông số sức chống cắt c’, ϕ’ và mơ đun biến dạng Eref đầu vào địi hỏi
của phần mềm Plaxis là từ kết quả thí nghiệm ba trục CD.
Tuy nhiên, vì thí nghiệm ba trục cố kết – thoát nước (CD) mất quá nhiều thời
gian và tốn kém nên người ta thường sử dụng giá trị c’, ϕ’ từ thí nghiệm ba trục cố kết
– khơng thốt nước (CU) ít tốn thời gian và ít tốn kém hơn, điều này dẫn đến kết quả
tính tốn khơng chính xác. Vì vậy, việc thiết lập mối tương quan sức chống cắt giữa
thí nghiệm ba trục CU và thí nghiệm ba trục CD là hết sức cần thiết.

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài

Để giải quyết các vấn đề cấp thiết trên, tác giả đã thiết lập sự tương quan độ bền
sức chống cắt c’, ϕ’ giữa kết quả thí nghiệm ba trục cố kết – khơng thốt nước (CU) và
thí nghiệm ba trục cố kết – thốt nước (CD) để đáp ứng yêu cầu cần thiết và hạn chế
sự khơng chính xác đáng tiếc như trên, đó cũng chính là mục đích nghiên cứu chính
của đề tài. Luận văn được trình bày nhằm mục đích thiết lập sự tương quan sức chống
cắt giữa thí nghiệm ba trục cố kết – khơng thốt nước CU và cố kết – thoát nước (CD)
của đất sét yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh. Từ đó, giúp cho người thiết kế có thể
chỉ dựa vào kết quả thơng số sức chống cắt c’, ϕ’ từ thí nghiệm CU sẽ cho ra được giá
trị sức chống cắt thốt nước theo thí nghiệm CD và ngược lại.

3. Phương pháp nghiên cứu
Với mục đích so sánh và thiết lập sự tương quan độ bền sức chống cắt c’, ϕ’ từ
kết quả thí nghiệm ba trục theo sơ đồ cố kết – khơng thốt nước (CU) và cố kết – thoát
nước (CD). Mỗi mẫu đất nguyên dạng sau khi được khoan lấy mẫu bằng ống thành
mỏng dài 1m, đường kính 75mm đem về phịng thí nghiệm và được giữ ẩm để đảm
bảo tính nguyên dạng trong suốt thời gian thí nghiệm. Đất trong mỗi ống mẫu được
kích ra, một phần được tiến hành thí nghiệm xác định các chỉ tiêu vật lý và phần lớn
được tiến hành thí nghiệm ba trục đồng thời theo hai sơ đồ thí nghiệm CU và CD. Từ
kết quả thơng số độ bền chống cắt có hiệu c’, ϕ’ của các mẫu đất theo hai sơ đồ này,
tác giả đã xem xét, phân tích và so sánh để thiết lập sự tương quan sức chống cắt theo
hai sơ đồ trên.
Sử dụng chương trình tính tốn Excel, phần mềm thống kê hồi quy SPSS 16.0 và


-3EView 4.0 theo phương pháp bình phương cực tiểu để thiết lập sự tương quan sức
chống cắt giữa thí nghiệm ba trục CU và CD theo độ ẩm của đất.
Sử dụng phần mềm Plaxis để ứng dụng vào tính tốn ổn định cơng trình thực tế.

4. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Khi đất nền đã cố kết, độ bền chống cắt làm việc trong điều kiện khơng thốt

nước và có thốt nước là khác nhau, mặc dù chúng điều là thơng số sức chống cắt có
hiệu c’, ϕ’ và tác giả đã chứng minh được sự khác biệt đó. Từ kết quả thí nghiệm, tiến
hành phân tích, nhận xét, so sánh và xây dựng được hai công thức thể hiện mối tương
quan độ bền chống cắt giữa kết quả thí nghiệm ba trục theo sơ đồ cố kết – khơng thốt
nước (CU) và cố kết – thốt nước (CD).

5. Phạm vi nghiên cứu của luận văn
Do thời gian ngắn và việc tiến hành thí nghiệm ba trục theo sơ đồ CD tốn quá
nhiều thời gian, một thí nghiệm CD phải mất hơn 18 ngày. Vì vậy, số lượng mẫu thí
nghiệm cịn hạn chế và chỉ hạn chế ở loại đất dính trạng thái từ dẻo mềm đến chảy
trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh.


