Xem mẫu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN NGỌC THẮNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHOÁNG VẬT
MONTMORILLONITE ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA
TRỤ ĐẤT XI MĂNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2017
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN NGỌC THẮNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHOÁNG VẬT
MONTMORILLONITE ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA
TRỤ ĐẤT XI MĂNG
Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số chuyên ngành: 62.58.60.01
Phản biện độc lập 1: PGS. TS. Nguyễn Phi Lân
Phản biện độc lập 2: PGS. TS. Tô Văn Lận
Phản biện 1: GS. TS. Trần Thị Thanh
Phản biện 2: PGS. TS. Trần Tuấn Anh
Phản biện 3: PGS. TS. Võ Phán
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. Lê Văn Nam
2. PGS. TS. Nguyễn Minh Tâm
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực và không sao chép từ bất kỳ
một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án
Nguyễn Ngọc Thắng
i
TÓM TẮT LUẬN ÁN
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là đồng bằng lớn nhất Việt Nam được phủ bởi
trầm tích Holocence do sự lắng đọng trầm tích của hệ thống sông Mekong. Đất sét
trong vùng này thông thường gồm có các thành phần khoáng vật là Montmorillonite
(MMT), Illite, Chlorite, Kaolinite. Khoáng vật MMT trong đất sét ảnh hưởng đáng kể
đến tính trương nở và co ngót của đất. Áp lực trương nở hoặc tính co ngót phát triển có
thể phá hoại sự làm việc ổn định của các công trình có tải trọng nhẹ và kết cấu mặt
đường.
Luận án này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng MMT đến cường độ chịu
nén của mẫu đất xi măng bằng thí nghiệm nén một trục nở hông kết hợp với phương
pháp phân tích bằng tia X. Tất cả mẫu được bảo dưỡng trong môi trường nước ngọt
với thời gian bảo dưỡng là 7, 14 và 28 ngày. Đầu tiên, thí nghiệm được thực hiện trên
mẫu đất xi măng được chế tạo bằng sét Kaolinite với hàm lượng xi măng 20%, độ ẩm
khi trộn là 80% và hàm lượng MMT thay đổi từ 0%, 3,3%, 6,5% đến 9,8%. Kết quả thí
nghiệm cho thấy cường độ chịu nén và giá trị CT-value của mẫu đất xi măng giảm khi
tăng hàm lượng MMT. Kết quả tương tự cũng được tìm thấy trong mẫu đất xi măng sử
dụng đất sét ở ĐBSCL. Kết quả nghiên cứu này cũng giúp tìm ra hàm lượng xi măng
thích hợp cho đất sét ở ĐBSCL có hàm lượng MMT khác nhau.
Ngoài ra, mô hình nghiên cứu 1-g trong phòng thí nghiệm cũng được thực hiện để
đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng MMT trong đất sét đến khả năng chịu tải nén của
nền đất yếu gia cố trụ đất xi măng. Kết quả nghiên cứu trên mô hình thu nhỏ phòng thí
nghiệm cũng cho thấy với cùng một hàm lượng xi măng, khi tăng hàm lượng MMT,
cường độ chịu nén của nền đất gia cố trụ đất xi măng giảm.
ii
ABSTRACT
Mekong Delta, the largest delta in Vietnam, covered by Holocence sediment due to
sedimentation of Mekong River system. The soft clay in this area usually contains
minerals, including Montmorillonite (MMT), Illite, Chlorite, and Kaolinite. The
presence of MMT in clay has been reported to significantly affect to the swelling
properties of the soil. The development of swelling pressure or shrinkage of swelled
soil could reduce the stability of light building constructs and macroscopic structures
of road surface.
This research study focused on the influence of MMT content onto the unconfined
compressive strength of Cement Deep Mixing (CDM) by using the unconfined
compression test, X-ray CT method and laboratory scale model. All samples were
stabilized in fresh water for 7, 14 and 28 days before performing the test. The effect of
MMT content on the unconfined compression property of CDM specimens has been
performed using the standard samples (the diameter of 50 mm and the height of 100
mm), which were made of Kaolinite clay, cement (20%) and different MMT content
(0%, 3,3%, 6,5% and 9,8%) with 80% water content. From the experimental results,
we found that the unconfined compressive strength of CDM specimens and the CTvalue of soil cement specimens decreased with increasing the MMT content. The
similar behavior was also observed in the CDM specimens made of Mekong delta clay
with different MMT contents. This study also provide a good reference chart to
optimize the cement and MMT contents for improving the unconfined compressive
strength of the CDM specimens made of clays, which contain different amount of
MMT, including clay from Mekong River delta.
