Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của mưa đến ổn định mái dốc đất không bão hòa

 môi trƣờng đất xung quanh 
căng kế không bị nén chặt, làm ảnh hƣởng đến kết quả xác định lực hút dính. (3) Bổ 
sung cách lắp đặt căng kế ở độ sâu lớn bằng cách khoan tạo lỗ và lấp kín lỗ hổng bằng 
dung dịch đất-bentonite. Cách làm này đảm bảo quá trình lắp đặt và tháo dỡ căng kế ở 
độ sâu lớn đƣợc thuận tiện. 
3.2.4 Lựa chọn vị trí thí nghiệm xác định lực hút dính 
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là mái dốc đất không bão hòa đắp bằng đất đa nguồn 
gốc phân bố ở miền Bắc Việt Nam. Do đó tác giả đã lựa chọn một số mái dốc điển 
hình ở các tỉnh Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bắc Giang và Bắc Ninh và Hƣng Yên. Đây là 
các tỉnh có số lƣợng hồ đập lớn (Bắc Giang có 467 hồ chứa các loại), có hệ thống sông 
lớn chảy qua (sông Hồng, sông Cầu, sông Thƣơng, sông Kỳ Cùng), có lƣợng mƣa lớn 
(Quảng Ninh mƣa trung bình năm trên 2000 mm) và là các trung tâm kinh tế lớn của 
vùng (Quảng Ninh, Bắc Ninh). 
Hình 3.3 Vị trí xác định lực hút dính ở trong các mái dốc 
Trong thực tế, mặt trƣợt nguy hiểm thƣờng xảy ra đối với các mái dốc phía hạ lƣu đê, 
đập. Vì vậy, lực hút dính của đất ở mái hạ lƣu đê, đập sẽ đƣợc xác định. Để xét đến 
mức độ ảnh hƣởng của đƣờng bão hòa trong mái dốc, các điểm đo đƣợc bố trí một số 
điểm từ đỉnh đến chân mái dốc. Ở mỗi công trình, lực hút dính đƣợc đo đạc tại mặt cắt 
giữa đập với ba vị trí là đỉnh mái dốc, giữa mái dốc hạ lƣu và chân mái dốc hạ lƣu. Do 
độ sâu lắp đặt tối đa của thiết bị đo là 1,8m và để đảm bảo vị trí đo đạc nằm hoàn toàn 
Đất đắp đồng chất
Mực nước hồ
Vị trí đo lực hút dính
57 
phía trên đƣờng bão hòa nên tác giả lựa chọn 3 độ sâu điển hình để đo đạc lực hút dính 
trong mái dốc là 25 cm, 45 cm và 1,0 m. Nhƣ vậy, kết quả đo lực hút dính ở hiện 
trƣờng có thể đại diện cho giá trị lực hút dính của lớp đất ở vùng bề mặt của mái dốc 
có chiều dày từ 1,0 m đến 2,0 m. 
