Đánh giá một số đặc trưng động học đất nền đô thị trung tâm Hà Nội

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 28 
ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC TR NG ĐỘNG HỌC 
ĐẤT NỀN ĐÔ THỊ TRUNG TÂM HÀ NỘI 
TRẦN MẠNH LIỂU, TĂNG TỰ CHIẾN*, 
NGUYỄN VĂN THƢƠNG* 
Some dynamic characteristic of ground in Hanoi central urban 
area 
Abstract: Dynamic parameter of ground is essential for calculating 
the shock ressitance and assessing geological risk for urban area 
due to the impact of dynamic loads. However the dynamic 
properties of ground are not interested in Hanoi study properly. 
The paper presents a calulation method to evaluate some dynamic 
parameter of soil (wave propagation velocity Vs, dynamic shear 
modular), mapping of variation field of dynamic parameter and 
zonning mapping of sensitivity to dynamic loads for soils in Hanoi 
central urban area 
1. TỔNG QU N KHU VỰC NGHI N C U* 
1.1. Vị trí địa lý 
Đô thị Trung t m thành ph Hà N i đƣợc 
công trong ản đồ quy hoạch chung thành 
ph Hà N i năm 2030 tầm nhìn năm 2050 di n 
tích khoảng 754 km2. Gồm 12 quận và m t phần 
các huy n Mê Linh, Đan Phƣợng, Hoài Đức, 
Quận Hà Đông, huy n Thƣờng Tín, huy n 
Thanh Oai, huy n Gia L m. 
Phạm vi Đô thị trung t m Hà N i đƣợc gi i 
hạn ởi: 
- Phía Bắc giáp huy n Sóc Sơn 
- Phía Đông là các huy n Mê Linh, Đan 
Phƣợng, Hoài Đức 
- Phía Nam là các huy n Thanh Oai, 
Thƣờng Tín 
- Phía Đông là huy n Gia L m, Đông Anh 
*
 Đại học Khoa học tự nhi n 
 093008946 
 Email:lieutm.cus.vnu@gmail.com 
Hình 1. Bản đồ hành chính đô thị trung tâm 
thành phố Hà Nội 
1.2 Cấu trúc địa chất và tính chất cơ lý của 
đất nền khu Đô thị trung tâm Tp. Hà Nội 
Các trầm tích Đ tứ ở khu đô thị trung t m 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 29 
thành ph Hà N i đƣợc hình thành từ Pleistocen 
s m đến Holocen mu n. Theo các công trình 
nghiên cứu đã đƣợc công , trầm tích Đ tứ khu 
vực Hà N i đƣợc ph n chia nhƣ sau: 
H tầng L Chi (aQ1
1
lc) 
H tầng Hà N i (ap, am Q1
2-3 
hn) 
H tầng Vĩnh Phúc (Q1
3
 vp) 
H tầng Hải Hƣng (Q2
1-2
 hh) 
H tầng Thái Bình (Q2
3 
tb) 
Đất nền Hà N i theo các tài li u thu thập 
đƣợc chia làm 26 l p [5], ao gồm: 
TrÇm tÝch nh©n sinh (anQ2) 
Líp 1: §Êt lÊp thµnh phÇn hçn t¹p, tr¹ng th¸i 
kh«ng ®Òu. 
 Phô hÖ tÇng Th¸i B×nh trªn (aQ2
3tb2) 
Líp 2: Bïn ®¸y ao hå - A1. 
Líp 3: SÐt pha xen kÑp c¸t pha mµu n©u, n©u 
hång, tr¹ng th¸i dÎo mÒm - B1. 
Líp 4: C¸t h¹t nhá mµu x¸m n©u, tr¹ng th¸i 
xèp - B1. 
Phô hÖ tÇng Th¸i B×nh díi (a,l Q2
3tb1) 
Líp 5: SÐt mµu n©u vµng, tr¹ng th¸i dÎo cøng 
- dÎo mÒm - B2. 
Líp 6: SÐt pha mµu n©u, n©u vµng, tr¹ng th¸i 
dÎo cøng - dÎo mÒm - B2. 
Líp 7: SÐt pha mµu n©u x¸m, tr¹ng th¸i dÎo 
ch¶y, ch¶y lÉn Ýt h÷u c¬ - A2. 
Líp 8: SÐt pha xen kÑp c¸t pha, c¸t mµu n©u 
x¸m, tr¹ng th¸i dÎo mÒm - B1. 
Líp 9: C¸t h¹t nhá mµu x¸m xanh, tr¹ng th¸i 
chÆt võa - B2. 
Líp 10: SÐt pha mµu n©u x¸m, dÎo mÒm, cã 
chç xen kÑp c¸t pha, c¸t - B1. 
Phô hÖ tÇng H¶i Hƣng trªn (bQ2
1-2hh3) 
Líp 11: SÐt pha mµu x¸m ®en lÉn h÷u c¬, 
tr¹ng th¸i dÎo ch¶y, ch¶y - A1. 
