Xác định cường độ chống cắt của đất không bão hòa bằng thí nghiệm cắt trực tiếp

 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) 94 
XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT KHÔNG BÃO HÒA 
BẰNG THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP 
Nguyễn Thị Ngọc Hương1, Trịnh Minh Thụ1 
Tóm tắt: Cường độ chống cắt của đất không bão hòa có ảnh hưởng rất lớn đến trạng thái ổn định của 
công trình đất. Khi đất càng không bão hòa với lực hút dính càng tăng thì cường độ chống cắt của đất tăng 
lên dẫn đến tăng hệ số an toàn ổn định của khối đất. Việc nghiên cứu xác định thông số cường độ chống cắt 
đất không bão hòa có ý nghĩa quan trọng và cần thiết. Bài báo này trình bày phương pháp xác định cường 
độ chống cắt của một số đất không bão hòa tại Việt Nam bằng thí nghiệm cắt trực tiếp. Kết quả nghiên cứu 
cho thấy khi mẫu đất chuyển từ trạng thái bão hòa sang trạng thái không bão hòa, lực hút dính trong mẫu 
tăng, góc ma sát trong ’ gần như không thay đổi nhưng lực dính của mẫu tăng lên. Góc b = ’ khi lực hút 
dính bằng không, sau đó b giảm dần. Cường độ chống cắt trong mẫu tăng khi lực hút dính tăng làm tăng hệ 
số an toàn ổn định của đập đất. 
Từ khóa: Cường độ chống cắt, đất không bão hòa, thí nghiệm cắt trực tiếp, lực hút dính, SWCC. 
1. Giới thiệu chung 
Đất ở trạng thái không bão hòa chiếm diện tích 
khá lớn trên bề mặt trái đất. Đất không bão hòa 
thường có các đặc tính về ứng suất - biến dạng, biến 
thiên áp lực nước lỗ rỗng, cường độ chống cắt, tính 
thấm... không tuân theo các lý thuyết của cơ học đất 
bão hòa. 
Theo Fredlund và nnk. (1978), phương trình 
cường độ chống cắt của đất không bão hòa có thể 
được lập theo hai biến trạng thái ứng suất (-ua) và 
(ua-uw) như sau: 
 bfwafafff uuuc  tan'tan' (1) 
trong đó: 
ff - ứng suất cắt trên mặt trượt ở trạng thái phá 
hoại, 
c’ - lực dính hiệu quả từ đường bao phá hoại 
Mohr-Coulomb “kéo dài” trên trục ứng suất cắt khi 
ứng suất pháp thực và lực hút dính bằng không, 
uaf - áp lực khí lỗ rỗng ở trạng thái phá hoại, 
uwf - áp lực nước lỗ rỗng ở trạng thái phá hoại, 
(f-ua)f - ứng suất pháp thực trên mặt trượt ở 
trạng thái phá hoại, 
(ua-uw)f - lực hút dính ở trạng thái phá hoại, 
’ - góc ma sát trong ứng với ứng suất pháp thực 
(f-ua)f, 
b - góc ma sát biểu kiến biểu thị độ dốc của 
đường quan hệ lượng tăng ứng suất cắt và lực hút 
dính (ua-uw)f giả thiết là tuyến tính, ở trạng thái phá 
hoại. 
Cường độ chống cắt của đất không bão hòa có 
thể được xác định trực tiếp bằng phương pháp thực 
nghiệm trong phòng thí nghiệm. Bài báo trình bày 
phương pháp xác định cường độ chống cắt của đất 
không bão hòa bằng thí nghiệm cắt trực tiếp. Các 
thiết bị thí nghiệm cần thiết được sử dụng trong 
nghiên cứu này là thiết bị buồng áp lực để tạo lực 
hút dính trong mẫu và thiết bị cắt trực tiếp để xác 
định cường độ chống cắt của các mẫu đất ứng với 
các lực hút dính khác nhau. Nghiên cứu được thực 
hiện trong phòng thí nghiệm Địa Kỹ Thuật trường 
Đại học Thủy lợi. 
