BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

MÃ PHƯƠNG KHANH

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ GIẢI
PHÁP NỀN MÓNG HỢP LÝ CHO CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA
BÀN HUYỆN MỸ XUYÊN, TỈNH SÓC TRĂNG

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã số: 60-58-02-04

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Nguyễn Quang Tuấn

HÀ NỘI, NĂM 2017



LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung nêu trong luận văn này là do chính bản thân tôi thực
hiện. Các số liệu, hình ảnh, biểu đồ trong đề tài đều là chân thực, do tôi thu thập, thống
kê, tính toán, không trùng lặp với bất kỳ nghiên cứu nào trước đây. Các số liệu và tài
liệu tham khảo đều được trích dẫn, chú thích nguồn thu thập chính xác, rõ ràng.
Hà Nội, ngày …… tháng …… năm …..
Tác giả luận văn

Mã Phương Khanh


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ .........................................................v
DANH MỤC BIỂU BẢNG .......................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU ..................................................................3
1.1. Tổng quan về đất yếu ...............................................................................................3
1.1.1. Khái niệm về đất yếu .............................................................................................3
1.1.2. Phân loại đất yếu ...................................................................................................4
1.2. Tổng quan về địa chất công trình khu vực nghiên cứu ............................................5
1.2.1. Cấu tạo địa chất của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long ....................................5
1.2.2. Sự phân bố đất bùn ở đồng bằng sông Cửu Long .................................................6
1.2.3. Đặc trưng cơ lý của các dạng đất yếu, đất bùn ở đồng bằng sông Cửu Long .......8
1.2.4. Cấu tạo địa chất tỉnh Sóc Trăng ..........................................................................10
1.3. Điều kiện địa chất khu vực huyện Mỹ Xuyên ........................................................12
1.3.1. Đặc điểm tự nhiên................................................................................................12
1.3.2. Điều kiện địa chất và phân vùng địa chất khu vực huyện Mỹ Xuyên .................13
1.4. Tình hình áp dụng giải pháp xử lý nền móng cho các công trình xây dựng trên địa
bàn huyện Mỹ Xuyên thời gian qua ..............................................................................21
1.4.1. Các giải pháp nền móng được sử dụng ...............................................................21
1.4.2. Một số ưu, khuyết điểm trong việc áp dụng các giải pháp xử lý nền móng trên
địa bàn huyện Mỹ Xuyên thời gian qua ........................................................................22
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................26
2.1. Đặc điểm móng nông, móng cọc và tiêu chuẩn thiết kế.........................................26
2.1.1. Móng nông ...........................................................................................................26
2.1.2. Móng cọc .............................................................................................................27
2.2. Cơ sở lý thuyết để tính toán móng nông ................................................................35
2.2.1. Móng nông trên nền thiên nhiên ..........................................................................35
2.2.2. Cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán, thiết kế móng cọc tràm .......................51
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG BÀI TOÁN MÓNG CÔNG TRÌNH DÂN
DỤNG TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN MỸ XUYÊN .........................................................62

