Các phương pháp xác định cường độ và biến dạng của nền đất yếu

 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
127 
CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ VÀ BIẾN 
DẠNG CỦA NỀN ĐẤT YẾU 
ThS. Võ Thanh Toàn 
Khoa Cầu đường, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung 
Tóm tắt 
Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều 
đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Hồng và sông 
Mê Kông. Nhiều thành phố và thị trấn quan 
trọng được hình thành và phát triển trên nền 
đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp 
của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ 
biển. Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và 
phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến 
để xử lý nền đất yếu. 
Trong thực tế xây dựng, có rất nhiều 
công trình bị lún, sập hư hỏng khi xây dựng 
trên nền đất yếu do không có những biện pháp 
xử lý phù hợp, không đánh giá chính xác được 
các tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy việc 
đánh giá chính xác và chặt chẽ các tính chất cơ 
lý của nền đất yếu (chủ yếu bằng các thí 
nghiệm trong phòng và hiện trường) để làm cơ 
sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng phù 
hợp là một vấn đề hết sức khó khăn, nó đòi hỏi 
sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và 
kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm được 
tối đa các sự cố, hư hỏng công trình khi xây 
dựng trên nền đất yếu. 
Từ khóa 
Đất yếu, cố kết 
1. Mở đầu 
Đất yếu chưa có một khái niệm rõ 
ràng và thống nhất. Bởi vì trong mối quan 
hệ tương tác với công trình có qui mô và 
tải trọng khác nhau nền đất sẽ ứng xử 
khác nhau. Có khi nền đất là yếu với công 
trình này, lại không yếu với công trình 
khác. Nhìn chung đất yếu là đất có sức 
chịu tải thấp, vào khoảng 0.5–1.0 kg/cm2, 
có tính biến dạng lớn, hầu như bão hòa 
nước, có hệ số rỗng lớn (thường e > 1), 
module biến dạng thấp (E0 ≤ 50 kg/cm2), 
lực dính c theo kết quả cắt nhanh không 
thoát nước ≤ 0.15 kg/cm2, góc nội ma sát 
từ 00 đến 100 hệ số sức kháng cắt không 
đáng kể, 
Ngoài ra có thể định nghĩa nền đất 
yếu theo sức kháng cắt không thoát nước 
Su và trị số xuyên tiêu chuẩn N như sau: 
Đất rất yếu: Su ≤ 12.5kPa hoặc N≤2 
Đất yếu: Su ≤ 25kPpa hoặc N ≤ 4 
Như vậy nếu không áp dụng các giải 
pháp xử lý thích hợp thì việc xây dựng 
công trình trên nên đất yếu sẽ rất khó 
khăn hoặc không thực hiện được. 
2. Nguyên nhân làm nền đất yếu 
Đất yếu trong định nghĩa của là đất 
có độ bền cơ học, thủy lực không cao, dễ 
bị biến dạng khi gặp tải trọng. Như vậy 
tác nhân làm ra đất yếu có thể qui về ba 
nhóm chính. 
2.1. Do kết cấu 
Nguyên nhân này thường gặp ở các 
điều kiện địa chất đất sỏi, đá cuội, đá 
tảng. Các phần tử đất đá gối lên nhau 
không chắc chắn, ở một số tải trọng 
nhất định, công trình lún ít do đất biến 
dạng không nhiều, ở các tải trọng lớn 
hơn xảy ra đứt gãy hoặc lún lệch làm 
công trình đổ sập như đập Malpasset ở 
Pháp hoặc do yếu tố thay đổi về kết cấu 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
128 
chịu lực của vùng như sập một vài mỏ 
khai thác đá ở Việt Nam trong những 
năm gần đây có thể tính một phần là do 
yếu tố này. Cũng có trường hợp đất sét 
tạo gối nước trong lòng đất, công trình 
đặt lên làm nền đất biến dạng từ từ, 
hoặc khoan cọc móng tại vùng địa chất 
bên cạnh, dẫn tới nứt ra những khe 
ngang làm nước thoát đi, độ lún biến đổi 
đột ngột, một số nhà cao tầng ở thành 
phố Hồ Chí Minh có thể tính một phần là 
vì lí do này mà lún sập. 
2.2. Do độ ẩm 
Nguyên nhân này thường gặp ở đất 
cát và đất sét, nước trong đất tồn tại 
dưới hai dạng chủ yếu là tự do và liên 
kết. Đây là các tác nhân chính gây ra 
hiện tượng đàn hồi thủy lực và tính nén 
của đất. Các nhân tố này gây ra sự khó 
khăn lớn trong thi công, cản trở việc lắp 
đặt và sử dụng thiết bị gia cố. Hiện tượng 
này phổ biến ở các vùng đồng bằng ven 
sông, ven biển, các vùng rừng lâu năm 
và là yếu tố chính đối với các công trình 
thi công trên biển. 