2. Đặc trưng của đất dùng trong thí nghiệm 
Loại đất thứ nhất dùng trong nghiên cứu thuộc 
mỏ vật liệu đất đắp đập dâng nước nằm trong hệ 
thống công trình đầu mối hồ chứa nước Sông Sắt 
nằm trên địa phận xã Phước Thắng, huyện Bác Ái, 
tỉnh Ninh Thuận. Đất này thuộc loại sét pha nhẹ, 
mầu xám vàng nhạt, xám xanh, dẻo mềm, chứa 
nhiều sỏi sạn, cát hạt vừa, lẫn hòn mảnh vụn phong 
hóa nhỏ. Loại đất thứ hai dùng trong nghiên cứu là 
mỏ vật liệu đất đắp thuộc khu vực hồ chứa nước Khe 
Cát nằm trên thượng nguồn suối Khe Cát, thuộc xã 
Hải Lạng, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh. Đất 
thuộc loại sét pha màu nâu xám, nâu vàng. 
Tính chất cơ bản của đất được xác định theo qui 
trình thí nghiệm TCVN (1995) được nêu trong bảng 1.
1Đại học Thủy lợi 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) 95 
Bảng 1. Tính chất cơ lý của mẫu đất dùng trong 
nghiên cứu 
Các chỉ tiêu Ký 
hiệu 
Đơn 
vị 
Vật liệu 
Sông sắt 
Vật liệu 
Khe cát 
Tỷ trọng Gs 2,725 2,71 
Giới hạn chảy Wl % 23,83 52,6 
Giới hạn dẻo Wp % 13,20 34,47 
Chỉ số dẻo Ip % 10,62 18,13 
Khối lượng đơn vị 
khô lớn nhất dmax t/m
3 2,024 1,55 
Độ ẩm tốt nhất Wopt % 11,06 24,5 
3. Quy trình và thao tác thí nghiệm 
3.1. Quy trình chuyển các mẫu đất đến các lực 
hút dính khác nhau 
Thiết bị thí nghiệm xác định đường cong đặc 
trưng đất - nước (SWCC) là bình chiết tấm gốm 5 
bar như mô tả trong hình 1. Phương pháp thí nghiệm 
được lựa chọn theo phương pháp B và C trong tiêu 
chuẩn thí nghiệm ASTM (2002) và được tiến hành 
tại phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật – Trường Đại học 
Thủy lợi. 
 (a) 
(b) 
Hình 1. Thiết bị bình chiết tấm áp suất 
3.1.1. Chuẩn bị mẫu 
Nhằm kết hợp thí nghiệm xác định SWCC với thí 
nghiệm cắt trực tiếp các mẫu không bão hòa ứng với 
các lực hút dính khác nhau, ta tiến hành chế bị 12 
mẫu đất theo phương pháp đầm nén. Khối lượng đất 
và nước được tính toán để chế bị ra các mẫu có khối 
lượng đơn vị khô bằng 95 % khối lượng đơn vị khô 
lớn nhất và độ ẩm là độ ẩm tốt nhất. Mẫu đất chế bị 
có chiều dày 20 mm, đường kính 62 mm, thể tích 60 
cm3. Mỗi mẫu được đầm nén tĩnh với 2 lớp, chiều 
dày mỗi lớp là 10 mm. Tính chất cơ lý của mẫu đất 
chế bị được thống kê trong bảng 2. 
Bảng 2. Tính chất cơ lý của mẫu đất chế bị 
Các chỉ tiêu Ký hiệu 
Đơn 
vị 
Vật liệu 
Sông sắt 
Vật liệu 
Khe cát 
Độ ẩm chế bị Wcb % 11,06 24,5 
Khối lượng đơn 
vị ướt chế bị cb g/cm
3 2,136 1,83 
Khối lượng đơn 
vị khô chế bị dcb g/cm
3 1,923 1,47 
Hệ số thấm khi 
bão hoà ks m/s 1,6.10
-7 1,9.10-8 
3.1.2. Bão hoà mẫu và đĩa gốm 
Các mẫu đất được bão hoà nhằm đưa chúng đồng 
nhất về độ ẩm hay độ bão hoà. Các mẫu đất cùng dao 
vòng chứa nó được lắp vào các máy nén một trục, trên 
và dưới mẫu đất lần lượt đặt giấy lọc và đá thấm. Đổ 
nước dần vào hộp nén đến khi ngập mẫu để mẫu đất bão 
hoà từ từ. Để mẫu đất không bị trương nở, nén lên mẫu 
một tải trọng tạo áp lực 0,1 kG/cm2. Quá trình bão hoà 
mẫu kéo dài khoảng 48 giờ. 