Hình 2.5 Khoan cọc nhồi trong đất dính. ......................................................................33
Hình 2.6 Các dạng cọc chống, ma sát và cọc xiên ........................................................34
Hình 2.7 Sơ đồ tính lún .................................................................................................39
Hình 2.8 Thí nghiệm bàn nén hiện trường ....................................................................42
Hình 2.9 Mặt trượt phẳng nằm ngang ...........................................................................45
Hình 2.10 Sơ đồ trượt hỗn hợp khi tải trọng tác dụng đúng tâm...................................46
Hình 2.11 Đồ thị để xác định b 1 ....................................................................................47
Hình 2.12 Mô hình tính toán quan điểm cọc tràm làm chặt nền ...................................53
Hình 2.13 Chiều cao vùng đất cần gia cố ......................................................................54
Hình 2.14 Mặt bằng đóng cọc .......................................................................................55
Hình 2.15 Sự phân bố ứng suất của nền gia cố cọc tràm dưới công trình đất ...............56
Hình 2.16 Quan hệ giữa hệ số rỗng và ứng suất cố kết (đường cong cố kết). ..............57
Hình 3.1 Hình trụ hố khoan địa chất đại diện cho địa chất công trình của các xã thuộc
khu vực I ........................................................................................................................64
Hình 3.2 Hình trụ hố khoan địa chất công trình đại diện cho điều kiện địa chất của các
xã thuộc khu vực II ........................................................................................................68
Hình 3.3 Phân vùng địa chất khu vực huyện Mỹ Xuyên ...............................................68
Hình 3.4 Giao diện lựa chọn phương pháp phân tích ....................................................71
Hình 3.5 Giao diện lựa chọn mô hình hóa bài toán phân tích .......................................72
Hình 3.6 Giao diện lựa chọn mô hình hóa vật liệu........................................................73
v


Hình 3.7 Giao diện lựa chọn mô hình hóa móng cọc hoặc kết cấu cứng gia cường ..... 73
Hình 3.8 Các bước mô phỏng cấu kiện cứng ................................................................ 74
Hình 3.9 Trụ địa chất khu vực I thuộc huyện Mỹ Xuyên ............................................. 76
Hình 3.10 Điều kiện biên mô phỏng bài toán móng công trình nhà dân sinh thuộc khu
vực I ............................................................................................................................... 76
Hình 3.11 Lưới chuyển vị đứng khi nền chưa có xử lý ................................................ 77
Hình 3.12 Phổ chuyển vị đứng của nền khi chưa có xử lý nền ..................................... 77



MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Trong công tác xây dựng, vấn đề chọn giải pháp xử lý nền móng cho các công trình là
một vấn đề rất quan trọng, là yếu tố đảm bảo sự bền vững cho công trình trong suốt
quá trình sử dụng. Nhiều giải pháp nền móng hợp lý đã được ứng dụng rộng rãi cho
từng loại công trình, từng khu vực địa chất khác nhau.
Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Sóc Trăng, nhất là ở huyện Mỹ Xuyên phần lớn là đất yếu
có chiều dày khá lớn, khả năng chịu tải ở trạng thái tự nhiên là rất thấp, đất nền có biến
dạng lớn. Việc áp dụng giải pháp sử dụng móng cho các công trình xây dựng còn
nhiều vấn đề xảy ra, giải pháp móng chưa phù hợp với quy mô và cấp công trình như
sức chịu tải của móng lớn hơn nhiều so với thực tế, nhiều công trình có độ lún vượt
quá giới hạn cho phép làm hư hỏng, mất an toàn trong quá trình sử dụng, gây thiệt hại
về mặt kinh tế, gây lãng phí vốn đầu tư xây dựng công trình. Vì vậy, việc nghiên cứu,
tính toán để tìm ra giải pháp nền móng hợp lý sử dụng cho các công trình xây dựng
trên địa bàn huyện Mỹ Xuyên là hết sức cần thiết. Đây là đề tài chưa được nghiên cứu,
có ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn rất lớn, có thể nhân rộng ra các khu vực lân
cận có đặc trưng địa chất tương đồng trên địa bàn tỉnh Sóc Trăng.
Đề tài luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu điều kiện địa chất công trình và giải pháp nền
móng hợp lý cho công trình trên dịa bàn huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng” là để
giải quyết vấn đề nan giải nêu trên, góp phần định hướng cho việc áp dụng giải pháp
nền móng hợp lý, phù hợp với điều kiện địa chất ở từng khu vực khác nhau trong giai
đoạn thiết kế, tránh gây lãng phí vốn đầu tư xây dựng công trình ở giai đoạn thiết kế.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu, tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết và kết quả thí nghiệm thực tế, từ đó
phân tích, so sánh, đánh giá để tìm ra giải pháp nền móng hợp lý sử dụng cho công
trình, kiến nghị và khuyến cáo khi sử dụng.

