25 năm cơ học đất và địa kỹ thuật công trình

cứu trong bài toán dự báo lún. Luận án Tiến sỹ địa chất, Hà Nội 2003. 
2. Đoàn Thế Tường và nnk Tính chất lưu biến của đất. Báo cáo tổng kết đề tài, 2004. 
4. Larsson R. Consolidation of soft soil. Linkoping, 1986. 
6. Goldstein M.N. Mekhanhitsexkiie xvoixtva gruntov. Moxkva 1977. 
7. Mextsian X.R. Mekhanhitsexkiie xvoixtva gruntov i laboratornưie metodư ikh opredelenhiie. 
Moxkva 1974. 
8. Pekomendatsiii po opredelenhiiu parametrov polzutsexti i konxolidatsii gruntov 
laboratornưmi metodami. PNIIIX Goxxtroia XXXR, Moxkva 1989. 
---------------------------------------------------- 
25 năm cơ học đất và địa kỹ thuật công trình 
 Nguyễn Trƣờng Tiến* 
 Phó Chủ tịch kiêm Tổng thư ký Hội cơ học đất và ĐKT 
 Tel:090.3405769; Email: truongtien@gmail.com 
25 years of soil mechanics and geotechnical engineering (SMGE) 
Abstract: This paper make the summary of experiences and analysis on 
achievements, weakness, challenges, and opportunities of SMGE in Vietnam 
during last 25 years. Proposals for new model and activities to develop 
Vietnam society of SMGE as well as lesson learned are presented. The role of 
soil mechanics, geotechnical engineering for planning, design, 
implementation, maintenance of projects, protection of environment, 
prevention and mitigation of natural disasters are discussed. 
1. Mở đầu 
Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình là một chuyên ngành kỹ thuật, áp dụng những kiến thức, 
định nghĩa, khái niệm của toán học, vật lý, hoá học, cơ học, động lực học, thuỷ lực, dao động, môi 
trường, sinh vật học  vào kỹ thuật xây dựng. Cơ học đất vốn được xây dựng trên kinh nghiệm, 
nghệ thuật và trở thành một môn kỹ thuật với sự đóng góp của Terzaghi cách đây hơn 70 năm. Đối 
tượng nghiên cứu, các lời giải kỹ thuật và giải pháp công nghệ của cơ học đất và địa kỹ thuật công 
trình là Đất, đá, nước, khí với tác động của tải trọng, lực, năng lượng, dòng chảy, áp lực do con 
người và thiên nhiên tạo nên. Con người xây dựng nhà, trường, văn phòng, bệnh viện, cầu đường, 
bến cảng, nhà máy, sân bay, đập chứa nước, đường hầm, khai thác mỏ  đều cần đến cơ học đất 
và địa kỹ thuật. Con người chôn lấp phế thải, nạo vét sông ngòi, biển cả, lấn biển, tôn nền, làm sạch 
đất, nước, không khí, đều cần có các kiến thức và kinh nghiệm về Địa kỹ thuật và Địa kỹ thuật công 
trình. Trượt lở đất tự nhiên, trượt lở bờ sông, bờ biển, xây dựng đê điều, đào kênh mương thuỷ lợi, 
phòng chống bão lụt, động đất, sóng thần  với mục đích giảm nhẹ thiên tai đều cần các lời giải Địa 
kỹ thuật và kiến thức về cơ học đất. Ngành cơ học đất, nền móng, Địa kỹ thuật công trình, Địa kỹ 
thuật môi trường của thế giới và Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc trong 25 năm qua. Lấy 
mốc 25 năm vì vào thời điểm 1980 – 1981 Việt Nam tiếp nhận nhiều thiết bị khảo sát hiện trường, 
phòng thí nghiệm, quy trình, quy phạm, sách, tạp chí, thông tin, từ chương trình UNDP của Liên hiệp 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
quốc dành cho Liên hiệp khảo sát Bộ xây dựng và chương trình hợp tác giữa Viện KHCN xây dựng 
với Viện Địa kỹ thuật Thuỵ Điển. Mặt khác sau 5 năm giải phóng miền Nam, nhiều phương pháp thí 
nghiệm (thí dụ SPT), quy trình quy phạm và sách giáo khoa của các nước phương Tây bắt đầu có sự 
giao lưu với nền cơ học đất và địa kỹ thuật của miền Bắc, vốn là kiến thức và kinh nghiệm của Liên 
Xô cũ, Trung Quốc và các nước XHCN khác. Báo cáo trình bày những thành tựu đạt được trong lĩnh 
vực Cơ học đất và Địa kỹ thuật, một số tồn tại, thách thức và cơ hội cho sự phát triển. 
2. Thành tựu 
2.1 Khảo sát đất nền và quan trắc Địa kỹ thuật 
Với sự giúp đỡ của Viện SGI, Thuỵ Điển, EU từ những năm 1979 – 1980 nhiều thiết bị thí nghiệm 
trong phòng và hiện trường đã được nhập sang Việt Nam. Việt Nam cũng tự chế ra xuyên tĩnh XT80 
để khảo sát đất nền. Một số kết luận chính là: 
- Có thể lấy mẫu đất sét yếu nguyên trạng tại hiện trường bằng các kỹ thuật và công nghệ của 
Thuỵ Điển, Canada, Nhật, Anh, Pháp. 