 Phô hÖ tÇng H¶i Hƣng gi÷a (mQ2
1-2hh2) 
Líp 12: SÐt mµu x¸m xanh, tr¹ng th¸i dÎo 
mÒm - dÎo cøng - B1. 
Phô hÖ tÇng H¶i Hƣng díi (lbQ2
1-2hh1) 
Líp 13: Bïn sÐt mµu x¸m ®en lÉn h÷u c¬ - A1. 
 HÖ tÇng VÜnh Phóc (a,l,lbQ1
3vp) 
Líp 14: SÐt mµu x¸m vµng, x¸m tr¾ng, tr¹ng 
th¸i dÎo cøng - dÎo mÒm - B2. 
Líp 15: SÐt pha mµu n©u, vµng, ®á loang læ, 
tr¹ng th¸i dÎo cøng - nöa cøng - C. 
Líp 16: SÐt pha mµu x¸m ®en lÉn h÷u c¬, 
tr¹ng th¸i dÎo ch¶y, ch¶y - A2. 
Líp 17: C¸t pha xen kÑp sÐt pha, c¸t mµu 
x¸m vµng, tr¹ng th¸i dÎo - B2. 
Líp 18: C¸t h¹t nhá mµu n©u, n©u vµng - C. 
Líp 19: C¸t h¹t trung lÉn s¹n, sái mµu x¸m 
vµng, x¸m tr¾ng - D. 
 HÖ tÇng Hµ Néi (ap, amQ1
2-3hn) 
Líp 20: SÐt pha mµu n©u x¸m, tr¹ng th¸i dÎo 
mÒm, cã chç lÉn h÷u c¬ - B1. 
Líp 21: C¸t pha mµu x¸m ghi, tr¹ng th¸i dÎo, 
cã chç lÉn s¹n, sái - B2. 
Líp 22: Cuéi sái lÉn c¸t mµu x¸m, x¸m vµng - E. 
HÖ tÇng LÖ Chi (aQ1
1lc) 
Líp 23: C¸t pha mµu x¸m ghi, n©u, tr¹ng th¸i 
dÎo, cã chç lÉn s¹n, sái - C. 
Líp 24: Cuéi sái lÉn c¸t, sÐt mµu x¸m n©u, 
x¸m vµng - E. 
HÖ §Ö Tø kh«ng ph©n chia (Q) 
Líp 25: SÐt pha mµu n©u, n©u ®á loang læ, 
tr¹ng th¸i dÎo cøng - nöa cøng - C. 
Líp 26: SÐt, bét, c¸t kÕt phong hãa m¹nh - E. 
Tính chất cơ lý c a các l p đất nhƣ sau: 
Bảng 1. Tính chất cơ lý của đất đá trong khu vực nghiên cứu 
Lớp 
Độ ẩm 
tự nhiên 
(%) 
Khối 
lƣ ng 
riêng 
(g/cm
3)
Hệ số 
rỗng 
(-) 
Độ ẩm 
giới hạn 
chảy 
(%) 
Độ ẩm 
giới 
hạn dẻo 
(%) 
Độ sệt 
(-) 
Góc ma 
sát 
trong 
(đ ) 
Lực 
dính 
(kg/c
m
2)
SPT 
(búa) 
2 52,5 2,62 1,38 50,5 34,8 1,13 5
o44’ 0,08 2 
3 29 2,7 0,929 35 20 0,6 9
o03’ 0,21 5 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 30 
Lớp 
Độ ẩm 
tự nhiên 
(%) 
Khối 
lƣ ng 
riêng 
(g/cm
3)
Hệ số 
rỗng 
(-) 
Độ ẩm 
giới hạn 
chảy 
(%) 
Độ ẩm 
giới 
hạn dẻo 
(%) 
Độ sệt 
(-) 
Góc ma 
sát 
trong 
(đ ) 
Lực 
dính 
(kg/c
m
2)
SPT 
(búa) 
4 2,66 6 
5 31,5 2,71 0,915 44,5 25,9 0,3 10
o38’ 0,309 9,5 
6 28,9 2,7 0,847 37,6 23,6 0,38 12
o46’ 0,265 9 
7 4,21 2,66 1,181 43,8 43,8 0,88 7
o34’ 0,121 3 
8 31,6 2,67 0,931 33,8 24,1 0,77 13
o38’ 0,135 8 
9 2,69 12 
10 33,7 2,66 1,051 37,2 25,1 0,71 11
o10’ 0,162 8 
11 2,68 4 
12 35,6 2,7 1,029 45,2 26,7 0,48 10
o30’ 0,266 5 
13 54,7 2,59 1,483 49,6 33,5 1,32 5
o30’ 0,087 4 
14 30,2 2,72 0,877 44,5 25,9 0,23 12
o32’ 0,323 12 
15 26,9 2,71 0,801 37 22,9 0,29 14
o11’ 0,29 12 
16 34,6 2,68 1,037 36,7 24,5 0,83 11
o16’ 0,124 7 
17 25,8 2,68 0,823 28,6 20,1 0,67 15
o27’ 0,157 14 
18 2,69 29 
19 2,72 27 
20 29,5 2,68 0,954 33,8 22,8 0,61 9
o13’ 0,155 9 
21 2,71 22 
22 >50 
23 30 
24 >50 
25 12 
2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ 
CƠ SỞ TÀI LIỆU 
2.1. Cơ sở phƣơng pháp 
Tải trọng đ ng là tải trọng mà khi tác d ng 
vào ề mặt đất g y ra những hi n tƣợng rung 
đ ng ề mặt đất nền. 
