1

MỞ ĐẦU
Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay, việc xây dựng
cơ sở hạ tầng đường giao thông đang từng bước phát triển mạnh. Thái Bình
cũng như các tỉnh ,thành phố khác trong cả nước từng bước tiến hành quy
hoạch và mở rộng đô thị, cùng với đó là việc xây dựng và mở rộng nhiều khu
công nghiệp để phát triển kinh tế. Tỉnh Thái Bình đã đạt được nhiều thành tựu
trên mọi lĩnh vực và đang vươn mình để trở thành trung tâm kinh tế chính trị ,
văn hóa , và du lịch của cả nước. Tuy nhiên kéo theo đó là sự cần thiết của các
tuyến đường giao thông huyết mạch để kết nối,giao lưu kinh tế,văn hóa.chính
trị với các tỉnh thành khác là một điều rất quan trọng và cấp bách. Trong điều
kiện kinh tế đất nước ta như hiện nay việc xây dựng,nâng cấp,cải các quốc lộ,
tuyến đường trọng điểm là một việc rất cần thiết.
Quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình là 1 quốc lộ rất quan trọng
trong việc kết nối giao thông với các tỉnh lân cận phía Bắc như Hải
Phòng,Quảng Ninh,Nam Định…Để đáp ứng yêu cầu trên , điều quan trọng là
khi xây dựng các công trình chúng ta phải hiểu và khai thác triệt để việc sử
dụng các điều kiện tự nhiên. Cần phải có đánh giá đúng đắn về điều kiện tự
nhiên như : điều kiện khí hậu. khí tượng thủy văn, địa chất thủy văn, địa hình
địa mạo, các quá trình và hiện tượng địa chất,tính chất của đất nền ảnh hưởng
đến sự ổn đình và làm việc của công trình. Do đó đòi hỏi đội ngũ cán bộ kỹ sư
có năng lực trình độ để giải quyết những vấn đề liên quan đến ngành địa chất
công trình.
Thực hiện phương châm “ Học đi đôi với hành , ký thuyết đi đôi với thực
tế”. Vì vậy để cung cố kiến thức cho môn học “ địa chât công trình chuyên
môn” tôi dã được giao đề tài đồ án môn học ‘Đánh giá điều kiện địa chất
công trình đoạn :Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa
phận tỉnh Thái Bình.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho
thiết kế kĩ thuật đoạn tuyến trên’ Qua đó giúp cho sinh viên :
1 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227


3

ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐOẠN
KM 17+410 ĐẾN KM 18+520 THUỘC QUỐC LỘ 10 ĐI QUA
ĐỊA PHẬN TỈNH THÁI BÌNH
Điều kiện Địa chất công trình là tổng hợp các yếu tố địa chất tự nhiên
ảnh hưởng đến công tác thiết kế, xây dựng và sử dụng công trình. Các yếu tố
của điều kiện địa chất công trình bao gồm :
Yếu tố địa hình địa mạo;
Yếu tố địa tầng vào tính chất cơ lý của các loại đất đá;
Yếu tố cấu tạo địa chất và đặc điểm kiến tạo ;
Yếu tố địa chất thủy văn;
Yếu tố về các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình ;
Yếu tố vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên;

-

Tuyến đường Km 17+410 đến Km 18+520 trên quốc lộ 10 thuộc tỉnh
Thái Bình. Đoạn tuyến này nằm trong khu vực huyện Đông Hưng tỉnh Thái
Bình.
Dựa trên cơ sở các tài liệu khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn sơ
bộ: Tài liệu về địa hình địa mạo; địa chất thủy văn; các lỗ khoan khảo sát
LK9, LK10, LK11 cùng với các mẫu thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý
trong phòng; Giá trị xuyên tiêu chuẩn (SPT) ngoài hiện trường. Chúng tôi
tiến hành đánh giá điều kiện ĐCCT khu vực xây dựng như sau:
1.1 Đặc điểm địa hình địa mạo
Công trình : Đoạn Km 17+410 đến Km 18 +520 trên quốc lộ 10 đi qua
địa phận tỉnh Thái Bình nằm trên kiểu đồng bằng tích tụ, được cấu tạo bởi các
đá trầm tích có nguồn gốc sông với thành phần chính là sét, sét pha, cát, cát

