Luận án Nghiên cứu cải tạo đất bazan bằng hỗn hợp puzolan – Xi măng – Vôi làm tường nghiêng chống thấm đập đất vùng Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN 
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM 
___________________________________ 
NGUYỄN HỮU NĂM 
NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT BAZAN BẰNG 
HỖN HỢP PUZOLAN – XI MĂNG – VÔI 
LÀM TƯỜNG NGHIÊNG CHỐNG THẤM 
ĐẬP ĐẤT VÙNG TÂY NGUYÊN 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ 
Hà Nội, năm 2021 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN 
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM 
_________________________________ 
NGUYỄN HỮU NĂM 
NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT BAZAN BẰNG 
HỖN HỢP PUZOLAN – XI MĂNG – VÔI 
LÀM TƯỜNG NGHIÊNG CHỐNG THẤM 
ĐẬP ĐẤT VÙNG TÂY NGUYÊN 
NGÀNH : Địa kỹ thuật xây dựng 
MÃ SỐ : 9 58 02 11 
 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
 1. TS. Ngô Anh Quân 
 2. PGS.TS. Hoàng Phó Uyên 
 Hà Nội, năm 2021 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các số 
liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một 
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. 
Tôi xin cam đoan luận án được tiến hành nghiên cứu một cách nghiêm túc và 
kết quả nghiên cứu của các nhà nghiên cứu đi trước đã được tiếp thu một cách chân 
thực, cẩn trọng, có trích nguồn dẫn cụ thể trong luận án đúng quy định. 
 Hà Nội, ngày tháng năm 2021 
 TÁC GIẢ LUẬN ÁN 
 Nguyễn Hữu Năm 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
 Luận án tiến sĩ ngành Địa kỹ thuật xây dựng với đề tài “Nghiên cứu cải tạo 
đất bazan bằng hỗn hợp puzolan – xi măng – vôi làm tường nghiêng chống thấm 
đập đất vùng tây nguyên” là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản 
thân với sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người 
thân. Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các cơ quan, các cá nhân đã 
giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua. 
Tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với TS. Ngô Anh Quân, PGS.TS. Hoàng Phó 
Uyên đã tận tình hướng dẫn cũng như tạo điều kiện tốt nhất cho NCS trong quá 
trình học tập và hoàn thành luận án 
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam, Ban tổ chức – 
hành chính, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Thuỷ công đã tạo điều kiện cho tôi hoàn 
thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình. 
Tác giả xin chân thành cảm ơn đơn vị công tác, đồng nghiệp, bạn bè và gia 
đình đã giúp đỡ, ủng hộ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập 
và thực hiện Luận án. 
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, chắc chắn Luận án không tránh 
khỏi những thiếu sót. Tác giả kính mong các Thầy Cô chỉ bảo, các đồng nghiệp 
đóng góp ý kiến để tác giả có thể hoàn thiện, tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài. 
TÁC GIẢ LUẬN ÁN 
 Nguyễn Hữu Năm 
iii 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC BẢNG BIỂU vii 
MỤC LỤC HÌNH VẼ ix 
MỞ ĐẦU 1 
 TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM ĐẬP ĐẤT VÀ CHƯƠNG 1
CẢI TẠO ĐẤT BẰNG CHẤT KẾT DÍNH 5 
1.1 Thấm qua đập đất thuộc vùng Tây Nguyên ..................................................... 5 
1.1.1 Hiện trạng thấm đập đất thuộc vùng Tây Nguyên ........................................... 5 
1.1.2 Nghiên cứu về thấm đập đất ............................................................................. 6 
1.1.3 Chỉ tiêu cơ lý, thành phần khoáng vật và hóa học của các loại đất đặc trưng 
trong khu vực nghiên cứu ở trạng thái tự nhiên .......................................................... 8 
1.2 Các giải pháp chống thấm cho đập đất ........................................................... 12 
1.2.1 Giải pháp chống thấm cho đập đất xây mới ................................................... 12 
1.2.2 Các giải pháp xử lý thấm cho đập đất hiện hữu ............................................. 15 
1.2.3 Nhận xét về các giải pháp chống thấm đập đất .............................................. 20 
1.3 Cải tạo đất tại chỗ bằng chất kết dính ............................................................ 21 
1.3.1 Nghiên cứu cải tạo đất bằng chất kết dính vô cơ trên thế giới ....................... 21 
1.3.2 Nghiên cứu cải tạo đất bằng chất kết dính vô cơ ở Việt Nam ....................... 28 
1.3.3 Nhận xét: ........................................................................................................ 33 
1.4 Kết luận Chương 1 ......................................................................................... 34 
 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG PUZOLAN TỰ CHƯƠNG 2
NHIÊN ĐỂ CẢI TẠO ĐẤT 36 
2.1 Cơ sở khoa học cải tạo đất bằng puzolan kết hợp chất kết dính ................... 36 
2.1.1 Quá trình thủy hóa vôi trong đất .................................................................... 36 
2.1.2 Quá trình thủy hóa xi măng trong đất ............................................................ 37 
2.1.3 Cải tạo đất bằng các chất kết dính .................................................................. 40 