-4-

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ SỨC CHỐNG CẮT VÀ KHẢ NĂNG CHỊU
TẢI CỦA ĐẤT YẾU

1.1. Khái niệm về đất yếu
Khái niệm về đất yếu chỉ mang tính tương đối, bởi vì trong mối quan hệ tương
tác với cơng trình có quy mô và tải trọng khác nhau nền đất sẽ ứng xử khác nhau. Có
khi đất nền là yếu với cấp loại cơng trình này, nhưng lại khơng yếu với cấp loại cơng
trình khác. Nhìn chung, đa số các nhà nghiên cứu đều cho rằng “đất yếu” thường là đất
sét có lẫn nhiều hữu cơ, đất có sức chịu tải thấp (50 – 100kG/cm2), có tính nén lún lớn
(a>0.001m2/kN), mơ đun biến dạng bé (E<5000kN/m2), hệ số rỗng lớn (e>1), độ sệt
lớn (IL>1), khả năng chống cắt bé, khả năng thấm nước bé, hàm lượng nước trong đất
cao, độ bão hòa nước cao (Sr>0.8), dung trọng bé... và nếu không áp dụng các giải
pháp xử lý thích hợp thì việc xây dựng cơng trình trên nền đất yếu sẽ rất khó khăn
hoặc không thực hiện được [9].

Các loại đất yếu chủ yếu và thường gặp:
−

Đất sét mềm: Gồm các loại đất sét hoặc á sét trạng thái từ dẻo mềm đến chảy,

thường bão hịa nước, có cường độ thấp;
−

Đất bùn: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thành phần hạt rất

mịn, ở trạng thái luôn no nước, hệ số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực;
−

Đất than bùn: Là loại đất yếu có nguồn gốc hữu cơ, được hình thành do kết

quả phân hủy các chất hữu cơ có ở các đầm lầy (hàm lượng hữu cơ từ 20% – 80%);
−

Cát chảy: Gồm các loại cát mịn, kết cấu hạt rời rạc, có thể bị nén chặt hoặc

pha loãng đáng kể. Loại đất này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảy
gọi là cát chảy;


-5−

Đất yếu bazan: là loại đất yếu có hệ số rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng

thấm nước cao, dễ bị lún sụt.


1.2. Đặc điểm địa chất cơng trình khu vực Tp. Hồ Chí Minh
1.2.1. Tính chất cơ lý của đất đá
Cấu trúc địa chất khu vực phía Nam thành phố Hồ Chí Minh, trong giới hạn từ
độ sâu 30 – 50m, chủ yếu là các thành tạo địa chất bởi rời thuộc trầm tích Holocen và
phụ tầng cấu trúc Pleistocen. Các cơng trình đã được cơng bố và các kết quả nghiên
cứu cho thấy đặc điểm địa chất cơng trình của trầm tích phụ thuộc vào tuổi, nguồn gốc
và thành tạo của chúng. Do vậy, ở đây chỉ xin trình bày tính chất cơ lý các thành tạo
địa chất bởi rời thuộc trầm tích Đệ Tứ tuổi Holocen và phụ tầng cấu trúc tuổi
Pleistocen.
1.2.1.1. Trầm tích nguồn gốc sơng biển hệ tầng Thủ Đức (amQII-IIItđ)
Trầm tích nguồn gốc sông biển hệ tầng Thủ Đức (amQII-IIItđ) phân bố rộng rãi
trong khu vực nghiên cứu, song chỉ lộ ra một phần ở phía Bắc Thủ Đức, diện tích cịn
lại bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn với bề dày tương đối lớn. Thành phần của hệ tầng
gồm đất sét màu xám trắng loang nâu đỏ, sét pha, cát pha màu xám trắng, nâu vàng và
cát màu xám vàng loang trắng. Nét đặc trưng là các trầm tích này bị phong hóa nên có
màu sắc sặc sỡ và được gắn kết ở các mức độ khác nhau. Các nghiên cứu cho thấy bề
mặt của tầng liên tục, có sự chuyển tướng từ dưới lên trên và bị phong hóa kiểu thấm
lọc tạo nên vỏ ferit hóa ở đới ảnh hưởng của nước ngầm.
Nhìn chung, các trầm tích này có trạng thái từ dẻo cứng đến cứng, độ chặt trung
bình, độ nén lún thấp, khả năng chịu tải từ trung bình đến cao (2.5 – 3kG/cm2), chỉ số
SPT N = 11 – 12. Các chỉ tiêu cơ lý của trầm tích được trình bày trong bảng 1.1 phụ
lục 1.
1.2.1.2. Trầm tích nguồn gốc sơng biển hệ tầng Củ Chi (amQIII3cc)
Trầm tích nguồn gốc biển hệ tầng Củ Chi (amQIII3cc) có thành phần đất đá đa