Bão hòa đĩa gốm nhằm mục đích tạo mặt căng để 
ngăn cách pha khí và pha nước. Cho nước vào đầy 
buồng bên dưới đĩa qua ống dẫn và đẩy hết bọt khí 
trong buồng ra ngoài. Đặt đĩa vào một khay inox to, 
đổ nước vào khay sao cho ngập trên mặt đĩa, ngâm 
đĩa trong nước 2 - 3 ngày đến khi đĩa gốm bão hòa. 
Đĩa được làm bão hoà nước và luôn tiếp xúc với nư-
ớc trong buồng bên dưới đĩa. Buồng được duy trì áp 
lực nước bằng không (uw = 0) bằng cách mở đường 
nước thoát ra ngoài không khí. 
3.1.3. Giai đoạn cân bằng độ hút dính và các 
cấp áp lực 
Trong thí nghiệm này, các mẫu đất chịu các áp 
Đĩa gốm Mẫu đất thí nghiệm 
Đường 
khí vào 
Đồng hồ đo 
áp lực khí 
Đường 
nước ra 
 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) 96 
lực khí bên ngoài khác nhau. Áp lực khí lỗ rỗng ua 
sẽ bằng áp lực khí tác dụng ngoài. Áp lực nước lỗ 
rỗng uw được giữ không đổi bằng 0 kPa. Kết quả là 
lực hút dính của đất sẽ thay đổi theo sự thay đổi của 
áp lực khí tác dụng ngoài. Các cấp lực hút dính được 
tác dụng lên các mẫu thí nghiệm đầm nén trong 
nghiên cứu này lần lượt là 10 kPa, 20 kPa, 50 kPa, 
100 kPa, 200 kPa và 400 kPa. 
Đặt mẫu đất đã được làm bão hoà hoàn toàn (ua = 0 
kPa) vào trong buồng áp lực khí cao. Mở đường nước 
thoát ra ngoài không khí (uw = 0 kPa). Lực hút dính 
ban đầu trong mẫu bằng 0 (ua - uw = 0 kPa). Tăng áp 
lực khí trong buồng lên 10 kPa (ua = 10 kPa). Khi đó 
giá trị lực hút dính chính là giá trị áp lực khí trong 
buồng: Lực hút dính = ua - uw = ua = 10 kPa 
Do lực hút dính trong mẫu tăng lên nên nước 
trong lỗ rỗng sẽ thoát ra ngoài qua đĩa gốm tiếp nhận 
khí áp cao. Trọng lượng mẫu được ghi lại sau mỗi 
bước thời gian khoảng 24 giờ cho đến khi trọng 
lượng mẫu đạt tới giá trị ổn định. Lặp lại các thao 
tác trên cho mỗi bước tăng giá trị lực hút dính lên 20 
kPa, 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa và 400 kPa. 
3.2. Qui trình thí nghiệm cắt mẫu đất không 
bão hòa 
Thí nghiệm cắt trực tiếp được thực hiện trên thiết bị 
cắt trực tiếp kiểu ứng biến như trong hình dưới đây: 
Hình 2. Thiết bị cắt trực tiếp trong phòng thí nghiệm 
Địa Kỹ Thuật, trường Đại học Thủy lợi 
Sau khi kết thúc giai đoạn cân bằng lực hút dính 
ứng với mỗi cấp lực hút dính trong thí nghiệm xác 
định đường cong đặc trưng đất-nước (SWCC), lần 
lượt cắt trực tiếp ba mẫu đất ứng với ba cấp áp lực 
thẳng đứng tương ứng là 100 kPa, 200 kPa và 300 
kPa. Các mẫu đất được lấy ra khỏi bình áp lực và 
đem cắt ngay để đảm bảo độ ẩm ban đầu trước khi 
cắt biến đổi ít. Lắp mẫu đất vào hộp cắt, đặt hộp cắt 
lên máy cắt, điều chỉnh cho hệ thống máy cắt tiếp 
xúc chặt chẽ với nhau, đặt hệ thống khung gia tải lên 
trên hộp cắt, điều chỉnh các đồng hồ đo biến dạng về 
vị trí ban đầu. Gia tải lực thẳng đứng lên mẫu đất. 