2.1.4 Ứng xử của xi măng với đất ........................................................................... 42 
2.1.5 Ứng xử của chất kết dính với đất và puzolan tự nhiên .................................. 43 
2.1.6 Các sản phẩm thủy hóa của puzolan tự nhiên và puzolan nhân tạo ............... 44 
2.2 Cơ sở về công tác thí nghiệm và các yêu cầu của vật liệu đất làm kết cấu 
iv 
tường nghiêng chống thấm cho đập đất .................................................................... 45 
2.2.1 Các tiêu chuẩn áp dụng cho việc thí nghiệm.................................................. 45 
2.2.2 Một số yêu cầu của vật liệu đất làm kết cấu tường nghiêng chống thấm cho 
đập đất ............................................................................................................... 46 
2.3 Vật liệu đất đắp đập ở Tây Nguyên ................................................................ 47 
2.3.1 Thành phần khoáng hóa của mẫu đất bazan ở khu vực nghiên cứu............... 49 
2.3.2 Tính chất cơ lý của mẫu đất bazan KVNC ..................................................... 51 
2.3.3 Nhận xét về tính chất đất Bazan và khả năng cải tạo bằng phụ gia ............... 55 
2.4 Nguồn puzolan tự nhiên tại Việt Nam và Tây Nguyên .................................. 56 
2.5 Đánh giá khả năng sử dụng puzolan tự nhiên lựa chọn nghiên cứu để cải tạo 
đất ................................................................................................................. 59 
2.5.1 Đặc điểm phân bố ........................................................................................... 59 
2.5.2 Đánh giá chất lượng puzolan tự nhiên nghiên cứu ........................................ 60 
2.5.3 Thí nghiệm các tính chất của puzolan tự nhiên .............................................. 62 
2.5.4 Nhận xét ......................................................................................................... 67 
2.6 Cơ sở lựa chọn cấp phối thí nghiệm ............................................................... 68 
2.6.1 Hàm lượng xi măng ........................................................................................ 68 
2.6.2 Hàm lượng vôi ................................................................................................ 70 
2.6.3 Hàm lượng puzolan tự nhiên .......................................................................... 72 
2.7 Kết luận Chương 2 ......................................................................................... 72 
 PHÂN TÍCH CƠ CHẾ CẢI TẠO ĐẤT BẰNG PUZOLAN TỰ CHƯƠNG 3
NHIÊN, XI MĂNG VÀ VÔI THÔNG QUA MÔ HÌNH NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
 73 
3.1 Sử dụng mô hình nhiệt động lực học nghiên cứu cải tạo đất tại chỗ bằng chất 
kết dính ................................................................................................................. 73 
3.1.1 Sơ lược về mô hình nhiệt động lực học và các ứng dụng của mô hình ......... 73 
3.1.2 Ứng dụng của mô hình nhiệt động lực học vào nghiên cứu thủy hóa xi măng74 
3.2 Lựa chọn phần mềm mô phỏng cân bằng nhiệt động lực học ....................... 78 
3.3 Nguyên lý cơ bản của mô hình nhiệt động lực học ........................................ 80 
3.3.1 Độ hoạt động và lực ion ................................................................................. 80 
v 
3.3.2 Cân bằng nhiệt động lực học .......................................................................... 82 
3.4 Thành phần khoáng hóa của vật liệu đầu vào cho mô hình nhiệt động lực học84 
3.5 Thiết kế sơ bộ cấp phối bằng mô hình nhiệt động lực học ............................ 86 
3.5.1 Kịch bản cấp phối và kết quả mô hình ........................................................... 86 
3.5.2 Phân tích kết quả của mô hình ....................................................................... 87 
3.6 Phân tích cơ chế cải tạo đất của hỗn hợp puzolan tự nhiên, xi măng và vôi 
bằng mô hình nhiệt động lực học .............................................................................. 91 
3.6.1 Phản ứng đất- puzolan tự nhiên -xi măng-vôi ................................................ 91 
3.6.2 Phản ứng đất-xi măng- puzolan tự nhiên ....................................................... 94 
3.6.3 So sánh độ hoạt tính của puzolan tự nhiên Đắk Nông với puzolan tự nhiên 
Bigadiç-Thổ Nhĩ Kỳ bằng mô hình nhiệt động lực học ............................................ 95 
3.7 Kết luận chương 3 .......................................................................................... 98 
 NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT BAZAN TÂY NGUYÊN BẰNG CHƯƠNG 4
PUZOLAN TỰ NHIÊN, XI MĂNG VÀ VÔI – ÁP DỤNG THỬ TRÊN MÔ HÌNH 
CÔNG TRÌNH CỤ THỂ 99 
4.1 Nội dung thí nghiệm và so sánh với mô hình nhiệt động lực học ................. 99 
4.1.1 Nội dung thí nghiệm ....................................................................................... 99 
4.1.2 Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 104 
4.1.3 Đánh giá mối quan hệ giữa CSH, CASH với cường độ nén và hệ số thấm . 110 
4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của puzolan, xi măng và vôi đến hệ số thấm .......... 113 
