Nghiên cứu cơ chế tương tác và xác định các thông số tương tác đất với cốt phục vụ tính toán ổn định công trình đất có cốt

 79
nghiªn cøu c¬ chÕ t­¬ng t¸c vµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè t­¬ng t¸c 
®Êt víi cèt phôc vô tÝnh to¸n æn ®Þnh c«ng tr×nh ®Êt cã cèt 
PGS.TS. Vũ Đình Hùng 
Ban quản lý TW các DA Thuỷ lợi (CPO) – Bộ NN&PTNT 
ThS. Khổng Trung Duân 
Vụ Khoa học, Công nghệ và Môi trường – Bộ NN&PTNT 
Tóm tắt: Công nghệ đất có cốt vải địa kỹ thuật (VĐKT) hiện là một trong những giải pháp đang 
được ứng dụng rất rộng rãi trong xây dựng công trình đất yếu bởi tính hiệu quả về mặt kỹ thuật và 
kinh tế. Tuy nhiên, có một thực tế khó khăn trong ứng dụng công nghệ này là cần những thông số 
nào, phương pháp xác định và sử dụng chúng trong tính toán ổn định như thế nào là phù hợp? Bài 
báo trình bày các cơ chế tương tác chủ yếu của đất với cốt, trên cơ sở đó đưa ra những thông số 
cần phải xác định và phương pháp xác định chúng; Bên cạnh đó, bài báo cũng giới thiệu một số kết 
quả nghiên cứu trong phòng về xác định các thông số này, những bình luận giúp cho người thiết kế 
hiểu sâu sắc về các thông số, có thể chọn theo kinh nghiệm và thí nghiệm, xử lý các thông số đưa 
vào trong tính toán cho phù hợp. 
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Đất được ổn định cơ học nhờ cốt là các vật 
liệu đưa vào từ bên ngoài không phải là một ý 
tưởng mới. Công nghệ đất có cốt được bắt đầu 
từ những vật liệu cốt sơ khai như rơm thêm vào 
đất sét để nâng cao chất lượng gạch không 
nung, sử dụng thân cây và cành cây trong gia cố 
nền móng của đê và đường, tiếp đến là việc sử 
dụng các thanh/dải kim loại, sau đó là việc chế 
tạo lưới chất dẻo bền vững Tensar và Tanax có 
độ cứng chịu giãn cao và chống được ăn mòn, 
đã làm cho việc sử dụng cốt lưới với đất đắp ma 
sát-dính phát triển, ngày nay là vật liệu vải địa 
kỹ thuật bằng chất dẻo (polymer geotextile), bao 
gồm cả loại dệt lẫn không dệt (gọi chung là Vải 
địa kỹ thuật) đã làm cho các công trình đất được 
ổn định bằng cốt ngày càng trở nên phổ biến. 
Sự phát triển công nghệ đất có cốt không chỉ 
dừng lại ở phát triển về vật liệu chế tạo cốt mà 
còn phát triển cả phương pháp tính như [1]: 
Phương pháp khối trượt nêm hai phần, phương 
pháp phân mảnh để tính toán mặt trượt tròn, 
phương pháp ứng suất kết hợp, phương pháp 
mặt trượt xoắn ốc logarit, phương pháp trọng 
lực dính kết, Không dừng lại ở các phương 
pháp tính, phần mềm tính toán địa kỹ thuật cũng 
đã cố gắng đưa thêm trường hợp tính toán có cốt 
tham gia (Sted, Geo-Slope, Plaxis, ). 
Thực tế ứng dụng công nghệ này hiện ở Việt 
Nam còn gặp một số khó khăn như chưa có một 
tài liệu hướng dẫn tính toán đầy đủ về công 
nghệ, nhiều người thiết kế và thi công chưa hiểu 
được bản chất cơ chế tương tác đất với cốt, các 
thông số tính toán và phương pháp xác định, 
dẫn đến chọn và xử lý số liệu đầu vào gặp nhiều 
khó khăn mỗi khi tính toán, ... 
Bài báo xin giới thiệu một số kết quả nghiên 
cứu lý thuyết, thí nghiệm làm cơ sở đưa ra bộ số 
liệu đầu vào cho phân tích ổn định công trình 
đất có cốt của nhóm nghiên cứu Trung tâm 
Thủy công nay là Viện Thủy công thuộc Viện 
Khoa Thủy lợi Việt Nam. 