Hình 3.4 Hình ảnh minh họa đo lực hút dính ở hiện trƣờng 
3.2.5 Kết quả thí nghiệm xác định lực hút dính 
Thí nghiệm xác định lực hút dính đƣợc tác giả tiến hành đo đạc ở 2 đợt của năm 2017, 
trong đó đợt 1 đƣợc tiến hành ở tháng 8 và tháng 9 năm 2017, đợt 2 đƣợc tiến hành ở 
tháng 11 và tháng 12 năm 2017. Kết quả thí nghiệm xác định lực hút dính trong các 
mái dốc đƣợc tổng hợp từ Bảng 3.1 đến Bảng 3.4: 
Bảng 3.1 Kết quả đo lực hút dính (kPa) ở đỉnh mái dốc đợt 1 năm 2017 
STT Công trình Địa điểm 
Ở độ sâu 
0,25m 
Ở độ sâu 
0,45m 
Ở độ sâu 
1,0m 
Thời 
điểm đo 
1 Đập Ba Son Lạng Sơn 45 43 T8/2017 
2 Đập Bản Cƣởm Lạng Sơn 37 36 T8/2017 
3 Đập Khau Piều Lạng Sơn 44 42 T8/2017 
4 Đập Bầu Lầy Bắc Giang 41 38 T9/2017 
5 Đập Chúc Bài Sơn Quảng Ninh 40 37 T9/2017 
6 Đê tả Hồng Hƣng Yên 30 28 T9/2017 
7 Đê Hữu Cầu Bắc Ninh 34 32 T9/2017 
58 
Bảng 3.2 Kết quả đo lực hút dính (kPa) ở giữa và chân mái dốc đợt 1 năm 2017 
STT Công trình 
Giữa mái dốc Chân mái dốc 
Thời 
điểm đo Ở độ sâu 
0,25m 
Ở độ sâu 
0,45m 
Ở độ sâu 
0,25m 
Ở độ sâu 
0,45m 
1 Đập Ba Son 41 40 42 43 T8/2017 
2 Đập Bản Cƣởm 34 32 36 34 T8/2017 
3 Đập Khau Piều 38 37 37 36 T8/2017 
4 Đập Bầu Lầy 33 32 31 27 T9/2017 
5 Đập Chúc Bài Sơn 35 33 32 34 T9/2017 
6 Đê tả Hồng 28 27 26 28 T9/2017 
7 Đê Hữu Cầu 32 30 31 29 T9/2017 
Bảng 3.3 Kết quả đo lực hút dính (kPa) ở đỉnh mái dốc đợt 2 năm 2017 
STT Công trình 
Giữa mái dốc Chân mái dốc 
Thời 
điểm đo Ở độ sâu 
0,25m 
Ở độ sâu 
0,45m 
Ở độ sâu 
0,25m 
Ở độ sâu 
0,45m 
1 Đập Ba Son 52 49 50 47 T12/2017 
2 Đập Bản Cƣởm 35 35 40 41 T12/2017 
3 Đập Khau Piều 42 37 44 40 T12/2017 
4 Đập Khe Đặng 44 46 43 42 T11/2017 
5 Đập Khe Chão 57 54 56 51 T11/2017 
6 Đập Bầu Lầy 38 37 37 35 T11/2017 
7 Đập Chúc Bài Sơn 41 42 40 39 T11/2017 
8 Đập Rộc Cùng 31 28 30 30 T11/2017 
9 Đê tả Hồng 36 35 33 31 T12/2017 
10 Đê Hữu Cầu 39 37 35 34 T12/2017 
Kết quả đo đạc đã cho thấy sự tồn tại của lực hút dính trong mái dốc đất không bão 
hòa. Tại thời điểm đo, các giá trị của lực hút dính trong mái dốc một số công trình thủy 
lợi ở phía Bắc Việt Nam có giá trị trong khoảng từ 30 † 50 kPa. Giá trị lực hút dính ở 
đợt 2 có xu thế lớn hơn ở đợt 1 từ 5 † 10 kPa có thể là do thời điểm đo của đợt 2 đƣợc 
tiến hành ở mùa khô. Giá trị lực hút dính ở độ sâu nhỏ hơn thì có xu thế biểu thị giá trị 
lớn hơn so với giá trị lực hút dính ở độ sâu lớn. Nguyên nhân là do các điểm ở gần bề 
mặt mái dốc bị ảnh hƣởng bởi quá trình bốc hơi nên làm độ ẩm giảm so với các điểm ở 
độ sâu lớn. Quy luật này tƣơng đồng với các kết quả thí nghiệm đƣợc thực hiện bởi 
một số tác giả [90], [91], [92]. Tuy nhiên, mức độ biến động của lực hút dính trong các 
59 
mái dốc đất đắp công trình thủy lợi không lớn nhƣ đối với các kết quả đo đạc từ các 
mái dốc tự nhiên nhƣ của Lim và cộng sự (1996), Li và cộng sự (2005). Nguyên nhân 
là do mực nƣớc ngầm trong các mái dốc công trình thủy lợi không quá xa bề mặt mái 
dốc nên độ ẩm của đất đƣợc duy trì do hiện tƣợng mao dẫn. Mặt khác, bề mặt của mái 
dốc đƣợc bao phủ bởi lớp cỏ bảo vệ mái nên làm giảm hiện tƣợng bốc hơi của đất. 