4.2.1 Thí nghiệm thấm cho mẫu đất ...................................................................... 113 
4.2.2 Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 115 
4.2.3 Thí nghiệm thấm cho mẫu bê tông ............................................................... 119 
4.2.4 Lựa chọn cấp phối hợp lý ............................................................................. 122 
4.3 Đánh giá đặc tính cơ học của cấp phối hợp lý ............................................. 122 
4.3.1 Cường độ kháng nén ở các ngày tuổi khác nhau ......................................... 122 
4.3.2 Cường độ kéo khi ép chẻ ở các ngày tuổi khác nhau ................................... 123 
4.3.3 Mô đun đàn hồi ở các ngày tuổi khác nhau.................................................. 123 
4.3.4 Tính tan rã của đất đã được cải tạo .............................................................. 124 
4.3.5 Tính trương nở của đất đã được cải tạo........................................................ 125 
vi 
4.4 Nghiên cứu thí nghiệm hiện trường đánh giá hiệu quả chống thấm của đất cải 
tạo puzolan và chất kết dính .................................................................................... 126 
4.4.1 Phương pháp thí nghiệm .............................................................................. 126 
4.4.2 Kịch bản thí nghiệm ..................................................................................... 127 
4.4.3 Kết quả thí nghiệm thấm hiện trường .......................................................... 129 
4.5 Phân tích tính toán khả năng sử dụng đất gia cố puzolan tự nhiên làm kết cấu 
chống thấm cho một đập đất ................................................................................... 130 
4.5.1 Giới thiệu về công trình đập đất ................................................................... 130 
4.5.2 Đánh giá an toàn thấm .................................................................................. 132 
4.6 Kết luận Chương 4 ....................................................................................... 140 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 144 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 146 
PHỤ LỤC 154 
vii 
MỤC LỤC BẢNG BIỂU 
Bảng 1-1. Bảng phân loại các hồ chứa Thủy lợi ở Tây Nguyên theo dung tích ........ 6 
Bảng 1-2. Trị trung bình các chỉ tiêu cơ lý của các loại đất có cấu trúc tự nhiên ...... 8 
Bảng 1-3. Khoảng biến thiên của các chỉ tiêu chính ................................................ 10 
Bảng 1-4. Thành phần khoáng vật đất loại sét Tây Nguyên .................................... 11 
Bảng 1-5. Thành phần khoáng vật và hóa học chủ yếu trong các vỏ phong hóa ở 
Tây Nguyên ............................................................................................................... 12 
Bảng 1-6. Tỷ lệ xi măng với các loại đất khác nhau ................................................ 22 
Bảng 2-1. Các sản phẩm thủy hóa chính puzolan tự nhiên và puzolan nhân tạo ..... 45 
Bảng 2-2. Thống kê các hồ chứa sử dụng các loại đất đắp ở Tây Nguyên, [33] ..... 48 
Bảng 2-3. Kết quả thí nghiệm thành phần khoáng vật đất bazan tại KVNC ............ 51 
Bảng 2-4. Kết quả thí nghiệm thành phần hóa học của đất bazan KVNC ............... 51 
Bảng 2-5. Chỉ tiêu thí nghiệm và tiêu chuẩn áp dụng thí nghiệm ............................ 52 
Bảng 2-6. Tổng hợp kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý đất nghiên cứu .................... 54 
Bảng 2-7. Trữ lượng và đặc tính của một số mỏ puzolan ở Việt Nam [54] ............ 57 
Bảng 2-8. Đặc điểm một số loại puzolan ở vùng Tây Nguyên [20] ........................ 58 
Bảng 2-9. Tổng hợp thành phần khoáng vật phân tích thạch học ............................ 63 
Bảng 2-10. Tổng hợp phân tích thành phần khoáng vật bằng Rơnghen .................. 63 
Bảng 2-11. Tổng hợp kết quả thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý mẫu puzolan tự nhiên ....... 64 
Bảng 2-12. Tổng hợp kết quả thí nghiệm chỉ tiêu hóa học mẫu puzolan tự nhiên ... 66 
Bảng 2-13. Tổng hợp kết quả thí nghiệm chỉ số độ hoạt tính với xi măng và cường 
độ hoạt tính ................................................................................................................ 68 
Bảng 2-14. Hàm lượng xi măng cần thiết để cải tạo đất .......................................... 69 
Bảng 2-15. Hàm lượng xi măng cần thiết để cải tạo đất phân loại theo USCS ....... 70 
Bảng 3-1. Phương trình phản ứng và hằng số cân bằng ở điều kiện thông thường 
T=25°C; p0 = 1,1013 × 105Pa ............................................................................... 83 
Bảng 3-3. Thành phần của xi măng sử dụng (PCB40 Hà Tiên) ............................... 85 
Bảng 3-4. Thành phần khoáng của vôi ..................................................................... 85 
Bảng 3-5. Thành phần khoáng của puzolan tự nhiên .............................................. 85 
Bảng 3-6. Hàm lượng chuẩn hóa của các khoáng có trong đ ... ; c, Kích đẩy mẫu ra khỏi cối, đồng thời lấy mẫu xác định độ 
ẩm hỗn hợp; d, Xác định độ ẩm của hỗn hợp. 