- Có thể xác định khá chính xác độ lún của nền, sức kháng cắt của nền đất yếu, dự tính lún theo 
thời gian, độ lún thứ phát  bằng thí nghiệm nén cố kết trong phòng thí nghiệm, xuyên côn và nén 
ba trục. 
Xuyên tĩnh là thiết bị thích hợp để xác định địa tầng, sức kháng xuyên đầu mũi và ma sát 
- bên thích hợp để dự tính sức chịu tải của cọc, của nền và dự tính độ lún của móng trên nền cát. 
- Xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng cho phép xác định được khả năng thoát nước, hệ số thấm 
và tiện ích cho thiết kế các loại cọc cát, bản nhựa, tầng hầm, và độ cố kết. 
- Cắt cánh là thiết bị thích hợp để xác định sức kháng cắt không thoát nước của nền sét yếu. 
- Xuyên động (SPT) có thể dùng để phân tầng, xác định sức chịu tải của nền, của cọc 
- Nén ngang trong hố khoan cho phép xác định môđun biến dạng, cường độ, sức chịu tải của nền 
và của cọc. 
- Thí nghiệm xác định sức chịu tải của cọc, của nền bằng nén tĩnh cho phép đánh giá chính 
xác hơn khả năng chịu lực của cọc và của nền. 
- Thí nghiệm thử đóng cọc bằng lý thuyết truyền sóng CAPWAP cho phép xác định khá chính xác 
sức chịu tải của cọc, phân bổ ma sát bên, phản lực mũi cọc và quan hệ Tải trọng - Độ lún. 
- Các thiết bị quan trắc lún, quan trắc nghiêng, đo áp lực, biến dạng, chuyển vị  đo cho phép 
hiển thị đúng đắn sự làm việc của nền, móng, tầng hầm, tường chịu lực  
2.2 Xử lý nền đất yếu 
Nền đất yếu có thể xử lý bằng các phương pháp: 
- Bản nhựa thoát nước và gia tải trước bằng đất đắp hoặc hút chân không. 
- Cọc vôi đất, cọc xi măng đất (cường độ thấp). 
- Cọc cát đầm chặt theo công nghệ của Nhật Bản. 
- Đất có cốt, vải địa kỹ thuật nhằm phân bổ ứng xuất đều hơn, ngăn cản sự trộn lẫn giữa đất cát 
và bùn, đồng thời tăng khả năng chịu lực kéo. 
- Các loại cọc tre, cọc tràm, cọc bê tông ngắn, cọc ống nhựa, ống thép, ống bê tông  được sử 
dụng để xử lý nền đất yếu. Các loại cọc ngắn (khoảng 3 – 4m) được thiết kế như nhóm cọc và khối 
móng quy ước. Các loại cọc nhỏ (có tiết diện nhỏ hơn 25cm) được thiết kế như các loại cọc truyền 
thống. 
- Thay thế đất xấu bằng đất tốt hơn và được đầm chặt. 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
- Cố kết động: (Sử dụng quả nặng rơi từ độ cao lớn) cho phép tăng quá trình cố kết, giảm độ lún 
và tăng khả năng chịu tải của nền thích hợp cho các dự án lấn biển, xây dựng cụm, tuyến dân cư. 
2.3 Nền móng 
- Các loại móng băng giao nhau, móng đơn, móng vỏ nón, móng bè  được sử dụng khá thành 
thạo để làm móng cho các công trình nhà ở và hạ tầng kỹ thuật, xã hội. 
- Cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi, cọc khoan đóng tường móng, tường trong đất, neo đất  đã 
trở thành giải pháp kỹ thuật và công nghệ phổ biến. 
- Cọc bê tông kết hợp với cọc thép (đóng và khoan) đã được sử dụng để xử lý hang động kast. 
- Cọc đường kính nhỏ (( < 25cm) bằng bê tông, thép, ống nhựa, luồng  phục vụ cho việc xây 
chen trong thành phố, chống lún, gia cường  đã thực sự trở thành một giải pháp kỹ thuật và công 
nghệ có nhiều ưu điểm: 
( Tiết kiệm vật liệu và năng lượng; 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
( ít gây chấn động. 
( Sử dụng vật liệu tối ưu. Tăng ma sát bên; 
( Thiết kế, thi công và kiểm tra hết sức dễ dàng. 
( Phù hợp với điều kiện kỹ thuật – công nghệ – kinh tế – xã hội Việt Nam. 
2.4. Địa kỹ thuật môi trƣờng 
Từ thập kỷ 90, chúng ta đã bắt đầu quan tâm đến lĩnh vực này và thu được những bài học kinh 
nghiệm quý về: 
- Nhiễm bẩn đất, nước, khí và các giải pháp phòng ngừa. 
- Nhiễm bẩn nguồn nước uống do amoniac. 
- Nhiễm bẩn đất và nước do tro xỉ. 
- Giải pháp ngăn ngừa và bảo vệ ảnh hưởng của các bãi rác và phế thải công nghiệp. 