1

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU
1.1. Tổng quan về đất yếu
1.1.1. Khái niệm về đất yếu
Theo tác giả Trần Quang Hộ – 2016 [1] thì trạng thái của đất sét có thể được xác định
dựa trên cường độ nén đơn q u hoặc sức chống cắt s u của đất trong điều kiện không
thoát nước. Terzaghi và Peck (1967) định nghĩa sét rất yếu khi cường độ nén đơn nhỏ
hơn 25 KPa và yếu khi nó lớn hơn 25 KPa và nhỏ hơn 50 KPa. Cũng có một số nhà
nghiên cứu cho rằng sét yếu có s u < 40 KPa. Hệ số rỗng của sét yếu e >1 và giới hạn
lỏng w l > 50%. Chúng ta có thể tham khảo bảng dưới đây để đánh giá về mặt định
lượng của sét yếu.
Bảng 1.1 Khả năng chịu tải cho phép được đề nghị cho đất sét
Trạng
thái
của
đất
sét

q ult

q ult
N

qu

2

(kg/cm )


Vuông

Băng

1,2q u

0,9q u

1,8q u

1,8q u

Rất
mềm



> 40

< 0,71

< 0,92

> 14,80

< 0,3

> 4,80

Trong đó:
N là số búa xuyên tiêu chuẩn; q u là cường độ nén đơn.
q ult là khả năng chịu tải cực hạn.
q a là khả năng chịu tải cho phép với hệ số an toàn bằng 3.
q’ a là khả năng chịu tải cho phép với hệ số an toàn bằng 2.

3

< 0,22

> 3,60

< 0,45

> 7,20

0,32


Rất cứng, nứt Tính nén lún
với khe nứt mở thấp
rộng

Sét khô cứng

Wn ≈ Wp

Rất cứng, nứt

Sét phong hóa

W p
1.2. Tổng quan về địa chất công trình khu vực nghiên cứu
1.2.1. Cấu tạo địa chất của khu vực Đồng bằng sông Cửu Long
Vùng Đồng bằng sông Cửu Long tương đối bằng phẳng, cao độ mặt đất thay đổi từ +
1,0 đến + 5,0, được tạo nên bởi những trầm tích cổ và trẻ, chỉ trừ một ít núi nham cứng
(ở tỉnh Kiên Giang và An Giang). Trên mặt phẳng đồng đều nó chỉ gợi nên những
sóng đất của sông Tiền, sông Hậu và những cồn ở ven biển.
Trong tài liệu các hố khoan ở Cần Thơ (độ sâu đến 250m), Sóc Trăng (sâu đến 463m),
Cà Mau (sâu từ 160 ÷ 240m) cho thấy rằng bề dày tầng trầm tích trẻ từ 50m ÷ 100m
thay đổi tăng dần theo hướng đất liền ra biển. Ở dưới tầng trầm tích trẻ là tầng trầm
tích cổ. Ngược về phía Tây Ninh, Biên Hòa, v.v… lớp trầm tích cổ xuất hiện ngay trên
mặt đất, tức là tầng trầm tích trẻ mỏng dần về phía tiếp giáp với miền Đông Nam Bộ.
Theo kết quả nghiên cứu trụ địa tầng tổng hợp vùng Đồng bằng sông Cửu Long gồm
các tầng sau:
Tầng bồi tích trẻ hay gọi là tầng trầm tích Holocene được phân ra làm thành 3 bậc:
* Bậc Holocene dưới giữa Q VI-1 gồm cát màu vàng và xám tro, chứa sỏi nhỏ cùng vón
kết sắt, phủ lên tầng đất sét loang lổ Pleistocene chiều dày đạt tới 12m.
* Bậc Holocene dưới giữa Q VI-2 gồm bùn sét màu xám, sét xám xanh và xám vàng,
chiều dày từ 10 ÷ 70m.
* Bậc Holocene dưới giữa Q VI-3 gồm tầng trầm tích khác nhau về điều kiện tạo thành
thành phần vật chất, tuổi và diện phân bố:
- Tầng trầm tích biển, sông biển hỗn hợp gồm cát hạt mịn, bùn sét hữu cơ,…
- Trầm tích sinh vật – đầm lầy ven biển b a m Q VI-3 gồm bùn sét hữu cơ, than bùn.
- Tầng trầm tích sông hỗn hợp và sinh vật a m b Q VI-3 gồm bùn sét hữu cơ.
- Tầng bồi tích a Q VI-3 gồm sét, á sét chảy, bùn á sét hoặc bùn sét hữu cơ.
Chiều dày của thành tạo trầm tích Holocene trên biến đổi từ 9m ÷ 20m, trung bình
15m. Toàn bộ chiều dày trầm tích Holocene đạt tới 100m.