Đất nền là m t tập hợp các phần tử có kích 
thƣ c, hình dạng khác nhau, đƣợc hình thành 
 ởi các cấu tử có mức đ liên kết khác nhau. 
Khi các phần tử đất dao đ ng có thể g y ra sự 
 iến đổi hình dạng, kích thƣ c và trạng thái 
c a các phần tử, điều này có thể dẫn đến sự 
thay đổi tính chất cơ lý c a đất nền. Vậy nên 
khi chịu tác d ng c a tải trọng đ ng sẽ xảy ra 
các phản ứng sau: 
- Đất nền khi bị biến dạng bao gồm biến 
dạng đàn hồi và biến dạng dƣ, trong đó iến 
dạng dƣ có tác d ng hấp thu năng lƣợng tại chỗ 
và làm tri t tiêu dao đ ng. Còn biến dạng đàn 
hổi giải phóng năng lƣợng ra xung quanh thông 
qua va chạm làm cho đất nền bị rung đ ng và 
biến đổi tính chất cơ lý. 
- Dao đ ng đất nền và thay đổi tính chất cơ 
lý là hai cách thức phá h y công trình khác nhau 
c a tải trọng đ ng. 
- Ở cùng m t mức năng lƣợng, nếu trạng thái 
tĩnh có chiều s u vùng ảnh hƣởng l n hơn tải 
trọng đ ng, thì ngƣợc lại tải trọng đ ng có vùng 
ảnh hƣởng l n hơn tải trọng tĩnh. 
Đặ đ ểm độ đ 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 31 
- Dao động của hệ vô số bậc tự do của 
đất n n 
Quá trình chuyển đ ng tự do c a mỗi phần tử 
đƣợc xem là tổng hợp c a các dao đ ng điều 
h a cùng tần s và cùng pha cho mọi phần tử 
trong h , c n iên đ thay đổi liên t c từ phần 
tử này đến phần tử khác sao cho tính liên t c 
không ị phá h y. Các dao đ ng thành phần đó 
là dao đ ng chu n hay dao đ ng có tần s riêng. 
Nhƣ vậy, dao đ ng c a vật thể đàn hồi ất k là 
tổng hợp các dao d ng chu n. Khi coi đất nền 
đồng nhất, iến dạng đ é thì dao đ ng c a đất 
nền là dao đ ng h vô hạn ậc tự do, mỗi m t 
 ậc tự do xem nhƣ m t dao đ ng chu n. 
- S ng đàn hồi 
Dao đ ng c a m t phần tử trong đất nền là sự 
chuyển đ ng có tính thuận nghịch c a phần tử 
đó xung quanh vị trí c n ằng. Nhờ sự chuyển 
đ ng c a các phần tử đã tạo ra sự va chạm v i 
các phần tử l n cận mà các dao đ ng đƣợc lan ra 
từ phần tử này đến phần tử khác. Quá trình dao 
đ ng đó gọi là sóng và sóng đó gọi là sóng đàn 
hồi. Yếu t không gian và tình chất đàn hồi c a 
môi trƣờng sẽ quyết định đến sự lan truyền dao 
đ ng c a sóng. Tính chất này đƣợc đặc trƣng 
 ởi t c đ truyền sóng. 
C ỉ ê ơ ả đặ độ 
 đ 
Tốc độ tru n s ng 
Tổ hợp nhiều lần c a tải trọng lên nền đất 
thực chất là sự tác đ ng c a tải trọng đ ng iến 
thiên theo chu k lên nền đất. Vi c tác đ ng 
theo chu k này làm cho các phần tử đất dao 
đ ng the chu k và lan truyền trong đất. Nhƣ ở 
trên đã nói, quá trình dao đ ng này chính là 
sóng đàn hổi và đặc trƣng c a nó là t c đ 
truyền sóng Vs. 
Mô đun đàn hồi E 
Khi đất nền chịu tác d ng c a tải trọng đ ng, 
thì ngoài vi c các phần tử đất dao đ ng theo tần 
s c a tải trọng nó c n ị iến dạng. Cho nên 
thông s đặc trƣng cho iến dạng này là mô đun 
đàn hồi E và mô đun iến dạng trƣợt đ ng G. 
Mô đun đàn hồi là quan h giữa ứng suất tác 
d ng vào đất nền v i iến dạng c a đất nền 
đƣợc thể hi n ởi công thức dƣ i đ y. Đặc 
trƣng c a mô đun iến dạng là khả năng ch ng 
lại iến dạng thẳng đứng nếu tải trọng thẳng 
đứng là không đổi. 
