Đánh giá đặc điểm địa chất công trình của các lớp đất yếu trong đô thị Hà Nội khi xây dựng công trình

38 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG
KHOA H“C & C«NG NGHª
Đánh giá đặc điểm địa chất công trình 
của các lớp đất yếu trong đô thị Hà Nội 
khi xây dựng công trình 
Evaluation of Hanoi’s geological characteristics of soft soil layers under construction
Nguyễn Hoài Nam
Tóm tắt
Môi trường địa chất đô thị Hà Nội rất 
phức tạp bởi sự tồn tại của nhiều lớp đất 
trầm tích với sự rất khác biệt về nguồn 
gốc, thành phần, tính chất, diện và chiều 
dầy phân bố, trong đó sự tồn tại của 
tính yếu và tính nhậy cảm của các lớp đất 
quyết định đến khả năng ứng xử của môi 
trường địa chất khi thi công và sử dụng 
công trình xây dựng. Do sự có mặt của 
trầm tích đất yếu trong cấu trúc nền đất 
đòi hỏi công tác khảo sát phục vụ tính 
toán thiết kế nền móng công trình và 
công trình ngầm cần được chú ý đặc biệt.
Từ khóa: đất yếu Hà Nội 
Abstract
The Geological Environment of Hanoi City 
is complicated because of its sedimentary 
soil layers existence with the differences of 
origin, particles, nature, size and thickness 
distribution of which the infirmity and 
sensitivity of the rock layers decide the 
geological environment responsiveness while 
construction and using the construction 
works.Because of infirmity sedimentary rock 
in land structure, it is of special consideration 
to investigate the land for calculation and 
designation of construction foundation and 
underground works.
Key words: Hanoi soft soil layers 
ThS. Nguyễn Hoài Nam
Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Xây dựng 
Tel: 0913580026 
Email: khanhnamdkt@gmail.com
Ngày nhận bài: 18/3/2017 
Ngày sửa bài: 24/3/2017 
Ngày duyệt đăng: 05/7/2018
1. Đặc điểm cấu trúc địa chất và địa chất công trình khu vực đô thị Hà Nội
Để nghiên cứu khả năng ứng xử của môi trường địa chất dưới tác động của hoạt 
động xây dựng khác nhau, các hệ tầng và phụ hệ tầng đất đá trầm tích khu vực Hà 
Nội được phân chia thành các lớp với nguyên tắc như sau: Lớp là thể địa chất đa 
khoáng có cùng nguồn gốc thành tạo, cùng tuổi địa chất, tựa đồng nhất về kiểu thạch 
học, về tính chất địa chất công trình và cùng một khoảng trạng thái. 
Theo nguyên tắc chia lớp như trên, trong phạm vi khu vực Hà Nội tồn tại các phân 
vị địa tầng như dưới đây, kể từ trên xuống dưới.
* Trầm tích nhân sinh: Đất lấp, đất đắp đê.
* Phụ hệ tầng Thái Bình trên (aQ23tb2)
- Lớp 1: Cát lòng sông và bãi cát di động.
- Lớp 2a: Sét pha - cát pha, cát pha là trầm tích phân bố trên mặt của 3 bãi nổi 
giữa sông và các bãi bồi thấp (bãi bồi III).
- Lớp 2b: Cát hạt bụi - hạt mịn - hạt nhỏ, nằm ngay dưới lớp 2a trong phạm vi các 
bãi nổi giữa sông tương đối ổn định và các bãi bồi thấp (bãi bồi III).
- Lớp 3a: Sét pha, Sét pha - cát pha không đồng nhất phân bố ở phân trên mặt cắt 
bãi bồi trung (bãi bồi IV).
- Lớp 3b: Cát pha - cát mịn - cát nhỏ nằm dưới lớp 3a trong phạm vi của bãi bồi 
trung (bãi bồi IV).
- Lớp 4a: Sét màu nâu, phân bố rộng rãi trên mặt của bãi bồi cao (bãi bồi V) 
 * Phụ hệ tầng Thái Bình dưới (QIV3tb1)
- Lớp 4: Sét - sét pha.
- Lớp 5: Sét pha màu nâu xám lẫn ít hữu cơ trạng thái dẻo chảy. 