-6dạng, nhiều màu sắc, bề dày thay đổi từ 2.5 – 25m. Tại khu vực nghiên cứu, các trầm
tích này phân bố rộng khắp nhưng lộ ra không liên tục ở các quận 3, 5, 10, Tân Bình
và Gị Vấp, phần diện tích cịn lại bị phủ bởi các trầm tích trẻ hơn. Theo đặc điểm địa
chất cơng trình có thể chia trầm tích hệ tầng Củ Chi thành hai tập: tập trên và tập dưới.

+ Tập trên: có thành phần chủ yếu là sét, sét pha nâu vàng, loang lổ lẫn sạn

sỏi laterit, trạng thái nửa cứng đến cứng, bề dày từ 3 – 8m có nơi hơn 10m, phần
trên cùng của tập này có độ chặt cao, sức kháng xuyên đầu mũi của đất qc thường
từ 100 – 200kG/cm2, chỉ số SPT N = 30 – 80 và lớn hơn, tính nén lún nhỏ và độ
bền tương đối cao.
+ Tập dưới: thành phần chủ yếu là cát pha và cát hạt mịn đến thơ, độ chặt

trung bình, sức kháng xuyên đầu mũi của đất qc thường từ 20 – 70kG/cm2 và lớn
hơn, chỉ số SPT N = 8 – 32 và lớn hơn, tính nén lún trung bình, độ thấm tương
đối cao. Các chỉ tiêu trầm tích được trình bày trong bảng 1.2 phụ lục 1.
1.2.1.3. Trầm tích hệ tầng Bình Chánh (QIV1-2bc)
Trầm tích hệ tầng Bình Chánh có thành phần đất đá đa dạng, phân bố rộng rãi,
chưa được nén chặt, hệ số rỗng, độ sệt, độ bão hịa và tính biến dạng lớn, độ bền thấp,
có nguồn gốc biển và sơng biển hỗn hợp.
Ø Trầm tích nguồn gốc biển (mQIV1-2bc):
Trầm tích lộ ra chủ yếu ở các huyện Nhà Bè, Duyên Hải và Bình Chánh tạo nên
bậc địa hình có cao trình tuyệt đối 2 – 5m, phần cịn lại bị phủ bởi các trầm tích hệ
tầng Cần Giờ (QIV2-3cg) ở các độ sâu khác nhau. Mặt cắt vùng lộ, theo đặc điểm địa
chất cơng trình có thể phân thành như sau:
+ Lớp trên chủ yếu là sét, sét pha màu xám xanh, trạng thái từ dẻo mềm

đến chảy, phần trên cùng bị phong hóa yếu có màu vàng loang lổ, thường chứa
cát kết vón nhỏ, trạng thái phổ biến là dẻo mềm, đôi khi đạt đến dẻo cứng, độ bền
tuy có được cải thiện nhưng nhìn chung vẫn thấp, tính nén lún lớn.
+