Sau đó tác dụng lực ngang lên mẫu tăng dần đến khi 
mẫu bị phá hoại. 
Thí nghiệm được tiến hành với tốc độ cắt chậm 
để đảm bảo áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình cắt 
hầu như không đổi. Trong nghiên cứu này, tác giả 
chọn tốc độ cắt là 0,02 mm/phút. Việc cắt kết thúc 
khi sức kháng ứng suất cắt đạt giá trị đỉnh (mẫu bị 
phá hoại theo mặt phẳng là mặt tiếp giáp giữa hai 
thớt cắt). Tại thời điểm mẫu bị phá hoại, ứng suất cắt 
đạt giá trị lớn nhất max: max = Rmax.Cr, trong đó: 
Rmax là số đọc lớn nhất trên đồng hồ đo biến dạng 
của vòng ứng biến (vạch); Cr là hệ số hiệu chỉnh 
vòng ứng biến, Cr = 0,0185 kG/cm2.vạch. 
Các thí nghiệm cắt trực tiếp được thực hiện tại 
các lực hút dính khác nhau và các áp lực thẳng đứng 
khác nhau để nghiên cứu mặt bao phá hoại cho đất 
không bão hòa. Các lực hút dính ban đầu được lựa 
chọn cho chương trình thí nghiệm là: 20 kPa, 50 
kPa, 100 kPa và 200 kPa. Các áp lực thẳng đứng 
được lựa chọn dựa vào khả năng chịu lực của thiết bị 
và tính chất của đất thí nghiệm là: 100 kPa, 200 kPa 
và 300 kPa. 
4. Kết quả thí nghiệm 
4.1. Kết quả thí nghiệm cho mẫu đầm nén Khe 
Cát 
Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp của mẫu đầm 
nén Khe Cát ứng với các giá trị lực hút dính khác 
nhau được trình bày trong hình 3. Hình vẽ mô tả mặt 
bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng cho mẫu đầm 
nén Khe Cát. 
 
 (k
Pa
)
 ( - ua) (kPa)
(u
a -
 uw
) (
kP
a)
0 100 200 300
(ua - uw) = 200 kPa
(ua - uw) = 100 kPa
(ua - uw) = 20 kPa
(ua - uw) = 50 kPa
(ua - uw) = 0 kPa
c' = 34 kPa
23°
Hình 3. Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở 
rộng cho mẫu đầm nén Khe Cát 
Trên hình 3, ta thấy: đất thí nghiệm có góc ma sát 
trong ’ = 230 và lực dính đơn vị c’ = 34 kPa. Khi 
lực hút dính tăng, góc ma sát gần như không thay 
đổi (’ 230) nhưng lực dính của mẫu đất tăng dẫn 
đến cường độ chống cắt tăng lên. 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) 97 
Giao tuyến của mặt bao phá hoại với mặt phẳng  
~ ( - ua) được trình bày trên hình 4. 