- Lớp 6: Sét pha xen kẹp cát pha.
- Lớp 7a: Cát bụi - cát mịn.
- Lớp 7b: Cát hạt nhỏ .
* Phụ hệ tầng Hải Hưng giữa (m,l Q21-2hh2)
- Lớp 8: Sét xám xanh.
* Phụ hệ tầng Hải Hưng dưới (lb Q21-2 hh)
- Lớp 9: Bùn sét lẫn hữu cơ. 
* Phụ thống Pleistoxen trên, hệ tầng Vĩnh Phúc (a, lb Q13vp)
- Lớp 10: Sét - sét pha .
- Lớp 11: Sét pha lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy- chảy. 
- Lớp 12: Cát pha - cát xen kẹp sét pha .
- Lớp 13a: Cát hạt nhỏ .
- Lớp 13b: Cát hạt nhỏ - hạt trung lẫn sạn sỏi .
* Phụ thống Pleistoxen dưới-giữa-trên (a,ap,amQ11-2-3) không phân chia
- Lớp 14: Sét pha - cát pha .
- Lớp 15: Cuội sỏi lẫn cát, sét .
Ngoài ra còn có đá trầm tích và sản phẩm phong hoá tại chỗ lộ ra ở khu vực đồi 
núi Sóc Sơn, Ba Vì - Sơn Tây.
* Đất yếu là loại đất có độ bền thấp (sức chịu tải nhỏ hơn 0.5 -1.0 kG/cm2), độ 
39 S¬ 31 - 2018
biến dạng lớn, không đủ sức chịu tải trọng của các công trình 
xây dựng bên trên. Theo quan điểm này, trong phạm vi đô thị 
Hà Nội tồn tại 3 lớp đất yếu (ký hiệu lớp 5, 9, 11 theo ký hiệu 
phân chia các lớp đất) thuộc hệ tầng Thái Bình, Hải Hưng và 
Vĩnh Phúc.
2. Quy luật phân bố và tính chất cơ lý của lớp đất yếu 
tầng Thái Bình (lớp 5)
Đặc điểm phân bố: 
 Lớp sét pha màu nâu xám lẫn ít hữu cơ trạng thái dẻo 
chảy - chảy, thuộc lớp đất yếu hệ tầng Thái Bình phụ hệ tầng 
dưới, có nguồn gốc sông là chủ yếu, rải rác có nguồn gốc 
sông - hồ - đầm lầy; phân bố chủ yếu ở miền phía Nam của 
Hà Nội, phổ biến khu vực ven hồ Tây, quận Tây Hồ, quận 
Hai Bà Trưng, quận Hoàn Kiếm, Đống Đa, Thanh Xuân, Định 
Công và Linh Đàm quận Hoàng Mai, quận Hà Đông; trên bản 
đồ phân bố đất yếu cho thấy đất yếu hệ tầng Thái Bình phân 
bố thành từng dải hẹp ven các hồ lớn, sông Hồng, sông Tô 
Lịch, phương phát triển theo phương Tây Bắc - Đông Nam. 
Trên địa bàn các quận Nam Từ Liêm, Bắc Từ Liêm, Cầu 
Giấy, Ba Đình, Gia Lâm, Long Biên; lớp đất này phân bố 
không liên tục thành từng khoảnh nhỏ.
Đất yếu hệ tầng Thái Bình phân bố ở gần mặt đất, mặt 
lớp thường ngay dưới lớp đất lấp hoặc dưới lớp sét pha nâu 
hồng trạng thái dẻo cứng - dẻo mềm (lớp 4).
Quận Tây Hồ: lớp đất này nằm ngay trên mặt hoặc nằm 
dưới lớp 6 ở độ sâu từ 1 - 4m, và kết thúc ở độ sâu 6 - 7m.
Quận Ba Đình: nằm dưới lớp 6 từ độ sâu 4 - 5 m, kết thúc 
ở độ sâu 7 - 8 m, chiều dày trung bình khoảng 3m, cá biệt có 
nơi đất yếu dày 12,2m, đáy lớp ở độ sâu tới 18,5 m. 