II. CƠ CHẾ TƯƠNG TÁC ĐẤT CỐT 
Có hai cơ chế tương tác chủ đạo đất và cốt là 
phương thức truyền lực thông qua ma sát và 
phương thức truyền lực thông qua sức cản bị 
động của đất. Bài báo này giới thiệu các nghiên 
cứu sử dụng cốt gia cố dạng vải với 3 tính năng 
(gia cố, lọc + dẫn nước và phân cách) nên 
phương thức nghiên cứu được xem xét chỉ là 
sức cản do ma sát. Có hai trạng thái giới hạn có 
thể xẩy ra đối với cơ chế tương tác này đó là sự 
trượt của đất trên cốt và cốt bị kéo tuột khỏi đất 
(hình 1). Sức cản ma sát được xác định từ hai 
 80 
trạng thái này thông qua hai thí nghiệm tương 
ứng đó là Cắt trực tiếp và Kéo rút. 
Hình 1. Mô hình tương tác đất - cốt 
a. Khối đất trượt trên mặt vải; b. Khối trượt 
gây ra sự kéo rút vải khỏi khối đất 
2.1. Đất trượt trên vải – sức kháng cắt 
Hình 1a mô tả trạng thái phá hoại do khối đất 
trượt trực tiếp trên bề mặt của cốt vải. Biểu thức 
tổng quát của sức kháng cắt trực tiếp được đưa 
ra như sau: 
fds.tg ds = ds.tg + (1 - ds)tg ds (1) 
Trong đó: fds- hệ số kháng cắt trực tiếp; ds- 
góc ma sát của đất từ thí nghiệm cắt trực tiếp; - 
góc ma sát bề mặt giữa cốt và đất; ds- phần 
diện tích bề mặt cốt tạo ra sức kháng cắt trực 
tiếp. 
Khi ds = 0, thì đó là trường hợp cắt đất trên 
đất và fds = 1,0. Khi ds = 1,0, thì đất bị cắt trên 
bề mặt phẳng của cốt (dạng tấm) và fds=
dstg
tg

2.2. Cốt tuột khỏi đất – sức kháng kéo 
Hình 1b mô tả trạng thái phá hoại do cốt vải 
bị kéo tuột khỏi khối đất. Biểu thức tổng quát 
biểu diễn sức kháng kéo với các đại lượng liên 
quan trình bày ở (2): 
Tb = As.'a.tg (2) 
Trong đó: Tb - sức kháng kéo; As- diện tích 
ma sát; 'a- ứng suất pháp trung bình hiệu quả, 
lấy bằng 0,75v (Andersen và Nielsen, 1984), 
với v- áp lực thẳng đứng của lớp phủ. 
2.3. Biểu hiện cải thiện góc ma sát trong và 
lực dính của khối đất nhờ cốt 
Dưới tác dụng của tải trọng, nếu trạng thái 
ứng suất tại mỗi điểm bất kỳ trong khối đất đều 
thoả mãn điều kiện  tg + c thì khối đất ổn 
định. Trường hợp không ổn định hay ổn định ở 
mức độ thấp, ta cần có các biện pháp làm tăng 
giá trị vế phải của phương trình (tg + c), tức 
là tăng hoặc c, hoặc cả và c. 
Xét một phân tố đất có cốt tham gia chịu lực 
đồng thời hình 2 dưới đây: 
3 
1
dA
T

 R
C
S3
S1
dAT

Hình 2. Sơ đồ tính toán ổn định của khối đất ở 
trạng thái giới hạn trong trường hợp đất có cốt 
Các lực trên hình 2: S1= 1.dA.cos ; S3= 
3.dA.sin ; C = c.dA (lực dính); T = R.dAT = 
R.dA.sin( -) (lực trong cốt); R-lực ma sát 
trong của đất; R- ứng suất trong cốt lấy đối với 
1m2 mặt cắt ngang của phân tố đất. 
Có hai trạng thái giới hạn đối với đất có cốt 
xẩy ra, đó là: (i) Khi cốt mất khả năng chịu lực 
và bị đứt; (ii) Khi cốt bị trượt trong đất do thiếu 
lực ma sát giữa cốt và đất. 