Bảng 3.4 Kết quả đo lực hút dính (kPa) ở giữa và chân mái dốc đợt 2 năm 2017 
STT Công trình Địa điểm 
Ở độ sâu 
0,25m 
Ở độ sâu 
0,45m 
Ở độ sâu 
1,0m 
Thời 
điểm đo 
1 Đập Ba Son Lạng Sơn 56 53 T12/2017 
2 Đập Bản Cƣởm Lạng Sơn 40 39 T12/2017 
3 Đập Khau Piều Lạng Sơn 46 43 35 T12/2017 
4 Đập Khe Đặng Bắc Giang 47 48 T11/2017 
5 Đập Khe Chão Bắc Giang 59 55 T11/2017 
6 Đập Bầu Lầy Bắc Giang 40 36 33 T11/2017 
7 Đập Chúc Bài Sơn Quảng Ninh 44 44 38 T11/2017 
8 Đập Rộc Cùng Quảng Ninh 35 33 T11/2017 
9 Đê tả Hồng Hƣng Yên 32 33 T12/2017 
10 Đê Hữu Cầu Bắc Ninh 36 36 T12/2017 
Do lực hút dính trong mái dốc công trình thủy lợi thay đổi trong phạm vi nhỏ nên sẽ 
ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ kháng cắt của đất không bão hòa so với đất bão hòa. Các 
kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả nhƣ Thu và cộng sự (2006), Fredlund và cộng sự 
(1987) đã chứng tỏ trong phạm vi thay đổi của lực hút dính nhỏ hơn 50÷70 kPa thì góc 
b = ‟ [29], [93]. Nhƣ vậy cƣờng độ kháng cắt của đất trong vùng không bão hòa sẽ 
gia tăng đáng kể và làm tăng hệ số ổn định mái dốc. 
Kết quả thực nghiệm cũng đã cho thấy kết quả mô phỏng tính toán ổn định mái dốc 
trong Luận án tiến sỹ của Hƣơng (2013) chƣa hoàn toàn phù hợp với thực tế [31]. 
Trong nghiên cứu này, lực hút dính tính toán ở vùng gần bề mặt mái đập của tác giả có 
giá trị khá lớn kéo theo giá trị của góc b sẽ giảm đi, dẫn đến hiệu quả tăng cƣờng độ 
kháng cắt không cao. 
Sự thay đổi của lực hút dính theo chiều sâu đƣợc minh họa ở Hình 3.5, Hình 3.6 và 
Hình 3.7. Tại thời điểm đo lực hút dính ở đập Khau Piều, lực hút dính có giá trị là 46 
60 
kPa ở độ sâu 25 cm, sau đó lần lƣợt giảm xuống 43 kPa ở độ sâu 45 cm và 35 kPa ở độ 
sâu 1,0 m. Trong khi đó ở đập Bầu Lầy, lực hút dính có giá trị là 40 kPa ở độ sâu 25 
cm, sau đó lần lƣợt giảm xuống 36 kPa ở độ sâu 45 cm và 33 kPa ở độ sâu 1,0 m. 
Trong khi đó ở đập Chúc Bài Sơn thì lực hút dính không thay đổi ở độ sâu 25 cm và 
45 cm cùng đạt giá trị 45 kPa. Ở một số công trình nhƣ đập Khe Đặng hay đê tả Hồng 
thì lực hút dính ở độ sâu 25 cm lại có giá trị nhỏ hơn so với độ sâu 45 cm. 