0
100
200
300
400
0 100 200 300 400
Ứng suất pháp thực, ( - ua) (kPa)
C
ư
ờ
ng
 đ
ộ 
ch
ốn
g 
cắ
t, 
f 
(k
P
a)
ua - uw = 0 kPa
ua - uw = 20 kPa
ua - uw = 50 kPa
ua - uw = 100 kPa
ua - uw = 200 kPa
Hình 4. Quan hệ giữa cường độ chống cắt và ứng 
suất pháp thực của mẫu đầm nén Khe Cát ứng với 
các lực hút dính khác nhau 
Quan hệ trên hình 4 cho thấy cường độ chống cắt 
của mẫu tăng khi ứng suất pháp thực tăng. Tại một 
ứng suất pháp thực xác định, cường độ chống cắt 
tăng khi lực hút dính tăng. Với ứng suất pháp thực 
bằng 0 kPa, cường độ chống cắt nhỏ nhất là 34 kPa 
tại lực hút dính bằng 0 kPa, lớn nhất là 102,33 kPa 
tại lực hút dính bằng 200 kPa. Với ứng suất pháp 
thực bằng 300 kPa, cường độ chống cắt nhỏ nhất đạt 
162,8 kPa tại lực hút dính bằng 0 kPa, lớn nhất đạt 
257,2 kPa tại lực hút dính bằng 200 kPa. Các kết quả 
thí nghiệm cho thấy các đường bao phá hoại hầu như 
là các đường thẳng tịnh tiến hướng lên song song, 
thể hiện rằng lượng tăng cường độ chống cắt là do 
lực hút dính của đất tăng. 
Hình 5 trình bày giao tuyến của mặt bao phá hoại 
Mohr-Coulomb mở rộng với mặt phẳng  ~ (ua – uw) 
tại ứng suất pháp thực bằng 0 kPa. Nhìn trên hình 5, 
ta thấy quan hệ giữa ứng suất cắt và lực hút dính là 
quan hệ phi tuyến. 
0
100
200
300
0 100 200 300
Lực hút dính, (ua - uw) (kPa)
C
ư
ờ
ng
 đ
ộ 
ch
ốn
g 
cắ
t,
f (
kP
a)
Hình 5. Quan hệ giữa cường độ chống cắt và lực 
hút dính của mẫu đầm nén Khe Cát tại ứng suất 
pháp thực bằng 0 kPa 
Mặt khác, thông qua hình vẽ 5, ta cũng thấy 
cường độ chống cắt của đất tăng khi lực hút dính 
tăng. Ở thời điểm ban đầu khi đất còn bão hòa, các 
giá trị áp lực nước lỗ rỗng âm có ảnh hưởng trên 
toàn thể tích lỗ rỗng với sự tăng của cường độ chống 
cắt được biểu thị bởi giá trị b bằng với giá trị ' . 
Khi giá trị lực hút dính vượt quá giá trị khí vào (40 
kPa), đất sẽ mất tính bão hòa và thể tích lỗ rỗng 
chứa nước giảm xuống. Khi đó, tính hiệu quả của 
lực hút dính trong việc làm tăng cường độ chống cắt 
cũng giảm đi (b giảm). Tại ứng suất pháp thực bằng 
0 kPa, cường độ chống cắt của mẫu thí nghiệm tăng 
từ 34 kPa đến 102,33 kPa khi lực hút dính tăng từ 0 
kPa đến 200 kPa, góc b giảm từ giá trị b = ’ = 23º 
ứng với lực hút dính bằng 0 kPa xuống đến giá trị b 
= 8º ứng với lực hút dính bằng 200 kPa (hình 3). 
4.2. Kết quả thí nghiệm cho mẫu đầm nén 
Sông Sắt 
Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp của mẫu đầm 
nén Sông Sắt ứng với các giá trị lực hút dính khác 
nhau được mô tả trong hình 6. Hình vẽ thể hiện mặt 
bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng cho mẫu đầm 
nén Sông Sắt. 
 
 (k
Pa
)
 ( - ua) (kPa)
(u
a -
 uw
) (
kP
a)
0 100 200 300
(ua - uw) = 200 kPa
(ua - uw) = 100 kPa
(ua - uw) = 50 kPa
(ua - uw) = 0 kPa
(ua - uw) = 20 kPa
c' = 13 kPa
13°
Hình 6. Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở 
rộng cho mẫu đầm nén Sông sắt 
Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng cho 
mẫu đầm nén Sông Sắt trên hình 6 cho thấy đất thí 
nghiệm có góc ma sát trong ’ = 130 và lực dính đơn vị 
c’ = 13 kPa. Khi lực hút dính nhỏ hơn giá trị khí vào 
tới hạn thì góc b = ’. Lực hút dính tăng, góc ma sát 
gần như không thay đổi (’ 130) nhưng cường độ 
chống cắt của mẫu tăng lên, đồng thời góc b giảm. 