- Kinh nghiệm và kỹ thuật sử lý phế thải, rác thải. 
- Lún sụt đất do khai thác nước ngầm. 
- Nền móng cho vùng có lún sụt mặt đất. 
2.5. Địa kỹ thuật với bảo vệ, phòng chống và giảm thiểu thiên tai. 
Các chuyên gia cơ học đất, địa kỹ thuật đã nghiên cứu, đề xuất nhiều giải pháp 
- Cơ chế trượt lở mái dốc, bờ sông, bờ biển, hầm lò, đất đắp  
- Giải pháp chống trượt lở. 
- Kỹ thuật và công nghệ làm nhà trong vùng ngập lụt, lũ quét và động đất. 
- Nền móng các công trình chịu tả i trọng lớn. 
3. Hạn chế và yếu kém 
- Thiếu các sách giáo khoa mới, thiếu thông tin, chậm đổi mới giáo trình và chương trình giảng 
dạy. 
- Chất lượng đào tạo chuyên gia cơ học đất, Địa kỹ thuật còn thấp. Thiếu hụt đội ngũ kế cận. Trình 
độ các Tiến sĩ, Thạc sĩ chuyên gia còn hạn chế. Các luận án cao học và Tiến sĩ còn ít gắn với thực 
tiễn và nhu cầu phát triển. 
- ít các công trình về cơ học đất và địa kỹ thuật được công bố. 
- Thiếu cơ hội học tập, thực tập, tham dự Hội nghị quốc tế và đào tạo ở trình độ cao hơn. 
- Thiếu tiêu chuẩn chuyên ngành. 
- Thiếu thư viện Địa kỹ thuật được cập nhật. 
- Chưa phát huy được vai trò của Hội nghề nghiệp. Thiếu kinh phí hoạt động. 
- Thiếu sự hợp tác giữa các Trường – Viện – Doanh nghiệp. 
- Năng lực chuyên môn, trình độ ngoại ngữ, khả năng sử dụng máy tính, giao lưu quốc tế còn 
nhiều hạn chế. Cản trở sự hội nhập. 
4. Thách thức 
- Thất thoát, lãng phí, tham nhũng trong xây dựng do thiếu chuyên nghiệp, đạo đức nghề nghiệp 
(lương tâm nghề nghiệp) thiếu trách nhiệm với xã hội, nhà dân, đồng nghiệp và sự an toàn. 
- Tụt hậu, thiếu khả năng cập nhật, thiếu sự sáng tạo và động năng để phát triển. 
- Kiến thức và kinh nghiệm nghèo nàn, không thường xuyên học tập, nghiên cứu, trao đổi thông 
tin. 
- Thiếu sự quan tâm của xã hội, của Nhà nước về sự cần thiết và vai trò của kỹ thuật và kỹ sư. 
- Chưa hình thành được thị trường cho Khoa học – Kỹ thuật – Công nghệ, tư vấn, giáo dục đào 
tạo. Không tạo được động lực cho sự tự nguyện cá nhân. 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
- Chủ nghĩa bằng cấp, chủ nghĩa quyền lực, chủ nghĩa cá nhân, chủ nghĩa cầu danh, cầu lợi, suy 
thoái đạo đức, coi trọng đồng tiền đã cản trở sự phát triển của KHKT, giáo dục đào tạo, kinh tế, nói 
chung và chuyên ngành Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình nói riêng. 
- Thoả mãn, bằng lòng với kiến thức, kinh nghiệm, thiếu ý chí học tập vươn lên. 
- Thiếu tính cộng đồng để chia sẻ thông tin, kiến thức, kinh nghiệm. Thiếu sự hợp tác. 
- Chất lượng con người, chất lượng công trình và sản phẩm còn thấp. Các giá trị không được đề 
cao. 
5. Cơ hội 
Chuyên ngành Cơ học đất và Địa kỹ thuật là nền móng cho một công trình, đồng thời cũng là nền 
tảng cho sự phát triển. Cơ học đất và Địa kỹ thuật làm việc với đất (Mẹ) với không khí, trời (Cha) với 
nước (Anh em, bạn bè). Vì vậy chúng ta phải tôn trọng và bảo vệ tự nhiên, môi trường và đa dạng 
sinh học. Vì sự nghiệp xoá đói giảm nghèo, phát triển bền vững và Hội nhập kinh tế quốc tế. 
Đất nước là cả một công trường lớn, tìm được sự cân bằng giữa Phát triển và Bảo vệ môi trường 
cần có các lời giải thông minh của kỹ sư địa kỹ thuật. 
Phát triển bền vững được hiểu là thế hệ hôm nay phải sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên để có 
thể dành quyền lợi cho các thế hệ tương lai. Đất, nước, không khí đa dạng sinh học, tài nguyên thiên 
nhiên  phải được sử dụng một cách thông minh, khôn khéo trên cơ sở các kiến thức Khoa học – 
Kỹ thuật – Công nghệ – Văn hoá vững vàng và có trách nhiệm. 