Quận Cầu Giấy: đất yếu phân bố dưới lớp 6 mặt lớp ở 
độ sâu 3-5 m và kết thúc ở độ sâu 6-8 m. Trên địa bàn quận 
Hoàn Kiếm đất yếu nằm ngay dưới đất lấp khá dày, ở độ sâu 
3,4 m chiều sâu đáy lớp phổ biến từ 8 đến 10 m. 
Quận Hai Bà Trưng: đất yếu phân bố dưới lớp 6, mặt lớp 
gặp ở độ sâu 4 - 6 m, chiều sâu đáy lớp 9 -12m, có nhiều nơi 
đáy lớp ở rất sâu lớn hơn 20 m. 
Ở các quận huyện Đống Đa, Thanh Xuân, Hà Đông, 
Hoàng Mai, lớp đất này thường nằm dưới lớp 6 ở độ sâu 
4 - 6m và kết thúc 7 -10 m. Trên toàn miền nghiên cứu lớp 5 
thường nằm trực tiếp trên lớp cát pha (lớp 6), hoặc lớp cát 
hạt mịn của hệ tầng Thái Bình (lớp 7).
Trên cơ sở phân tích tài liệu khảo sát địa chất công trình 
(thu thập trên địa bàn Hà Nội), bản đồ phân bố đất yếu hệ 
tầng Thái Bình cho thấy: dọc theo phương dòng chảy tức là 
phương từ Bắc xuống Nam cao độ mặt đất có chiều hướng 
giảm dần, thì chiều sâu gặp mặt lớp, và bề dày của đất yếu 
tăng dần, quy luật này thể hiện rõ ở các quận Tây Hồ, Ba 
Đình, Hoàn Kiếm, và Hai Bà Trưng. Theo phương vuông góc 
với sông thì từ phía Tây thành phố sang phía Đông giáp 
sông Hồng đất yếu có diện mở rộng dần tức là chúng phân 
bố ở phổ biến ở vùng ven sông Hồng phần trong đê, còn 
miền ngoài đê hầu như không gặp. Trên cơ sở phân tích mặt 
cắt địa chất công trình cho thấy theo phương này đất yếu 
phân bố thành từng bồn trũng nhỏ không liên tục.
Theo các chỉ tiêu đánh giá về thành phần hạt, chỉ số dẻo, 
độ sệt của đất lớp đất số 5 có thành phần là sét pha trạng 
thái dẻo chảy - chảy, nhiều nơi lớp đất này là sét trạng thái 
dẻo chảy, có nơi là bùn sét, nhưng sét pha vẫn là chủ yếu. 
Trong đất có chứa hàm lượng vật chất hữu cơ nhất định với 
sự phân huỷ khác nhau. Thành phần hạt bao gồm: 
Quận, huyện
Thành phần hạt (%)
Hạt cát (m) Hạt bụi (m) Hạt sét (m)
2-0.05 0.05-0.005 <0.005
Sóc Sơn 37.1 25.3 37.6
Tây Hồ 30.5 52.6 15.4
Từ Liêm 15.1 41.9 43.3
Cầu Giấy 39.6 36.2 24.6
Ba Đình 1.2 72.7 26.1
Hoàn Kiếm 31.1 41.7 27.8
Hai Bà Trưng 39.9 39 21.2
Đống Đa 38.4 41.8 18.8
Thanh Xuân 6.7 70.1 23.1
Hoàng Mai 10.7 71.7 17.6
Thanh Trì 35.9 46.0 18.1
Long Biên 9.7 43.2 47.1
Gia Lâm 28.5 24.4 47.1
Theo tài liệu thống kê của toàn thành phố thành phần hạt 
trung bình của các nhóm hạt như sau:
Hàm lượng trung bình nhóm hạt cát: 26.8%
Hàm lượng trung bình nhóm hạt bụi: 45.7%
Hàm lượng trung bình nhóm hạt sét: 25.7%
Mức độ biến đổi hàm lượng các nhóm hạt tương đối lớn 
thể hiện tính không đồng nhất cao. Ở Long Biên, Gia Lâm 
hầu hết là sét, trạng thái dẻo chảy, ở Tây Hồ hầu như là sét 
pha nhẹ dẻo chảy - chảy.