Hình chiếu của mặt bao phá hoại trên mặt phẳng  ~ 
( - ua) được thể hiện trên hình 7. Kết quả trên hình 7 
cho thấy cường độ chống cắt của mẫu tăng khi ứng suất 
pháp thực tăng. Tại một ứng suất pháp thực xác định, 
cường độ chống cắt tăng khi lực hút dính tăng. 
b=70 
 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) 98 
0
100
200
300
0 100 200 300 400
Ứng suất pháp thực, ( - ua) (kPa)
C
ư
ờ
ng
 đ
ộ 
ch
ốn
g 
cắ
t, 
f (
kP
a)
ua - uw = 0 kPa
ua - uw = 20 kPa
ua - uw = 50 kPa
ua - uw = 100 kPa
ua - uw = 200 kPa
Hình 7. Quan hệ giữa cường độ chống cắt và ứng 
suất pháp thực của mẫu đầm nén Sông Sắt ứng với 
các lực hút dính khác nhau 
Như thể hiện trên hình 7, với lực hút dính bằng 0 
kPa, cường độ chống cắt nhỏ nhất là 13,03 kPa tại 
ứng suất pháp thực bằng 0 kPa, lớn nhất là 83,4 kPa 
tại ứng suất pháp thực bằng 300 kPa. Với lực hút 
dính bằng 200 kPa, cường độ chống cắt nhỏ nhất đạt 
58,43 kPa tại ứng suất pháp thực bằng 0 kPa, lớn 
nhất đạt 146 kPa tại ứng suất pháp thực bằng 300 
kPa. Các kết quả thí nghiệm trên cũng cho thấy các 
đường bao phá hoại gần như nằm tịnh tiến hướng lên 
song song giống như kết quả thí nghiệm với mẫu 
đầm nén Khe Cát. 
Hình 8 trình bày giao tuyến của mặt bao phá hoại 
Mohr-Coulomb mở rộng với mặt phẳng  ~ (ua – uw) 
tại ứng suất pháp thực bằng 0 kPa. 
0
100
200
300
0 100 200 300
Lực hút dính, (ua - uw) (kPa)
C
ư
ờ
ng
 đ
ộ 
ch
ốn
g 
cắ
t,
f (
kP
a)
Hình 8. Quan hệ giữa ứng suất cắt và lực hút dính 
của mẫu đầm nén Sông Sắt tại ứng suất pháp thực 
bằng 0 kPa
Kết quả thí nghiệm trên hình 8 thể hiện rõ đường 
bao cường độ chống cắt ứng với lực hút dính có tính 
phi tuyến. Góc của đường bao cường độ chống cắt 
b = ' = 130 khi lực hút dính thấp ( 0 kPa). Khi giá 
trị lực hút dính vượt quá giá trị khí vào (20,08 kPa), 
góc b giảm nhanh đến giá trị 70 ứng với lực hút 
dính bằng 200 kPa. Quy luật thay đổi góc b cũng 
giống như đã phân tích trên hình 5. Ta cũng thấy 
trên hình 8 cường độ chống cắt của mẫu đất thí 
nghiệm tăng khi lực hút dính trong mẫu tăng. Tại 
ứng suất pháp thực bằng 0 kPa, cường độ chống cắt 
tăng từ giá trị 13,03 kPa ứng với lực hút dính bằng 0 
kPa đến giá trị 58,43 kPa ứng với lực hút dính bằng 
200 kPa. 