Lớp dưới là cát pha, cát sạn lẫn ít sét bột, màu xám đen, độ hạt biến đổi



-7thô dần theo chiều sâu, phân bố ở chiều sâu từ 15 – 20m, sâu dần theo hướng
Đông Bắc đến Tây Nam, phủ bất chỉnh hợp trên bề mặt hệ tầng Củ Chi
(amQIII3cc). Đây là thành phần chứa nước chính của tầng Holocen, song nhiều
nơi khơng có lớp này. Các chỉ tiêu cơ lý của trầm tích được trình bày trong bảng
1.13 phụ lục 1.
Ø Trầm tích nguồn gốc sơng biển (amQIV1-2bc):
Các trầm tích này phân bố khá phổ biến trong khu vực nghiên cứu, lộ ra ở các
quận 4, 5, 6, 8, 11, Thủ Đức, huyện Bình Chánh và huyện Nhà Bè, phần còn lại bị phủ
bởi các trầm tích hệ tầng Cần Giờ (QIV2-3cg). Thành phần chủ yếu là sét, bùn sét, bùn
sét pha, đơi chỗ có cát pha và cát mịn. Đất chưa được nén chặt, hệ số nén chặt tự nhiên
Kđ < 0, trạng thái dẻo mềm đến chảy, liên kết theo xúc biến, độ bền khơng đáng kể,
khối lượng thể tích tự nhiên 14.5 – 18.5kN/m3, hệ số rỗng từ 0.8 – 2.0 và lớn hơn, hệ
số nén lún a1-2 = 0.090 – 0.634cm2/kG. Giống như các trầm tích biển, tại những nơi lộ
ra trên bề mặt, đất bị phong hóa yếu có màu vàng loang lổ. Tuy nhiên, do địa hình
thấp, mực nước ngầm nằm nông, thường xuyên bị ảnh hưởng của thủy triều nên lớp
này có bề dày khơng đáng kể. Các chỉ tiêu cơ lý của trầm tích được trình bày trong
bảng 1.4 phụ lục 1.
1.2.1.4. Trầm tích hệ tầng Cần Giờ (QIV2-3cg)
Ø Trầm tích nguồn gốc sơng biển (amQIV2-3cg):
Trầm tích này phân bố chủ yếu ở các huyện Nhà Bè, Bình Chánh, quận Bình
Thạnh, Nam Thủ Đức và một phần nhỏ ở huyện Cần Giờ. Mặt cắt địa chất điển hình
nhất của hệ tầng gồm 2 lớp. Lớp dưới chủ yếu là bùn sét, bùn sét pha màu xám đen,
lẫn ít xác thực vật có mức độ phân hủy kém. Lớp trên gồm cát lẫn bột màu nâu, nâu
vàng bão hòa nước, một số nơi khơng có lớp này.
Nhìn chung, trầm tích Nhà Bè có hệ số nén chặt kđ < 0, thường ở trạng thái chảy,
chảy ẩn liên kết theo xúc biến, độ bền không đáng kể, độ ẩm tự nhiên thường cao hơn
giới hạn chảy, thay đổi trong khoảng 50 – 80% hoặc lớn hơn, mật độ tự nhiên của đất
12.6 – 17.5g/cm3, mật độ hạt khoáng s = 2.46 – 2.68g/cm3. Do các trầm tích mềm yếu



-8hệ tầng Cần Giờ và hệ tầng Bình Chánh trực tiếp phủ lên nhau. Vì vậy, bề dày đất yếu
trong khu vực này lớn. Các chỉ tiêu cơ lý của trầm tích được trình bày trong bảng 1.5
phụ lục 1.
Ø Trầm tích nguồn gốc đầm lầy biển (bmQIV2-3cg):
Phân bố chủ yếu ở các huyện Nhà Bè, Cần Giờ. Gồm bùn sét, bùn sét pha màu
xám đen, chứa 20 – 30% tạp chất hữu cơ và vụn thực vật phân hủy kém. Bề dày từ 2 –
10m và lớn hơn, phủ chỉnh hợp lên các trầm tích hệ tầng Bình Chánh, bề mặt bị ngập
nước thường xuyên, thảm thực vật đầm lầy nước mặn phát triển mạnh. Các trầm tích
này có độ ẩm cao, thông thường từ 70 – 90% và lớn hơn. Trạng thái chảy, hệ số rỗng
lớn, độ sệt thay đổi rộng, rất kém ổn định, tính thấm và độ bền nhỏ, tính nén lún lớn,
hệ số nén lún thay đổi từ 0.5 – 1.0cm2/kG và lớn hơn. Các chỉ tiêu cơ lý của trầm tích
được trình bày trong bảng 1.6 phụ lục 1.
Ø Trầm tích nguồn gốc đầm lầy sơng (baQIV2-3cg):
Trầm tích phân bố chủ yếu ở Nhà Bè, dọc thung lũng Lê Minh Xuân, thung lũng
sông Sài Gịn và Bắc Hóc Mơn. Theo đặc tính thành phần có thể chia mặt cắt địa tầng
thành 3 lớp: lớp dưới là bùn sét, màu xám nâu, chứa các di tích thực vật đã phân hủy,
bề dày từ 1.5 – 3.5m; lớp giữa là lớp than bùn màu nâu đen, xốp nhẹ, dày từ 0.1 –
1.5m có nơi vắng mặt; lớp trên là lớp bùn sét màu xám đen chứa mùn thực vật, dày từ
0.1 – 0.3m.
Các trầm tích đầm lầy sông hệ tầng Cần Giờ phủ chỉnh hợp lên sét màu xám
xanh hệ tầng Bình Chánh. Do đó, bề dày đất tương đối lớn. Tuy nhiên, đôi chỗ nhỏ
hơn 5m. Than bùn và bùn sét hữu cơ có nguồn gốc đầm lầy sơng hệ tầng Cần Giờ có
độ ẩm, độ rỗng và tính nén lún lớn, độ bền nhỏ, hàm lượng hữu cơ thường biến đổi
trong khoảng 6% – 60%. Đất có tính bất đẳng hướng rõ rệt về tính thấm, tính biến
dạng và độ bền. Các chỉ tiêu cơ lý được trình bày trong bảng 1.7 phụ lục 1.


