Nghiên cứu giải pháp cải tạo đất địa phương bằng vôi kết hợp vải địa kỹ thuật làm đất đắp nền đường khu vực tỉnh Hậu Giang

TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 367 
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI TẠO ĐẤT ĐỊA PHƯƠNG BẰNG VÔI 
KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT LÀM ĐẤT ĐẮP NỀN ĐƯỜNG 
KHU VỰC TỈNH HẬU GIANG 
STUDY ON THE APPROACH TO USING LOCAL EARTH REINFORCED 
WITH LIME AND GEOTEXTILE FOR ROAD EMBANKMENT 
IN HAU GIANG PROVINCE 
PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Hữu Trung Tín 
Trường Đại học Bách Khoa-ĐHQG TP.HCM 
TÓM TẮT 
Bài báo trình bày phương pháp sử dụng đất sét yếu địa phương đã được cải tạo 
với vôi để đắp nền đường có trải vải địa kỹ thuật. Bằng thí nghiệm cắt trực tiếp và 
nén một trục nở hông, nghiên cứu xác định hàm lượng vôi hợp lý nhất về mặt hiệu 
quả cải tạo đất, từ đó áp dụng vào nền đất đắp để làm giảm hàm lượng vải địa kỹ 
thuật cần sử dụng. Các hàm lượng vôi được xét đến: 0%, 6%, 8%, 10. Ứng dụng 
kết quả này vào công trình đường tại Thành phố Vị Thanh - tỉnh Hậu Giang. 
ABSTRACT 
This paper presents a solution of using local soft clay mixed with lime for road 
embankment reinforced with geotextile. By using Direct Shear Test and 
Unconfined Compression Test, with different contents of lime: 0%, 6%, 8%, 10%, 
the research figures out the optimum content of lime in respect of earth 
reinforcement efficiency, apply to road embankment to decrease the content of 
geotextile required. In addition, the author considers to apply this result to a road 
in Vi Thanh city – Hau Giang province. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Hiện nay, vì nhu cầu khai thác tiềm năng kinh tế và nâng cao đời sống của người 
dân khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, hệ thống giao thông trong khu vực này đang 
trên đà phát triển nhanh. Trước nhu cầu tăng cao đó, việc tận dụng đất địa phương làm 
đất đắp sẽ giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và thời gian thi công. Tuy nhiên, do lịch sử 
hình thành địa chất ở Đồng bằng Sông Cửu Long là bồi tích nên các lớp đất bề mặt ở 
khu vực này thường là đất yếu, việc sử dụng lớp đất mặt để làm đất đắp nền đường cũng 
vì thế mà trở nên không khả thi. Vì vậy, nghiên cứu phương pháp gia cường đất ở các 
khu vực này trở nên một ngày càng thiết yếu. Trong các phương pháp cải tạo đất hiện 
nay, phương pháp cải tạo đất bằng vôi được đánh giá là hiệu quả nhất về mặt chi phí, 
đất sau cải tạo sẽ có cường độ cao, tuy nhiên lại có khuyết điểm là sẽ trở thành vật liệu 
giòn. Để cải thiện khuyết điểm đó của đất trộn vôi, nghiên cứu này xem xét giải pháp 
kết hợp vải địa kỹ thuật làm vật liệu chịu kéo vào đất đã cải tạo bằng vôi trong việc ổn 
định đất đắp nền đường. 
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 
368 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
- Thí nghiệm trong phòng: Tiến hành thí nghiệm cắt trực tiếp và nén một trục nở 
hông của đất trộn với các hàm lượng vôi 6%, 8%, 10%. 
- Tính toán và mô phỏng: Sử dụng phần mềm Geo Slope/W để tính toán chiều 
cao mỗi lớp đất đắp có thể đối với nền đường. 