2. Hình ảnh các bước chế bị, dưỡng hộ và ngâm bão hòa mẫu 
(a) (b) 
155 
(c) (d) 
(e) (f) 
(g) (h) 
(i) (j) 
156 
(k) 
Hình PL1-2. Hình ảnh các bước chế bị, dưỡng hộ và ngâm bão hòa mẫu. a, Phơi 
khô đất trước khi thí nghiệm; b, Xác định khối lượng đất chế bị mẫu; c, Xác định 
khối lượng puzolan trộn trong hỗn hợp; d, Xác định khối lượng vôi; e, Xác định 
khối lượng xi măng; f, Trộn đều hỗn hợp; g, Thêm nước đến độ ẩm tốt nhất; h, Đầm 
nén chế bị mẫu; i, Mẫu sau khi chế bị; j, Dưỡng hộ mẫu ở điều kiện chuẩn; k, Ngâm 
bão hòa mẫu. 
3. Thí nghiệm xác định cường độ kháng nén của mẫu gia cố 
(a) (b) 
Hình PL1-3. Thí nghiệm xác định cường độ kháng nén của mẫu gia cố. a, Mẫu 
chuẩn bị thí nghiệm; b, mẫu sau khi thí nghiệm. 
157 
4. Thí nghiệm xác định cường độ kéo khi ép chẻ 
(a) (b) 
Hình PL1-4. Thí nghiệm xác định cường độ kéo khi ép chẻ. a, Mẫu chuẩn bị thí 
nghiệm; b, mẫu sau khi thí nghiệm 
5. Thí nghiệm mô đun đàn hồi 
Hình PL1-5. Thí nghiệm mô đun đàn hồi 
6. Kết quả thí nghiệm 
6.1. Kết quả thí nghiệm đầm nén và cường độ kháng nén 
158 
Bảng PL1-1. Kết quả đầm nén hỗn hợp đất cải tạo P-C-L 
TT 
Ký hiệu 
cấp phối 
OMC 
(%) 
cmax 
(g/cm
3
) 
Ký hiệu 
cấp phối 
OMC 
(%) 
cmax 
(g/cm
3
) 
Ký hiệu 
cấp phối 
OMC 
(%) 
cmax 
(g/cm
3
) 
1 P0C0L0 26,0 1,59 P0C0L4 28,5 1,45 P0C0L8 30,5 1,30 
2 P0C3L0 25,8 1,61 P0C3L4 28,5 1,50 P0C3L8 29,5 1,40 
3 P0C5L0 25,6 1,63 P0C5L4 31,0 1,51 P0C5L8 32,5 1,41 
4 P0C10L0 25,5 1,64 P0C10L4 34,0 1,53 P0C10L8 35,5 1,45 
5 P5C0L0 25,7 1,61 P5C0L4 27,5 1,47 P5C0L8 30,0 1,37 
6 P5C3L0 25,0 1,62 P5C3L4 27,0 1,52 P5C3L8 29,5 1,37 
7 P5C5L0 25,5 1,62 P5C5L4 29,0 1,53 P5C5L8 28,5 1,38 
8 P5C10L0 23,0 1,63 P5C10L4 26,0 1,54 P5C10L8 24,5 1,40 
9 P10C0L0 24,5 1,61 P10C0L4 27,0 1,48 P10C0L8 29,0 1,39 
10 P10C3L0 25,5 1,62 P10C3L4 28,0 1,53 P10C3L8 28,5 1,40 
11 P10C5L0 26,0 1,64 P10C5L4 28,0 1,54 P10C5L8 27,5 1,41 
12 P10C10L0 23,5 1,65 P10C10L4 27,0 1,57 P10C10L8 25,5 1,40 
13 P15C0L0 24,0 1,62 P15C0L4 26,0 1,50 P15C0L8 28,0 1,41 
14 P15C3L0 24,5 1,64 P15C3L4 26,5 1,56 P15C3L8 27,5 1,42 
15 P15C5L0 26,5 1,66 P15C5L4 27,0 1,56 P15C5L8 26,5 1,43 
16 P15C10L0 24,0 1,67 P15C10L4 28,0 1,61 P15C10L8 26,5 1,47 
17 P20C0L0 22,5 1,63 P20C0L4 27,0 1,45 P20C0L8 27,0 1,45 
18 P20C3L0 24,0 1,65 P20C3L4 25,0 1,58 P20C3L8 26,5 1,44 
19 P20C5L0 27,0 1,68 P20C5L4 26,0 1,58 P20C5L8 25,5 1,45 
20 P20C10L0 24,5 1,69 P20C10L4 29,0 1,63 P20C10L8 27,5 1,53 
6.2. Cường độ kháng nén ở 14 ngày tuổi 
Bảng PL1-2. Cường độ kháng nén ở 14 ngày tuổi 
T
T 
Ký hiệu cấp phối 
Cường độ kháng nén, MPa 
M1 M2 M3 Trung bình 
1. P0C0L0 0,00 0,00 0,00 0,00 
2. P0C3L0 0,59 0,54 0,57 0,57 
3. P0C5L0 0,64 0,64 0,67 0,65 