Tính chất cơ lý: 
Như đã nêu ở trên, đất yếu hệ tầng Thái Bình thuộc loại 
đất sét pha trạng thái dẻo chảy - chảy, do điều kiện tồn tại và 
thành phần vật chất của đất trên địa bàn không giống nhau, 
do đó mà các chỉ tiêu cơ lý của đất cũng có sự biến đổi nhất 
định theo quy luật phân bố đó. Chỉ tiêu cơ lý như bảng sau:
STT Các đặc trưng Ký hiệu Đơn vị
Các giá 
trị tiêu 
chuẩn
1 Hàm lượng hữu cơ OM %
2
Thành phần hạt
P %
2 - 1mm 0.2
1 - 0.5 mm 0.2
0.5 - 0.25 mm 1.2
0.25 - 0.1 mm 10.4
0.1 - 0.05 mm 16.6
0.05 - 0.01 mm 28.8
0.01 - 0.005 mm 16.9
< 0,005 mm 25.7
3 Độ ẩm tự nhiên W % 38.7
4 Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm
3 1.76
5 Khối lượng thể tích khô γc g/cm
3 1.27
6 Khối lượng riêng γs g/cm
3 2.68
7 Hệ số rỗng e0 1.109
40 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG
KHOA H“C & C«NG NGHª
8 Độ lỗ rỗng n % 0.53
9 Độ bão hoà G % 93.5
10 Giới hạn chảy WL % 40.8
11 Giới hạn dẻo WP % 27.2
12 Chỉ số dẻo IP % 13.6
13 Độ sệt Is 0.85
14
Kết 
quả thí 
nghiệm 
cắt phẳng
Lực dính
Góc nội ma 
sát
c kG/cm2 0.112
φ độ 7034’
15 Hệ số nén lún a1 - 2 cm2/kG 0.062
16 Kết quả thí nghiệm SPT N búa 4.2
17 Kết quả thí nghiệm CPT qc kG/cm
2 5.5
18 Sức chịu tải quy ước Ro kG/cm2 0.86
19 Môđun tổng biến dạng Eo kG/cm2 42.7
Giá trị chỉ số dẻo của đất biến đổi từ 7-8% đến 40, phổ 
biến nhất 13 -15%.
Đặc biệt trong đất có chứa một lượng nhỏ chất hữu cơ 
với mức độ phân huỷ khác nhau. Hàm lượng các chất hữu 
cơ trong đất có thể lên tới xấp xỉ 10% (quận Hoàn Kiếm), 
trung bình 3.2 đến 5.0%. Đất yếu hệ tầng Thái Bình có độ ẩm 
khá lớn phạm vi biến đổi của độ ẩm từ: 19.9% đến 66.6%.
Một trong những đặc trưng của đất yếu hệ tầng Thái 
Bình là: thành phần hạt và thành phần vật chất trong đất 
không đồng nhất theo không gian và chiều sâu, hơn nữa 
trong đất có chứa hữu cơ làm cho tính chất địa chất công 
trình càng phức tạp, đất có tính dị hướng rõ rệt. Sự biến đổi 
đó theo cả không gian và chiều sâu, sự bất đồng nhất về 
thành phần và tính chất của đất yếu là rất lớn, nó phản ánh 
tính dị hướng của đất. Đất có độ xốp lớn hệ số rỗng của đất 
chủ yếu lớn hơn 1.
Đánh giá sự biến đổi các chỉ tiêu cơ học:
Do đất có trạng thái dẻo chảy - chảy, độ xốp lớn, nên đất 
có cường độ kháng cắt thấp. Góc nội ma sát của đất biến 
đổi 2 - 3 độ đến 12 -14 độ, một số ít nơi có giá trị lớn hơn. 
Lực dính kết đơn vị C biến đổi từ 0.02 đến 0.16 kG/cm2. Thí 
nghiệm nén ba trục sơ đồ UU cho giá trị Cu=0.12-0.20kG/
cm2, φu : 2020’- 9033’.
Đất có sức chịu tải tính toán quy ước thấp, có sự biến đổi 
theo các quận huyện. R0 có giá trị lớn nhất ở khu vực quận 
Cầu Giấy và có xu hướng giảm dần về các phương kể cả 
phương dòng chảy và phương vuông góc với dòng chảy. Sự 
biến đổi giá trị sức chịu tải tính toán quy ước được biểu diễn 
bằng đồ thị dưới đây.