+Khi Is < 0,75 thì lấy theo bảng 1.1
Bảng 1.2 Hệ số mk ứng với e0 của các loại đất
Loại
đất
Cát
pha

0.45

e0.55

4.0

4.0

Hệ số lỗ rỗng e0
0.65
0.75
0.85
3.5

4 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227

3.0

2.0

0.95

1.05


6.0

6.0

5.5

5.5

4.5

+Sức chịu tải quy ước được tính theo công thức (TCVN 9362:2012):
R0 = m. [( A.b + B.h).γ +D.C ]

(1-2)

Trong đó
R0: là sức chịu tải quy ước.
A, B, D là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong
của đất, tra bảng theo quy phạm.
m : Hệ số điều kiện làm việc, m = 1;
b: Chiều rộng móng quy ước, b = 1 m;
h: Chiều sâu móng quy ước, h = 1 m;
: Khối lượng thể tích tự nhiên của đất(g/cm3 ) ;

w

c: Là lực dính kết(kG/cm2 ).
 Đối với đất rời:



vừa
4,5

Cát to
7

Cát lẫn sỏi

Sạn sỏi lẫn

sạn
10

cát
12

+ Sức chịu tải quy ước R0 của đất rời sẽ được xác định theo tiêu chuẩn TCVN
9362 -2012.
Bảng 1.4 Bảng tra Ro cho đất rời theoTCVN 9362 - 2012
Loại đất
Đất hòn lớn
- Cuội (dăm) lẫn cát
- Đất sỏi (sạn) từ những mảnh vụn
+ Đá kết tinh
+ Đá trầm tích
Đất cát
- Cát thô, không phụ thuộc độ ẩm
- Cát thô vừa, không phụ thuộc độ ẩm
-Cát mịn

1,5
1,0

Dựa vào tài liệu khoan khảo sát và kết quả thí nghiệm trong phòng, nền
đất dưới tuyến đường bao gồm 4 lớp :
Lớp 1: sét pha màu nâu xám lẫn ít rễ cây ,trạng thái không đều
Lớp thứ nhất là lớp nằm trên cùng, diện phân bố hẹp trên khu vục khảo sát
chỉ gặp tại các LK 2, 3, 4. Cao độ mặt lớp từ +6,0m đến +4,5m, cao độ đáy
lớp từ + 5,3m đến +4,0m. Chiều dày lớp từ 0,7m tại LK 2 đến 0.5m tại LK 4,
bề dày trung bình là 0,6m.
Thành phần chủ yếu là sét pha màu nâu xám lẫn ít rễ cây, trạng thái không
đều, có chỗ là đất đắp nền đường cũ, thành phần hỗn tạp, lớp này không lấy
mẫu thí nghiệm.
Lớp 2: sét màu nâu,nâu vàng trạng thái dẻo mềm
6 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227


7

Lớp 2 nằm dưới lớp 1. Có diện phân bố rộng rãi trong khu vực khảo sát,cao
độ mặt lớp từ +4,6 (LK11) đến +5,8 (LK9). Cao độ đáy lớp thay đổi từ +1.2m
(LK10) đến +1.6m (LK11). Bề dày lớp đất này thay đổi từ 1.2 m đến 1.6 m
chiều dày trung bình là 1.4 m.
Thành phần chủ yếu sét màu nâu, nâu vàng trạng thái dẻo mềm
Ở lớp này ta tiến hành lấy 2 mẫu thí nghiệm.Tính chất cơ lý của lớp 2 được
thể hiện ở bảng 1.1
Bảng 1.1 Tổng hợp chỉ tiêu tính chất cơ lý của lớp 2
STT Các chỉ tiêu cơ lý