Cơ hội đặt ra cho các nhà Cơ học đất và Địa kỹ thuật là: 
- Có hiểu biết sâu sắc hơn và ứng xử đúng đắn hơn với các loại đất nền Việt Nam. Đặc biệt là đất 
sét yếu. 
- Tham gia vào công tác quy hoạch sử dụng đất và nước. 
- Tư vấn kỹ thuật các giải pháp xử lý đất yếu, chống trượt lở mái dốc, bờ sông, bờ biển, đê điều  
- Tư vấn kỹ thuật cho các giải pháp nền móng tiết kiệm, giảm chi phí và tăng hiệu quả. 
- Thiết kế và thi công công trình ngầm. 
- Thiết kế và thi công công trình ven biển, trên hải đảo, vùng sâu vùng xa. 
- Bảo vệ môi trường. 
- Phòng chống và giảm nhẹ thiên tai. 
- Giải pháp phòng chống động đất. 
- Kỹ thuật mới, công nghệ mới, vật liệu mới trong ngành địa kỹ thuật. 
- Phương pháp tính, phần mềm, MTĐT, công nghệ thông tin để đẩy nhanh quá trình nghiên 
cứu. 
- Nâng cao trình độ đào tạo. Xuất bản sách, tạp chí, báo chí. 
- Xây dựng phòng thí nghiệm hợp chuẩn, phòng thử ly tâm, phòng thí nghiệm môi trường  để có 
thể hiểu biết sâu hơn về các giải pháp kỹ thuật. 
- Phát triển các thiết bị đo, quan trắc, định vị (GPS) nhằm cung cấp các thông tin kịp thời, chính 
xác phục vụ cho lời giải kỹ thuật và giải pháp công nghệ. 
- Phòng chống nhiễm bẩn, làm sạch đất và nước bị nhiễm bẩn, bảo vệ sự lan toả, phân bón trong 
đất và nước của đioxin  
- Lập quy trình quy phạm về Địa kỹ thuật. 
- Viết sách, đổi mới giáo trình, chương trình học tập. 
- Tranh thủ sự giúp đỡ quốc tế. 
- Tham gia vào chương trình đào tạo. 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
6. Đề xuất về mô hình tổ chức và nội dung hoạt động của Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật 
công trình (2006 – 2009) 
6.1 Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) tiếp tục duy trì là thành viên 
chính thức của Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình quốc tế (ISSMGE). Tích cực tham gia hoạt 
động của ISSMGE. Mở rộng quan hệ quốc tế với Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình của các 
nước thành viên. 
6.2 Ban chấp hành Hội tập hợp đủ đại diện các Trường, Viện, Doanh nghiệp  đảm bảo có đủ 
mạng lưới các chi hội và các chuyên gia. 
6.3 Thường trực của Ban chấp hành có 15 người để kịp thời đưa ra các quyết đ ịnh đúng đắn. 
6.4 Quỹ của các thành viên đóng góp là nguồn chính cho hoạt động. Vận động cac nhà tài trợ 
giúp đỡ. 
6.5 Tổ chức hoạt động nghiên cứu, dịch vụ tư vấn, đào tạo, chuyển giao công nghệ  để phát 
huy được năng lực của đông đảo hội viên và có Quỹ cho hoạt động của Hội. 
6.6 Bảo trợ và giúp đỡ các hoạt động của Công ty AA – Corp., Viện Địa kỹ thuật và một số đơn vị 
khác trong công tác tư vấn, đào tạo, nghiên cứu khoa học, xuất bản phẩm và phát triển công nghệ. 
Hoạt động của các đơn vị trên góp phần cho sự phát triển của Hội. 
6.7 Hội sẽ thành lập các Tiểu ban kỹ thuật để phối hợp các Hội viên giải quyết một nội dung cụ 
thể. Thí dụ xây dựng một tiêu chuẩn. 
6.8 Hội sẽ tiếp tục tham gia nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ, tư vấn, phản biện xã 
hội, đào tạo, giáo dục, phổ biến kiến thức, tham gia chương trình đăng bạ kỹ sư. 
6.9 Hội sẽ tiếp tục phát triển các chương trình, các đề tài Hợp tác quốc tế. Tranh thủ cao nhất sự 
giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp nhằm nâng cao kiến thức trình độ, kỹ năng và cơ hội học tập, 
nghiên cứu. 
6.10 Hội sẽ xây dựng chương trình đào tạo và nâng cao trình độ cho kỹ sư Địa kỹ thuật. Tham gia 
xây dựng chương trình đào tạo Cao học và Tiến sĩ về Địa kỹ thuật. 
7. Bài học kinh nghiệm 
7.1 Sự phát triển của chuyên ngành cơ học đất và Địa kỹ thuật trong 25 năm qua là nhờ có sự cố 
gắng nhiệt tình, yêu nghề, yêu đất nước của một thế hệ của một số bộ môn, một số cá nhân. Thiếu 
những người chủ chốt, các sáng kiến và sự năng động sẽ bỏ qua cơ hội. 