2.3. Do đặc tính sinh hóa 
Nguyên nhân này thường gặp ở các 
điều kiện địa chất đã được gia cố. Trải qua 
thời gian, do các tác động sinh hóa, như 
phản ứng hóa học trong thành phần của 
chất gia cố với nước, hoạt động của sinh 
vật và vi sinh vật, đất đã được gia cố trở 
nên yếu đi. Đây là một vấn đề tương đối 
khó khăn đối với các công trình sử dụng 
biện pháp hóa học để gia cố đất như xi 
măng, thủy tinh, 
3. Phân biệt nền đất yếu và một số 
loại đất yếu thường gặp 
Đất mềm yếu nói chung là loại đất 
có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất 
có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 
daN/cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng 
lớn (e>1), có mô-đun biến dạng thấp (Eo< 
50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ. 
Khi xây dựng công trình trên đất yếu mà 
thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và 
hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí 
gây hư hỏng công trình. Nghiên cứu xử lý 
đất yếu có mục đích cuối cùng là làm tăng 
độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và 
độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi công và 
giảm chi phí đầu tư xây dựng. 
3.1. Cách phân biệt nền đất yếu 
Cách phân biệt nền đất yếu ở trong 
nước cũng như ở nước ngoài đều có các tiêu 
chuẩn cụ thể để phân loại nền đất yếu. 
Theo nguyên nhân hình thành: loại 
đất yếu có nguồn gốc khoáng vật hoặc 
nguồn gốc hữu cơ. 
- Loại có nguồn gốc khoáng vật: 
thường là sét hoặc á sét trầm tích trong 
nước ở ven biển, vùng vịnh, đầm hồ, 
thung lũng. 
- Loại có nguồn gốc hữu cơ: hình 
thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng 
thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại 
đây các loại thực vật phát triển, thối rữa 
phân hủy tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn 
với trầm tích khoáng vật. 
Phân biệt theo chỉ tiêu cơ lý (trạng 
thái tự nhiên): Thông thường phân biệt 
theo trạng thái tự nhiên và tính chất cơ lý 
của chúng như hàm lượng nước tự nhiên, 
tỷ lệ lỗ rỗng, hệ số co ngót, độ bão hòa, 
góc nội ma sát (chịu cắt nhanh) cường độ 
chịu cắt. 
Phân biệt đất yếu loại sét hoặc á sét, 
đầm lầy hoặc than bùn theo độ sệt 
Một số chỉ tiêu phân biệt loại đất 
mềm yếu: 
Bảng 3.1.Phân loại đất yếu dựa vào lượng nước, độ rỗng, cường độ chịu cắt 
Chỉ tiêu 
Hàm lượng nước tự 
nhiên (%) 
Độ rỗng tự nhiên 
Cường độ chịu 
cắt (kPa) 
Giá trị chỉ tiêu ≥ 35 và giới hạn lỏng ≥ 1,0 < 35 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
129 
Bảng 3.2. Phân loại đất yếu dựa vào hệ số co ngót, độ bão hòa, góc ma sát trong 
Chỉ tiêu 
Loại đất 
Hàm 
lượng 
nước tự 
nhiên 
(%) 
Độ rỗng 
tự nhiên 
Hệ số co 
ngót 
(Mpa-1) 
Độ bão 
hòa (%) 
Góc nội ma 
sát (o) 
(chịu cắt 
nhanh) 
Đất sét > 40 > 1,2 > 0,50 > 95 < 5 
Đất á sét 
(Đất bột) 
> 30 > 0,95 > 0,30 > 95 < 5 
3.2. Vị trí nền đất yếu 
Nền đất yếu thường gặp ở khu vực 
miền duyên hải (bãi bồi ven sông, biển) 
hoặc ở các thung lũng thuộc vùng núi, 
có chung đặc tính là lượng nước tự nhiên 
lớn (≥35%) độ lún cao, cường độ chịu cắt 
thấp (< 35kPa), hệ số rỗng lớn (e ≥ 1,0) 
và độ thoát nước kém, khi xây dựng 
công trình trên loại đất này dễ bị lún sụt. 