Giới hạn 1: Trường hợp xẩy ra khi R = 
R
max, trạng thái giới hạn này lực dính trong đất 
tăng thêm một lượng là [2]: 
cR = c +
Ka
R
2
max
; với, cR=
Ka
R
2
max
(cR- lực dính quy đổi khi có cốt) 
Giới hạn 2: Khi cốt bị trượt (chiều dài neo 
vải không đảm bảo) trong đất thì R = .n, 
trạng thái giới hạn này hệ số góc ma sát trong 
của đất được tăng lên [2]: 
sin R=
Ka
Ka
Ka
Ka
1
1
1
1


=sin 
Biểu diễn trị số tăng của góc ma sát trong của 
đất dưới dạng biểu thức sau, sin R: 
 sin R = sin R - sin 
= 
)1)(1(
)1)(1()1)(1(
aa
aaaa
KK
KKKK


= 
)1)(1(
2
aa KK 

Trong đó: Ka - hệ số áp lực chủ động của đất; 
maxR- lực lớn nhất trong cốt lấy đối với 1m
2 
mặt cắt ngang của phân tố đất; - hệ số ma sát 
 81
giữa cốt và đất; - góc ma sát trong của đất; R, 
cR- góc ma sát trong và lực dính quy đổi của đất 
có cốt. 
III. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ TƯƠNG 
TÁC BẰNG THÍ NGHIỆM CẮT VÀ KÉO 
3.1. Thiết bị thí nghiệm 
Thiết bị thí nghiệm được sử dụng loại AIM-
2656 – Modified Direct Shear Apparatus của Ấn 
độ (tại Phòng thí nghiệm của Viện Thuỷ công 
và Trường Đại học Thuỷ lợi). Thí nghiệm được 
thực hiện trong hộp cắt có kích thước 
60x60mm, chiều cao mẫu 30mm. 
3.2. Vật liệu thí nghiệm 
Vật liệu thí nghiệm là 5 loại đất điển hình 
xây dựng đê biển ở miền Bắc như bảng 1. 
Bảng 1: Chỉ tiêu cơ lý của một số loại đất thí nghiệm 
Loại đất 
Tỷ lệ hạt cát 
lọt sàng 
0,10mm (%) 
Độ ẩm tốt 
nhất Wtn (%) 
Dung trọng khô 
lớn nhất k max 
(KN/m3) 
Lực dính c 
(KN/m) 
Góc ma sát 
trong (độ) 
Ninh Bình 54,10 17 1,56 5,30 4,60 
Hải Phòng 45,40 16 1,47 10,20 3,95 
Nam Định 81,20 12 1,90 19,48 29,26 
Hà Nội 64,00 13 1,66 15,60 20,15 
Đất cát ~100 9 2,05 0,00 35,00 
Cốt VĐKT dạng vải dệt, sử dụng 02 loại phổ 
biến có trong nước của hãng Polyfelt, loại Pec 
và Aripack Co., Ltd và loại ARM. 
3.3. Kết quả và bình luận 
Xây dựng các kết quả đo trên hệ trục o 
(hình 3) cho thấy: Đường cong này xấp xỉ bằng 
đường thẳng theo luật CuLông dạng phương 
trình =tg1+C1 (đối với thí nghiệm cắt hộp) 
hay =tg2+C2 (đối với thí nghiệm kéo rút 
vải); nhờ đường thẳng này để xác định trị số 1, 
2, C1, C2. Do tính phi tuyến của đường quan hệ 
 = f() nên khi tính toán có thể sử dụng góc 
kháng kéo  để đặc trưng cho cường độ kháng 
của cốt. 
Hình 3. Đường cong quan hệ giữa ứng suất tiếp () với ứng suất pháp () 
Bảng 2 là kết quả thí nghiệm thực hiện ở 
nhiều cấp độ ẩm khác nhau (trong phạm vi độ 
ẩm tối ưu đến độ ẩm tự nhiên), lấy giá trị trung 
bình của fds, fpo theo các cấp độ ẩm này. 