7.2 Phải tôn trọng các chữ sau đây trong quan hệ hợp tác và hoạt động nghề nghiệp: Tôn trọng 
(Respect), Kết hợp (Combination), Trao đổi thông tin (Communication), Nâng cao năng lực 
(Competence), Cam kết (Commitment), Có đạo đức nghề nghiệp (Ethics), Trách nhiệm ... Đại học Tokyo, Viện 
cũng đang tiến hành đo liên tục GPS từ 3 năm nay, cho phép liên kết với các trạm tại Philipin, Vân 
Nam, Vũ Hán, Nhật, Đài loan, Thái Lan để xác định được toạ độ và chuyển dịch tuyệt đối của điểm 
đo. Viện cũng tham gia đề án GEODESY, hợp tác với các nhà khoa học Đức xác định vec tơ chuyển 
dịch tại Đà Nẵng [8]. Viện Địa chất cũng đã sử dụng mô hình biến đổi ứng suất Coulomb trong việc 
đánh giá nguy hiểm động đất cho các đập thuỷ điện Sơn La [10], Bản Uôn trên sông Mã (Hình 10), 
cũng như đề xuất phương pháp mới và phần mềm xác định tensơ ứng suất từ cơ cấu chấn tiêu động 
đất [11] . 
Kết luận 
Từ thảm hoạ động đất và sóng thần ở ấn Độ Dương, các nhà khoa học Việt nam có thể rút ra 
một số bài học cho mình trong việc phát triển nghiên cứu nhằm giảm nhẹ thiên tai động đất và 
sóng thần, trong đó vấn đề nghiên cứu kiến tạo hiện đại Biển Đông cần được đảy mạnh trước 
một bước, trước khi quyết định đặt các trạm cảnh báo hết sức tốn kém. 
Bài viết được hoàn thành với sự trợ giúp của chưưong trình nghiên cứu cơ bản. 
Tài liệu tham khảo 
1. Chen, Z., B. C. Burchfiel, Y. Liu et al. (2000), Global Positioning System measurements from 
eastern Tibet and their implications for lndia/eurasia intercontinental deformation, J. Geophys. Res., 
105(B7), 16,215 - 16,227. 
2. Dương Chi Công, J. Feigle, 1999. Geodetic measurement of Horiontal Strain accros the Red 
River fault near Thac Ba, Vietnam, 1963-1994, Journal of Geodesy, 73,298-310, 1999. 
3. Kato, T., et al. (1998), lnitial results from WLNG, the continuous GPS network in the western 
Pacific area, Geophys. Res. Lett., 25, 369- 372. 
4. King, R. W., F. Shen, B. C. Burchfiel et al. (1997), Geodetic measurement of crustal motion in 
southwest China, Geology, 25(2), 179-182. 
5. Leloup H. Ph., R. Lacassin, P. Tapponnier, U. Scharer, Zhong Dalai, Liu Xaohan, Zhangshan, Ji 
Shaocheng and Phan Trong Trinh, 1995. The Ailao Shan - Red river shear zone ( Yunnan, China), 
Tertiary transform boundary of Indochina, Tectonopysics, V.251, P.3 -84. 
6. Makiko lwakuni and Teruyuki Kato, 2004. Crustal deformation in Thailand and tectonics of 
lndochina peninsula as seen from GPS observations. Geophysical Reseach letters, Vol. 31, L11612, 
7. McCloskey, J., S.S. Nalbant, and S. Steacy, Earthquake risk from co-seismic stress, Nature, 
434, 291, 2005. 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
8. Michel, G. W., D. Angermann, P. Wilson et al. (1998), Transient versus secular motion: The 
possible impact of earthquakes and interseismic loading on the GEODYSSEA site motions, in The 
Geodynamics of S and SE Asia (GEODYSSEA) Project, eđited by P. Wilson and G. W. Michel, Sci. 
Tech. Rep. STR 98/14, pp. 75 97, Geoforschungszentrum, Potsdam, Germany. 
9. Michel, G. W., et al. (2001), Crustal motion and block behaviour in SE Asia from GPS 
measurements, Earth Planet. Sci. Lett., 187, 239- 24. 
10. Nalbant, S.S., Steacy, S., Sieh, K., Natawidjaja, D., and J. McCloskey, 2005. Updated 
earthquake hazard in Sumatra, Nature, 435, 756-757. 
11. Phan Trong Trinh, 1993. An inverse problem for the determination of the stress tensor from 
polyphased fault sets and earthquake focal mechanisms, Tectonophysics, V.224, p.393-411. 
12. Phan Trong Trinh, Hoang Quang Vinh, 2004. Active tectonics, seismotectonics and Coulomb 
stress change modelling in Sonla Hydropower dam. Proceeding of International symposium on 
shallow geology and geophysics, p. 116-127. 
------------------------------------------------ 
Mô hình Địa kỹ thuật có xét đến sự tƣơng thích của lực tƣơng tác và 
phƣơng pháp cân bằng giới hạn "thực" của mảnh 
 Phan Trƣờng Phiệt* 
 Đại học Thuỷ lợi 
 Nhóm NCS. Trường Giang, Xuân An 
 Viện Khoa học Thuỷ lợi 
 Tel: 8537264 
A geotechnical model stresssing the compatibily of the interslice 
forces and the "true" limit equilibrium method (TLE method)piêc. 