4. P0C10L0 0,85 0,81 0,86 0,84 
5. P5C0L0 0 0 0 0,00 
159 
T
T 
Ký hiệu cấp phối 
Cường độ kháng nén, MPa 
M1 M2 M3 Trung bình 
6. P5C3L0 0,58 0,62 0,56 0,59 
7. P5C5L0 0,72 (0,86) 0,70 0,71 
8. P5C10L0 1,07 1,08 1,11 1,09 
9. P10C0L0 0 0 0 0,00 
10. P10C3L0 0,7 0,72 0,69 0,71 
11. P10C5L0 (1,06) 0,86 0,84 0,85 
12. P10C10L0 1,28 1,29 1,33 1,30 
13. P15C0L0 0 0 0 0,00 
14. P15C3L0 0,69 0,68 0,66 0,68 
15. P15C5L0 0,83 0,81 (1,03) 0,82 
16. P15C10L0 1,41 1,42 1,41 1,41 
17. P20C0L0 0 0 0 0,00 
18. P20C3L0 0,66 0,66 0,64 0,65 
19. P20C5L0 0,79 0,83 (0,60) 0,81 
20. P20C10L0 1,39 1,31 1,36 1,35 
Ghi chú: Giá trị trong ngoặc () là giá trị bị loại do lệch quá 15% so với giá trị trung 
bình 
Bảng PL1-3. Cường độ nén của hỗn hợp đất cải tạo P-C-L, hàm lượng vôi 4% 
TT Ký hiệu cấp phối 
Cường độ kháng nén, MPa 
M1 M2 M3 Trung bình 
1. P0C0L4 0,56 0,54 0,59 0,56 
2. P0C3L4 0,8 0,74 0,78 0,77 
3. P0C5L4 0,92 0,9 (1,06) 0,91 
4. P0C10L4 1,33 1,36 1,3 1,31 
5. P5C0L4 0,67 0,63 0,6 0,63 
6. P5C3L4 0,8 0,83 0,78 0,80 
160 
TT Ký hiệu cấp phối 
Cường độ kháng nén, MPa 
M1 M2 M3 Trung bình 
7. P5C5L4 1,06 (1,44) 1,10 1,08 
8. P5C10L4 1,42 1,45 1,39 1,42 
9. P10C0L4 0,77 0,85 0,81 0,81 
10. P10C3L4 1,21 1,25 1,16 1,21 
11. P10C5L4 1,61 1,67 1,59 1,62 
12. P10C10L4 1,85 1,81 1,86 1,84 
13. P15C0L4 0,77 0,8 0,75 0,77 
14. P15C3L4 1,11 1,13 1,15 1,13 
15. P15C5L4 1,57 (1,84) 1,53 1,53 
16. P15C10L4 1,68 1,65 1,63 1,65 
17. P20C0L4 0,75 0,78 0,64 0,72 
18. P20C3L4 1,08 1,02 0,96 1,02 
19. P20C5L4 (1,78) 1,49 1,52 1,50 
20. P20C10L4 1,61 1,58 1,62 1,60 
Ghi chú: Giá trị trong ngoặc () là giá trị bị loại do lệch quá 15% so với giá trị trung 
bình 
161 
Bảng PL1-4. Cường độ nén của hỗn hợp đất cải tạo P-C-L, hàm lượng vôi 8% 
TT Ký hiệu cấp phối 
Cường độ kháng nén, MPa 
M1 M2 M3 Trung bình 
1. P0C0L8 0,65 0,64 0,61 0,63 
2. P0C3L8 0,79 0,81 0,83 0,81 
3. P0C5L8 0,91 0,97 1,01 0,96 
4. P0C10L8 1,4 1,32 (1,63) 1,36 
5. P5C0L8 0,65 0,69 0,73 0,69 
6. P5C3L8 1,02 0,98 0,95 0,98 
7. P5C5L8 1,17 1,19 1,08 1,15 
8. P5C10L8 1,64 1,58 1,5 1,57 
9. P10C0L8 0,91 (0,72) 0,85 0,88 
10. P10C3L8 1,37 1,42 1,43 1,38 
11. P10C5L8 1,74 1,69 1,56 1,66 
12. P10C10L8 (2,39) 1,99 1,95 1,97 
13. P15C0L8 0,92 0,96 1,01 0,96 
14. P15C3L8 1,31 (1,02) 1,21 1,26 
15. P15C5L8 1,75 1,70 1,74 1,73 
16. P15C10L8 2,01 2,10 2,07 2,06 
17. P20C0L8 1,01 1,06 1,02 1,03 
18. P20C3L8 1,22 1,25 1,26 1,24 
19. P20C5L8 1,79 1,83 1,81 1,81 
20. P20C10L8 2,48 2,39 2,58 2,48 
Ghi chú: Giá trị trong ngoặc () là giá trị bị loại do lệch quá 15% so với giá trị trung 
bình 
162 
Bảng PL1-5. Hệ số thấm của mẫu theo phương pháp thí nghiệm Địa kỹ thuật tương ứng với hệ số đầm chặt K=0,95 và 0,98 