E= 
Trong đó: là ứng suất tác d ng 
 là iến dạng 
Mô đun cắt trượt G 
Nhƣ ở trên đã viết, mô đun cắt trƣợt G cũng 
là m t trong những thông s đặc trƣng cho iến 
dạng c a đất, nó là m i quan h giữa ứng suất 
cắt và góc trƣợt. Mô đun cắt trƣợt G v i đặc 
trƣng là khả năng ch ng lại iến dạng g y trƣợt 
c a vật li u và đƣợc thể hi n ởi công thức: 
G= 
Trong đó: là ứng suất cắt (hay ứng suất 
tiếp) và là góc trƣợt 
2.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu xác định 
các thông số đặc trƣng biến dạng động. 
C ơ í đú 
 ố ế độ đ 
Biến dạng c a đất nền theo m t góc đ có thể 
chia ra làm 2 loại iến dạng thể tích và iến 
dạng hình dạng. Biến dạng thể tích luôn luôn 
song hành v i ứng suất nén khi lan truyền tạo ra 
sóng nén, hay sóng dọc theo phƣơng nén chính. 
Dao đ ng ề mặt nền, dịch chuyển c a các 
l p đất khi có lan truyền chấn đ ng là kiểu iến 
dạng hình dạng, iến dạng trƣợt có thông s đặc 
trƣng là mođun iến dạng trƣợt G. Mođun iến 
dạng trƣợt G có thể xác định qua mođun nén E 
và h s viến dạng ngang ν. 
Mođun iến dạng trƣợt G đƣợc tính toán gần 
đúng là m t trong các giải pháp xác định các 
thông s đ ng học. 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 32 
- H. Senapathy và J.R Davie đã đƣa ra 
công thức chuyển đổi giữa mođun trƣợt G0,0001% 
và mođun trƣợt G0,375% dựa và chỉ s dẻo xác 
định ằng thí nghi m lăn và Cazagrande theo 
công thức [8]. 
 = 
Trong đó: PI là chỉ s dẻo xác định ằng thí 
nghi m lăn và thí nghi m Cazagrande 
G0.375% là mô đun trƣợt ứng v i iến dạng 
trƣợt 0,375 và đƣợc xác định theo m i quan 
h đã đƣợc Davie và Lewis đƣa ra 
G0.375% =200Su 
V i Su là cƣờng đ kháng cắt c a đất theo sơ 
đồ cắt nhanh không thoát nƣ c. 
- Hardin đã xuất phát từ các mô hình đàn 
hổi và tính dẻo c a môi trƣờng đã thiết lập quan 
h mođun trƣợt Gmax, hay mođun trƣợt biến 
dạng nhỏ v i ứng suất hi u quả , h s c kết 
OCR và h s r ng e nhƣ sau: 
Richart đƣa ra công thức xác định môđun 
trƣợt Gmax 
Đ i v i cát sạch 
Đ i v i cát thô 
Trong đó OCR = , k là đại lƣợng ph 
thu c vào chỉ s dẻo. 
Khi đề cập đến các mođun tƣơng ứng v i 
 iến dạng l n hơn 0,0001 khác giá trị mođun 
cực đại, m t s tác giả đã đƣa ra các kết luận 
khác nhau. Sun và nhiều ngƣời khác, Seed và 
nhiều ngƣời khác, ằng các thông tin về mođun 
trƣợt ứng v i iên đ iến dạng trƣợt, đã kết l n 
tỉ s G/Gmax iến đổi từ 1,7 - 11,3 ph thu c vào 
chỉ s dẻo. 
P ơ í ố độ y ó 
 ắ [9]. 
Dựa vào các thông s tĩnh học c a đất nền. 
Khi đánh giá về ảnh hƣởng c a đ ng đất cho 
m t lãnh thổ, thông thƣờng sử d ng thông s 
đặc trừng là t c đ truyền sóng Vs, ởi mỗi 
loại đất đƣợc đặc trƣng ởi m t t c đ truyền 
sóng. Trên cơ sở đó, vi c tính toán và so sánh 
t c đ truyền sóng v i v n t c gi i hạn sẽ cho 
phép đánh giá mức đ r i ro c a đ ng đất t i 
lãnh thổ đó. 
P ơ ơ ự 
Cơ sở c a phƣơng pháp là các tài li u đo địa 
chấn chi tiết c a các trận đ ng đất, điều ki n địa 
chất công trình trƣ c và sau đ ng đất, cùng v i 
những nghiên cứu về quy mô tính chất phá h y 
nền đất do các đ ng đất g y ra. Điều ki n cần và 
đ để xảy ra hóa lỏng c a nền đất có cấu trúc 
nền 2 l p, trong đó l p có khả năng hóa lỏng 
nằm dƣ i l p không hóa lỏng, ở các cấp đ ng 
đất khác nhau. Dựa vào m i quan h c a chiều 
dày l p có khả năng hóa lỏng nằm dƣ i và l p 
không có khả năng hóa lỏng nằm trên tiến hành 
ph n chia cấu trúc nền theo xác suất xảy ra hóa 
lỏng cho các cấp đ ng đất khác nhau. Từ đó 
ph n chia các khu vực nghiên cứu theo mức đ 
nguy hiểm. 