Đánh giá các đặc trưng biến dạng của đất: đất yếu hệ 
tầng Thái Bình thuộc loại đất có tính biến dạng lớn, mức độ 
cố kết của đất yếu thấp. Hệ số nén lún của đất biến đổi trong 
phạm vi khá lớn, từ 0.02 đến 0.16cm2/kG.
Với kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn và thí nghiệm 
xuyên tĩnh trong đất yếu hệ tầng Thái Bình phản ánh đúng 
như sự biến đổi sức chịu tải của đất yếu theo không gian 
giá trị N thường lớn ở khu vực quận Cầu Giấy và cũng giảm 
dần theo phương dọc sông và phương vuông góc với sông. 
Như vậy ở những vùng có cao độ mặt đất thấp như Thanh 
Trì, Hoàng Mai, Thanh Xuân, đất có cường độ yếu hơn các 
vùng khác, trên mặt cắt biểu hiện chiều sâu đáy lớp đất yếu 
thường sâu hơn. 
Với đặc điểm phân bố và điều kiện tồn tại của đất yếu hệ 
tầng Thái Bình: bề dày đất yếu không lớn nên rất khó thể hiện 
tính biến đổi quy luật của giá trị N theo chiều sâu. Tuy nhiên 
ở một số công trình xây dựng trên địa bàn thì N có xu hướng 
tăng dần theo chiều sâu phân bố.
Thí nghiệm xuyên tĩnh cũng được tiến hành nghiên cứu 
trong đất yếu hệ tầng Thái Bình. Và đây là thí nghiệm đánh 
giá khá chính xác được cấp độ yếu của đất yếu vì hầu hết 
chiều sâu phân bố của đất yếu hệ tầng Thái Bình ở độ sâu 
< 20m. 
Đặc trưng địa chất công trình của phụ hệ tầng Thái Bình có 
những đặc điểm sau: 
- Trầm tích của phụ hệ tầng này phân bố chủ yếu trong 
khu vực phía Nam thành phố Hà Nội. Bề dày, độ sâu phân 
bố và tính chất cơ lý tuy biến đổi phức tạp, nhưng vẫn có quy 
luật biến đổi theo hướng Tây Bắc - Đông Nam: bề dày và 
chiều sâu phân bố tăng; tính chất xây dựng giảm.
- Trong thành phần thường có chứa một lượng vật chất 
hữu cơ lớn với mức độ phân huỷ khác nhau. Sự có mặt của 
vật chất hữu cơ đã hình thành các tính chất cơ lý đặc biệt 
của trầm tích phụ hệ tầng này như: tính ưa nước cao (độ ẩm 
cao), độ lỗ rỗng lớn, tính thấm nhỏ, tính chất biến dạng lớn và 
sức chịu tải rất thấp, đất thể hiện tính dị hướng.
- Thành phần và tính chất cơ lý có sự biến đổi theo chiều 
sâu: hàm lượng hữu cơ giảm theo chiều sâu; khối lượng thể 
tích tự nhiên và khối lượng riêng có xu hướng tăng lên, trong 
khi độ sệt và độ ẩm giảm xuống. 
3. Quy luật phân bố và tính chất cơ lý của lớp đất yếu 
tầng Hải Hưng (lớp 9)
Đặc điểm phân bố:
Đất yếu hệ tầng Hải Hưng có nguồn gốc trầm tích kiểu 
hồ - đầm lầy, phân bố khá liên tục, lấp đầy các bồn trũng và 
lạch sâu bào mòn trên bề mặt tầng Vĩnh Phúc; sự phân bố 
của trầm tích này rất phức tạp, có mặt chủ yếu ở khu vực các 
quận của Hà Nội (trừ quận Bắc Từ Liêm), hình thành các dải 
kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam.
Bề dày và sự phân bố theo chiều sâu được thể hiện rõ 
trên các mặt cắt: bề dày biến đổi mạnh, từ một vài mét đến 
hơn chục mét; chiều sâu phân bố cũng thay đổi đáng kể, từ 
một vài mét đến trên 20m. Nhìn một cách tổng thể, bề dày và 
chiều sâu phân bố có xu hướng tăng dần từ khu vực quận 
Nam Từ Liêm qua các quận nội thành đến quận Hoàng Mai. 