Abstract: The geotechnical engineer frequently uses limit equilibrium of 
analysis when studying slopes stability problems. Up to now, one dozen 
methods of slices have been developped. They differ in the assumption used 
to render the problem determinate 
This paper presents a physic- model taking into account the compatibility of the 
active forces to the resistance forces of the two parts of the sliding mass, on the 
upper side and lower side of any cross- section . 
The numeral method and mathematical solution presented herein, may be easily 
adapted for a computer The theoritical and pratical significance is that the 
indeterminate of the stability problem have been eliminated and any assumption 
is not necessary. 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
1. Mở đầu 
Đến nay phương pháp phân mảnh (thỏi) được công nhận là phương pháp số để tính toán phân tích 
trượt đất. Bài toán phân tích trượt đất theo lý thuyết phân mảnh là siêu tĩnh, thiếu hai phương trình. Do 
vậy để giải bài toán, các nhà khoa học phải vận dụng các thủ thuật: 1) Bỏ lực tương tác giữa các mảnh 
khi tách riêng từng mảnh ; 2) Giả thiết đường tương tác-quỹ tích của các điểm đặt lực tương tác; 3) Giả 
thiết góc nghiêng của các lực tương tác. 
Thọat đầu, khi công cụ tính toán chỉ là thước tính, việc bỏ lực tương tác là thủ thuật cần thiết đặng 
có lời giải dùng cho thiết kế. Thuộc loại này có các phương pháp: Fellenius, Terzaghi, Tsugaev, 
Krey, Bishop... 
Khi công cụ tính toán là máy tính điện tử, việc xét đầy đủ lực tương tác giữa các mảnh là yêu cầu 
phát triển lý thuyết Cơ học đất và nhiều phương pháp tính đã được đề xuất. Trong số các phương 
pháp này, phương pháp Janbu dùng thủ thuật giả thiết đường đặt lực tương tác, các phương pháp 
khác, như pp Spencer, Mogenstern-Price, GLE Canada.. giả thiết góc nghiêng của lực tương tác. 
Điểm chung nhất của các phương pháp dùng trong Địa kỹ thuật hiện nay là không xét
sự tương thich về lực đẩy trượt và lực chống 
trượt của hai phần khối đất trượt do một lát cắt 
đứng phân chia trong hoàn cảnh cả hai phần đều 
ở trạng thái cân bằng trên cùng một mặt trượt. 
Hai phần đất hai bên lát cắt ứng xử như môt 
hệ thống đẩy - chống tương tự như hệ thống 
“tường chắn- đất đắp sau tường” ở trạng thái 
cân bằng giới hạn mà A,A Gvozdev, với định lý 
Gvozdev, đã nêu : Dạng phá hoại thực của hệ 
thống ứng với trị số nhỏ nhất của tải trọng phụ 
phá hoại. 
Theo nguyên lý cực trị Coulomb, đối với 
trường hợp đất đẩy tường, lực đẩy là lớn nhất 
ứng với đất ở trạng thái cân bằng chủ động; đối 
với trường hợp tường đẩy đất, lưcđẩy phải là trị 
số nhỏ nhất ứng với đất ở trạng thái cân bằng 
giới hạn bị động. Có thể coi nguyên lý cực trị của 
Coulomb (1776) trong lý thuyết áp lực đất là 
dạng sơ khai của định lý Gvozdev (1949) 
Trong công trình này chúng tôi trình bày một 
mô hình vật lý có xét đến cách ứng xử Đẩy - 
Chống của hai phần khối đất trượt ở hai bên lát 
cắt với mục đích đề xuất phương pháp lát cắt 
đứng để phân tích tính toán trượt đất. 
2. Khái niệm về lực đẩy và lực chống của 
đất hai bên lát cắt 
Thuật toán truyền thống là tính từng mảnh, từ 
mảnh ở biên trên, ký hiệu số 1 đến mảnh biên 
dưới, ký hiệu mảnh n. Lát cắt thứ 1 tách mảnh số 1 
ra khỏi khối đất trượt. Mảnh số 1 gây lực đẩy R1 
lên phần còn lại của khối đất trượt. Trong hệ thống 
này, mảnh 1 gây lực đẩy trong trạng thái cân bằng 
giới hạn và phần đất còn lại, ở trạng thái cân bằng 
giới hạn, chống lại sự đẩy ấy với mức huy động 
cường độ chống cắt lớn nhất. 
Cần lưu ý rằng, nếu phần đất chống lại sự 
đẩy ở trạng thái cân bằng bền (cân bằng đàn 
hồi) hoặc cân bằng động học thì bài toán phải 
không còn ở trạng thái cân bằng giới hạn theo 
đúng nghĩa. Các phương pháp phân mảnh hiện 
nay đã bỏ qua sự khác biệt này. Lát căt thứ 2 
tách mảnh số 2; mảnh số 1 cùng với mảnh số 2 
đẩy phần đất còn lại của khối đất trượt ở trạng 
thái cân bằng giới hạn. Cứ cắt lát như vậy cho 
đến hết khối đất trượt để có n mảnh và sự việc 
lại diễn ra cùng kịch bản. 