5



* Các đặc tính khác giống như phân khu IIa, IIb
Phân khu IId
* Dạng bùn đất như khu IIa, IIb, IIc nhưng có chiều dày không quá 30m.
* Các đặc tính khác giống như phân khu IIa, IIb.
Khu III: Khu cát hạt mịn, á cát xen kẹp ít bùn á cát
Phân khu IIIa
* Chủ yếu là á cát, cát bụi xen kẹp ít bùn sét, bùn á sét, bùn á cát Holocene gối lên trên
trầm tích nén chặt QI-III, chiều dày không quá 60m.
* Đồng bằng tích tụ và đồng bằng tích tụ gợn sóng ven biển với độ cao từ 1 ÷ 2m đến
5 ÷ 7m.
* Nước bên dưới cách mặt đất từ 0,5 ÷ 2m, có tính ăn mòn.
* Cát chảy, xói ngầm.
Phân khu IIIb
* Các tính chất đặc trưng giống như ở phân khu IIIa, nhưng có chiều dày tầng đất
Holocene không quá 100m.
Phân khu IIIc
* Các tính chất đặc trưng giống như ở phân khu IIIa, IIIb, nhưng có chiều dày tầng đất
Holocene không quá 25m.
Khu IV: Khu đất than bùn, xen kẹp bùn sét, bùn á sét, á cát và cát bụi
Phân khu IVa

7


* Đất than bùn, sét, bùn á sét, thuộc tầng đất yếu Holocene, chiều dày không quá 25m,
gối lên nền chặt QI-III.
* Đồng bằng tích tụ biển sinh vật cao với cao độ từ 1 ÷ 1,5m.
* Nước dưới đất xuất hiện ngay trên mặt đất, có tính ăn mòn.
* Lầy quá đến chảy, lún ướt công trình.
Phân khu IVb

MH: Đất bùn sét rất dẻo, chứa ít hữu cơ, WL > 50%.
OH: Đất bùn sét rất dẻo, chứa nhiều hữu cơ, WL >50%.
Bùn á sét: có 2 dạng
ML: Đất bùn độ dẻo thấp, chứa ít hữu cơ.
25% < WL < 50%; 7 < IP < 20.
OL: Đất bùn độ dẻo thấp, chứa nhiều hữu cơ.
25% < WL < 50%; 0 < IP < 7.
Bùn á cát: có 2 dạng
CL – ML: Đất bùn có độ dẻo thấp WL < 50%; IP < 7.
ML: Đất bùn á cát có độ dẻo thấp, bảo hòa nước ở trạng thái chảy WL < 50%; 0 < IP < 4.
1.2.3.1.Đặc trưng cơ lý của các loại đất bùn
Đã có nhiều kết quả nghiên cứu về các đặc trưng cơ lý đất nền được công bố ở đồng
bằng sông Cửu Long, trong đó có đất bùn, đã được công bố (Nguyễn Văn Thơ 1978 –
1984), Phạm Xuân, Nguyễn Thanh 1984, Nguyễn Văn Tài 1990. Trong báo cáo này
chỉ giới thiệu các đặc trưng cơ lý của các loại đất bùn.