In addition, the 1-g laboratory model has been used to evaluate the influence of MMT
content in the clays on the compressive strength of soft ground supported CDM
columns. The results proved that the compressive strength of soft ground improved by
CDM columns when the MMT content increased.
iii
nguon tai.lieu . vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN NGỌC THẮNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHOÁNG VẬT
MONTMORILLONITE ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA
TRỤ ĐẤT XI MĂNG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 2017
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN NGỌC THẮNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHOÁNG VẬT
MONTMORILLONITE ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA
TRỤ ĐẤT XI MĂNG
Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số chuyên ngành: 62.58.60.01
Phản biện độc lập 1: PGS. TS. Nguyễn Phi Lân
Phản biện độc lập 2: PGS. TS. Tô Văn Lận
Phản biện 1: GS. TS. Trần Thị Thanh
Phản biện 2: PGS. TS. Trần Tuấn Anh
Phản biện 3: PGS. TS. Võ Phán
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. Lê Văn Nam
2. PGS. TS. Nguyễn Minh Tâm
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực và không sao chép từ bất kỳ
một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án
Nguyễn Ngọc Thắng
i
TÓM TẮT LUẬN ÁN
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là đồng bằng lớn nhất Việt Nam được phủ bởi
trầm tích Holocence do sự lắng đọng trầm tích của hệ thống sông Mekong. Đất sét
trong vùng này thông thường gồm có các thành phần khoáng vật là Montmorillonite
(MMT), Illite, Chlorite, Kaolinite. Khoáng vật MMT trong đất sét ảnh hưởng đáng kể
đến tính trương nở và co ngót của đất. Áp lực trương nở hoặc tính co ngót phát triển có
thể phá hoại sự làm việc ổn định của các công trình có tải trọng nhẹ và kết cấu mặt
đường.
Luận án này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng MMT đến cường độ chịu
nén của mẫu đất xi măng bằng thí nghiệm nén một trục nở hông kết hợp với phương
pháp phân tích bằng tia X. Tất cả mẫu được bảo dưỡng trong môi trường nước ngọt
với thời gian bảo dưỡng là 7, 14 và 28 ngày. Đầu tiên, thí nghiệm được thực hiện trên
mẫu đất xi măng được chế tạo bằng sét Kaolinite với hàm lượng xi măng 20%, độ ẩm
khi trộn là 80% và hàm lượng MMT thay đổi từ 0%, 3,3%, 6,5% đến 9,8%. Kết quả thí
nghiệm cho thấy cường độ chịu nén và giá trị CT-value của mẫu đất xi măng giảm khi
tăng hàm lượng MMT. Kết quả tương tự cũng được tìm thấy trong mẫu đất xi măng sử
dụng đất sét ở ĐBSCL. Kết quả nghiên cứu này cũng giúp tìm ra hàm lượng xi măng
thích hợp cho đất sét ở ĐBSCL có hàm lượng MMT khác nhau.
Ngoài ra, mô hình nghiên cứu 1-g trong phòng thí nghiệm cũng được thực hiện để
đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng MMT trong đất sét đến khả năng chịu tải nén của
nền đất yếu gia cố trụ đất xi măng. Kết quả nghiên cứu trên mô hình thu nhỏ phòng thí
nghiệm cũng cho thấy với cùng một hàm lượng xi măng, khi tăng hàm lượng MMT,
cường độ chịu nén của nền đất gia cố trụ đất xi măng giảm.
ii
ABSTRACT
Mekong Delta, the largest delta in Vietnam, covered by Holocence sediment due to
sedimentation of Mekong River system. The soft clay in this area usually contains
minerals, including Montmorillonite (MMT), Illite, Chlorite, and Kaolinite. The
presence of MMT in clay has been reported to significantly affect to the swelling
properties of the soil. The development of swelling pressure or shrinkage of swelled
soil could reduce the stability of light building constructs and macroscopic structures
of road surface.
This research study focused on the influence of MMT content onto the unconfined
compressive strength of Cement Deep Mixing (CDM) by using the unconfined
compression test, X-ray CT method and laboratory scale model. All samples were
stabilized in fresh water for 7, 14 and 28 days before performing the test. The effect of
MMT content on the unconfined compression property of CDM specimens has been
performed using the standard samples (the diameter of 50 mm and the height of 100
mm), which were made of Kaolinite clay, cement (20%) and different MMT content
(0%, 3,3%, 6,5% and 9,8%) with 80% water content. From the experimental results,
we found that the unconfined compressive strength of CDM specimens and the CTvalue of soil cement specimens decreased with increasing the MMT content. The
similar behavior was also observed in the CDM specimens made of Mekong delta clay
with different MMT contents. This study also provide a good reference chart to
optimize the cement and MMT contents for improving the unconfined compressive
strength of the CDM specimens made of clays, which contain different amount of
MMT, including clay from Mekong River delta.
In addition, the 1-g laboratory model has been used to evaluate the influence of MMT
content in the clays on the compressive strength of soft ground supported CDM
columns. The results proved that the compressive strength of soft ground improved by
CDM columns when the MMT content increased.
iii