Ký


Khối lượng thể

γw

g/cm3

1,79

1.8

1.78

γc

g/cm3

2,69

2.69

2.69

Wl

%

47,1

48.2

Khối lượng thể
tích khô

4

Độ ẩm giới hạn
chảy

5

Độ ẩm giới hạn
dẻo

6

Chỉ số dẻo

Ip

7

Độ sệt

Is

8

Lực dính kết

C


0,044

0.045

0.042

11

Hệ số rỗng

eo

1.066

1.093

1.040

12

Độ lỗ rỗng

n

51.6

52.2

51

Mô đun tổng

94.2

1.156

ước
15

94.7

90,86

biến dạng

-Tính sức chịu tải quy ước: Với φ= 11˚82’ tra bảng theo TCVN 9362-2012 ta
được: A= 0,23; B=1,94; D=4,22. Suy ra
R0 = m[(A.b + B.h ) γ+ cD] =1.[( 0,23. 100 + 1,94. 100) 1,79.10-3 +
0,182.4,22] = 1,156 (kG/cm2).
-Tính Mô đun biến dạng: Tra bảng ta có
Eo = β .

β =0.43 ta tính được

1 + e0
.mk
a1−2

mk


9

1

Độ ẩm tự

W

%

46.9

49.2

44.7

γw

g/cm3

1,7

1.72

1.68

γc

g/cm3


12.4

9.3

1.03

1.0

1.07

nhiên
2

Khối lượng thể
tích tự nhiên

3

Khối lượng
riêng

4

Độ ẩm giới
hạn chảy

5

Độ ẩm giới
hạn dẻo


φ

⁰

7⁰21

8⁰52

5⁰97

cm2/kG

0,09

0.1

0.08

1.299

1.348

1.250

trong
10

Hệ số nén lún


94.6

97.1

92.1

14

Sức chịu tải

Ro

kG/cm2

Eo

kG/cm2

quy ước
15

Mô đun tổng
biến dạng

0.299

31.67

Chiều dày trung bình của lớp 3 là 4,3m. Các giá trị chỉ tiêu cơ lý trình
bày trong bảng sau khi đã lấy mẫu thí nghiệm ở lớp này:

Cao độ mặt lớp thay đổi từ -7,4m (LK11) đến -9.0m (LK10). Thành phần của
đất là cát hạt nhỏ, màu xám ghi, trạng thái chặt vừa ;
Theo TCVN 9362-2012 quy ước, ta có:
+ Mô đun tổng biến dạng lớp 4: E0 = 180 kG/cm2;
+ Sức chịu tải quy ước lớp 4: R0 = 2 kG/cm2.
1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn
Nước dưới đất tồn tại trong các lớp trầm tích hạt rời .Mực nước nằm
cách mặt đất từ 3.6 đến 4.0m.Nước có nguồn gốc cung câp là nước mặt và
nước mưa.Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ chưa tiến hành lấy mẫu nước.Ảnh
hưởng của nước dưới đất là tương đối nhỏ với công trình và vật liệu xây dựng
công trình.
10 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227


11

1.4. Kết luận và kiến nghị
Từ kết quả đánh giá điều kiện địa chất công trình, có thể nhận thấy :
Nền đường thuộc loại phải đắp. Cấu trúc nền đường tương đối đồng nhất,
gồm 3 lớp. Đáng lưu ý là lớp đất yếu - lớp 3 (Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu
xám đen) có chiều dày trung bình khoảng khoảng 5m, cần phải thiết kế xử lý
trước khi tiến hành đắp nền đường. Ngay dưới lớp đất yếu là các lớp cát hạt
nhỏ trạng thái rời xốp đến chặt vừa có sức chịu tải tương đối tốt.
Về thiết kế, thi công, xây dựng công trình :
Từ các đặc điểm địa hình và địa tầng cho thấy việc xây dựng công trình là
tương đối thuận lợi do địa hình khá bằng phẳng, giao thông thuận tiện. Tuy
nhiên, do có mặt các lớp đất yếu khá dày và lại nằm gần mặt đất thiên nhiên
nên để đảm bảo cho nền đất đắp ổn định cần phải tiến hành xử lý nền đất yếu.