Từ các khu vực châu thổ Bắc bộ, 
Thanh - Nghệ Tĩnh, ven biển Trung bộ, đến 
đồng bằng Nam Bộ đều có những vùng đất 
yếu. Trong lĩnh vực nghiên cứu và xử lý 
nền đường đắp trên đất yếu trên các tuyến 
đường của Việt Nam, ngành GTVT đã có 
nhiều cố gắng trong việc ứng dụng công 
nghệ mới để xử lý hàng trăm km đường bộ 
đắp trên đất yếu và đã thu được những kết 
quả bước đầu đầy khích lệ. 
3.3. Các loại nền đất yếu thường gặp 
Đất sét mềm: gồm các loại đất sét 
hoặc á sét tương đối chặt, ở trạng thái 
bão hòa nước, có cường độ thấp; 
Bùn: Các loại đất tạo thành trong 
môi trường nước, thành phần hạt rất mịn 
(<200μm) ở trạng thái luôn no nước, hệ 
số rỗng rất lớn, rất yếu về mặt chịu lực; 
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. 
Đất bazan: Đây cũng là đất yếu với 
đặc điểm độ rỗng lớn, dung trọng khô bé, 
khả năng thấm nước cao, dễ bị lún sập. 
4. Các phương pháp xác định cường 
độ và biến dạng nền đất yếu 
4.1. Các phương pháp thí nghiệm xác 
định sức kháng cắt của đất yếu 
* Thí nghiệm nén đơn (Unconfined 
compression test) 
Cường độ chống nén của đất thường 
được xác định bằng cách nén đến phá hoại 
một mẫu trong điều kiện nở hông tự do. 
Lực phá hoại khi nén mẫu chỉ tác dụng 
theo một hướng. Do đó thí nghiệm này gọi 
là nén một trục – nén đơn. 
Cường độ chống nén của đất ứng với 
lúc mẫu bị phá hoại, được thể hiện khi có sự 
tăng biến dạng tương đối một cách rõ rệt 
hoặc thấy rõ mẫu đất bị phá hoại bằng mắt. 
Cường độ chống nén của đất cho phép 
đánh giá được sức chịu tải của nền tức là tải 
trọng cho phép để nền không bị phá hoại 
hoặc sức chịu tải của nền tức thời. 
Cường độ chống nén qu hay sức 
kháng nén đơn cực hạn của mẫu đất được 
tính theo công thức: 
A
Pq u max 
 (1) 
Trong đó: 
Pmax– Lực nén lớn nhất làm mẫu bị 
phá hoại (ghi nhận trên đồng hồ đo lực) 
A – Diện tích tiết diện mẫu bị phá 
hoại 
Tương quan giữa cường độ chống 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
130 
nén qu và giá trị sức chống cắt. 
Sức chống cắt không thoát nước hay 
lực dính không thoát nước. 
2
u
u
qc 
 (2) 
Trong đó: u= 0 
Thí nghiệm phù hợp để xác định sức 
chống cắt của đất sét bão hòa nước hoàn 
toàn. 
* Thí nghiệm cắt trực tiếp (Direct 
shear test) 
Tùy theo tương quan giữa tốc độ 
truyền lực nén và lực cắt, cùng điều kiện 
thoát nước của mẫu đất khi thí nghiệm, có 
thể phân biệt các phương pháp (sơ đồ) 
chính sau đây để xác định sức chống cắt. 
Tiến hành thí nghiệm trên mẫu đất 
có h=2cm, Ø=6.3cm. 
- Sơ đố cắt nhanh không cố kết (UU): 
Sau khi mẫu thí nghiệm đặt vào hộp 
cắt, cho tác dụng lực thẳng đứng N để xác 
định cấp áp lực pháp tuyến đầu tiên σ1. 
Cho hộp cắt ngập nước và kiểm tra các 
thiết bị đo. 
Tác động lực cắt ngang (T) chuyển 
động với vận tốc cắt khoảng 
1.25mm/phút và cho chuyển vị liên tục 
trong khoảng 9mm. Số đo ứng suất cắt 
được đọc ở đồng hồ gắn với vòng ứng biến 
theo từng khoảng chuyển vị bằng nhau. 
Phương thức tiến hành tương tự như 
trên cho 3 mẫu đất thí nghiệm với các cấp 
áp lực pháp tuyến khác nhau. 
Như vậy, ngay sau khi đặt ứng suất 
pháp σ, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư xuất 
hiện trong mẫu đất và trong suốt quá 
trình cắt nhanh áp lực nước lỗ rỗng thay 
đổi nhưng không đo đạc được chúng. 
Từ kết quả thí nghiệm, ta xác định 
được các thông số sức kháng cắt ở trạng 
thái ứng suất tổng cu và φu . 