C ơ í m 
Nguyên tắc cơ ản c a các phƣơng pháp thí 
nghi m xác định các đặc trung đ ng học là: tạo 
ra chấn đ ng cho mẫu đất theo các kịch ản 
khác nhau về iên đ , tần s và các điều ki n 
 an đầu. Đồng thời thu nhận các thông tin iến 
dạng, ứng suất c a đất trong su t quá trình ứng 
xử v i chấn đ ng đó. Tùy thu c vào mức đ mô 
phỏng các kịch ản và cách thức thu nhận các 
thông tin, sẽ có các phƣơng pháp thí nghi m 
khác nhau. 
Thí nghiệm trong phòng 
Thí nghi m trong ph ng cho phép tạo ra 
nhiều kịch ản khác nhau. Đặc i t nó kiểm 
soát và cô lập đƣợc các điều ki n để thu 
đƣợc các thông tin cần thiết để thỏa mãn 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 33 
m c đích nghiên cứu, điển hình cho các thí 
nghi m này là: 
- Phƣơng pháp c t c ng hƣởng c a Hardin, 
Drenvich, Richart [9]. Nguyên lý chung c a 
phƣơng pháp này là dựa trên hi n tƣợng c ng 
hƣởng dao đ ng xoắn c a m t lăng tr . Tại thời 
điểm c ng hƣởng có tần s dao đ ng cƣỡng ức 
 ằng tần s riêng c a c t đất. Do vậy, có đƣợc 
các thông về dao đ ng cƣỡng ức, kích thƣ c 
cùng kh i lƣợng thể tích sẽ tính toán đƣợc 
mođun trƣợt G c a đất chính là đ cứng ch ng 
xoắn c a c t đất. 
Trong đó: γ, h, F là kh i lƣợng thể tích, 
chiều cao và di n tích mặt cắt ngang c a c t đất. 
Ω là tần s dao đ ng cƣỡng ức. 
Ƣu điểm c a thí nghi m này là đã mô phỏng 
t t nhất dao đ ng xoắn c a đất nền khi dao 
đ ng. Trên cơ sở lý thuyết này. Nhìn chung, tồn 
tại c a các phƣơng pháp c t c ng hƣởng là nhận 
 iết thời điểm c t c ng hƣởng có đ ph n giải 
thấp. Điều đó ảnh hƣởng đến đ chính xác c a 
kết quả. 
- Phƣơng pháp chất tải chu k . 
Nguyên lý chung c a các phƣơng pháp này là 
tác d ng vào mẫu đất các lực chu k hình sin, 
đo sự iến thiên iến dạng mẫu theo thời gian, 
hoặc cho mẫu iến dạng chi k hình sin, đo ứng 
suất tác d ng lên mẫu trong quá trình iến dạng. 
Ƣu điểm c a phƣơng pháp này là tạo ra đƣợc 
 iến dạng tùy ý. Kết quả thi đƣợc thí nghi m là 
các thông sô đ ng E, G. 
Thí nghiệm hiện trƣờng. 
Ƣu điểm là tiến hành trên chính đ i tƣợng 
nghiên cứu, nhƣng thành phần, tính chất cũng 
nhƣ không gian tồn tại c a đ i tƣợng khó có thể 
sáng tỏ đầy đ , do đó các thôn tin thu đƣợc từ 
thí nghi m ị chi ph i nhiều yếu t mà không 
thể cô lập đƣợc. Phƣơng pháp điển hình là 
- Phƣơng pháp tr c ng hƣởng. Nguyên lý 
c a phƣơng pháp là dựa trên hi n tƣợng c ng 
hƣởng c a c t đất khi ị dao đ ng thẳng đứng, 
hay dao đ ng u n tùy thu c vào kịch ản tác 
d ng. Các thông tin thu thập đƣợc trong thí 
nghi m là tần s c a lực kích đ ng ở thời điểm 
c ng hƣởng cùng v i các kích thƣ c c t đất và 
kh i lƣợng riêng. Từ các thông tin này sẽ tính 
toán ra mođun E ứng v i kích đ ng thẳng đứng, 
mođun G v i kích đ ng ngang. 
2.3. Quy trình tính toán, đánh giá và xây 
dựng bản đồ trƣờng biến đổi các đặc trƣng 
động học của đất nền 
Lự ọ ỉ ê tính toán 
Khi nền đất chịu ảnh hƣởng c a tải trọng 
đ ng, thì ngoài vi c các phần tử đất dao đ ng 
theo tần s c a tải trọng nó c n ị iến dạng. 
Cho nên t c đ truyền sóng Vs và mô đun trƣợt 
đ ng G là các đặc trƣng đ ng học mà có thể 
phản ánh đƣợc trạng thái c a đất và đánh giá 
đƣợc mức đ ổn định c a nền đất. Dựa trên cơ 
sở đó, tác giả lựa chọn hai đặc trƣng cơ ản là 
t c đ truyền sóng Vs và mô đun cắt trƣợt G để 
tính toán đánh giá. 