CHƯƠNG 2

Lực dính kết

c=0

Góc ma sát trong

ϕ = 320

Theo 22TCN 262 – 2000, yêu cầu đối với thiết kế xử lý nền đất yếu như sau:
- Nền đường trước khi thi công mặt đường, lượng lún cố kết còn lại được quy
định:
+ ≤ 10 cm với vị trí gần mố cầu;
+ ≤ 20 cm với chỗ có cống hoặc đường dân sinh chui dưới;
+ ≤ 30 cm với các đoạn nền đắp thông thường.
- Độ cố kết trong phạm vi có xử lý nền không nhỏ hơn 90%, hoặc tốc độ
lún còn lại nhỏ hơn hoặc bằng 2 cm/năm;
- Hệ số ổn định trượt cục bộ Kmin = 1,2 khi sử dụng kết quả thí nghiệm cắt
cánh ngoài hiện trường, Kmin = 1,1 khi sử dụng kết quả nén nhanh không thoát
nước trong phòng thí nghiệm.
* Tổng tải trọng tác dụng tại tim đường:
Ptt = Pđ + P ht ; (T/m2)
Trong đó:
12 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227

(2.1)


13

Pđ – tải trọng đất đắp, Pđ = H.γd;

Thay vào công thức (2-1) ta có :
hx = 0,82 (m)
Vậy với xe có tải trọng tối đa G= 30 tấn thì tải trọng do xe tạo ra tương
ứng với chiều cao cột đất đắp thêm là 0,82m.
2.2. Dự báo các vấn đề địa chất công trình
Như đã đánh giá ở trên nền đoạn tuyến khảo sát có lớp đất yếu (lớp bùn
sét pha lẫn hữu cơ màu xám đen,) khá dày. Căn cứ vào tải trọng tác dụng và
chiều cao nền đường đắp ta thấy, khi xây dựng và sử dụng công trình, có thể
phát sinh một số vấn đề địa chất công trình sau:
-

Mất ổn định do lún trồi;

-

Mất ổn định do trượt cục bộ;

13 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227


14
-

Vấn đề biến dạng lún của nền đất;
Để có kết quả đánh giá cụ thể các vấn đề địa chất công trình trên, ta tiến

hành tính toán ổn định cường độ và độ lún của nền đường đắp trên các đoạn
có cấu trúc thay đổi, với chiều cao đắp có kể đến tải trọng xe cộ. Việc đánh
giá cụ thể các vấn đề địa chất công trình được tiến hành trên các mặt cắt điển
hình của tuyến.

16

Đây là mặt cắt có bề dày lớp đất yếu lớn nhất. Cao độ tự nhiên là +5,4m.
Cao độ mặt đường thiết kế là +9m thì chiều cao đắp sẽ là 3,6m.
Địa tầng từ trên xuống gồm các lớp đất

Hình 2.2: Địa tầng các lớp đất đá tại mặt cắt
Lớp 2 : Sét màu nâu,nâu vàng,trạng thái dẻo mềm ; bề dày 1,2m ;
16 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227