Hình 3.5 Lực hút dính trong mái dốc đập Khau Piều đợt 2 năm 2017 
Hình 3.6 Lực hút dính trong mái dốc đập Bầu Lầy đợt 2 năm 2017 
,00
,500
1,00
1,500
0 10 20 30 40 50 60
Đ
ộ
 s
âu
 (
m
) 
Lực hút dính (kPa) 
Đỉnh đập 
Mái đập 
Chân đập 
,00
,500
1,00
1,500
0 10 20 30 40 50 60
Đ
ộ
 s
âu
 (
m
) 
Lực hút dính (kPa) 
Đỉnh đập 
Mái đập 
Chân đập 
61 
Sự tồn tại của lực hút dính trong các mái dốc đất đắp công trình thủy lợi sẽ làm tăng 
cƣờng độ kháng cắt của đất và tăng hệ số ổn định của mái dốc. Do đó, trong quá trình 
tính toán thiết kế, cần phải xét đến sự ảnh hƣởng của lực hút dính nhằm tránh lãng phí 
quá trình đầu tƣ xây dựng nhƣng vẫn phải đảm bảo sự an toàn cho công trình. 
Hình 3.7 Lực hút dính trong mái dốc đập Chúc Bài Sơn đợt 2 năm 2017 
Ngoài ra, tác giả cũng đã tiến hành lấy mẫu thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của 
mẫu đất tại các vị trí đo lực hút dính ở đỉnh mái dốc. Từ đó tính toán đƣợc độ bão hòa 
S của đất trong mái dốc, kết quả đƣợc thể hiện trong các bảng sau: 
Bảng 3.5 Kết quả xác định độ bão hòa S (%) ở đỉnh mái dốc đợt 2 năm 2017 
STT Công trình Địa điểm 
Ở độ sâu 
0,25m 
Ở độ sâu 
0,45m 
Ở độ sâu 
1,0m 
Thời 
điểm đo 
1 Đập Ba Son Lạng Sơn 68,6 68,1 T12/2017 
2 Đập Bản Cƣởm Lạng Sơn 82,4 83,3 T12/2017 
3 Đập Khau Piều Lạng Sơn 75,5 79,0 86,9 T12/2017 
4 Đập Khe Đặng Bắc Giang 74,3 74,8 T11/2017 
5 Đập Khe Chão Bắc Giang 68,4 68,6 T11/2017 
6 Đập Bầu Lầy Bắc Giang 82,1 83,1 86,6 T11/2017 
7 Đập Chúc Bài Sơn Quảng Ninh 72,8 75,5 78,2 T11/2017 
8 Đập Rộc Cùng Quảng Ninh 90,6 91,0 T11/2017 
9 Đê tả Hồng Hƣng Yên 92,0 91,7 T12/2017 
10 Đê Hữu Cầu Bắc Ninh 890 89,8 T12/2017 
,00
,500
1,00
1,500
0 10 20 30 40 50 60
Đ
ộ
 s
âu
 (
m
) 
Lực hút dính (kPa) 
Đỉnh đập 
Mái đập 
Chân đập 
62 
Bảng 3.6 Kết quả xác định độ bão hòa S (%) ở đỉnh mái dốc đợt 1 năm 2017 
STT Công trình Địa điểm 
Ở độ sâu 
0,25m 
Ở độ sâu 
0,45m 
Ở độ sâu 
1,0m 
Thời 
điểm đo 
1 Đập Ba Son Lạng Sơn 77,0 77,7 T8/2017 
2 Đập Bản Cƣởm Lạng Sơn 85,6 84,7 T8/2017 
3 Đập Khau Piều Lạng Sơn 78,7 79,1 T8/2017 
4 Đập Bầu Lầy Bắc Giang 82,3 82,6 T9/2017 
5 Đập Chúc Bài Sơn Quảng Ninh 80,8 82,1 T9/2017 
6 Đê tả Hồng Hƣng Yên 92,6 92,9 T9/2017 
7 Đê Hữu Cầu Bắc Ninh 89,9 90,4 T9/2017 
Hình 3.8 Quan hệ tƣơng quan giữa lực hút dính và độ bão hòa trong mái dốc công 
trình thủy lợi 
Từ các kết quả xác định lực hút dính ở hiện trƣờng ở Bảng 3.1 đến Bảng 3.4 và các kết 
quả xác định độ bão hòa S trong phòng thí nghiệm ở Bảng 3.5 và Bảng 3.6, thiết lập 
đƣợc biểu đồ quan hệ giữa lực hút dính và độ bão hòa của đất trong mái dốc của 37 số 
liệu thực tế nhƣ ở Hình 3.8. Có thể thấy rằng, lực hút dính trong mái dốc tăng lên khi 
độ bão hòa giảm đi. Theo lý thuyết thì mối quan hệ này có dạng là một đƣờng cong 
hàm số mũ [1]. Xử lý thống kê theo phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ nhất thì quy luật 
này có mức độ tƣơng quan chặt chẽ theo hàm số sau: 
 (ua-uw)= 255,80e
-0,0228S; R2=0,92 (3-1) 
Trong đó: S là độ bão hòa (%); (ua – uw) là lực hút dính. 