- Sơ đồ cắt nhanh, cố kết (CU): 
Quá trình chuẩn bị đến thí nghiệm 
cắt là tương tự như trong thí nghiệm UU, 
ngoại trừ các dao vòng mẫu thí nghiệm 
cho cố kết trước theo từng cấp áp lực 
pháp tuyến dự kiến trước khi tiến hành thí 
nghiệm cắt. Trong thí nghiệm này cũng 
không đo được áp lực nước lỗ rỗng. 
Từ kết quả thí nghiệm, ta xác định 
được các thông số sức kháng cắt ở trạng 
thái ứng suất tổngccu và φcu . 
- Sơ đồ cắt chậm, cố kết (CD): 
Mẫu đất thí nghiệm được cố kết dưới 
áp lực nén thẳng đứng cho đến khi kết 
thúc giai đoạn cố kết ban đầu. Sau đó cắt 
mẫu với tốc độ dịch chuyển đủ chậm để 
nước có thể thoát ra. Tùy theo loại đất và 
khả năng của thiết bị mà chọn vận tốc cắt 
cho phù hợp. Sơ đồ thí nghiệm này có thể 
được xem như cắt ở trạng thái cố kết, 
thoát nước, cung cấp thông số ứng suất 
hữu hiệu. 
Từ kết quả thí nghiệm, ta xác định 
được trị số c’ và φ’ 
- Ưu điểm: 
+ Cơ sở lý thuyết đơn giản dễ chấp 
nhận. 
+ Là thí nghiệm đơn giản nhất để 
xác định sức chống cắt: cách chuẩn bị 
mẫu, thực hiện thí nghiệm đơn giản, 
không đòi hỏi máy móc phức tạp. Do vậy, 
thí nghiệm được sử dụng rộng rãi. 
+ Thời gian thực hiện nhanh. 
- Khuyết điểm: 
+ Máy cắt trực tiếp chỉ cắt theo một 
mặt phẳng ấn định trước, đôi khi mặt 
phẳng này chưa phải là mặt phẳng yếu 
nhất trong nền (đối với đất trầm tích 
không đồng nhất, mặt trượt là mặt xiên). 
Do vậy kết quả c, φ tìm được theo thí 
nghiệm này không phản ánh trung thực 
ứng xử của nền. 
+ Sự phân bố ứng suất trên bề mặt 
cắt là không đều. 
Do vậy để có kết quả chính xác hơn 
về hình ảnh của một mẫu đất khi làm việc 
trong phòng thí nghiệm giống như nền đất 
khi làm việc ở ngoài hiện trường, người ta 
thường dựa vào thí nghiệm nén 3 trục 
(triaxial compression test) thì sẽ tìm được 
c, φ chính xác hơn. Hơn nữa c, φ cũng 
được xác định theo 3 sơ đồ khác nhau phù 
hợp điều kiện thoát nước và tốc độ xây 
dựng công trình trong thực tế nhằm mục 
đích ứng dụng các thiết bị hiện đại trong 
nghiên cứu thí nghiệm xác định các thông 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
131 
số phục vụ cho tính toán ổn định lâu dài 
các công trình. 
* Thí nghiệm nén ba trục (Triaxial 
compression test) 
Thí nghiệm nén ba trục là thí nghiệm 
xác định sức kháng cắt của đất được áp 
dụng rộng rãi nhất hiện nay bởi vì thí 
nghiệm này mô hình hóa được đúng hơn 
trạng thái ứng suất tự nhiên của mẫu đất 
trong điều kiện thế nằm tự nhiên. Thí 
nghiệm được thực hiện trên mẫu đất hình 
trụ có tỉ số giữa chiều cao và đường kính 
bằng 2/1: kích thước mẫu thường là 100 x 
50mm hoặc 76 x 38mm. 
Trong thực tế, sức kháng cắt của đất 
thường được thực hiện theo 3 sơ đồ: 
Thí nghiệm không cố kết, không 
thoát nước đối với đất bão hòa, ký hiệu 
UU. 
Đây là sơ đồ thí nghiệm đơn giản, 
vận hành nhanh, giá thành rẻ và thông 
dụng nhất của thí nghiệm nén ba trục. Kết 
quả sức kháng cắt thu được là ở trạng thái 
ứng suất tổng. 
Những nguyên lý được trình bày sau 
đây chỉ liên quan đến đất bão hòa. Trong 
suốt quá trình thí nghiệm, nước lỗ rỗng bị 
khống chế không được thoát ra ngoài, 
mẫu đất không được cố kết dưới các tải 
trọng tác dụng lên nó. Vì nước và cốt đất 
hầu như không chịu nén và giả thiết trong 
nước không chứa không khí nên trong quá 
trình thí nghiệm mẫu không bị biến dạng 
thể tích. Khi thí nghiệm với đất bão hòa, 
độ tăng nào đó của ứng suất tổng tạo nên 
sự tăng tương ứng của áp lực nước lỗ rỗng 
(Δu = Δσ) và vì thế không xảy ra sự tăng 
ứng suất hiệu quả, tức là Δσ’=0. Khi đó ta 
có: Su = cu và u = 0. 