P ơ í 
Dựa vào các tính chất đặc trưng của đất n n 
C thể t c đ truyền sóng đƣợc tính theo 
công thức dƣ i đ y: 
Vs = 91 N
0.375
 (v i N là giá trị xuyên tiêu 
chu n) 
Mô đun cắt đ ng G: 
G = Vs
2
 (v i là kh i lƣợng thể tích tự 
nhiên) 
Cùng v i vi c sử d ng các phƣơng pháp 
tính toán, ta sử d ng thêm phần mềm Arcgis để 
x y dựng ản đồ trƣờng iến đổi các giá trị Vs 
và G. Phần mềm Arcgis cho phép ta tính toán 
các giá trị và khoanh vùng các trƣờng iến đổi 
Vs và G, dựa trên các kết quả thu đƣợc đánh 
giá các iến đổi c a 2 đặc trƣng đ ng học Vs 
và G mà có thể ph n vùng định lƣợng mức đ 
ổn định c a công trình. 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 34 
Hình 2. Sơ đồ minh họa quá trình phân vùng định lượng các giá trị động học đất n n 
 í ỉ ê độ ọ đ 
 - Tính giá trị Vstb và giá trị Gtb cho từng l p 
 V i mỗi l p có nhiều giá trị N c a từng h 
khoan, ta tính Ntb cho từng l p theo công thức: 
Ntb = 1 
Trong đó: N là chỉ s SPT c a 1 l p tính toán 
n là s lƣợng giá trị xuyên tiêu chu n c a l p 
tính toán 
Vstb = 91Ntb
0,375 
2 
Gtb = Vstb 3 
: là kh i lƣợng thể tích tự nhiên 
- Tính các giá trị Vs, G đặc i t 
Tính giá trị Vs cho một hố khoan 
Xét m t h khoan có thành phần các l p 
đất khác nhau, mỗi l p có giá trị xuyên tiêu 
chu n N 
Ta tính Vs c a từng l p tại h khoan đó theo 
công thức: 
Vsi = 91 N
0,375
 4 
Tiếp đó tính Vs c a 1 h khoan theo công 
thức: 
Vs = 5 
Trong đó: 
mi: là ề dày l p thứ i tại lỗ khoan đang tính 
m: là chiều s u c a lỗ khoan đang tính 
VSi: là t c đ truyền sóng c a l p thứ I tại h 
khoan đang tính. 
Tính tƣơng tự cho các h khoan. 
Tính giá trị G cho 1 hố khoan 
Xét 1 h khoan, mỗi l p đất trong h khoan 
đó có giá trị ( kh i lƣợng thế tích) khác nhau 
Gi = V
si
2
 6 
Tính G cho 1 h khoan theo công thức: 
G = 7 
Trong đó: m
i
: là bề dày l p thứ i tại lỗ khoan 
đang tính 
m : là chiều sâu c a lỗ khoan đang tính 
Gi: mô đun trƣợt đ ng c a l p thứ I tại h 
khoan đang tính 
Sau khi tính toán đƣợc các s li u, cần sử 
d ng phần mềm Arcgis v i các s li u đã tính 
toán, các bản đồ đã có để tiến hành n i suy, 
thành lập các bản đồ trƣờng biến đổi. Từ các 
bản đồ đó và các tiêu chu n đã iết, tiến hành 
đánh giá mức ổn định c a đất nền khu vực 
nghiên cứu. 
2.4. Kết quả tính toán đánh giá và xây 
dựng bản đồ trƣờng biến đổi các đặc trƣng 
của động học đất nền 
Kế q ả í s à G ừ ố 
khoan 
Dựa trên cơ sở tính toán c a phƣơng pháp 
truyền sóng cắt và áp d ng các công thức ở 
phần 2.2.4 ta thu đƣợc ảng giá trị Vs và G cho 
từng h khoan. 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 35 
Bảng 2. Giá trị Vs và G tính cho từng hố khoan 
STT 
Ký hiệu 
lỗ khoan 
Vs 
(m/s) 
Gs 
(MPa) 
STT 
Ký hiệu 
lỗ khoan 
Vs 
(m/s) 
Gs 
(MPa) 
1 BSS7 214,75 861,73 22 TT22 188,07 658,12 
2 LKT19 255,12 1205,36 23 GL57 191,98 726,49 
3 LK20 326,34 1788,72 24 LK2HN 322,94 1676,14 
4 BSS6 284,32 1403,55 25 HM70 304,51 1697,70 
5 SS14 226,82 1012,56 26 HM6 140,51 401,88 
6 BSS5 248,68 1106,64 27 HM65 221,66 979,54 
7 SS9 214,45 934,28 28 TL26 183,62 686,77 
8 SS6 178,83 685,82 29 TX24 180,96 720,31 
9 SS16 184,47 657,90 30 TX32 148,02 474,84 
10 BSS4 291,13 1511,17 31 TX46 202,41 762,07 
11 SS23 141,48 340,55 32 TX40 208,26 850,48 
12 SS42 299,99 1748,71 33 ĐĐ87 242,52 1130,45 
13 LK14HN 315,74 1653,39 34 ĐĐ16 212,56 870,02 
14 BSS2 279,70 1477,73 35 ĐĐ79 211,94 879,48 
15 LK15HN 269,22 1224,00 36 ĐĐ83 236,06 1092,53 
16 BSS4 291,13 1511,17 37 ĐĐ2 135,94 354,39 