 82 
Bảng 2: Hệ số fds, fpo đối với một số loại đất 
Loại đất Ninh Bình Hải phòng Nam Định Hà Nội Cát TC 
Góc ma sát (độ) 4,6 3,95 29,26 20,15 35 
Polyfelt Rock Pec: 1 
 fds 
2,86 
0,62 
2,65 
0,67 
22,24 
0,76 
15 
0,73 
28,00 
0,80 
Polyfelt Rock Pec: 2 
 fpo 
2,72 
0.59 
2,54 
0,64 
21,08 
0,72 
14,01 
0.68 
26,25 
0,75 
Hệ số tương tác ma sát fds tìm được dao động 
từ 0,62  0,80; hệ số fpo từ 0,59  0,75. Hệ số 
tương tác ma sát trong thí nghiệm kéo có xu 
hướng nhỏ hơn so với thí nghiệm cắt hộp đối 
với cùng một loại đất, loại vải. Như vậy, sử 
dụng thí nghiệm nào cho tính toán thiết kế công 
trình đất có cốt phải được căn cứ vào cơ chế 
tương tác đất với cốt và đặc điểm công trình, 
trong điều kiện không biết chắc điều kiện tương 
tác thì chọn thí nghiệm kéo sẽ thiên an toàn cho 
công trình. 
Kết hợp các nghiên cứu khác cho thấy, đối 
với cốt là vải địa kỹ thuật thì hệ số tương tác fsd 
và fpo đều cho trị số 1,0, (tiêu chuẩn của nền 
móng của Canada, Mỹ thường chọn là f=2/3), 
chỉ trừ đối với Sỏi và cốt dạng lưới có thể cho 
trị số fpo>1,0. Hệ số tương tác ma sát biến đổi 
không theo quy luật nào đối với góc ma sát 
trong của đất (ví dụ không phải đất có góc ma 
sát trong lớn thì hệ số tương tác ma sát lớn và 
ngược lại). Điều đó càng khẳng định việc cần 
thiết phải thí nghiệm cho từng loại đất, từng 
công trình cụ thể. 
Trong quá trình thí nghiệm cắt hộp cũng như 
kéo rút vải khỏi khối đất, xuất hiện một lớp 
chuyển tiếp giữa vải và đất (evđ) bị xáo trộn lớn, 
cho đến phá hoại. Chiều dày lớp chuyển tiếp evđ 
đối với các loại đất, độ ẩm, độ chặt cũng như 
đối với các loại vải khác nhau có khác nhau. 
Đối với thí nghiệm cắt hộp, chiều dày của evđ = 
2,5  5,3mm; với thí nghiệm kéo rút vải thì evđ = 
2,6  6,5mm. Chiều dày evđ có thay đổi lớn khi 
đất ở độ ẩm tối ưu và vải có độ nhám lớn, điều 
này cũng có nghĩa hiệu quả tương tác tốt. Như 
vậy, sử dụng VĐKT có tính nhám lớn sẽ cho 
hiệu quả gia cố tăng lên, người thiết kế cần lưu 
ý điểm này. 
Độ ẩm của đất có ảnh hưởng nhiều đến kết 
quả thí nghiệm. Với độ ẩm quá nhỏ hoặc khá 
lớn thì các hệ số tương tác fds, fpo sẽ giảm; điều 
này được giải thích khi độ ẩm nhỏ bề mặt hạt 
đất trơn và khi độ ẩm lớn dễ làm mặt vải trơn 
dẫn đến hệ số ma sát nhỏ. 
Các kết quả nghiên cứu cho thấy sức kháng 
cắt tại mặt tiếp xúc giữa vải và đất đối với cùng 
một loại đất sẽ không giống nhau mặc dù cùng 
một loại vải, bởi sức kháng cắt còn phụ thuộc 
vào nhiều yếu tố khác như loại đất, độ ẩm, trạng 
thái chặt của đất và các điều kiện thí nghiệm 
như độ chính xác của thiết bị, phương pháp thí 
nghiệm, kích thước mẫu, tốc độ cắt, tổ hợp lực, 
nhiệt độ,  Do vậy, cần thiết thí nghiệm tương 
tác vải - đất đối với các công trình cụ thể và 
theo tiêu chuẩn thí nghiệm của từng loại vải. 
Trong thiết kế và xây dựng công trình đất có 
cốt, có thể sử dụng các hệ số tương tác kinh 
nghiệm cho tính toán ở bước nghiên cứu khả thi, 
giai đoạn thiết kế kỹ thuật bản vẽ thi công nhất 
thiết phải thí nghiệm xác định các hệ số này để 
đưa vào tính toán mới đảm bảo an toàn và hiệu 
quả cho công trình. 