Trầm tích của phụ hệ tầng này thường phủ trên lớp sét, sét 
pha hoặc cát của hệ tầng Vĩnh Phúc và nằm dưới lớp sét 
xám xanh của phụ hệ tầng Hải Hưng giữa, hoặc bị phủ bởi 
các trầm tích của hệ tầng Thái Bình.
Đặc điểm về thành phần vật chất:
Thành phần vật chất của phụ hệ tầng Hải Hưng phản ánh 
đầy đủ các đặc trưng của loại trầm tích nguồn gốc hồ - đầm 
lầy.
Hàm lượng hữu cơ: 
Trầm tích phụ hệ tầng này luôn tồn tại vật chất hữu cơ 
với hàm lượng và mức độ phân huỷ khác nhau. Nhiều kết 
quả nghiên cứu cho thấy, phần trên của phụ hệ tầng Hải 
Hưng dưới thường có chứa hàm lượng hữu cơ lớn (từ 20 
đến trên 50%) với mức độ phân huỷ từ 45 đến 78%; phần 
dưới thường có hàm lượng hữu cơ thấp hơn (thường từ 7 - 
10% đến trên 20%), mức độ phân huỷ hữu cơ biến đổi rộng 
từ 50 - 80 %. 
41 S¬ 31 - 2018
Thành phần hạt:
Kết quả nghiên cứu thành phần hạt cho thấy, nhóm hạt 
cát chiếm từ vài phần trăm đến trên 30%, trung bình 18.2%; 
nhóm hạt bụi chiếm từ 25 đến trên 70%, trung bình 51.7%; 
nhóm hạt sét chiếm từ 10 đến trên 50%, trung bình 30.1%. 
Trong mặt cắt của phụ hệ tầng này thường nhận thấy có sự 
tăng hàm lượng nhóm hạt cát, bụi và giảm hàm lượng nhóm 
hạt sét theo chiều sâu nhưng thể hiện rõ; có nơi là bùn sét 
pha, có nơi là bùn sét, nhưng bùn sét là chủ yếu.
Thành phần khoáng vật:
Trong phụ hệ tầng Hải Hưng dưới, các khoáng vật 
chủ yếu là sét kaolinit, hydromica, vật chất hữu cơ, một ít 
monmorilonit và các mảnh vụn thạch anh, fenpat, các kết 
hạch sắt Sự biến đổi thành phần khoáng vật theo chiều 
sâu không rõ ràng.
Tính chất cơ lý:
Theo hàm lượng hữu cơ, đất yếu hệ tầng Hải Hưng có 
thể chia thành lớp đất than bùn và lớp bùn sét, sét pha chứa 
hữu cơ, nhưng ranh giới giữa hai lớp không rõ ràng. 
a. Lớp đất than bùn:
Lớp này phân bố rải rác, có thể bắt gặp ở các khu vực 
như: Khu tái định cư Nam Trung Yên, khu Yên Hoà, Mỹ 
Đình, Định Công, Ngọc Khánh, Minh Khai, Thanh Xuân, Hà 
Đông, Độ sâu phân bố phổ biến từ 5 -10m. Bề dày của lớp 
nhỏ (0.4 -2.0m), trung bình là 1m.
b. Lớp bùn sét chứa hữu cơ:
Theo kết quả khảo sát ở rất nhiều công trình, có thể tổng 
hợp thành phần hạt, hàm lượng hữu cơ và tính chất cơ lý của 
lớp này như bảng sau.