5. Kết luận 
Cường độ chống cắt của đất không bão hòa là 
một trong các thông số quan trọng ảnh hưởng lớn 
đến tính ổn định mái đập đất. Cường độ chống cắt 
đất không bão hòa có thể được xác định trực tiếp 
bằng thí nghiệm cắt trực tiếp trong phòng thí 
nghiệm. Với mục đích nghiên cứu xác định cường 
độ chống cắt của đất không bão hòa ứng với các lực 
hút dính khác nhau tại Việt Nam, tác giả đã tiến 
hành nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm 
trên các thiết bị tiên tiến như thiết bị buồng áp lực 
xác định đường cong đặc trưng đất-nước, thiết bị cắt 
trực tiếp. Các mẫu đất được chuyển đến các lực hút 
dính khác nhau bằng thiết bị buồng áp lực trước khi 
tiến hành cắt trên máy cắt trực tiếp để xác định các 
cường độ chống cắt tương ứng với các cấp lực hút 
dính. Kết quả nghiên cứu cho thấy tại trạng thái bão 
hòa các mẫu đất thuộc mỏ vật liệu Khe Cát có góc 
ma sát trong ’ = 230 và lực dính đơn vị c’ = 34 kPa; 
các mẫu đất thuộc mỏ vật liệu Sông Sắt có góc ma 
sát trong ’ = 130 và lực dính đơn vị c’ = 14 kPa. 
Khi lực hút dính tăng, góc ma sát gần như không 
thay đổi nhưng lực dính của mẫu tăng lên. Góc b = 
’ khi lực hút dính bằng không. Góc b bắt đầu giảm 
nhiều tại các giá trị lực hút dính lớn hơn 40 kPa với 
mẫu Khe Cát hay 20 kPa với mẫu Sông Sắt. Cường 
độ chống cắt trong mẫu tăng khi lực hút dính tăng 
làm tăng hệ số an toàn ổn định của đập đất. Điều này 
khá phù hợp với kết quả thí nghiệm của các loại đất 
trên thế giới. 
’ = 13o 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 42 (9/2013) 99 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. FREDLUND, D.G., RAHARDJO, H. (1998), "Cơ học đất cho đất không bão hoà" (bản dịch), tập 1+2. 
NXB Giáo dục. 
2. TCVN 4195-1995  4202-1995 (1995), Tiêu chuẩn Việt Nam: "Đất xây dựng", Bộ Xây dựng. NXB Xây 
dựng. Hà nội. 
3. ASTM D6836-02 (2002), "Standard Test Method for Determination of the Soil Water Characteristic 
Curve for Desorption Using Hanging Column, Pressure Extractor, Chilled Mirror Hygrometer, and/or 
Centrifuge”, Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.09. 
4. BS 1377:Part8 (1990), “British Standard Methods of test for Soils for civil engineering purposes, Part 8 : 
Shear strength tests (effective stress)”. 
5. Fredlund, D.G., and Morgenstern, N.R. (1977), “Stress state variables for unsaturated soils”, Journal of 
the Geotechnical Engineering Division, Proceedings, American Society of Civil Engineering (GT5),103: 
447–466. 
6. Fredlund, D.G., Morgenstern, N.R., and Widger, R.A. (1978), „The shear strength of unsaturated soils”, 
Canadian Geotechnical Journal, 15(3): 313–321. 
7. Head, K.H. (1986), “Manual of Soil Laboratory Testing”, John Wiley and Sons, Inc., Vol. 3, pp. 942-
945. 
Summary 
DETERMINING SHEAR STRENGTH OF AN UNSATURATED SOIL 
BY THE DIRECT SHEAR TESTS 
Shear strength of an unsaturated soil has a huge effect on the stability of a soil structure. When the soils 
became more unsaturated with more increased in matric suction, the shear strength of the soils increase 
which make the stability factor increasing. The research in determining the shear strength of the unsaturated 
soils has an important and necessary mean. This paper represents the method of determining shear strength 
of some unsaturated soils in VietNam by the direct shear tests. The results show that the matric suction 
increases when the soil changes from saturated state to unsaturated one, angle of internal friction, ’, of the 
soil is nearly constant but the cohesion of the soil increases. The angel b is equal to ’ if matric suction is 
zero, then the angel b decreases. The shear strength of the soils increase which make the factor of safety of 
the earth dam increasing. 
Keywords: Shear strength, unsaturated soil, direct shear tests, matric suction, SWCC. 
Người phản biện: TS. Hoàng Việt Hùng BBT nhận bài: 28/8/2013 
Phản biện xong: 19/9/2013