IV. XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU CƠ LÝ ĐẤT 
CÓ CỐT BẰNG THÍ NGHIỆM NÉN 3 
TRỤC 
Thực hiện các thí nghiệm này để chứng minh 
phần lý thuyết mục 2.3, cốt gia cố có tác dụng 
làm tăng các chỉ tiêu cơ lý của đất, làm tăng 
cường độ chống cắt, tăng sức chịu tải, đồng thời 
để xác định chỉ tiêu cơ lý đất có cốt phục vụ tính 
toán ổn định công trình. 
4.1. Thiết bị thí nghiệm 
Thiết bị thí nghiệm nén 3 trục của hãng 
WhykenhamFarance - Anh được đặt tại Phòng thí 
nghiệm Địa kỹ thuật - Trường Đại học Thuỷ lợi. 
 83
4.2. Vật liệu thí nghiệm 
Đất thí nghiệm được khai thác tại đê vùng 
ven biển Giao Thuỷ - Nam Định, đất cát pha sét 
có các chỉ tiêu cơ bản được của đất khi chế bị 
được trình bày ở bảng 3. 
Bảng 3: Các chỉ tiêu cơ lý của đất phục vụ công tác nghiên cứu 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Trị số 
1 Thành phần hạt: 2,00mm - 0,5mm % 2,37 
 0,25mm % 61,76 
 0,10mm - 0,01mm 25,09 
 <0,005mm 10,79 
2 Dung trọng khô chế bị, d,cb T/m3 1,805 
3 Lực dính đơn vị, c Kg/cm2 19,48 
4 Góc ma sát trong, độ 24,24 
Cốt VĐKT được sử dụng có 02 loại: loại 
không thấm nước (biến dạng khi đứt 15%, 
T=15kN/m) và mẫu VĐKT cho phép thấm nước 
(biến dạng khi đứt 60%, T=15kN/m). 
4.3. Nội dung và quy trình thí nghiệm 
a. Nội dung thí nghiệm: 
Thí nghiệm thực hiện với 5 mẫu: Mẫu CU 
không có cốt (MI); Mẫu CU có VĐKT không 
thấm nước (MII); Mẫu CU có cốt VĐKT thấm 
nước (MIII); Mẫu nén 3 trục CD không có cốt 
(MI-CD); Mẫu nén 3 trục CD có cốt VĐKT 
thoát nước (MIII-CD). 
b. Quy trình chế tạo mẫu: 
- Chế bị mẫu thí nghiệm nén 3 trục đất không 
có cốt: Đất được chế bị với độ ẩm tối ưu là Wcb 
=12,0%, đưa vào cối đầm chuyên dụng, đầm 3 
lớp đồng đều đảm bảo đủ độ chặt theo quy định 
K=0,95. 
- Chế bị mẫu thí nghiệm nén 3 trục với đất có 
cốt vải địa kỹ thuật: Tương tự như với chế bị 
mẫu đất không có cốt, đất được chế bị với độ 
ẩm tối ưu theo tiêu chuẩn; cốt VĐKT được cắt 
tròn với đường kính nhỏ hơn đường kính mẫu 
đất khoảng 2mm (37/39mm). Thực hiện việc 
đầm nén theo lớp, đầu tiên là đất, sau là vải, rồi 
lại lớp đất. Mẫu được chế bị hoàn chỉnh đạt độ 
chặt K=0,95, 3 lớp VĐKT đặt cách đều nhau, 
tổng chiều cao mẫu nén là 80mm. 
- Quy trình thí nghiệm mẫu CU với các giai 
đoạn: (i) Giai đoạn bão hoà mẫu đất: sử dụng 
quy trình áp suất ngược; (ii) Giai đoạn cố kết: 
không dùng áp suất ngược; (iii) Giai đoạn nén 
với tốc độ gia tải theo quy định của tiêu chuẩn 
ASTM D2166: 0,66mm/phút. 
- Quy trình thí nghiệm mẫu CD cho đất có 
cốt VĐKT cũng được thực hiện trên máy nén 3 
trục. Quy trình thí nghiệm tương tự thí nghiệm 
CU, chỉ khác nhau ở giai đoạn nén, đất được cố 
kết theo thể tích thay đổi, tốc độ cắt được dựa 
vào đường cong thí nghiệm cố kết để tính toán 
ra và đưa vào thí nghiệm. 