Giá trị Su gọi là sức kháng cắt không 
thoát nước của đất. 
Thí nghiệm cố kết, không thoát nước 
đối với đất bão hòa, ký hiệu CU. 
Trong phương pháp thí nghiệm có cố 
kết – không thoát nước, sau khi bơm nước 
vào buồng nén và tăng áp tạo ứng suất 
đẳng hướng σc lên mẫu đất, áp lực nước 
trong mẫu đất sẽ tăng lên một lượng bằng 
với σc, nếu mẫu đất là mềm và bão hòa 
hoàn toàn. Giữ yên áp lực trong buồng 
nén cho đến lúc áp lực nước lỗ rỗng thặng 
dư bên trong mẫu phân tán hết (có cố 
kết), lúc này ứng suất hữu hiệu theo các 
phương như nhau và bằng với áp lực 
buồng nén (σ1’= σ2’= σ3’= σc). 
Sau đó giữ nguyên áp lực buồng 
nén, khóa van thoát nước tức là thể tích 
mẫu đất bão hòa nước không đổi thể tích, 
gia tăng ứng suất thẳng đứngσ1 cho đến 
lúc mẫu đất bị trượt, đo áp lực nước lỗ 
rỗng gia tăng u trong suốt quá trình tăng 
tải. Vận tốc nén từ 1mm/phút đến 
2mm/phút. Trong quá trình áp ứng suất 
lệch q=Δu = σ1 - σ3 = Δσ1 . 
- Mẫu đất là cát rời hoặc đất dính cố 
kết thường (NC = normally consolidation), 
nếu không thoát nước áp lực nước lỗ rỗng 
sẽ tăng. 
- Mẫu đất là cát chặt hoặc đất dính 
cố kết trước mạnh (OC = over 
consolidation), nếu không thoát nước áp 
lực nước lỗ rỗng sẽ giảm. 
Kết quả thu được theo sơ đồ này là 
sức kháng cắt theo hai trạng thái: 
Đặc trưng sức kháng cắt cố kết 
không thoát nước: ccu và φcu sử dụng cho 
thiết kế đắp đất theo giai đoạn trên nền 
đất yếu. 
Đặc trưng sức kháng cắt cố kết, 
thoát nước: c’ và φ’ được dùng trong tính 
ổn định dài hạn. 
 Thí nghiệm cố kết, thoát nước, ký 
hiệu CD. 
Giống như trong thí nghiệm cố kết 
không thoát nước, mẫu thí nghiệm trước 
tiên được tiến hành cố kết dưới các tải 
trọng tác dụng lên nó nhưng ở giai đoạn 
nén, mẫu đất được thoát nước tự do. Sau 
đó tăng tải trọng gây cắt. Tốc độ tăng tải 
trọng gây cắt phải chậm đủ để đảm bảo 
rằng không xảy ra việc tăng áp lực nước 
lỗ rỗng. 
Vận tốc cắt (nén) cực đại được suy 
ra từ thời gian cố kết mẫu: 
100
0
max tb
H
V f

 (3) 
Trong đó: 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
132 
εf : Biến dạng tương ứng giai đoạn 
sụp đổ theo các thí nghiệm trước (εf=3% 
cho sét cứng hoặc sét cố kết trước; εf = 
6% cho các trường hợp khác); 
t100 : Thời gian cố kết 100% của 
mẫu; 
H0 : Chiều cao ban đầu của mẫu; 
b = 8.5; 
Đặc trưng sức kháng cắt nhận được, 
theo sơ đồ thí nghiệm này, ở trạng thái 
ứng suất hữu hiệu với các thông số c’ và 
φ’ riêng của mẫu. 
Thí nghiệm theo phương pháp CD 
nhằm mô phỏng ứng xử của đất vào giai 
đọan mà cố kết sơ cấp đã kết thúc. 
Các tham số sức chống cắt (c, φ) 
được thí nghiệm theo cùng một sơ đồ dựa 
vào máy cắt trực tiếp và máy nén 3 trục 
có sự khác nhau nhưng không đáng kể. 
Trong đó góc ma sát φ được thí 
nghiệm theo 2 sơ đồ khác nhau (CU) và 
(CD) trên các lọai máy lớn hơn góc ma sát 
của đất trong điều kiện không cố kết và 
không thoát nước (UU) trên 100 tùy theo 
tốc độ cắt hoặc nén. 