TT Cấp phối 
K = 0,95 K = 0,98 
TT Cấp phối 
K = 0,95 K = 0,98 
TT Cấp phối 
K = 0,95 K = 0,98 
cm/s cm/s cm/s cm/s cm/s cm/s 
1 P0C0L0 5,15x10
-5
 1,02x10
-5
 1 P0C0L4 4,96x10
-5
 9,87x10
-6
 1 P0C0L8 4,87x10
-5
 9,21x10
-6
2 P5C0L0 4,85x10
-5
 9,72x10
-6
 2 P5C0L4 3,79x10
-5
 9,67x10
-6
 2 P5C0L8 3,03x10
-5
 8,13x10
-6
3 P10C0L0 4,84x10
-5
 9,68x10
-6
 3 P10C0L4 3,07x10
-5
 8,21x10
-6
 3 P10C0L8 2,56x10
-5
 8,08x10
-6
4 P15C0L0 4,32x10
-5
 9,63x10
-6
 4 P15C0L4 3,30x10
-5
 9,38x10
-6
 4 P15C0L8 2,26x10
-5
 7,54x10
-6
5 P20C0L0 4,12x10
-5
 9,45x10
-6
 5 P20C0L4 3,54x10
-5
 9,59x10
-6
 5 P20C0L8 1,61x10
-5
 6,73x10
-6
6 P0C3L0 3,21x10
-5
 8,92x10
-6
 6 P0C3L4 3,01x10
-5
 8,37x10
-6
 6 P0C3L8 2,47x10
-5
 7,05x10
-6
7 P5C3L0 3,02x10
-5
 8,61x10
-6
 7 P5C3L4 1,89x10
-5
 8,14x10
-6
 7 P5C3L8 9,84x10
-6
 6,31x10
-6
8 P10C3L0 2,23x10
-5
 7,43x10
-6
 8 P10C3L4 3,31x10
-6
 1,47x10
-6
 8 P10C3L8 2,23x10
-6
 1,22x10
-6
9 P15C3L0 2,76x10
-5
 8,24x10
-6
 9 P15C3L4 6,55x10
-6
 3,85x10
-6
 9 P15C3L8 5,34x10
-6
 2,34x10
-6
10 P20C3L0 3,05x10
-5
 8,31x10
-6
 10 P20C3L4 9,85x10
-6
 5,01x10
-6
 10 P20C3L8 6,15x10
-6
 9,97x10
-7
11 P0C5L0 1,98x10
-5
 8,21x10
-6
 11 P0C5L4 1,96x10
-5
 6,59x10
-6
 11 P0C5L8 1,75x10
-5
 5,86x10
-6
12 P5C5L0 1,31x10
-5
 7,89x10
-6
 12 P5C5L4 7,91x10
-6
 6,42x10
-6
 12 P5C5L8 7,17´10
-6
 2,45x10
-6
13 P10C5L0 9,95x10
-6
 7,30x10
-6
 13 P10C5L4 1,65x10
-6
 1,07x10
-6
 13 P10C5L8 2,40x10
-6
 9,22x10
-7
14 P15C5L0 9,86x10
-6
 7,21x10
-6
 14 P15C5L4 1,56x10
-6
 8,32x10
-7
 14 P15C5L8 1,48x10
-6
 8,13x10
-7
15 P20C5L0 1,28x10
-5
 7,48x10
-6
 15 P20C5L4 1,61x10
-6
 8,87x10
-7
 15 P20C5L8 8,57x10
-7
 5,54x10
-7
16 P0C10L0 8,82x10
-6
 6,71x10
-6
 16 P0C10L4 9,43x10
-6
 4,94x10
-6
 16 P0C10L8 9,02x10
-6
 4,12x10
-6
17 P5C10L0 8,42x10
-6
 6,52x10
-6
 17 P5C10L4 6,14x10
-6
 4,32x10
-6
 17 P5C10L8 5,42x10
-6
 2,42x10
-6
18 P10C10L0 8,12x10
-6
 6,39x10
-6
 18 P10C10L4 1,33x10
-6
 9,23x10
-7
 18 P10C10L8 9,83x10
-7
 6,24x10
-7
19 P15C10L0 6,19x10
-6
 4,30x10
-6
 19 P15C10L4 1,28x10
-6
 8,55x10
-7
 19 P15C10L8 7,07x10
-7
 4,83x10
-7
20 P20C10L0 7,21x10
-6
 6,18x10
-6
 20 P20C10L4 8,31x10
-7
 6,31x10
-7
 20 P20C10L8 4,34x10
-7
 2,14x10
-7
163 
PHỤ LỤC 2 
HÌNH ẢNH CÁC HOẠT ĐỘNG THÍ NGHIỆM THẤM TẠI HIỆN TRƯỜNG 
1. Lựa chọn vị trí và xây dựng mô hình thí nghiệm vật lý 
Nghiên cứu sinh đã đi thực địa khảo sát vị trí lắp đặt mô hình thí nghiệm thấm 
tại hiện trường tại hồ Đắk Noh, xã Đắk Nia, thị xã Gia Nghĩa, Đắk Nông. Hồ chứa 
Đắk Noh được xây dựng năm 2003 và đưa vào vận hành khai thác năm 2005. Các 
thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình được thống kê trong Bảng PL2-1. 