17 SS22 238,29 1096,22 38 HBT32 178,33 695,27 
18 TL13 206,67 804,29 39 HBT82 173,58 593,95 
19 TLK11 226,75 960,48 40 HK76 152,23 605,22 
20 TL29 281,04 1482,23 41 HK29 183,33 683,43 
21 ĐA14 232,69 1028,30 42 HK95 162,67 649,50 
Kết quả tính toán giá trị trung bình Vs và G 
cho từng l p 
Sử d ng các công thức ở phần 2.2.4 và cơ sở 
lý thuyết về đặc trƣng đ ng học ta thu đƣợc 
 ảng giá trị trung ình c a Vs và G cho từng l p 
nhƣ sau: 
Bảng 3. Giá trị Vs và G cho từng lớp đất 
Lớp đất 
Vs 
(m/s) 
Gs 
(MPa) 
Lớp đất 
Vs 
(m/s) 
Gs 
(MPa) 
1 - - 14 231,0651 989,6160 
2 118,0124 228,0909 15 238,1059 1061,9641 
3 166,4007 491,5017 16 188,7788 618,6083 
4 178,1756 560,4087 17 244,8158 1093,2713 
5 211,6839 817,3811 18 321,6923 1928,2843 
6 207,4351 797,5587 19 352,4658 2193,0208 
7 137,3921 320,2624 20 207,4351 746,9200 
8 198,4724 703,0850 21 290,0347 1484,9385 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 36 
Lớp đất 
Vs 
(m/s) 
Gs 
(MPa) 
Lớp đất 
Vs 
(m/s) 
Gs 
(MPa) 
9 231,0651 968,6717 22 394,5982 2290,5392 
10 198,4724 672,1802 23 325,8081 1457,4308 
11 153,0431 379,0076 24 394,5982 2137,8366 
12 166,4007 491,5017 25 231,0651 994,8520 
13 153,0431 372,1165 26 394,5982 1985,1339 
Xây dựng bản đồ trƣờng biến đổi các 
thông số đặc trƣng động học. 
Sau khi tính toán xong các giá trị cho các h 
khoan và cho các l p đất trong khu vực nghiên 
cứu, ta sử d ng phần mềm Arcgis để thành lập 
 ản đồ trƣờng iến đổi các thông s Vs và Gs. 
Sau đó, sử d ng các s li u tính toán đƣợc và 
phầm mềm Arcgis ta n i suy đƣợc các ản đồ 
trƣờng iến đổi các giá trị Vs và G. 
Hình 5. Bản đồ trường biến đổi tốc độ 
 tru n s ng cắt Vs 
Có thể thấy, khu vực phía trung t m gồm 
các quận Hoàn Kiếm, Ba Đình, Đ ng Đa, Cầu 
Giấy, Hai Bà Trƣng, Thanh Xu n là các khu 
vực có chỉ s t c đ truyền sóng thấp, khu vực 
phía Bắc trung t m là khu vực có vận t c 
truyền sóng cao. Khu vực ở trung t m có G khá 
là thấp, càng ra rìa trung t m giá trị mô đun cắt 
trƣợt G càng tăng. 
Khi x y dựng đƣợc 2 ản đồ trên, ta ắt đầu 
luận giải mô hình trƣờng iến đổi đó dựa vào 
 ản đồ và các giá trị đặc i t mà ta tính đƣợc 
cho cách khoan trƣ c đó. 
Cu i cùng, ta dựa trên cơ sở ph n chia nền 
đất trong tiêu chu n Qu c gia về thiết kế công 
trình đ ng đất - TCVN 9386:2012 để ph n vùng 
định lƣợng mức đ nhạy cảm c a đất nền khu 
vực đô thị trung t m Hà N i, từ đó có thể đánh 
giá mức đ ổn định c a công trình. 
Hình 6. Bản đồ trường biến đổi giá trị mô đun 
cắt trượt G 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 37 
Phân vùng đánh giá mức độ nhạy cảm 
của đất nền đô thị trung tâm Hà Nội với tải 
trọng động 
Sau khi thành lập đƣợc ản đồ, dựa vào tiêu 
chu n TCVN 9386:2012, ph n đất nền Hà N i 
ra làm các vùng sau: 
Bảng 4. Phân vùng mức độ ổn định 
 của đất nền Hà Nội 
Cấp 
T c đ 
truyền sóng 
Vs (m/s) 
Mô đun trƣợt 
đ ng G 
(Mpa) 
Đặc i t nhạy 
cảm 
<100 <170 
Rất nhạy cảm 100 – 180 170 – 480 
Nhạy cảm 180 – 360 480 – 1.600 
Không nhạy 
cảm 
360 – 577 1.600 - 2.654 
Sau khi ph n vùng, ta đạt đƣợc kết quả sau: 
Hình 7. Bản đồ phân vùng m c độ ổn định theo 
giá trị tốc độ tru n s ng Vs 
Hình 8. Bản đồ phân vùng m c độ ổn định theo 
mô đun trượt G 
Từ hai ản đồ ta có thể dễ dàng nhận ra, khi 
vực gần trung t m có giá trị Vs và G khá thấp và 
đ y là các khu vực đặc i t nhạy cảm và nhạy 
cảm v i tải trọng đ ng nên cần lƣu ý t i sự tác 
đ ng c a tải trọng đ ng nhiều. Càng ra phía 
ngoài, các giá trị vận t c truyền sóng và mô đun 
trƣợt càng tăng. 