9


Bảng 1.3 Đặc trưng chống cắt của các lớp bùn
Lớp đất

Bùn á cát

Bùn á sét

Bùn sét

>1,0


0,06

0,05

Sai số quân phương (kg/cm2)

0,03

0,02

0.02

Độ sệt B
Tỷ số rỗng ε o

Bảng 1.4 Đặc trưng chống cắt của các lớp bùn
Các chỉ tiêu
Tên đất
Lớp bùn sét

Góc ma sát trong φ (độ)

Lực dính kết C (kg/cm2)

14
6 ÷ 17
16
6 ÷ 18

0,14

Đông Nam và có hai tiểu vùng địa hình chính: vùng ven sông Hậu với độ cao 1,0 ÷
1,2m, bao gồm vùng đất bằng và những giồng cát hình cánh cung tiếp nối nhau chạy
sâu vào giữa tỉnh; vùng trũng phía nam của tỉnh với độ cao 0 ÷ 0,5m thường bị ngập
úng dài ngày trong mùa lũ. Ngoài ra, Sóc Trăng còn có những khu vực nằm giữa các
giồng cát, không hình thành vùng tập trung với độ cao trung bình 0,5 ÷ 1,0m.
Dựa vào địa hình, có thể chia tỉnh Sóc Trăng thành 3 vùng như sau:
- Vùng địa hình thấp, vùng trũng: Tập trung ở huyện Mỹ Tú, Châu Thành, Thạnh Trị,
thị xã Ngã Năm và một phần phía bắc huyện Mỹ Xuyên, thường bị ngập dài vào mùa
mưa.
- Vùng địa hình cao ven sông Hậu và ven biển: Gồm thị xã Vĩnh Châu, các huyện Trần
Đề, Long Phú, Cù Lao Dung, cao trình từ 1,2 ÷ 2 m, giồng cát cao đến 2m.
- Vùng địa hình trung bình: Gồm có thành phố Sóc Trăng và huyện Kế Sách.
Với địa hình thấp, bị phân cắt nhiều bởi hệ thống các sông rạch và kênh mương thủy
lợi, lại tiếp giáp với biển cho nên dễ bị nước biển xâm nhập (nhiễm mặn), nhất là vào
mùa khô.
Địa hình vùng biển ven bờ tỉnh Sóc Trăng có sự phân bậc rõ rệt ở 3 mức độ sâu:
- Độ sâu từ 0 ÷ 10m nước: Nhìn chung địa hình khá thoải và bằng phẳng. Khu vực cửa
sông có địa hình khá phức tạp, thay đổi theo mùa do tương tác động lực sông biển, có
nhiều cồn và doi cát ngầm đan xen với các luồng lạch.
- Độ sâu từ 10 ÷ 20m nước: Địa hình có dạng sườn dốc. Địa hình khu vực cửa sông
(phía Đông Bắc) dốc hơn phía Tây Nam. Đây là giới hạn ngoài của khu vực lắng đọng
trầm tích hiện đại và vì thế địa hình thường thay đổi theo thời gian.

11


- Độ sâu 20 ÷ 30m nước: Địa hình khá thoải và rộng, có nhiều sóng cát, một số khu
vực phân bố các cồn ngầm thoải.
1.2.4.3. Đặc điểm địa chất
Vùng đồng bằng sông Cửu Long nói chung và tỉnh Sóc Trăng nói riêng được hình