Bảng PL2-1 Thông số kỹ thuật chủ yếu của hồ chứa Đắk Noh 
TT Nội dung Đơn vị Thông số kỹ thuật 
1 Cấp công trình IV 
2 Tần suất lũ thiết kế % 1,5 
3 Hồ chứa 
- Diện tích lưu vực km2 11,3 
- Mực nước chết m 637,30 
- Dung tích chết m3 0,096.106 
- Mực nước dâng bình thường m 642,00 
- Dung tích hữu ích m3 0,330.106 
- Dung tích ứng với nước dâng bình thường m3 0,427.106 
- Mực nước lũ thiết kế m 643,15 
- Chế độ điều tiết năm 
4 Đập đất 
- Kết cấu đập Đập đất đồng chất 
- Cao trình đỉnh đập đất đắp m 644,00 
- Chiều rộng mặt đập m 5,0 
- Chiều cao đập lớn nhất m 12,0 
- Chiều dài đỉnh đập m 102,30 
- Hệ số mái thượng / hạ lưu 3,0 / 3,0 
- Hình thức tiêu nước Dải lọc tiêu nước và áp 
164 
TT Nội dung Đơn vị Thông số kỹ thuật 
1 Cấp công trình IV 
2 Tần suất lũ thiết kế % 1,5 
mái 
5 Tràn xả lũ 
- Hình thức tràn Tràn tự do, kiểu mỏ vịt 
- Cao trình ngưỡng tràn m 642,00 
- Bề rộng ngưỡng tràn m 25,0 
- Cột nước tràn m 1,15 
- Lưu lượng thiết kế m3/s 60,87 
- Nối tiếp Dốc nước 
- Hình thức tiêu năng Tiêu năng đáy 
- Mực nước hạ lưu max m 3,50 
6 Cống lấy nước dưới đập 
- Hình thức 
Chảy có áp, điều tiết bằng 
van đĩa hạ lưu 
- Kết cấu Ống gang 
- Cao trình ngưỡng cống m 635,90 
- Đường kính cống mm 300 
- Lưu lượng thiết kế m3/s 0,16 
Hình PL2-1. Vị trí thử nghiệm 
2. Cấp phối thí nghiệm 
165 
Tiến hành các thí nghiệm thấm bằng phương pháp thí nghiệm đổ nước trong 
hố đào, sử dụng hai vòng chắn đặt đồng tâm với 4 cấp phối đất Bazan được gia cố: 
Cấp phối 1: Đất Bazan tự nhiên không đầm; 
Cấp phối 2: Đất Bazan đầm như đắp đập đầm K ≥ 0.95; 
Cấp phối 3: Đất Bazan gia cố 12% xi măng đầm K ≥ 0.95; 
Cấp phối 4: Đất Bazan gia cố 5% xi măng và 5% puzolan và 2% vôi đầm K ≥ 
0.95; 
3. Chuẩn bị vật liệu và thi công mô hình 
- Vật liệu: Các vật liệu được chuẩn bị sẵn bao gồm: 
- Đất bazan tự nhiên; 
- Xi măng PCB40 Hà Tiên; 
- Puzolan tự nhiên; 
- Vôi với thành phần Cao ≥ 90%. 
 Đào hố thí nghiệm: Hố thí nghiệm có kích thước 1.0 m x 1.0m x 1.0m, xem 
Hình PL2-1. 
Hình PL2-2. Đào hố thí nghiệm kích thước 1x1x1m 
- Chiều dày đầm: Chiều dày của mỗi lớp rải 20 cm. 
- Các bước tiến hành: 
Bước 1: Trộn đều đất bazan tự nhiên và tưới ẩm đến đạt đổ ẩm tối ưu. 
166 
Hình PL2-3. Công tác chẩn bị trộn đất và tưới ẩm 
Bước 2: Cân đất và chất kết dính theo đúng tỷ lệ đã chọn 
Hình PL2-4. Cân vật liệu trộn 
Bước 3: Đầm theo lớp với độ dày lớp là 20 cm. 
Hình PL2-5. Đầm cấp phối theo lớp 
167 
Hình PL2-6. Thi công xong 
 Bảo dưỡng: Khi thi công xong các cấp phối như đã nêu trên mục 2.1 thì 
chúng ta tiến hành tưới ẩm bão dưỡng các cấp phối trên từ 14 ngày đến 28 ngày. 
Quy trình bão dưỡng như sau: 
Bước 1: Dùng vải phủ lên trên bề mặt các hố đào đã thi công 
Bước 2: Tưới ẩm đủ 28 ngày cho các hố đào đã thi công cấp phối. 
4. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 
Hai vòng chắn hình trụ, bằng thép, có chiều cao đều bằng 20 cm đến 25 cm, 
vòng to đường kính trong 50 cm và vòng nhỏ đường kính trong 25 cm. Hai vòng 
đều được vát mép ngoài ở đầu dưới để dễ ấn vòng ngập vào đất; vòng nhỏ lồng 
trong vòng to, đồng tâm chính xác. 