4.4. Kết quả thí nghiệm 
a.Thí nghiệm nén 3 trục CU 
Hình 3. Thí nghiệm CU với mẫu đất không và có cốt VĐKT 
 84 
0
500
1000
1500
2000
0 10 20 30 40 50
BIEU DO QUAN HE UNG SUAT BIEN DANG
MI
MII
MIII
Strain - Bien dang e(%) 
Hình 4. Quan hệ ứng suất và biến dạng của mẫu 
đất có cốt và không có cốt 
y = 0,7542x + 39,163 (MII)
y = 0,3851x + 20,212 (MI)
y = 0,6746x + 28,352 (MIII)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Effective stress - ­s hiÖu qu¶: (s'1+s'3)/2 (kn/m2)
S
h
e
a
r 
s
tr
e
s
s
 -
 ø
s
 c
¾
t:
 (
s
1
-s
3
)/
2
 (
k
n
/m
2
)
Hình 5. Vòng Morh ứng suất mẫu đất không 
 và có cốt VĐKT 
Bảng 4: Tổng hợp chỉ tiêu kháng cắt 
 của các mẫu đất 
T
T 
Mẫu đất 
Chỉ tiêu kháng 
cắt tự nhiên 
Chỉ tiêu kháng 
cắt hiệu quả 
 (độ, 
phút) 
c 
(kG/c
m2) 
 ' (độ, 
phút) 
c' 
(kG/c
m2) 
1 MI 21o50' 20,98 22o39' 20,28 
2 MII 40o15' 55,84 48o57' 39,16 
3 MIII 39o19 37,06 42o25' 28,35 
Khi mẫu đất chịu áp lực hông (3), các kết 
quả thí nghiệm với mẫu đất có cốt đều đã chứng 
minh tính đúng đắn về mặt lý thuyết đó là các 
giá trị về lực dính (c) và góc ma sát trong ( ) 
của khối đất có cốt được tăng lên rất lớn, tăng 
nhiều ở mẫu đất có cốt VĐKT không thấm 
nước. Chỉ tiêu kháng cắt hiệu quả đối với mẫu 
MII tăng gần như gấp 2 lần ở cả hai trị số, còn 
mẫu MIII thì góc ma sát trong tăng gần gấp 2 
lần, còn lực dính tăng 1,5 lần. 
Nhờ có cốt VĐKT tham gia đã làm tăng khả 
năng cho phép biến dạng của mẫu đất có cốt 
cũng tăng thêm, biến dạng đến khi mẫu đất bị 
phá hoại tăng lên hơn 2 lần so với mẫu đất 
không có cốt (đất không có cốt biến dạng lớn 
nhất là 20%, đất có cốt là 40%). Có được điều 
này nhờ cốt VĐKT đã làm nhiệm vụ phân tán 
ứng suất ra toàn miền chịu lực, nên khi mẫu đất 
đạt đến trạng thái phá hoại được diễn ra trên 
toàn miền, không xuất hiện phá hoại cục bộ như 
mẫu đất không có cốt, nhờ đó mà điều kiện biến 
dạng của mẫu đất được tăng lên. 
Khi thiết kế, nếu sử dụng cốt chỉ có chức 
năng gia cố thì nên chọn cốt VĐKT có biến 
dạng nhỏ khi đạt đến cường độ kháng cắt lớn 
nhất; còn nếu xét đến yếu tố cố kết của khối đất 
theo thời gian thì nên sử dụng VĐKT có tính 
thấm và dẫn nước để khai thác tối đa các tính 
năng của cốt đem lại trong gia cố đất (tăng 
cường độ, tăng tốc độ cố kết là đất cũng tăng 
cường độ), sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn. 
Sử dụng thí nghiệm này để xác định góc ma 
sát trong và lực dính đơn vị của mẫu đất có cốt, 
tức là xác định được các chỉ tiêu cơ lý mẫu đất 
tương đương (mẫu đất có bao gồm cả cốt), có 
thể dùng các chỉ tiêu này vào các phần mềm 
tính toán ổn định công trình thông dụng hiện 
nay để phân tích (những phần mềm chưa có hỗ 
trợ tính toán đất có cốt). Tuy nhiên, sử dụng 
các số liệu này cần lưu ý tính tương thích về 
chiều cao lớp đất và cường độ cốt VĐKT sử 
dụng trong mô hình thí nghiệm và trong thực tế 
công trình. 
b. Thí nghiệm nén 3 trục CD 
Đối với các loại đất yếu chứa hàm lượng 
sét lớn, khi chọn cốt VĐKT gia cố cho đất cần 
phải quan tâm đến hai yếu tố là cường độ và 
khả năng dẫn và thoát nước của chúng. Cường 
độ của cốt làm tăng các chỉ tiêu cơ lý, còn khả 
năng thoát nước của cốt sẽ có tác dụng làm 
tăng khả năng kháng cắt và tăng các chỉ tiêu 
cơ lý của đất. 