3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 
3.1 . Nguyên vật liệu chính dùng trong thí nghiệm 
Đất dùng cho thí nghiệm thuộc khu vực Thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang 
với các thông số cơ lý như sau: 
Bảng 1. Các thông số cơ lý của đất tự nhiên 
Trọng 
lượng riêng 
γw 
Độ 
ẩm 
W 
Tỷ trọng hạt 
Gs 
Giới hạn 
chảy 
WL
Giới hạn 
dẻo 
WP
Lực dính
c 
Góc ma 
sát trong 
φ 
Môđun 
nén 
E1-2 
kN/m3 % % % kPa Độ kPa 
16,31 72,32 2,64 76,40 30,9 4,2 3°20' 2.100 
Bảng 2. Hàm lượng thành phần hóa học của vôi dùng trong thí nghiệm (%) 
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO 
69,67 12,25 7,78 3,82 0,88 
3.2 . Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp 
3.2.1 Góc ma sát trong ϕ và lực dính c của hỗn hợp đất trộn vôi 
Bảng 3. Bảng tổng hợp lực dính c của hỗn hợp đất – vôi (kN/m2) 
 Vôi (%) 
Bảo dưỡng 
(ngày) 
0 6 8 10 
Lực dính c (kN/m2) 
14 5,5 21,1 29,0 30,2 
21 6,5 26,0 35,2 41,0 
28 10,6 32,5 42,1 47,8 
Bảng 4. Bảng tổng hợp góc ma sát trong φ của hỗn hợp đất – vôi (độ) 
 Vôi (%)
Bảo dưỡng 
(ngày) 
0 6 8 10 
Góc ma sát trong φ (o) 
14 5o26'  25o43' 26o06' 26o32' 
21 8o58'  26o33' 28o33' 28o44' 
28 12o33'  27o33' 29o28' 29o58' 
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 369 
0
5
10
15
20
25
30
35
10 20 30
G
óc
 m
a 
sá
t t
ro
ng
 (o
)
Thời gian bảo dưỡng (ngày)
Hình 1. Biểu đồ quan hệ giữa lực dính c và góc ma sát trong φ 
với thời gian bảo dưỡng ở các hàm lượng vôi khác nhau 
¾ Khi tăng hàm lượng vôi từ 0% đến 8% thì lực dính tăng nhanh, nhưng khi tăng 
vôi từ 8% đến 10% thì tốc độ tăng của lực dính giảm dần. Góc ma sát trong chỉ tăng 
mạnh khi tăng hàm lượng vôi từ 0% đến 6%, còn khi tăng hàm lượng vôi từ 6% đến 
10% thì tốc độ tăng góc ma sát trong chậm hơn. 
¾ Theo thời gian, lực dính c phát triển khá nhanh, còn góc ma sát trong φ thì phát 
triển chậm hơn. Đáng chú ý là ở đất với hàm lượng vôi 8% và 10%, sự chênh lệch góc 
ma sát trong là không đáng kể (<2%). 
3.2.2. Sức chống cắt của hỗn hợp đất trộn vôi 
¾ Việc trộn vôi vào đất có tác dụng cải thiện sức chống cắt của đất rất đáng kể. 
Đất cải tạo có sức chống cắt cao hơn so với đất tự nhiên từ 460% - 530% ở thời gian 
bảo dưỡng 14 ngày, từ 330% - 420% ở thời gian bảo dưỡng 21 ngày, từ 250% - 310% ở 
thời gian bảo dưỡng 28 ngày. 
¾ Hàm lượng vôi càng lớn thì sức chống cắt càng lớn. Tuy nhiên, trong khi tăng 
hàm lượng vôi từ 6% đến 8% sẽ làm sức chống cắt tăng 15,56% thì khi tăng hàm lượng 
vôi từ 8% đến 10% chỉ làm tăng sức chống cắt 6,46%. Nói cách khác, khi hàm lượng 
vôi sử dụng vượt quá 8%, hiệu quả của việc trộn vôi giảm dần. Vì vậy, hàm lượng vôi 
8% có thể được xem là hàm lượng hiệu quả nhất. 