-9-

1.2.2. Các q trình địa chất động lực cơng trình

1.2.2.1. Hiện tượng laterit hóa
Chủ yếu phân bố ở khu vực Bình Chánh trên nhiều loại đất khác nhau như sét,
sét pha, cát, cát pha, đôi khi lẫn sạn sỏi thuộc trầm tích bở rời nguồn gốc sơng biển
tuổi Pleistocen. Hiện tượng này có tác dụng tích cực làm tăng thêm tính bền vững và
khả năng chịu lực của đất đá.
1.2.2.2. Hiện tượng đầm lầy và lầy hóa lãnh thổ
Thường thấy ở những vùng đất bị ngập nước phần lớn thời gian (như khu vực
Nhà Bè, Cần Giờ) có độ ẩm đọng thừa lại trên mặt đất hoặc do làm bão hịa thổ
nhưỡng, những vùng bị phủ kín bởi lớp thực vật đầm lầy. Hiện tượng này khá phổ biến
ở khu vực nghiên cứu, đặc biệt ở những nơi có cao độ thấp 0.1 – 1m. Lầy hóa tạo điều
kiện thuận lợi cho thực vật đầm lầy phát triển, các mùn phân hủy chậm của chúng
trong điều kiện gần khí đã tạo ra một lớp trầm tích đầm lầy, đặc trưng bởi lượng hữu
cơ cao đã làm tăng tính háo nước, tính dẻo và làm giảm đáng kể các tính chất cơ lý của
đất đá theo chiều hướng bất lợi cho xây dựng cơng trình.
1.2.2.3. Hiện tượng xâm thực bờ
Hiện tượng này xảy ra phổ biến ở dọc khu vực hệ thống sông Đồng Nai, sự uốn
lượn quanh co và sự thay đổi động năng của dòng nước là điều kiện quan trọng dẫn tới
phá lở bờ xảy ra ở các khúc ngoặt và bờ lõm của sơng. Những sơng có độ dốc nhỏ như
sơng Sài Gịn, sơng Nhà Bè xảy ra hiện tượng xâm thực ngang là chủ yếu. Tác dụng
xâm thực được biểu hiện bằng sự sụp lún, sạt lở bờ sơng gây nên sự phá hoại các cơng
trình gần bờ sơng và trên sơng.
1.2.2.4. Hiện tượng xói ngầm
Hiện tượng này đôi khi đi kèm với hiện tượng xâm thực bờ, xảy ra phổ biến ở
dọc khu vực hệ thống sông Đồng Nai. Với những điều kiện nhất định, dịng nước thấm
có thể làm dịch chuyển các hạt nhỏ trong đất làm độ rỗng trong đất mỗi ngày một tăng