Gọi Ra là lực ngoài đã biết ở biên đỉnh của 
khối đất trượt và (R là số gia của lực đẩy khi tăng 
thêm một lát cắt, lực đẩy R1 của mảnh số 1 lên 
phần còn lại của khối đất trượt xác định theo 
biểu thức : 
11
 RRR a (1) 
R1 đã được xác định, lực đẩy R2 của mảnh 
số 2 lên phần còn lại của khối đất trượt sẽ là: 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
212
 RRR 
Suy rộng cho mảnh số i 
iii RRR
 1 
ứng với một lát cắt có vô số trị số của lực đẩy 
R thoả mãn điều kiện cân bằng giới hạn. Điều 
này phản ánh đúng tính siêu tĩnh của bài toán 
theo quan điểm về mô hình vật lý hiện dùng. 
Chính để gỡ sự vô định của lực đẩy R mà các 
phương pháp hiện nay phải dùng các thủ thuật 
đã nêu ở trên. 
Lực chống của phần còn lại của khối đất 
trượt: Lực chống Rc được hình thành tối đa vì 
cường độ chống cắt của đất trên phần mặt trượt 
còn lại đã huy động hết mức. ứng với một lát cắt 
và một mặt trượt, có một lực chống giới hạn xác 
định. Hiện chưa tính toán được trị số ấy nhưng 
về mô hình vật lý, lực chống giới hạn ấy tồn tại 
và nếu tải trọng ngoài (đối với phần khối đất 
trượt bên phải lát cắt) tác dụng vượt quá giới 
hạn này, khối đất sẽ bị phá hoại ở dạng động 
học. 
3. Sự tƣơng thích giữã lực đẩy và lực 
chống hai bên lát cắt 
Trạng thái cân bằng của hai phần khối đất 
trượt hai bên một lát cắt bất kỳ là trạng thái cân 
bằng giới hạn trên một mặt trượt xác định. Sự 
tương quan giữa lực đẩy trượt Ri và lực chống 
trượt Rci (cùng phương tác dụng) trong trường 
hợp tổng quát như sau : 
Ri ( Rci (7) 
Ri ( Rci (8) 
Mặc dù chưa xác định được trị số và phương 
của Ri và Rci nhưng về mặt vật lý có thể loại bỏ 
trường hợp Ri ( Rci vì theo bài toán, các mảnh 
thuộc phần phải lát cắt ở trạng thái cân bằng giới 
hạn và do đó chỉ cần xét tương quan Ri ( Rci. 
Theo thuật toán thường dùng, khi tính toán 
cho mảnh đứng trước lát cắt đã mặc nhiên 
không xét đến sự tồn tại vật lý của các mảnh 
đứng sau. Do vậy có vô số lực đẩy R của mảnh 
đứng trước buộc phần còn lại của khối đất trượt 
hứng chịu. Ví dụ ứng với lát cắt số 1, có tập hợp 
lực đẩt R1j ( j = 1, 2, 3,. .n), với lát cắt số 2 có 
tâp hợp lực đẩy R2j...với lát cắt thứ i có tập hợp 
lực đẩy Rịj . Vậy ứng với mỗi lát cắt, lực đẩy R 
nào là đúng? 
Về triết học khoa học, chỉ có duy nhất một lực 
đẩy Ri ứng với lát cắt thư i vừa thoả mãn điều 
kiện cân bằng giới hạn của các mảnh trước lát 
cắt và các mảnh sau lát cắt. Tham khảo nguyên 
lý cực trị của Coulomb trong lý thuyết áp lực đất 
và theo ý nghĩa vật lý của định lý Gvozdev, lực 
đẩy duy nhất ấy phải là lực đẩy cực tiểu trong 
tập hợp lực đẩy Rịj 
Tóm lại, sự tương thích Đẩy-Chống của hai 
phần khối đất trượt do một lát cắt được biểu thị 
bằng điều kiện toán học sau: 
 Ri = min(Ri1 , Ri2 ,Ri3..) = min Rij (9) 
Nếu biểu thị lực Ri theo số gia (Ri , có 
ijjiij RRR ,1 (10) 
trong đó Ri-1 là trị số không đổi ứng với lát cắt 
i. Do đó, điều kiện tương thích được viết lại như 
sau: 
ijiiii RRRRR min..),,min( 321 (11) 
Vấn đề lý thuyết còn lại là: Liệu có thể lập 
được hàm Rij, hoặc hàm (Rij không, nếu lập 
được, hàm Rij, hoặc hàm (Rij có cực trị không 
và cực trị ấy là max hay min. 
4. Thuật toán giải theo mô hình vật lý có xét đến 
điều kiện tƣơng thích 
Rất khó giải bài toán theo phương pháp 
truyền thống khi xét đến điều kiện tương thích 
cho từng lát cắt. Sau đây sẽ trình bày cách giải 
theo tam giác đặc trưng. Trước hết vẽ đa giác 
lực cân bằng cho mảnh thứ i theo thứ tự vectơ 
W, (R, T, N (hình 1) và chú ý đến các điểm đỉnh 
của đa giac lực IKLMH, trong đó đỉnh I, K, M 
nằm trên trục đứng chứa vectơ W; điểm M nằm 
trên đường Coulomb có phương trình T = Ntg( + 
cl vẽ trong hệ trục vuông góc TIN. Trục đứng IZ 
cắt đường Coulomb tại điểm S. 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
Theo thuật toán, tam giác vuông SKM0 được 
lấy làm tam giác đặc trưng của mảnh đang xét. 