Mối quan hệ tƣơng quan này có thể sử dụng để xác định lực hút dính trong mái dốc đất 
không bão hòa dựa trên kết quả thí nghiệm trong phòng với dải giá trị độ bão hòa và 
63 
lực hút dính trong giới hạn S=(68%93%) và (ua – uw) =(28kPa59kPa). Kết quả này 
có thể dùng để khống chế kiện biên khi tính toán ổn định mái dốc bằng các phần mềm 
chuyên dụng nhƣ Geo-Studio [5]. Tuy nhiên, hạn chế của tƣơng quan này là chƣa xem 
xét đến các yêu tố khác ảnh hƣởng đến lực hút dính nhƣ loại đất, thành phần hạt 
Hình 3.9 Đƣờng cong đặc trƣng đất nƣớc của đất trong mái dốc công trình thủy lợi 
Phân tích 37 số liệu về lực hút dính của đất trong mái dốc một số công trình thủy lợi 
này cho phép xác định đƣợc đƣờng cong đặc trƣng đất nƣớc theo phƣơng trình của 
Fredlund và Xing (1994). Bằng phƣơng pháp làm trùng điểm tính đƣợc các thông số a 
= 56, n = 2,8 và m = 1,5 với độ lỗ rỗng trung bình bằng 0,44. Đƣờng cong đặc trƣng 
đất và nƣớc và các số liệu thực tế có hệ số tƣơng quan rất cao là 0,96 và đƣợc thể hiện 
trên Hình 3.9. 
3.3 Xác định SWCC bằng bình áp lực và đĩa tiếp nhận khí cao 
3.3.1 Vị trí lấy mẫu thí nghiệm xác định SWCC 
Trong nghiên cứu này, các mẫu đất để thí nghiệm xác định SWCC là các mẫu nguyên 
dạng đƣợc lấy ở độ sâu từ 1,0†2,0 m trong các hố khoan khảo sát ở các công trình đê 
hữu Cầu – Bắc Ninh, đập Khau Piều – Lạng Sơn và đập Chúc Bài Sơn – Quảng Ninh. 
Ba loại đất này có nguồn gốc và thành phần khác nhau, có thể đại diện cho các loại đất 
trong khu vực nghiên cứu. Đất đắp đê hữu Cầu có nguồn gốc trầm tích sông kỷ đệ Tứ, 
64 
trong khi đất đắp đập Khau Piều có nguồn gốc tàn tích phong hóa từ đá trầm tích sét 
bột kết và đất đắp đập Chúc Bài Sơn có nguồn gốc tàn tích phong hóa từ đá biến chất 
thuộc loại đá phiến sét, đá phiến thạch anh. 
3.3.2 Thiết bị thí nghiệm xác định SWCC 
Hình 3.10 Bình chiết áp lực cao để xác định SWCC [31] 
Thiết bị thí nghiệm đƣợc sử dụng là bình chiết áp lực cao với đĩa tiếp nhận khí 5 bar 
đƣợc chế tạo bởi hãng Eijkelkamp tại Phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật, Trƣờng Đại học 
Thủy lợi. Cấu tạo chính của bình áp lực gồm có: Bình áp lực bằng thép chịu đƣợc áp 
lực cao, đĩa tiếp nhận khí cao đặt ở đáy bình đƣợc nối với ống dẫn nƣớc và đƣờng dẫn 
khí vào gắn với đồng hồ đo áp lực. Sơ đồ của bình áp lực đƣợc minh họa ở Hình 3.10. 