- 10 lên gây ra hiện tượng xói ngầm. Hiện tượng xói ngầm có thể xảy ra với những điều
kiện như sau: đất đá không đồng nhất ở mức độ nào đó; có gradient nhất định của dịng
nước, gradient này gây ra tốc độ thấm lớn của nước hoặc gây ra giá trị nhất định áp lực

thủy động trong đất; hoặc do tồn tại miền xảy ra và tiêu thoát các hạt nhỏ khỏi đất đá.
Hiện tượng này gây sụp lún, sạt lở các cơng trình bờ đập, chân đập, chân mái dốc, các
cơng trình ven sơng, …
1.2.2.5. Hiện tượng cát chảy
Hiện tượng này phân bố rộng rãi trong các trầm tích Đệ Tứ (Thủ Đức, Đơng Bắc
Củ Chi, Bình Chánh, Bình Thạnh, Nhà Bè). Cát chảy thường là cát hạt nhỏ, hạt mịn,
cát chứa bụi ở trạng thái bão hòa. Một mẫu cát chảy ở trạng thái tự nhiên thường giống
như đất ẩm, có mùi mốc, bề mặt hơi nhám. Nước không chảy ra khỏi bề mặt này nhờ
độ chứa ẩm lớn và độ thải nước bé. Tuy nhiên, khi lắc, mẫu cát chảy bị bao phủ bởi
những giọt nước và màng nước tràng ứa từ bên trong ra, bề mặt của nó trở nên lấp
lánh. Khi bị bóc lộ bởi cơng trình hoặc các hố móng, cát chảy bắt đầu chảy như một
chất lỏng nhớt. Tốc độ chảy có thể chậm, nhanh, đơi khi rất nhanh tùy thuộc vào trạng
thái ứng suất. Nếu như trạng thái ứng suất chỉ do trọng lượng bản thân thì cát chảy
chậm, cịn nếu như do tác động thêm của áp lực thủy động hoặc thủy tĩnh có giá trị lớn
và rất lớn, thì chúng sẽ vận động nhanh hoặc rất nhanh và đùn đẩy lên. Cát chảy là
hiện không thuận lợi và rất nguy hiểm trong việc thi cơng cơng trình, đặc biệt là trong
cơng tác khoan, cơng trình khai đào và trong cơng tác hố móng.
1.2.2.6. Hiện tượng lún, lún khơng đều
Hiện tượng này phân bố khá phổ biến trong khu vực quận 7, quận 2, quận 9 và
các huyện Nhà Bè, Cần Giờ, Bình Chánh. Tầng đất trong những khu vực này thường
là tầng đất bùn sét với hệ số nén lún lớn, tầng này phủ trên bề mặt lồi lõm của trầm
tích Pleistocen đã được nén chặt. Khả năng nén lún mạnh và chiều dày không ổn định
của tầng đất yếu Holocen dùng làm nền cơng trình là yếu tố gây ra hiện tượng lún ướt
và lún không đều. Kết quả dẫn đến biến dạng cơng trình, phá hủy cơng trình xây dựng.


- 11 -

1.3. Tổng quan về sức chống cắt của đất
Sức chống cắt của đất được định nghĩa bằng giá trị ứng suất chống cắt tối đa hay

giới hạn mà đất có thể tạo ra bên trong khối đất trước khi nó bị trượt. Trong hồn cảnh
xác định, trượt sẽ dẫn tới sự tạo thành mặt trượt cắt, trên đó có thể xảy ra sự di chuyển
trượt tương đối lớn như trượt đất, mái dốc trượt xoay và phá hoại hố móng. Việc đánh
giá các thơng số độ bền chống cắt là một phần cần thiết của trình tự phân tích và thiết
kế có liên quan với nền móng cơng trình, tường chắn, mái đất, ...
Trong tự nhiên thường có hiện tượng trượt lở sườn đồi, sườn núi, đôi khi kèm
theo lũ bù, trượt lở bờ sông, bờ biển gây thiệt hại rất lớn về người và của. Các cơng
trình nhân tạo cũng bị trượt, bị nghiêng, bị lật... nếu người kỹ sư tính tốn khơng đúng
hoặc khơng đầy đủ phần nền móng cơng trình.
Đối với cơng trình xây dựng như nhà ở, nhà máy, đê, đập, cầu, đường, tunnel và
các cơng trình phụ trợ cũng có thể bị trượt, bị lật trong giai đoạn thi công hoặc trong
giai đoạn khai thác đưa vào sử dụng. Khi xây dựng công trình trên nền đất, tức là tác
dụng vào mặt đáy móng một hệ lực có thể phân tích thành hai thành phần là lực đứng
và lực ngang. Hệ lực này gây trong nền đất một trường ứng suất gia tăng. Các gia số
ứng suất pháp gây ra sự thay đổi thể tích của các phân tố đất, mà gia số ứng suất pháp
thẳng đứng ∆σz gây ra biến dạng đứng. Các gia số ứng suất tiếp tuyến gây ra biến hình
các phân tố trong nền đất có khuynh hướng gây trượt hay cắt đất. Hậu quả là nền cơng
trình bị trượt, kéo theo cơng trình bị lật, bị sập, bị phá hỏng khi ứng suất tiếp tuyến lớn
hơn sức chống cắt của đất nền [5].