17

Lớp 3 : Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám đen,bề dày 7.8m ;
Lớp 4: Cát hạt nhỏ màu xám ghi, xám ghi trạng thái chặt vừa. Các lỗ khoan ở
đoạn tuyến chưa khoan hết bề dày lớp này.
Chiều cao đất đắp tính toán :
= + = 3,6 + 0.82 = 4,42 (m)
Với chiều rộng mặt đường là 24 m. Chiều cao lớp đất đắp là 4,42 m .Hệ số
mái dốc là 1:2 .Thì bề rộng của nền đường là :
B’ = 24 + 2.4,42.2 = 41,68 m
Bề rộng nền đường trung bình là:
B = (24 + 41,68 ) / 2 = 32,84 m
2.4. Kiểm toán ổn định trượt cho nền đất yếu
Khi xây dựng đường đắp trên nền đất yếu có thể xảy ra các vấn đề lún
trồi, trượt cục bộ.
2.4.1. Kiểm tra ổn định lún trồi
Khi đắp nền đường trên đất yếu, phần giữa nền đường bị lún xuống và
đất yếu bị đẩy trồi lên trên ở hai chân mái dốc, gây nên hiện tượng lún trồi
(hình 2.3). Hiện tượng này thường xảy ra khi đất yếu xen kẹp giữa hai lớp đất

qgh = (2+ ‫ ) ח‬. Cu

(2-5)

Trong đó :
Cu : lực dính kết không thoát nước ;
qgh : áp lực giới hạn.
Trường hợp nền đường có chiều rộng lớn hơn so với chiều dày lớp
đất yếu (B/H > 1.49), có thể áp dụng tính q gh theo công thức sau :
qgh = Cu . Nc
Trong đó :
Nc: hệ số thay đổi theo tỷ số B/H theo hình 2.1
B: bề rộng nền đường trung bình.
H: bề dày lớp đất yếu
Cu : lực dính kết không thoát nước .
Nếu hệ số an toàn K > 1,5 thì nền đường ổn định;
Nếu hệ số an toàn K < 1,5 thì nền đường mất ổn định;

18 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227

(2-6)


19

Hình 2.4 Toán đồ Pilot – Moreau
Tại mặt cắt LK9:
Tải trọng tac dụng tại tim đường:
Ptt = Pđ + Pht
Trong đó: Pđ - tải trọng đất đắp;

Pht – tải trọng xe cộ;
Theo kết quả tính toán ở phần 2-1 có hx = 0,82
Ptt = Pđ + Pht = 1,48 + 6,48 = 7,96 (T/m2)
Trong đó: Pđ – tải trọng đât đắp Pđ = hx. = 0,82. 1,80 = 1,48 (T/m2)
Pht – tải trọng xe cộ; Pht = hd. = 3,6.1,8 =6,48 (T/m2)
Áp lực giới hạn của nền đất yếu:
Chiều rộng trung bình của nền đường là 32,84m
Suy ra: = = 4,21 > 1,49
Vậy áp lực giới hạn trên nền đất yếu được tính theo công thức sau:
Tra trong hình 2.1 => Nc = 6,8
qgh = Cu . Nc = 0,146.6,8 = 0,993( kG/cm2) = 9,93 (T/m2)
Suy ra:

K = = 1,25 < 1.5

Vậy nền đường có khả năng xảy ra lún trồi.

2.4.2. Kiểm tra ổn định trượt cục bộ
Mất ổn định do trượt một bộ phận của nền đắp và một phần của nền đất
yếu là hình thức phá hoại thường gặp nhất. Dưới tác dụng của tải trọng công
20 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227


21

trình, trong nền đất phát sinh ứng suất cắt, nếu ứng suất cắt vượt quá độ bền
kháng cắt của đất thì sẽ phát sinh trượt cục bộ. Hiện tượng này xảy ra trong
trường hợp lớp đất yếu nằm trên lớp đất có sức chịu tải cao, biểu hiện được
nhận thấy là một phần đoạn đường bị sụt lún tạo thành bậc trượt, đất ở đỉnh
nền đường và dưới chân taluy bị đẩy trồi lên (hình 2.5)


Cu
γ d .H R

;

(2-8)