3.3.3 Nguyên lý hoạt động của bình áp lực 
Nguyên lý hoạt động của bình áp lực đƣợc trình bày chi tiết trong mục 2.3.2.3. Mục 
đích của thí nghiệm này là nhằm xác định mối quan hệ giữa lƣợng chứa nƣớc với lực 
hút dính (ua - uw). Thông qua ống dẫn khí, các mẫu đất đặt trong bình áp lực sẽ chịu 
tác dụng các áp lực khí ua bên ngoài khác nhau. Áp lực nƣớc lỗ rỗng uw đƣợc giữ 
không đổi bằng 0 kPa do đƣờng dẫn nƣớc kết nối trực tiếp với buồng chứa nƣớc dƣới 
đáy đĩa tiếp nhận khí cao luôn đƣợc nối thông với khí quyển bên ngoài. Do đó, để thay 
đổi lực hút dính của mẫu đất chỉ cần thay đổi áp lực khí tác dụng vào bình áp lực 
thông qua van điều áp. Bằng cách này, lực hút dính dƣơng đƣợc tạo ra mà không cần 
tác dụng áp lực nƣớc lỗ rỗng âm. Khi thay đổi áp lực khí tức là thay đổi lực hút dính, 
65 
nƣớc từ mẫu đất sẽ đi ra hoặc đi vào thông qua đĩa tiếp nhận khí cao. Lúc này lƣợng 
chứa nƣớc trong mẫu đất sẽ đƣợc xác định thông qua khối lƣợng của mẫu. Cần chú ý 
lực hút dính trong mẫu đất không đƣợc vƣợt quá giá trị tiếp nhận khí của đĩa gốm. 
3.3.4 Trình tự thí nghiệm xác định SWCC 
Thí nghiệm xác định SWCC đƣợc thực hiện tại Phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật, 
Trƣờng Đại học Thủy lợi theo các bƣớc chính sau: 
a 
b 
c 
d 
Hình 3.11 Hình ảnh lấy mẫu thí nghiệm ở hiện trƣờng, (a) Khoan khảo sát tại đập 
Chúc Bài Sơn; (b) Ảnh nõn khoan của đập Chúc Bài Sơn; (c) Khoan khảo sát tại đập 
Khau Piều; (d) Ảnh nõn khoan của đập Khe Chão 
Bƣớc 1: Bão hòa đĩa tiếp nhận khí cao. Bão hòa đĩa tiếp nhận khí cao nhằm mục đích 
tạo mặt căng để ngăn cách pha khí và pha nƣớc. Trƣớc tiên, cho nƣớc vào đầy buồng 
bên dƣới đĩa qua ống dẫn và đẩy hết bọt khí trong buồng ra ngoài. Sau đó đặt đĩa vào 
một khay inox to, đổ nƣớc vào khay sao cho ngập trên mặt đĩa, ngâm đĩa trong nƣớc 3 
đến 5 ngày đến khi đĩa gốm bão hòa. Khi đĩa bão hòa thì nƣớc trong lỗ rỗng của đĩa 
66 
lƣu thông với nƣớc trong buồng. Áp lực nƣớc trong buồng luôn duy trì bằng không (uw 
= 0) bằng cách mở ống dẫn nƣớc ra ngoài không khí. 
Hình 3.12 Hình ảnh bão hòa mẫu thí nghiệm 
Bƣớc 2: Chuẩn bị mẫu. Sau khi khoan khảo sát, các mẫu đất đất nguyên dạng đƣợc 
đóng gói và bảo quản cẩn thận và chuyển về phòng thí nghiệm (Hình 3.11). Tiếp đó 
đƣa các mẫu đất vào dao vòng có chiều cao 2,0 cm và thể tích 60 cm3. Mẫu đất đƣợc 
bão hòa bằng cách đặt dao vòng chứa mẫu đất vào hộp nén của máy nén tam liên, phía 
trên và dƣới mẫu có đặt đá thấm và giấy thấm. Đổ nƣớc vào hộp nén đến khi ngập mẫu 
để mẫu đất bão hoà từ từ, đồng thời đặt tải trọng nén lên mẫu với cấp lực 0,05kG/cm2 
để mẫu không bị trƣơng nở. Quá trình bão hoà mẫu kéo dài khoảng hai đến ba ngày, 
khi mẫu bão hoà hoàn toàn thì khối lƣợng mẫu không thay đổi (Hình 3.12). 