1.3.1. Sức chống cắt của đất khơng dính
Với các loại đất rời như sỏi, sạn, đá dăm và cát sạch không lẫn lộn hạt mịn, sức
chống cắt chỉ có duy nhất thành phần ma sát. Thành phần ma sát của đất gồm [5]:
−

Ma sát trượt khi các hạt trượt lên nhau phụ thuộc vào ứng suất pháp tác động

lên các hạt chính là ứng suất hữu hiệu.
−


Ma sát lăn khi các hạt lăn tròn lên nhau phụ thuộc vào ứng suất hữu hiệu pháp


- 12 tuyến tác động.
−

Ma sát gài móc giữa các hạt trong thế nằm hết sức phức tạp trong khung hạt.

Loại ma sát này phụ thuộc vào dạng hạt, dạng cấu trúc khung hạt, trạng thái của đất…
Ma sát trượt giữa các hạt tương tự như ma sát trượt của hai khối bất kỳ (Hình
1.1). Khi khối trên trượt dọc theo khối dưới, một lực chống cắt tác động lên mặt khối
bên dưới có cường độ bằng tích số của lực pháp tuyến tác động lên của hai khối và hệ
số ma sát.
Hình 1.1 mơ tả sơ đồ làm việc của mẫu đất chịu cắt phẳng. Trên mặt cắt, lực cắt
là tích của hợp pháp tuyến và tgϕ. Ứng suất cắt sẽ là:
τ = σtgθ

(1.1)
Lực tác động
Lực pháp tuyến

Lực tiếp tuyến

Chuyển vị cắt

Hình 1.1

Ma sát trượt giữa hai khối vật liệu

Sức chống cắt s là lực cắt gây ra sự trượt lên trên mặt trượt:

s = σtgϕ

(1.2)

Trong đó:
−

σ: ứng suất pháp tuyến;

−

θ: góc nghiêng hoặc góc lệch của tổng lực tác động và phương pháp tuyến;


- 13 −

ϕ: góc nghiêng θ khi có sự trượt dọc mặt trượt A;

−

tgϕ: hệ số ma sát và góc ϕ là góc nội ma sát.

Do hiện tượng lèn chặt, gài móc lẫn nhau của đất khơng dính ở trạng thái chặt,
sức chống cắt của loại đất chặt này ở giai đoạn biến dạng cắt nhỏ lớn hơn nhiều so với
giai đoạn biến dạng cắt lớn. Giá trị sức chịu cắt lớn nhất gọi là sức chống cắt cực đại
hoặc sức chống cắt đỉnh. Giá trị nhỏ hơn ứng với lúc trượt ở biến dạng cắt lớn gọi là
sức chống cắt cực hạn.

1.3.2. Sức chống cắt của đất dính
Đất khơng dính như cát, sỏi, sạn có tỷ diện tích bề mặt không lớn như các loại

đất hạt mịn nên lực thể tích như trọng lượng chi phối hầu hết ứng xử chống cắt. Trong
khi đó các loại đất hạt mịn có tỷ diện tích bề mặt rất lớn, nên lực bề mặt có ảnh hưởng
khơng kém phần quan trọng so với lực thể tích. Sức chống cắt của đất mịn hay đất
dính gồm hai phần là thành phần ma sát giống như đất khơng dính và thành phần thứ
hai được gọi là lực dính, ký hiệu là c. Các loại lực bề mặt này gây ra lực dính khó biết
được một cách chính xác. Lực dính của đất là lực liên kết giữa các hạt, không là một
hằng số đặc trưng cho một loại đất mà nó phụ thuộc vào lực tác động lên khung hạt.
Xét một khối A, nếu bỏ qua trọng lượng bản thân thì quan hệ giữa lực pháp tuyến
và lực cắt là đường OA (Hình 1.2), tương tự như ứng xử của đất khơng dính.