Nghiên cứu này được thực hiện với 02 
mẫu đất, 01 mẫu đất không có cốt (MI-CD) 
và 01 mẫu đất có cốt VĐKT loại thoát nước 
(MIII-CD). 
 85
0
500
1000
1500
2000
0 10 20 30 40 50
STRESS /STRAIN AND Pore pressure/strain
(øng suÊt, ¸p suÊt lç rçng/ biÕn d¹ng)
MIII (CD)
MI (CD)
Strain - Bien dang e(%) 
Hình 7. Quan hệ ứng suất-biến dạng mẫu đất 
không có cốt và có cốt VĐKT thấm nước 
y = 0.7374x + 26.849 (MIII)
y = 0,4957x + 18,83 (MI)
0
200
400
600
800
1000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Total stress (øng suÊt tæng) ( s1 + s3 )/2
S
h
e
a
r 
s
tr
e
ss
 (
¦
.s
 c
¾
t)
 (
 s
1
- 
s3
 )
/2
 (
K
N
/m
2 )
Hình 8. Vòng Morh ứng suất mẫu đất MI-CD và 
mẫu đất MIII-CD 
Bảng 5: Tổng hợp chỉ tiêu kháng cắt của các 
mẫu đất thí nghiệm CD 
TT Mẫu đất 
Chỉ tiêu kháng cắt 
hiệu quả 
 ' (độ, 
phút) 
c' (kG/cm2) 
1 Đất không có 
cốt (MI-CD) 
29o43' 21,65 
2 Đất có cốt 
VĐKT thấm 
nước (MIII-
CD) 
47o30' 39,73 
Thí nghiệm với mẫu CD cũng đã cho ta các 
kết luận giống như với thí nghiệm CU (mục b), 
đó là chỉ tiêu cơ lý của mẫu đất có cốt cũng 
được tăng lên, tuy nhiên có nhiều ưu điểm hơn 
so với thí nghiệm CU là: 
- Nhờ cốt VĐKT có khả năng thoát và dẫn 
nước từ trong khối đất ra bên ngoài đã làm cho 
áp lực lỗ rỗng trong khối đất nhanh chóng bị 
tiêu tán, chỉ tiêu cơ lý đất tương đương tăng lên; 
thí nghiệm CU (mục 4.4a, bảng 4) có '= 42o25' 
và c'= 28,35 kG/cm2, trong khi đó với thí 
nghiêm CD (mục 4.4b, bảng 5) cho ta '= 
47o30' và c'=39,73 đều lớn hơn. 
- Đất nhanh chóng đạt biến dạng cuối cùng, 
khả năng chịu tải của bản thân đất được cũng 
đạt giá trị lớn nhất, hiệu quả khối đất gia cố tối 
ưu nhất (đất đạt đến giá trị lớn nhất, cốt VĐKT 
phát huy hết tính năng là tăng cường độ và tăng 
tốc độ cố kết khối đất). 
- Sử dụng cốt với chức năng gia cường và thoát 
dẫn nước để gia cố đất trong trường hợp đất cát 
pha sét có hàm lương sét lớn và đất có tính thoát 
nước kém, sẽ phát huy được hiệu quả cao nhất. 
V. KẾT LUẬN 
Cơ chế tương tác chủ đạo giữa đất với cốt 
trong các công trình đất tồn tại ở hai dạng chính, 
đó là ma sát giữa đất và cốt tạo ra lực cản ma sát 
và sức kháng tải bị động của đất lên các phần tử 
thanh đối với cốt dạng lưới hay khung. Nghiên 
cứu cơ chế tương tác đất-cốt có thể thực hiện 
bằng phân tích lý thuyết, thí nghiệm mô hình 
vật lý hay thí nghiệm mô hình số. Thí nghiệm 
cắt trực tiếp và thí nghiệm kéo rút là hai thí 
nghiệm mẫu đơn giản thuộc loại thí nghiệm mô 
hình vật lý, nhưng rất hiệu quả trong nghiên cứu 
cơ chế tương tác đất – cốt. 