KẾT LUẬN 
- Các chỉ tiêu đ ng học đất nền rất cần thiết 
để tính toán đ ổn định cũng nhƣ thiết kế 
kháng chấn cho các công trình trong khu vực 
đô thị trung tâm thành ph Hà N i dƣ i tác 
đ ng c a tải trọng đ ng, đặc bi t là cho các 
công trình cao tầng, các công trình quan trọng, 
công trình ngầm. 
- Qua các kết quả đã tính toán đƣợc và theo 
tiêu chu n Vi t Nam về thiết kế công trình chịu 
đ ng đất - TCVN 9386:2012, có thể ph n chia 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 38 
nền đất khu đô thị trung t m thành ph Hà N i 
thành 4 vùng có mức đ nhạy cảm v i tải trọng 
đ ng khác nhau, làm cơ sở cho những nghiên 
cứu tiếp theo về thiết kế kháng chấn công trình 
trong khu vực đô thị trung t m Hà N i.: . 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Trần Mạnh Liểu, “Báo cáo tổng hợp đ 
tài: Nghiên c u định hướng quy hoạch khai 
thác và sử d ng không gian ngầm đô thị Hà 
Nội”. Vi n Khoa học công ngh xây dựng, s 
TC – ĐT/05-06-2. 
2. Trần Mạnh Liểu và nnk, “Đánh giá, dự 
báo trạng thái địa kỹ thuật môi trường đô thị và 
kiến nghị các giải pháp phòng ng a tai biến ô 
nhiễm môi trường địa chất một số khu đô thị Hà 
Nội”. Vi n KHCN X y dựng, Hà N i, 2005. 
3. Nguyễn Văn Phóng, Lê Trọng Thắng. 
“Nghi n c u đặc trưng biến dạng động của đất 
loại sét hệ tầng Thái Bình phân bố ở khu vực 
Hà Nội bằng thiết bị ba tr c động”. Tạp chí 
KHKT Mỏ - Địa chất, s 44, 10-2013. 
4. Nguyễn Văn Phóng, “Xác định một số ch 
ti u vật lý và động học của đất loại sét phân bố ở 
Đồng bằng Bắc Bộ bằng thí nghiệm u n tĩnh c 
đo áp lực nước lỗ rỗng CPTu ”. Tạp chí khoa 
học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, s 40 – 10/2012. 
5. Nguyễn Huy Phƣơng, Trần Thƣơng Bình 
và nnk, “Nghi n c u cơ sở khoa học đánh giá 
và dự báo các quá trình địa chất động lực các 
 n họa và sự cố ti m n tr n những vùng ung 
 ếu trọng điểm của Hà Nội và định hướng 
phòng ng a, đối ph và ử lý chúng”, Đề tài 
khoa học công ngh Thành ph Hà N i, mã s 
Bs-DL/05-2004-2, 2005. 
6. Nguyễn Huy Phƣơng, Trần Thƣơng Bình 
và nnk, “Nghi n c u hiện tượng cố kết động và 
biến đổi độ b n của đất n n Hà Nội dưới tác 
động của tải trọng động nhằm hoàn thiện hệ 
thống thông tin Địa kỹ thuật ph c v cho phát 
triển b n vững và đ phòng tai biến”, Đề tài 
KHCN thành ph Hà N i mã s 01C-04/08-
2007, tr249-258. 
7. Nguyễn Văn Phóng “Nghi n c u tính chất 
cơ học của trầm tích đệ t khu vực Hà Nội dưới 
tác động của tải trọng động”, luận án tiến sĩ 
trƣờng đại học Mỏ Địa chất, 2016. 
8. Lê Trọng Thắng, Nguyễn Văn Phóng, 
“Bước đầu nghi n c u thông số động học của 
đất bằng thí nghiệm ba tr c động”. Tuyển tập 
 áo cáo H i nghị khoa học kỷ ni m 50 năm 
ngày thành lập Vi n khoa học Công ngh X y 
dựng, Nhà xuất ản X y dựng, Hà N i, 2013. 
9. Lê Trọng Thắng , “Nghi n c u tính chất 
cơ học động của một số loại đất n n khu vực Hà 
Nội.”, Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất, mã s 
B2012-02-07, 2014. 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 39 
Người phản biện: PGS.TS TRẦN THƢƠNG BÌNH