Bảng 5. Bảng tổng hợp sức chống cắt tại cấp áp lực 200 kPa 
 Vôi (%)
Bảo dưỡng 
(ngày) 
0 6 8 10 
Sức chống cắt Su (kN/m2) 
14 16,9 78,9 87,8 90,1 
21 25,5 86,0 100,5 106,8 
28 37,2 95,1 109,9 117,0 
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
10 20 30
L
ực
 d
ín
h 
(k
N
/m
2)
Thời gian bảo dưỡng (ngày)
6
%
8
%
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 
370 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 
Hình 2. Biểu đồ quan hệ giữa sức chống cắt không thoát nước Su 
với thời gian bảo dưỡng ở các hàm lượng vôi khác nhau 
3.3 . Kết quả thí nghiệm nén đơn 
Bảng 6. Kết quả thí nghiệm nén đơn của mẫu đất trộn vôi 
Số hiệu 
mẫu 
Hàm lượng 
vôi 
(%) 
Thời gian bảo 
dưỡng 
(ngày) 
Độ ẩm khi 
nén (%) 
Biến dạng 
phá hoại 
(%) 
Cường độ 
chịu nén qu 
(kN/m2) 
E50 
(kPa) 
N-0007 0 7 68,67 2,92 24 4.900 
N-0014 0 14 67,29 2,87 63 6.320 
N-0021 0 21 65,72 2,84 92 7.880 
N-0028 0 28 64,87 2,79 120 9.210 
N-0607 6 7 42,62 2,65 253 13.230 
N-0614 6 14 41,02 2,60 312 16.870 
N-0621 6 21 39,22 2,54 342 18.920 
N-0628 6 28 38,29 2,51 366 20.320 
N-0807 8 7 41,23 2,53 390 24.200 
N-0814 8 14 39,62 2,48 433 26.220 
N-0821 8 21 37,56 2,45 458 27.890 
N-0828 8 28 36,21 2,42 473 28.900 
N-1007 10 7 39,22 2,51 472 25.310 
N-1014 10 14 36,89 2,46 523 27.330 
N-1021 10 21 35,24 2,42 563 29.020 
N-1028 10 28 34,33 2,37 583 30.210 
0.000
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
10 20 30S
ức
 c
hố
ng
 c
ắt
 (k
N
/m
2)
Thời gian bảo dưỡng (ngày)
6%
8%
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 371 
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
5 15 25 35
E
50
 (k
Pa
)
Thời gian bảo dưỡng 
(ngày) 
Hình 3. Quan hệ giữa cường độ chịu nén qu và E50 với thời gian bảo dưỡng 
ở các hàm lượng vôi khác nhau 
¾ Khi hàm lượng vôi tăng lên thì cường độ nén đơn qu cũng tăng theo. Khi tăng 
hàm lượng vôi từ 6% lên 8% thì qu tăng mạnh (tăng 137 kN/m2, tức 54.1%). Khi tăng 
hàm lượng vôi từ 8% lên 10% thì qu tăng chậm hơn (tăng 82 kN/m2, tức 21.0%). Điều 
này cho thấy khi hàm lượng vôi vượt quá 8% thì hiệu quả cải tạo đất của vôi giảm dần. 
¾ Module biến dạng E50 của đất trộn vôi hàm lượng 8% gần bằng với hàm lượng 
10%. Điều này, một lần nữa, khẳng định thêm cho nhận định 8% là hàm lượng vôi hợp 
lý nhất cho việc cải tạo đất. 
4. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO NỀN ĐẤT ĐẮP KHI XỬ LÝ 
BẰNG GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG VÔI KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT 
Từ các kết quả thí nghiệm tác giảtiến hành mô phỏng bài toán đắp nền đường 
bằng đất có gia cường trên phần Geo Slope/W để phân tích ổn định cho công trình 
đường nối Quốc lộ 61B với Trung tâm Hành chính Thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu 
Giang. Nền đất đắp đường cao 4 m, đắp nhiều lớp có gia cường bằng vải địa kỹ thuật. 