Hình 3.13 Hình ảnh mẫu đất trong bình áp lực khí cao 
Bƣớc 3: Đặt mẫu thí nghiệm vào bình áp lực. Đặt mẫu đất đã đƣợc bão hòa vào bình 
áp lực, siết chặt nắp đậy và mở ống dẫn nƣớc ra ngoài không khí (Hình 3.13). Tăng áp 
67 
lực khí trong buồng lên 10 kPa, khi đó lực hút dính tác dụng lên mẫu đất trong bình áp 
lực là ua – uw = 10 – 0 = 10 kPa. Do tác dụng của lực hút dính, nƣớc trong mẫu đất sẽ 
thoát ra ngoài qua đĩa tiếp nhân khí cao. Trạng thái cân bằng của mẫu đạt đƣợc là khi 
khối lƣợng của mẫu không thay đổi (thƣờng là sau khoảng thời gian 2 đến 3 ngày). 
Bƣớc 4: Tăng áp lực khí trong bình. Sau khi mẫu đất đạt khối lƣợng ổn định thì tiếp 
tục tăng áp lực khí trong bình lên các cấp 25 kPa, 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa và 400 
kPa. Ở mỗi cấp áp lực cũng xác định khối lƣợng ổn định của mẫu. 
3.3.5 Các đặc trưng của đất dùng trong thí nghiệm 
Bảng 3.7 Bảng tổng hợp các đặc trƣng cơ bản của ba loại đất thí nghiệm 
STT Chỉ tiêu cơ lý 
Ký 
hiệu 
Đơn vị 
Đê hữu 
Cầu 
Đập Khau 
Piều 
Đập Chúc 
Bài Sơn 
1 Thành phần hạt 
 Nhóm hạt sạn - % 6,9 15,7 
 Nhóm hạt cát - % 31,9 28,6 37,9 
 Nhóm hạt bụi - % 36,5 43,4 30,4 
 Nhóm hạt sét - % 31,6 21,1 16,0 
2 Độ ẩm tự nhiên W % 26,95 25,30 26,13 
3 TLR tự nhiên  kN/m
3 
18,8 18,9 19,2 
4 TLR khô d kN/m
3
 14,8 15,1 15,2 
5 Tỷ trọng Gs - 2,70 2,69 2,69 
6 Hệ số rỗng e - 0,824 0,781 0,770 
7 Độ lỗ rỗng n % 45,18 43,85 43,50 
8 Độ bão hoà S % 88,3 87,14 91,3 
9 Giới hạn chảy WL % 40,05 37,13 34,16 
10 Giới hạn dẻo Wp % 22,34 20,24 22,64 
11 Chỉ số dẻo PI % 17,71 16,89 11,52 
12 Chỉ số chảy LI - 0,26 0,30 0,30 
13 Hệ số thấm bão hòa ks cm/s 2,84.10
-6 
3,78.10
-5
 6,24.10
-5
Kết quả thí nghiệm cho thấy đất đắp đê hữu Cầu có hàm lƣợng hạt mịn lớn nhất, tiếp 
đó là đến đất đắp đập Khau Piều và đập Chúc Bài Sơn. Hàm lƣợng hạt sét của 3 loại 
đất lần lƣợt là 31,6%; 21,1% và 16,0%. Vì vậy, tính dẻo của đất đắp đê hữu Cầu cũng 
cao hơn so với hai loại đất còn lại. Đồng thời, hệ số thấm bão hòa của đất đắp đê hữu 
Cầu có giá trị nhỏ nhất là ks = 2,84.10
-6
cm/s, tiếp theo lần lƣợt là hệ số thấm của đất 
68 
đắp đập Khau Piều và Chúc Bài Sơn với giá trị ks = 3,78.10
-5
cm/s và ks = 6,24.10
-
5
cm/s. Độ bão hòa của cả ba loại đất không khác nhau đáng kể, thay đổi trong phạm vi 
từ 88% đến 91% và đều ở trạng thái dẻo cứng. Các đặc trƣng cơ bản của ba loại đất 
đƣợc xác định và hợp trong Bảng 3.7. 