Lực pháp tuyến

A

Hình 1.2

Lực cắt

Sơ đồ khối A trượt trên mặt phẳng

Nếu khối A được dán vào một mặt phẳng bởi một lực bám dính và khối A có thể
bị di chuyển bởi một lực cắt có quan hệ với lực pháp tuyến diễn tả bởi đường BCA


- 14 trên biểu đồ (Hình 1.3).

Lực cắt

A
C

B

Thành phần
dính
Thành phần ma sát

O

Hình 1.3

D

Lực pháp tuyến

Quan hệ lực cắt và lực pháp tuyến tác động lên khối A

Tại bất kỳ lực pháp tuyến D, lực kháng cắt gồm ma sát giữa khối A và mặt phẳng
(tương ứng với ma sát giữa các hạt đất) cộng với lực bám dính (tương ứng với lực dính
của các hạt đất). Tại điểm C, tất cả các lực bám dính giữa đáy khối A và mặt phẳng đã
bị khử. Tương tự, trong đất lực dính kết giữa các hạt đất có thể giảm về số không ứng
với những lực pháp quá lớn. Tại điểm B, ứng với lực pháp tuyến bằng khơng, sức
chống cắt chính là lực dính.
Trong trường hợp đất dính bão hịa nước, tỷ số lực tác động với lực dính được
gánh đỡ bởi khung hạt tùy thuộc vào độ thoát nước lỗ rỗng thặng dư vì lực gánh đỡ
bởi áp lực nước lỗ rỗng không sinh ra lực ma sát, như thế sẽ có hai biên giới hạn:
−

Sức chống cắt ứng với điều kiện áp lực nước lỗ rỗng thặng dư thoát hết (áp

lực nước lỗ rỗng thặng dư bằng không), tương ứng với thí nghiệm CD.

−

Sức chống cắt ứng với điều kiện khơng thốt nước lỗ rỗng thặng dư, tương

ứng với thí nghiệm CU.
Trong thực tế, sức chống cắt thốt nước và khơng thốt nước đều có thể gặp. Ví
dụ, một móng nơng nhỏ đặt trên sét bão hịa nước mà thời gian tác động lực chậm đến


- 15 hàng năm, sức chịu tải của đất dưới móng đã tương ứng với điều kiện thốt nước lỗ
rỗng thặng dư hồn tồn. Ngược lai, với những móng bè lớn hoặc những cơng trình đất
đắp lớn trên đất sét bão hịa nước có hệ số thấm bé, độ thốt nước lỗ rỗng thặng dư
không đáng kể ngay khi thi công xong. Mỗi trường hợp thực tế, người kỹ sư phải lựa
chọn sức chống cắt của đất dính bão hịa nước trong điều kiện thốt nước lỗ rỗng thặng
dư hồn tồn hoặc khơng thốt nước hoặc thốt nước một phần để tính tốn sức chống
cắt của đất dính nhằm gánh đỡ cơng trình.
Như trên đã đề cập, bản chất lực dính của đất mịn hết sức phức tạp, cho đến
ngày nay cũng chưa hiểu một cách đầy đủ. Ví dụ, lực dính của sét ngun dạng có thể
lớn hơn nhưng khi nhào trộn chế bị mẫu lại lực dính giảm đi nhiều và thường được
hiểu như là độ nhạy của đất.

1.3.3. Quá trình phát triển lý thuyết phá hoại trong khối đất
Vào năm 1776, Coulomb là người đầu tiên đưa ra lý thuyết và một phương trình
đơn giản liên hệ độ bền chống cắt của đất với ứng suất pháp tác dụng. Với một loại đất
đã cho, lực dính kháng cắt được giả thiết là hằng số và không phụ thuộc vào ứng suất
tác dụng, trong khi sức cản ma sát biến đổi trực tiếp với độ lớn của ứng suất pháp biểu
lộ trên bề mặt trượt cắt. Vì thế phương trình đường thẳng cho ứng suất cắt giới hạn có
dạng [12]:
s = τf = σtgϕ + c


(1.3)

Trong đó:
−

c: lực dính biểu kiến;

−

σ: ứng suất pháp trên mặt trượt;

−

ϕ: góc ma sát trong.

Khi biết các ứng suất chính của một phân tố đất ở trạng thái giới hạn, chúng ta có
thể vẽ vịng trịn Mohr đặc trưng trạng thái ứng suất trong phân tố đất này. Thực hiện
nhiều thí nghiệm đạt trạng thái giới hạn, với các trạng thái ứng suất ban đầu khác nhau