Bảng 7. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 
Ký hiệu Đơn vị Đất tự nhiên Đất trộn vôi 8% (giá trị thí nghiệm) 
γw kN/m3 16,3 17,5 
φ o 03o20' 29o46' 
c kN/m2 4,2 42,1 
qu kN/m2 24 473 
0
100
200
300
400
500
600
700
5 15 25 35
C
ườ
ng
 đ
ộ 
ch
ịu
 n
én
 (k
N
/m
2)
Thời gian bảo dưỡng (ngày)
0%
6%
8%
10%
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 
372 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 
Hình 4. Kết quả tính toán ổn định bằng phần mềm Slope/W 
Bảng 8. Bảng tổng hợp hệ số an toàn với các chiều cao đắp khác nhau 
Bề dày một lớp (m) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 
FS (đất tự nhiên) 1,124 1,180 1,254 1,357 1,462 
FS (đất trộn vôi 8%) 1,365 1,427 1,498 1,593 1,702 
¾ Để FS > [FS] = 1.4 (Bishop), nếu sử dụng đất tự nhiên có vải địa kỹ thuật thì 
chiều dày mỗi lớp đất đắp không được quá 0,4 m. Tức để đắp nền đường cao 4 m, ta cần 
10 lớp đất đắp, sử dụng 8 lớp vải địa kỹ thuật. 
¾ Trong khi đó, nếu sử dụng đất đã được cải tạo với hàm lượng vôi bột là 8% thì 
chiều cao mỗi lớp đất đắp có thể là 0,7 m. Tức để đắp nền đường cao 4 m, ta cần 6 lớp 
đất đắp, chỉ sử dụng 4 lớp vải địa kỹ thuật. 
5. KẾT LUẬN 
1. Qua quá trình thí nghiệm và mô phỏng đối với loại đất yếu bề mặt ở khu vực 
thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang thì hàm lượng vôi thích hợp để làm tăng 
cường độ của đất là 8%. 
2. Đất được cải tạo với hàm lượng vôi 8% gia tăng sức kháng cắt đáng kể: lực dính c 
tăng 401% (từ 10,5 kN/m2 lên 42,1 kN/m2), góc nội ma sát φ tăng 234% (từ 
12,54o lên 29,47o). 
3. Đất cải tạo vôi 8% cũng gia tăng cường độ chịu nén đơn: qu tăng 394% (từ 120 
kN/m2 lên 473 kN/m2). 
4. Khi đắp nền đường cao 4 m có kết hợp vải địa kỹ thuật, để đạt được hệ số an toàn 
FS > [FS] = 1,4 (theo Bishop), mỗi lớp đất dắp chỉ dày tối đa 0,4 m đối với đất tự 
nhiên, hoặc mỗi lớp đất đắp dày 0,7 m đối với đất đã được cải tạo bằng vôi 8%. 
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 373 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Võ Phán, Phan Lưu Minh Phượng. Cơ học đất. Nhà xuất bản Xây dựng, 2011. 
2. Châu Ngọc Ẩn. Cơ học đất. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 
3. 22 TCN – 211 - 06, “ Áo đường mềm – Các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế.” 
4. Locat J., Bérubé M., Choquet M. "Laboratory investigations on the lime stabilization of 
sensitive clays: shear strength development". Groupe de recherche en géologie de 
I'ingénieur, Département de géologie, Université Laval, Sainte-Foy (Québec), 1989. 
5. Kaur, P., & Singh, G. "Soil improvement with lime". IOSR Journal of Mechanical and Civil 
Engineering (IOSRJMCE), 2012. 
6. Negi, A. S., Faizan, M., Siddharth, D. P., & Singh, R. (2013). "Soil stabilization using lime". 
International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology , 
vol.2, no.2, 2013. 
7. Bergado, D. T., Anderson, L. R., Miura, N., and Balasubramaniam, A. S.. Soft ground 
improvement, ASCE Press, 1996. 
Người phản biện: GS. TSKH. Nguyễn Văn Thơ