Lực dính của đất có khác nhau, 
nhưng không nhiều. 
Khi các công trình đất đắp như 
đường, đê, đập, được đặt trưc tiếp trên 
nền đất sét mềm và phải hoàn thành công 
trong một đợt thi công thì nên chọn các 
tham số sức chống cắt (c, φ) theo sơ đồ 
(UU). Khi đợt đắp thứ 2 trở đi thì chọn các 
tham số sức chống cắt (c, φ) theo sơ đồ 
(CU) hoặc (CD). 
Nếu các công trình này được đắp 
trên nền đất sét mềm có gia cố bằng 
giếng cát hoặc bấc thấm kết hợp gia tải 
trước thì các tham số sức chống cắt (c, 
φ) được chọn để thiết kế phải theo sơ 
đồ (CD). 
Bảng tổng kết của Ladd, năm 1971, 
về ứng dụng các phương pháp thí nghiệm 
khác nhau để tính sức chống cắt và sức 
chịu tải của đất nền dưới công trình. 
Bảng 4.1. Một số ứng dụng của phương pháp 
CD 
Công trình Ứng suất chống cắt 
CD 
Thi công công 
trình đất đắp 
từng lớp thật 
chậm trên nền 
sét mềm 
Ứng suất chống cắt 
tại chỗ có thoát nước 
sau khi đã cố kết 
Đập đất với sự 
thấm qua 
thường trực 
Ứng suất chống cắt 
của lõi đập có thoát 
nước, sau khi đã cố 
kết 
Mái dốc tự 
nhiên hoặc mái 
đào của hố 
móng 
Ứng suất chống cắt 
tại chỗ có thoát nước, 
sau khi đã cố kết 
Móng nông 
trên nền đất 
sét, sau khi lún 
ổn định 
Ứng suất chống cắt 
tại chỗ có thoát nước, 
sau khi đã cố kết 
Bảng 4.2. Một số ứng dụng của phương pháp CU 
Công trình và giai đọan làm việc 
tương ứng 
Ứng suất chống cắt CU 
Đắp lớp đất tiếp theo sau khi đã cho nền 
cố kết hoàn toàn với lớp đắp trước của 
công trình đất đắp, hoặc gia tải từng cấp 
trong gia tải trước 
Ứng suất chống cắt tại chỗ không thoát 
nước, ngay sau khi đắp lớp sau và nền đã 
cố kết hoàn toàn bởi tải của lớp đắp 
trước 
Xả nước hồ chứa nhanh. Lõi không thấm 
của đập chưa kịp thoát nước trong quá 
trình tháo đập 
Ứng suất chống cắt lõi đập không thoát 
nước, trong lúc xả nhanh hồ chứa, sau 
khi lõi đã cố kết hoàn toàn trong sự thấm 
thường trực 
Thi công nhanh công trình đất đắp trên 
suờn dốc 
Ứng suất chống cắt ngay sau khi gia tải 
không thoát nước, nền đã cố kết hoàn 
toàn bởi trọng lượng bản thân trước đó 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
133 
Bảng 4.3. Một số ứng dụng của phương pháp UU 
Công trình và giai đọan làm việc tương 
ứng 
Ứng suất chống cắt UU 
Thi công nhanh công trình đất đắp trên 
lớp sét mềm 
Ứng suất chống cắt ngay sau khi gia tải 
không thoát nước, nền sét mềm chưa cố 
kết hoàn toàn bởi tải trọng lượng bản 
thân (NC) 
Đập kích thước lớn khi thi công nhanh, 
độ ẩm của lõi không kịp thay đổi 
Ứng suất chống cắt không thoát nước của 
lõi sét đầm chặt của đập 
Móng nông thi công nhanh trên nền sét Sức chịu tải phụ thuộc ứng suất chống 
cắt không thoát nước 
* Thí nghiệm cắt cánh hiện trường (Field 
Vane test) 
Ta đã biết, khả năng thoát nước của 
lỗ rỗng của đất dính rất chậm nên trong 
một số trường hợp tính toán nền móng, 
đặc biệt nghiên cứu đất đắp trên nền đất 
yếu, thì thí nghiệm theo sơ đồ UU (không 
thoát nước, không cố kết) là thích hợp. 
Trong khi đó, việc xác định cu ở trong 
phòng thí nghiệm không phải lúc nào cũng 
thuận lợi, nhất là sét yếu và than bùn. 
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, 
người ta đề xuất một loại thí nghiệm, 
không cần tiến hành lấy mẫu nguyên 
dạng, có thể xác định nhanh chóng sức 
kháng cắt không thoát nước của đất yếu. 