STT Các đặc trưng Ký hiệu
Đơn 
vị
Các giá trị 
tiêu chuẩn
Lớp đất 
than bùn
lớp bùn 
sét hữu 
cơ
1 Hàm lượng hữu cơ OM % 32.3 9.5
2
Thành phần hạt
P %
2 -1mm 0.2 0.1
1 - 0.5 mm 0.3 0.2
0.5 - 0.25 mm 0.6 0.9
0.25 - 0.1 mm 2.3 6.4
0.1 - 0.05 mm 10.9 11.2
0.05 - 0.01 mm 30.2 31.5
0.01 - 0.005 mm 14.2 20.2
< 0.005 mm 41.1 30.1
3 Độ ẩm tự nhiên W % 122.4 54.4
4 K.lượng thể tích tự nhiên γw g/cm
3 1.29 1.60
5 Khối lượng thể tích khô γc g/cm
3 0.58 1.04
6 Khối lượng riêng γs g/cm
3 2.39 2.60
7 Hệ số rỗng e0 3.121 1.501
8 Độ lỗ rỗng n % 76.0 60.0
9 Độ bão hoà G % 93.7 94.1
10 Giới hạn chảy WL % 103.3 52.6
11 Giới hạn dẻo WP % 77.2 34.9
12 Chỉ số dẻo IP % 26.1 17.7
13 Độ sệt Is 1.73 1.10
14
Kết 
quả thí 
nghiệm 
cắt 
phẳng
Lực dính 
Góc nội 
ma sát
c kG/cm2 0.08 0.085
φ độ 5029’ 5011’
15 Hệ số nén lún a1 - 2 cm2/kG 0.209 0.102
16 Kết quả thí nghiệm SPT N búa 3.1
17 Kết quả thí nghiệm CPT qc kG/cm
2 6
18
Sức 
chịu tải 
quy ước
Theo thí 
nghiệm 
trong 
phòng 
Theo SPT 
Theo 
CPT
Ro kG/cm2 0.47
0.55 
0.50 
0.58
19
Môđun 
tổng 
biến 
dạng
Theo thí 
nghiệm 
trong 
phòng 
Theo SPT 
Theo 
CPT
Eo kG/cm2 7.9
19.7 
15.1 
17.4
Các đặc trưng cơ lý của lớp này được thống kê cho từng 
khu vực cũng có sự biến đổi theo không gian: đất có xu 
hướng yếu đi theo hướng Tây Bắc - Đông Nam như độ ẩm 
tăng và sức chịu tải quy ước (Ro) giảm. 
Do có sự biến đổi của thành phần hạt và hàm lượng hữu 
cơ theo chiều sâu, các chỉ tiêu vật lý cũng có xu hướng biến 
đổi: khối lượng thể tích tự nhiên và khối lượng riêng có xu 
hướng tăng lên, trong khi độ sệt và độ ẩm giảm xuống 
Các kết quả nghiên cứu các chỉ tiêu cơ học nhận được từ 
các phương pháp thí nghiệm khác nhau cũng có xu hướng 
tăng theo chiều sâu. Sự biến đổi này là do sự tăng nhóm hạt 
thô theo chiều sâu và một phần là sự giảm độ ẩm và độ sệt 
theo chiều sâu. 
Kết quả nghiên cứu chi tiết tại vị trí hố khoan BSBD1 
(khách sạn La Thành) cho thấy sự tăng rõ rệt của kết quả 
cắt cánh theo chiều sâu. Phân tích cấu trúc địa tầng ở vị trí 
này cho thấy, trên lớp bùn sét hữu cơ là lớp sét xám xanh 
của phụ hệ tầng Hải Hưng giữa và lớp bùn của hệ tầng Thái 
Bình, phía dưới là lớp cát của hệ tầng Vĩnh Phúc. Mặt khác 
mực nước ngầm ở khu vực này cũng như toàn bộ nội thành 
đã bị hạ thấp đáng kể trong thời gian vài năm lại đây. Như 
vậy, có thể khẳng định lớp bùn sét hữu cơ của phụ hệ tầng 
Hải Hưng dưới đã và đang được cố kết với chiều dòng thấm 
theo hướng từ trên xuống dưới, cùng với áp lực địa tầng tăng 
theo chiều sâu dẫn đến mức độ cố kết và theo đó độ chặt (gc) 
tăng theo chiều sâu. Ngoài ra, hàm lượng hữu cơ (phân huỷ 
tốt) ở phần trên cao hơn làm cho tính ưa nước tăng cũng làm 
cho sức khắng cắt giảm 
Đặc trưng địa chất công trình của phụ hệ tầng Hải Hưng 
có những đặc điểm sau: 
- Trầm tích của phụ hệ tầng này phân bố rộng trong 
khu vực Hà Nội. Bề dày, độ sâu phân bố và tính chất cơ lý 
tuy biến đổi phức tạp, nhưng vẫn có quy luật biến đổi theo 
hướng TB - ĐN: bề dày và chiều sâu phân bố tăng; tính chất 
xây dựng giảm.