Tam giác đặc trưng có hai đặc điểm, một là trong 
mặt phẳng toạ độ, đỉnh K và cạnh huyền SMo của 
tam giác (một đoạn của đường Coulomb) là 
không đổi ứng với một mảnh, hai là tập hợp vectơ 
số gia của lực đẩy (Rij đều có gốc tại đỉnh K và 
ngọn nằm trên cạnh huyền SM. 
Xét một vectơ (R bất kỳ có gốc tại K, có ngọn 
tại M. Từ hai tam giác SMoK và MM0M1 dễ dàng 
chứng minh được quan hệ elliptic giữa hai thành 
phần (Eij và (Xij của lực (Rij 
 1
00
W
X
E
E
jiji
 (12) 
trong đó E0 và W0 là hai cạnh của tam giác 
đặc trưng 
)sin(
sin
0
tg
cl
WW (13) 
)(00 tgWE (14) 
Phương trình (12), đóng vai trò điều kiện cân 
bằng giới hạn của mảnh, cho phép giải bài toán 
theo phương pháp cân bằng giớí hạn bằng lối 
giải tĩnh định. 
Gọi ( là góc ( 90 độ, kẹp giữa vectơ KM và 
cạnh huyền SM0, từ tam giác KMM0 lập được 
biểu thức tính trị số (R : 
)(
sin
cos
sin
)90sin(
00 




REER 
 (15) 
Để xác định cực trị của (R, lấy đạo hàm theo 
biến ( 





 2
00
sin
cos
cos)
sin
1
(cos E
d
d
E
d
Rd
 (16) 
(R đạt cực trị khi cos( = 0, tức khi ( = 900 . 
Điều này phù hợp với trường hợp vectơ KM 
vuông góc vớí cạnh huyền của tam giác đặc 
trưng SKM0 và KM là trị số cực tiểu 
Từ tam giác đặc trưng SKM0 xác định được 
điều kiện tương thích (11) 
cosmin..),,min( 0321 ERRRRR ijiiii 17) 
trong đó E0 xác định theo công thức (14) và 
( = ( - ( (18) 
Từ tam giác đặc trưng và biểu thức (17) lập 
được điều kiện tương thích ứng với từng mảnh 
 )( 
tg
E
X
 (19) 
Vậy bài toán phân tích ổn định trượt đất theo lời 
giải tĩnh định của phương pháp cân bằng giới hạn 
có hệ phương trình cơ bản gồm hai phương trình 
để xác định hai đại lượng (E và (X 
1. Phương trình cân bằng giới hạn 
1
00
W
X
E
Ei (20) 
2. Phương trình tương thích 
)( 
tg
E
X
 (21) 
Cuối cùng có các công thức tính (X và (E 
)(cos20 EE (22) 
)(. tgEX (23) 
Các công thức trên suy diễn từ ( > 0, vẫn 
đúng cho trường hợp ( < 0 nhưng khi tính toán 
cần chú ý đến tác dụng của số âm 
Hình 2 
 Đặc biệt khi ( = (, có 
0 X (24) 
sin
tg
cl
E (25) 
Địa kỹ thuật số 3-2005 6 
Trong trường hợp này (hình 3) đường 
Coulomb và trục của W song song với nhau 
và điểm S ở tận vô cùng. Cũng như các 
trường hợp khác, vẫn có (R = min KM nằm 
ngang nên (X = 0, (E = (R = khoảng cách hai 
đường sông song. 
Hình 3 
Tài liệu tham khảo 
1. D.G.Fredlund. The Analysis of Slopes 
Hanoi, Vietnam, 1997 
2. A.A. Gvozdev. Tính toán sức chịu tải của 
công trình theo phương pháp cân bằng giới hạn 
(tiếng Nga). NXB Xây dựng Matxcơva 1949 
3. L.M. Kachanov. Cơ sở Lý thuyết dẻo 
(tiếng Nga) NXB Khoa học, Matxcơva 1969 
4. Đ.X. Bảng, N.T.Cường, P.T. Phiệt. Tính 
toán áp lực đất đá lên công trình. NXB Khoa học 
và Kỹ thuật. Hà nội 1973 
5. Phan trường Phiệt. áp lực đất và Tường 
chắn đất. NXB Xây dựng. Hà nội 2001 
6. Phan Truong Phiet. Landslide analyis by 
method of slides. A.A.Balkema. Rotterdam. The 
Netherlands 1996 
7. Phan Trường Giang. Tính hệ số an toàn ổn 
định công trình thuỷ trên nền không đồng chất 
theo phương pháp phân tích hệ thống. Báo cáo 
khoa học Hội nghị CHTQ lần 7. Hanoi 2002.