3.3.6 Kết quả thí nghiệm xác định SWCC 
Kết quả thí nghiệm xác định SWCC của ba loại đất đƣợc trình bày trong Phụ lục II và 
từ Hình 3.14 đến Hình 3.16. Giá trị độ ẩm thể tích bão hòa s của ba loại đất đắp đê 
hữu Cầu, đất đắp đập Khau Piều và đất đắp đập Chúc Bài Sơn lần lƣợt là 0,452; 0,439 
và 0,435. Kết quả thí nghiệm cho thấy khi lực hút dính nhỏ hơn giá trị khí vào thì độ 
ẩm thể tích giảm rất chậm chứng tỏ lƣợng nƣớc thoát ra khỏi mẫu không nhiều. Tuy 
nhiên khi lực hút dính vƣợt qua giá trị khí vào thì lƣợng nƣớc trong mẫu đất thoát ra 
nhanh và làm cho độ ẩm thể tích giảm nhanh chóng. AEV của ba loại đất thí nghiệm là 
đất đắp đê hữu Cầu, đất đắp đập Khau Piều và đất đắp đập Chúc Bài Sơn lần lƣợt là 42 
kPa, 26 kPa và 18 kPa. Nhƣ vậy, loại đất có hàm lƣợng hạt mịn lớn hơn, tính dẻo cao 
hơn thì có giá trị khí vào lớn hơn. Nguyên nhân là do khả năng giữ nƣớc của các hạt 
mịn tốt hơn so với hạt thô nên cần giá trị lực hút dính lớn hơn để nƣớc có thể thoát ra 
khỏi mẫu đất. Tốc độ thoát nƣớc của đất đắp đập Chúc Bài Sơn cũng lớn hơn so với 
hai loại đất còn lại. 
Hình 3.14 Kết quả thí nghiệm xác định SWCC của đất đắp đê hữu Cầu 
69 
Hình 3.15 Kết quả thí nghiệm xác định SWCC của đất đắp đập Khau Piều 
Hình 3.16 Kết quả thí nghiệm xác định SWCC của đất đắp đập Chúc Bài Sơn 
3.3.7 Ước lượng SWCC theo mô hình MK 
Trong điều kiện thực tế ở Việt Nam hiện nay, các thí nghiệm xác định SWCC thƣờng 
khá tốn kém và mất nhiều thời gian. Vì vậy, việc ƣớc lƣợng SWCC sử dụng trong các 
phân tích, tính toán ban đầu thực sự cần thiết.Trong nghiên cứu này, phƣơng trình 
Modified Kovacs (MK) đƣợc sử dụng để ƣớc lƣợng SWCC của các loại đất dùng trong 
nghiên cứu. Đây là một trong những mô hình đƣợc biết đến rộng rãi vì nó phù hợp với 
khá nhiều loại đất bao gồm cả đất rời và đất dính dính [28]. Các tham số hiệu chỉnh 
của mô hình dựa vào các dữ liệu liên quan đến đƣờng cong cấp phối hạt. Đây là dữ 
liệu rất phổ biến trong các tài liệu khảo sát địa chất ở Việt Nam. Ngoài ra, đây cũng là 
một mô hình đƣợc lựa chọn sử dụng trong bộ phần mềm địa kỹ thuật nổi tiếng là Geo 
Studio [5]. 
70 
Khi sử dụng phƣơng trình MK, SWCC của ba loại đất thí nghiệm đƣợc mô tả nhƣ 
trong Hình 3.17 đến Hình 3.19. Kết quả mô phỏng theo phƣơng trình MK cho thấy 
SWCC mô ph