Hình PL2-7. Hai vòng chắn thí nghiệm 
168 
Hai bình mariot chuyên dụng đựng đầy nước. Mỗi bình có dung tích 10 lít, đã 
được định chuẩn và có thang chia độ đo lượng nước với độ chính xác đến 0,1 lít. 
Miệng bình được nút bằng nút có cắm một ống gắn ở giữa. Khi sử dụng thí nghiệm, 
các bình được đặt thẳng đứng trên giá cứng, tư thế miệng bình chúc xuống dưới, 
một bình cấp nước vào vòng nhỏ còn bình kia cấp nước vào khoang trống giữa vòng 
nhỏ và vòng to. 
Hình PL2-8. Bình Mariot thí nghiệm 
169 
PHỤ LỤC 3 
TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ AN TOÀN THẤM CỦA ĐẬP 
1. Giới thiệu chung 
Hồ chứa nước Đắk R’lon, thị trấn Đức An, huyện Đắk Song, tỉnh Đắk Nông. 
Cấp công trình: III, diện tích lưu vực F = 3.7 km2, đập đất đồng chất có chiều cao 
lớn nhất là 14.0 m, dài 114,0 m, chiều rộng đỉnh đập 5,0 m. Mái thượng đập mtl = 
2.5 và hạ lưu đập mtl = 2.0 bị xói lở, Mặt bằng công trình thể hiện trên Hình 4.40. 
Đập đất được xây dựng đã lâu, đập cao 14.0 m, mặt đập rộng 5 m, chưa được gia 
cố. Mái thượng lưu đã được gia cố bằng tấm bê tông cốt thép, tuy nhiên nhiều tấm 
đã bị bục, vỡ hư hỏng nặng. Mái hạ lưu chưa được kiên cố, hệ thống thoát nước bố 
trí chưa hợp lý. Chân đập hạ lưu có hiện tượng thấm mạnh. Phía hạ lưu đập có 3 hộ 
gia đình sinh sống đã đào ao, lấp kênh gây mất ổn định chân đập. 
1.1. Mặt bằng vị trí tính toán 
Hình PL3-1. Hình ảnh thấm sau hạ lưu đập 
Hình PL3-2. Mặt bằng công trình nghiên cứu 
D-4
D-5
S-4
S-5
S-6 KC
MC-1 MC-2
MC-3
MC-4
MC-5 DH
Vị trí thấm 
170 
Hình PL3-3. Mặt cắt ngang công trình nghiên cứu 
1.2. Tài liệu địa chất 
Tài liệu địa chất sử dụng để tính toán cho mặt cắt đập có các lớp đất được sắp 
xếp từ trên xuống dưới như sau: Lớp 1a: Đất đắp - Sét pha lẫn sạn mầu nâu đỏ, nâu 
gụ, có chỗ xám nâu, nâu hồng. Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng; Lớp 1b: Đất đắp 
- Sét mầu nâu đỏ. Trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng; Lớp 3: Sét mầu xám nâu vàng, 
xám ghi. Trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng. 
Bảng PL3-1. Chỉ tiêu cơ lý của đất 
Vật liệu 
w 
(KN/m
3
) 
(độ) 
c 
(KN/m
2
) 
K 
(m/s) 
 
E 
(KN/m
2
) 
Lớp 1 17.6  23.1 6.04x10
-7
 0.3 6180 
Lớp 2 16.9  23.4 4.24x10
-7 
0,3 3050 
Lớp 3 17.1  20.4 1,32x10
-7
 0,3 3230 
2. Xây dựng mô hình 
Xây dựng mô hình toán 2D tại vị trí nghiên cứu để kiểm đánh giá an toàn thấm 
của đập. Mô hình được xây dựng có kích thước chiều cao là 25 m , chiều dài là 120 
m. Mực nước thượng lưu lấy bằng mực nước dâng bình thường là + 834.48 m, mực 
nước hạ lưu lấy bằng mặt nền hiện trạng. Mô hình tính toán 2D như Hình PL3-3. 
+836.48
+829.78
+827.29
MNDBT = +834.48
171 
Hình PL3-4. Mô hình tính toán 2D 
Trình tự tính toán: Chạy bài toán ứng suất ban đầu; Chạy bài toán thấm, ổn định; 
Xuất kết quả tính toán. 
3. Kết quả tính toán 
3.1. Trường hợp đường bão hoà ứng với MNDBT 
3.1.1. Đường bão hòa trong thân đập 
Hình PL3-5. Đường bão hòa trong thân đập 
3.1.2. Gradient thấm 
Hình PL3-6. Gradient thấm 
172 
3.1.3. Ổn định mái đập 
Hình PL3-7. Ổn định mái đập 
3.1.4. Biến dạng thân đập 
Hình PL3-8. Biến dạng thân đập 
3.2. Trường hợp Sử dụng kết cấu tường nghiêng là hỗn hợp đất cải tạo. 
3.2.1. Đường bão hòa trong thân đập 
Hình PL3-9. Đường bão hòa trong thân đập 
3.2.2. Gradient thấm 
173 
Hình PL3-10. Gradient thấm 
3.2.3. Ổn định mái đập 
Hình PL3-11. Ổn định mái đập 
3.2.4. Biến dạng thân đập 
Hình PL3-12. Biến dạng thân đập