Phương pháp cắt cánh thường được sử 
dụng trong các loại đất mềm yếu, khó có 
khả năng lấy mẫu nguyên dạng để thí 
nghiệm trong phòng như đất loại sét mềm 
yếu, cát hạt nhỏ và mịn bão hòa nước, các 
loại đất bùn và than bùn. Hiện nay, ở 
nước ta, khi thiết kế nền đất yếu, thiết kế 
thi công cọc khoan nhồi, hố móng, người 
ta thường sử dụng phổ biến các tài liệu thí 
nghiệm cắt cánh. 
Thí nghiệm cắt cánh theo nguyên 
tắc là cắt đất trên một mặt phẳng định 
sẵn. Nguyên lý thí nghiệm rất đơn giản là 
ấn vào trong đất một cánh cắt chữ thập 
bằng thép, sau đó quay cánh cắt cho đến 
khi đất bị cắt xoay tròn (phá hủy) xung 
quanh trục của nó và đo mô-men xoắn. 
Đất bị cắt trong thời gian khá nhanh, nước 
không kịp thoát ra ngoài nên thí nghiệm 
được xem như là theo sơ đồ UU. Ta tính 
được ứng suất tiếp τ, từ đó có sức kháng 
cắt không thoát nước Su (tức là cu) của 
đất yếu, do u = 0. 
37
6
d
M x

 
 (4) 
Trong đó: 
Mx: Mô-men giới hạn do ngọai lực 
tác dụng lên cần nối và cánh chữ thập 
d : Đường kính cánh chữ thập 
Thí nghiệm cắt cánh có độ tin cậy 
tương đối tốt. Các sai sót có thể có do thí 
nghiệm cắt cánh thường là: cánh cắt quá 
dày, tỷ lệ chiều cao với bề rộng cánh 
không phù hợp, ma sát. 
4.2. Các phương pháp thí nghiệm xác 
định tính nén lún của đất yếu 
Bên cạnh các tham số (c, φ) đặc 
trưng cho sức chống cắt của đất nền. Tính 
nén lún của nền đất yếu còn được đặc 
trưng bởi các hệ số nén lún a hoặc chỉ số 
nén Cc; hệ số cố kết thẳng đứng Cv; mô-
đun biến dạng E0. 
Sau đây là một số phương pháp thí 
nghiệm xác định mô đun biến dạng E của 
nền đất. 
Mô-đun biến dạng E cho biết khả 
năng chống lại tác dụng nén lún của tải 
trọng tác dụng. 
- Khi E càng nhỏ thì đất càng yếu và 
biến dạng lún lớn. 
- Khi E càng lớn thì đất tốt và biến 
dạng lún nhỏ. E = 300 ÷ 5000kN/m2 (đất 
bùn yếu) đến 100000kN/m2 (đá gốc, đá 
tảng). 
- Mô-đun đàn hồi là mô đun chỉ xét 
đến biến dạng đàn hồi. 
- Mô-đun biến dạng khi xét đến biến 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
134 
dạng đàn hồi và biến dạng dư. 
* Thí nghiệm bàn nén hiện trường: 
Khi xác định E trong phòng nghiệm 
không phản ánh hoàn toàn đầy đủ tính 
liên tục của đất (đất nền bị nở hông khi 
chịu nén), để có giá trị E phù hợp với 
trạng thái của khối đất tự nhiên, người ta 
dùng phương pháp thí nghiệm bàn nén 
hiện trường. 
Ngành xây dựng thường dùng bàn 
nén vuông có cạnh từ 0,3m; 0,45m; 
0,6m; 0,75m; Ngành cầu đường thường 
sử dụng bàn nén tròn có đường kính 
0,75m. Đôi khi, bàn nén được tiến hành ở 
đáy hố khoan với những bàn nén tròn 
cùng đường kính lỗ khoan. 
Thí nghiệm bàn nén hiện trường là 
tăng tải từng cấp lên bàn nén, đo chuyển 
vị đứng của bàn nén ứng với từng cấp tải 
trọng, cho đến khi đạt được tải trọng giới 
hạn Pult (tải trọng ứng với giá trị đó, 
chuyển vị đứng của bàn nén giảm dần về 
giá trị ổn định. Giá trị ổn định được chọn 
khi trong khoảng thời gian 1 giờ độ lún 
nhỏ hơn 0,2mm). 
Từ kết quả bàn nén hiện trường, ta 
vẽ đường cong quan hệ giữa ứng suất và 
biến dạng đứng của bàn nén. 