ở xã Đại Tâm, Tham Đôn, Thạnh Phú và một phần thị trấn Mỹ Xuyên. Đất đai đa phần
bị nhiễm phèn, mặn ở mức trung bình. Huyện Mỹ Xuyên có hệ thống kênh, rạch phát
triển, đan xen thành mạng lưới dày đặc, vừa cung cấp nước cho sinh hoạt, sản xuất
nông nghiệp, tháo chua rửa mặn, vừa là tuyến giao thông thủy quan trọng. Chế độ thủy
văn của huyện Mỹ Xuyên chịu ảnh hưởng của nguồn nước sông Mỹ Thanh.
Dựa vào tài liệu báo cáo kết quả khảo sát địa chất tại các xã, thị trấn trên địa bàn huyện
Mỹ Xuyên đã thu thập được như tài liệu địa chất tại các công trình: Trường Mẫu giáo
Hòa Tú 1, Trụ sở Đảng ủy - Ủy ban nhân dân - Hội đồng nhân dân xã Hòa Tú 1, Trụ
sở Đảng ủy - Ủy ban nhân dân – Hội đồng nhân dân xã Gia Hòa 1, Trụ sở Đảng ủy Ủy ban nhân dân - Hội đồng nhân dân xã Hòa Tú 2, Trạm Y tế xã Ngọc Đông, Trụ sở
Đảng ủy - Ủy ban nhân dân – Hội đồng nhân dân xã Ngọc Tố, Trụ sở Đảng ủy - Ủy
ban nhân dân – Hội đồng nhân dân xã Gia Hòa 2, Trụ sở Đảng ủy - Ủy ban nhân dân –
Hội đồng nhân dân xã Thạnh Phú, Trung tâm Y tế huyện Mỹ Xuyên, Trường Mẫu
giáo xã Tham Đôn, Trụ sở Đảng ủy - Ủy ban nhân dân – Hội đồng nhân dân xã Đại
Tâm, Trụ sở Đảng ủy - Ủy ban nhân dân – Hội đồng nhân dân xã Thạnh Quới, có thể
phân chia địa chất huyện Mỹ Xuyên thành 2 khu vực có cấu trúc phân bố địa chất nền
điển hình, cụ thể như sau:

13


Hình 1.1 Bản đồ phân vùng địa chất khu vực huyện Mỹ Xuyên
* Khu vực I: Là khu vực có lớp sét trạng thái chảy, màu xám đen, có chiều sâu từ
0,0m ÷21m. Kế đến là lớp sét pha trạng thái chảy, màu xám đen, nằm ở độ sâu từ 21m
÷ 27m, bên dưới là lớp sét pha trạng thái dẻo mềm, màu xám xánh, đôi chỗ là lớp cát
hạt nhỏ trạng thái chặt vừa, màu xám đen, ở chiều sâu từ 27m÷41m. Lớp đất này phân
bố tập trung ở địa bàn các xã Hòa Tú 1, Hòa Tú 2, Gia Hòa 1, Gia Hòa 2, Ngọc Đông
và Ngọc Tố. Trong phạm vi đề tài này, tác giả chọn hố khoan địa chất do Trung tâm
Kiểm định chất lượng xây dựng thuộc Sở Xây dựng tỉnh Sóc Trăng thực hiện khoan tại
công trình Trường Mẫu giáo Hòa Tú 1, xã Hòa Tú, huyện Mỹ Xuyên vào tháng 08
năm 2012 làm đại diện cho các xã có điều kiện địa chất công trình tương đồng tại khu


γd

g/cm3

1,088

Khối lượng riêng
Hệ số rỗng
Độ rỗng
Độ bão hòa

ρ
e
n
G

g/cm3
%
%

2,629
1,456
58,6
98,7

Giới hạn chảy

WL


C

Kg/cm2

0,09

17,07
1,56

- Lớp 2A: Lớp sét pha trạng thái chảy, màu xám đen.
Các chỉ tiêu cơ lý

Ký hiệu

Đơn vị

Độ ẩm tự nhiên

W

%

44,1

Dung trọng ướt

γw

g/cm3



WL

%

38,7

Giới hạn dẻo

WP

%

25,7

Chỉ số dẻo
Độ sệt

IP
B

Góc ma sát trong

φ

Độ

Lực dính

C