Thí nghiệm cắt trực tiếp và kéo rút xác định 
được các hệ số tương tác (fds, fpo) cho các loại 
vải khác nhau, đất khác nhau. Các hệ số tương 
tác này thay đổi phụ thuộc vào loại vải, độ nhám 
của vải, loại đất, thành phần, độ chặt, độ ẩm của 
đất, nhiệt độ thí nghiệm,  Giữa vải và đất tồn 
tại một lớp tiếp xúc, chiều dày lớp này biến 
thiên từ 2,5 đến 5,3 mm đối với thí nghiệm cắt 
trực tiếp và từ 2,6 đến 6,5 mm đối với thí 
nghiệm kéo rút. Chỉ tiêu cơ lý lớp tiếp xúc cũng 
có nhiều thay đổi phụ thuộc vào độ ẩm, hệ số 
đầm chặt, thành phần của đất và lớp nhám bề 
mặt của vải,... Tất cả những điều đó nói lên một 
thực tế, khi thiết kế công trình đất có cốt cần 
thực hiện các thí nghiệm này để xác định các hệ 
số tương tác phục vụ cho tính toán, để đảm bảo 
ổn định và hiệu quả kinh tế của công trình. 
Phân tích lý thuyết và thí nghiệm nén ba trục 
đã cho ta thấy rõ hiệu của công nghệ đất có cốt, 
 86 
đó là làm tăng các chỉ tiêu cơ lý dẫn đến tăng 
khả năng chịu tải, cho phép đất làm việc ở điều 
kiện biến dạng lớn hơn nên tăng khả năng làm 
việc. Cốt VĐKT không chỉ có hiệu ích ở chỗ 
trực tiếp làm tăng cường độ mà còn tăng khả 
năng thoát nước làm cho đất nhanh chóng cố 
kết, giảm áp lực nước lỗ rỗng, và như vậy sẽ lại 
dẫn đến làm tăng chỉ tiêu cơ lý của đất. 
Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, sử 
dụng vải có độ nhám và độ dẫn nước cao làm 
cốt cho đất là một đề xuất đáng quan tâm đối 
với thiết kế công trình đất có cốt. 
Tài liệu tham khảo 
[1] Tiêu chuẩn Anh (BS 8006: 1995): Tiêu chuẩn thực hành đất và các vật liệu đắp khác có gia 
cường (có cốt). NXB Xây dựng, Hà Nội, Việt Nam. 
[2] Vũ Đình Hùng, Khổng Trung Duân (2001): Tính toán ứng dụng công nghệ đất cốt vải địa 
kỹ thuật cho xây dựng bờ bao vùng đất yếu Đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí thông tin KHCN 
NN&PTNT, Tháng 5/2001, Trang 2528. 
[3] Đoàn Thế Tường, Lê Thuận Đăng (2002): Thí nghiệm đất và nền móng công trình. NXB 
Giao thông vận tải. Đà Nẵng, Việt Nam 
[4] Vũ Đình Hùng, Khổng Trung Duân & nnk (2007): Nghiên cứu công nghệ xây dựng đê 
biển bằng vật liệu có hàm lượng cát cao ở miền Bắc Việt Nam. Báo cáo tổng kết Đề tài nghiên cứu 
KHCN cấp Bộ (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn). 
[5] D.T. Bergado, J.C.Chai, M.C. Alfaro, A.S. Balasubrameniam (1996): Những biện pháp 
kỹ thuật mới cải tạo đất yếu trong xây dựng. NXB Giáo dục, Hà Nội, Việt Nam. 
Abstract 
STUDY ON INTERATION MECHANISM AND DETERMINATION 
OF SOIL-REINFORCED MATERIAL INTERACTION PARAMETERS 
FOR STABILIZATION ANALYSIS OF REINFORCED SOIL WORKS 
Geotextile reinforced soil technology is presently a widely applicable solution in construction of 
weak earth works as its highly economical and technical efficiency. However, there were difficulties 
in applying this technology in Vietnam as lack of a guidance on required parameters, their 
determination and utilization methodologies for design. This paper presents major mechanisms of 
interaction between soil and reinforced geotextiles, then figure out required parameters and the 
way to determine them. Besides, the paper also introduces results of several experiments 
determining the above mentioned parameters and comments to help better understanding them, 
their selection and/or determination and their application for a appropriate calculation.