Mô đun đàn hồi của nền đất được 
xác định theo biểu thức: 
s
pRE
 .).1(57,1 2
 (5) 
Trong đó: 
ν : hệ số Poisson 
R : bán kính bàn nén 
Δp: biến thiên cấp áp lực trong pha 
đàn hồi 
Δs: biến thiên độ lún, tương ứng 
khoảng cấp áp lực nêu trên 
* Phương pháp nén cố kết (OCT): 
Độ lún của đất yếu bão hòa nước, 
dưới tác dụng của tải trọng, xảy ra hiện 
tượng cố kết. 
Hiện tượng này có thể xác định trên 
thiết bị nén một trục không nở hông và thí 
nghiệm nén 3 trục. Tuy nhiên, thí nghiệm 
nén 3 trục tiến hành khá phức tạp. Thí 
nghiệm nén cố kết được tiến hành trên 
máy nén một trục nhằm xác định sự thay 
đổi chiều cao của một mẫu đất nguyên 
dạng trong một hộp hình trụ không cho 
phép biến dạng ngang và chịu áp lực 
thẳng đứng. 
Mẫu đất được lấy vào trong một dao 
vòng bằng thép không rỉ, cứng có đường 
kính 70mm, chiều cao 20mm. Dao vòng, 
có mẫu đất, được đặt trong một hộp nén 
với 2 viên đá bọt ốp trên và dưới. Cả hộp 
được đặt chìm trong nước. 
Hộp mẫu được đặt trong hệ khung 
đặc biệt, có thể gia tải qua cánh tay cân, 
trên đó treo các quả cân có trọng lượng 
khác nhau. Đo chuyển vị thẳng đứng mẫu 
đất bằng thiên vân kế gắn liền với khung. 
Tiến hành chất tải theo cấp đầu tiên 
của cấp áp lực dự kiến (0,25 - 0,5 - 1,0 - 
2,0 - 4,0 - 8,0 - 16,0 - 32,0 kg/cm2) 
Kết quả quan trắc được thể hiện 
dưới 2 dạng biểu đồ: 
+ Biểu đồ quan hệ giữa hệ số rỗng – 
cấp áp lực. 
+ Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị - 
thời gian. 
Tại hai điểm bất kỳ trên đường cong 
nén lún ta có thể rút ra biểu thức: 
)1( 00 ee
H
HE 

 (6) 
Ta gọi
v
e a

 là hệ số nén lún và 
khi đó ta có: 
0
0
1
v
eE
a
Phương pháp dùng bảng tra: 
Loại đất Mô đun biến dạng E (Mpa) Hệ số Poisson ν 
Cát rời 10,35÷24,15 0,20÷0,40 
Cát chặt trung bình 17,25÷27,60 0,25÷0,40 
Cát chặt 34,50÷55,20 0,30÷0,45 
Cát lẫn đất bột 1,035÷17,25 0,20÷0,40 
 Thông báo Khoa học và Công nghệ Information of Science and Technology 
 Số 2/2016 No. 2/2016 
135 
Loại đất Mô đun biến dạng E (Mpa) Hệ số Poisson ν 
Cát sỏi 69,00÷172,50 0,15÷0,35 
Sét mềm 2,07÷5,18 0,20÷0,50 
Sét dẻo trung bình 5,18÷10,35 0,20÷0,50 
Sét cứng 10,35÷24,15 0,20÷0,50 
5. Kết luận 
Khi nghiên cứu về các đất yếu, cần 
tiến hành các thí nghiệm để xác định các 
đặc trưng cơ học (cường độ chống cắt và 
các đặc trưng biến dạng) của chúng. 
Các chỉ tiêu biểu thị sức kháng cắt 
của đất gồm có lực dính kết c và góc ma 
sát trong φ. Tuỳ theo các giải pháp thiết 
kế khác nhau màc, φ sẽ được xác định 
theo các phương pháp thí nghiệm khác 
nhau. 
Các chỉ tiêu biểu thị tính nén lún của 
đất gồm có: hệ số nén lún av hoặc chỉ số 
nén Cc; hệ số cố kết thẳng đứng Cv; mô 
đun biến dạng E0. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Bùi Trường Sơn, 2009. “Bài giảng địa chất công trình”. 
[2] Bùi Trường Sơn, 2009. “Thổ chất và công trình đất”. 
[3] Châu Ngọc Ẩn, 2009. “Cơ học đất”. NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh 
[4] K.H.Head, 1994. “Soil laboratory testing, volume 2, Permeability, shear strength and compressibility”. 
[5] Tiêu chuẩn xây dựng TCVN 8868-2011; TCVN 4199-1995; TCVN 4200-2012; TCVN 9354-2012.