Trong đó:
A, B: là các hệ số tra bảng, phụ thuộc vào góc mái dốc và vị trí mặt trượt;
f= tgϕ - hệ số ma sát trong của đất nền tự nhiên;
Cu - lực dính không thoát nước của đất nền tự nhiên;
đ - khối lượng thể tích đất đắp;
HR – chiều cao mái đất đắp ( bao gồm chiều cao đất đắp và chiều cao quy
đổi từ tải trọng xe cộ);
Khi F < F gh thì nền đường bị trượt;
Khi F> F gh thì nền đường không bị trượt;
Bảng 2.1.Trị số các hệ số A,B
22 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227


23

Mặt trượt đi qua nền đất yếu và có tiếp xúc với mặt nằm ngang tại
độ sâu h

Độ
dốc
mái
taluy

7
3.2
3
3.1
9
3.5
3
3.5
9
3.5
9

5.7
9
6.0
5
6.5
0
6.5
8
6.7
0
7.2
7
7.3
0
8.0
2
8.8
1


5.92

4.32

5.80

5.78

5.75

2.66

6.32

3.24

6.02

4.43

5.86

5.36

5.80

2.80

6.53


6.87

3.53

6.40

4.78

6.08

6.10

5.95

3.26

7.23

3.66

6.56

4.90

6.16

6.18

5.98


6.05

3.93

8.40

4.24

7.20

5.31

6.47

6.44

6.09

Tại mặt cắt LK9
-

Khối lượng thể tích đất đắp: d = 1,80( t/m3)
Chiều cao đất đắp quy đổi: = + = 3,2 + 0.82 = 4,02 (m)
Lực dính không thoát nước của đất dưới nền đường ( lấy theo kết
quả thí nghiệm nén nhanh không thoát nước trong phòng thí

-

nghiệm): Cu = 0,098 (T/m2)

F = 4,78. 0,17 + 6,08. = 0,92 < 1,1
Vậy nền đường tại mặt cắt LK1 xảy ra hiện tượng trượt cục bộ
2.5. Đánh giá độ lún của nền đường
Độ lún của nền đường đắp trên nền đất yếu là độ lún của toàn bộ
nền đường sau khi kết thúc lún dưới tác dụng cảu tải trọng, gồm độ lún
của bản thân nền đắp và độ lún của nền đất yếu dưới nền đắp. Ở đây
không xét tới độ lún của bản thân nền đường đắp, xem như khi đắp đã
được đầm chặt tốt. Vì vậy, việc tính lún trở thành việc tính độ lún tổng
cộng của nền đất yếu dưới nền đất đắp.
Độ lún tổng cộng gồm có độ lún tức thời và độ lún cố kết trong đó
độ lún cố kết thường có giá trị lớn nhất.
2.5.1 Tính độ lún cố kết
Trị số độ lún cố kết ổn định (Sc) được tính theo phương pháp phân
tầng lấy tổng.
Theo tiêu chuẩn TCN 262 2000 độ lún của phần đất yếu, tính theo chỉ số nén
lún, tùy từng trường hợp mà tính theo công thức sau:
Đối với đất cố kết bình thường và chưa cố kết ; (OCR )
( 2-10)
24 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227


25

Đối với đất quá cố kết (OCR )có 2 trường hợp xảy ra:
Nếu thì:
(2-11)
Nếu thì:
(2-12)
Trong đó:
Hi: là chiều dày lớp phân tố thứ i;

bảng II.11 [8].
Độ lún S được tính đến lớp phân tố cuối cùng trong vùng hoạt động nén ép.
Vùng hoạt động nén ép được xác định đến độ sâu z 0.15bt.
Tại mặt cắt LK9
Áp lực bản thân của đất tại các điểm đáy lớp được tính theo công thức (2-16);
Trong đó:
Pgl = Pđ = đ.hđ = 1,80.4,02 =7,24 (T/m2)
Để đơn giản trong việc tính toán, tải trọng đất đắp tác dụng lên nền
đường được quy về tải trọng hình chữ nhật với chiều rộng trung bình.
25 | SV: Hoàng Hùng Anh- 1221020227