42 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG
KHOA H“C & C«NG NGHª
- Trong thành phần thường có chứa một lượng vật chất 
hữu cơ lớn với mức độ phân huỷ khác nhau. Sự có mặt của 
vật chất hữu cơ đã hình thành các tính chất cơ lý đặc biệt 
của trầm tích phụ hệ tầng này như: tính ưa nước cao (độ ẩm 
cao), độ lỗ rỗng lớn, tính thấm nhỏ, tính chất biến dạng lớn 
và sức chịu tải rất thấp, tính bất đồng nhất, tính dị hướng.
- Thành phần và tính chất cơ lý có sự biến đổi theo chiều 
sâu: hàm lượng hữu cơ giảm theo chiều sâu; hàm lượng 
nhóm hạt thô có xu hướng tăng theo chiều sâu; khối lượng 
thể tích tự nhiên và khối lượng riêng có xu hướng tăng lên, 
trong khi độ sệt và độ ẩm giảm xuống. 
4. Quy luật phân bố và tính chất cơ lý của lớp đất yếu 
tầng Vĩnh Phúc (lớp 11)
Đặc điểm phân bố:
Đất yếu của hệ tầng Vĩnh Phúc (lớp 11) đặc trưng cho 
hồ, đầm lầy ven sông, có thành phần chủ yếu là sét pha màu 
xám đen lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy, lớp này có diện 
phân bố thành các diện nhỏ nằm rải rác trong các quận của 
Hà Nội. 
Bề dày của lớp trung bình từ 1.6m (quận Tây Hồ) đến 8m 
(quận Đống Đa). Trong các quận Hoàn Kiếm, Thanh Xuân, 
Hà Đông, Tây Hồ, Hai Bà Trưng, Gia Lâm, lớp này có bề dày 
nhỏ khoảng từ 1.6m đến 4.8m. Ở các quận còn lại, lớp này 
có bề dày lớn hơn (khoảng từ 6.6-8.0m).
Độ sâu gặp lớp này cũng có xu hướng tăng dần theo 
chiều đi từ phía Bắc về phía Nam của khu vực nghiên cứu. 
Ở các quận Đông Anh, Gia Lâm, Tây Hồ, lớp này nằm tương 
đối nông, còn ở các quận còn lại lớp này thường nằm tương 
đối sâu, từ 21.5m (Bắc Từ Liêm) đến 36.2m (quận Hoàn 
Kiếm).
Đặc tính địa chất công trình:
Qua các mẫu đất thí nghiệm đã thu thập, cùng các mẫu 
đất của các hố khoan bổ sung trong trong quá trình nghiên 
cứu, đất yếu của hệ tầng Vĩnh Phúc (lớp11) có hàm lượng 
hạt cát (2 - 0.05) 25.4%, hạt bụi (0.05 - 0.005) 28.7%, hạt sét 
(<0.005) 45.9%. Giá trị tiêu chuẩn của các chỉ tiêu cơ lý được 
trình bảy trong bảng trên.
Đặc trưng địa chất công trình của phụ hệ tầng Vĩnh Phúc 
có những đặc điểm sau:
- Trầm tích của phụ hệ tầng này phân bố hẹp trong khu 
vực Hà Nội. Bề dày, độ sâu phân bố (lớn) và tính chất cơ lý 
tuy biến đổi phức tạp, nhưng vẫn có quy luật biến đổi theo 
hướng Tây Bắc - Đông Nam (sức chịu tải quy ước giảm và 
mô đun tổng biến dạng tăng), theo hướng Bắc - Nam, Đông 
Bắc - Tây Nam thì chỉ số dẻo, độ ẩm, hệ số rỗng giảm.
- Trong thành phần thường có chứa một lượng vật chất 
hữu cơ lớn với mức độ phân huỷ khác nhau. Sự có mặt của 
vật chất hữu cơ đã hình thành các tính chất cơ lý đặc biệt của 
trầm tích hệ tầng này như: tính ưa nước cao (độ ẩm cao), độ 
lỗ rỗng lớn, tính thấm nhỏ, tính chất biến dạng lớn và sức 
chịu tải rất thấp. Tuy nhiên, do phân bố ở độ sâu lớn nên lớp 
đất yếu của hệ tầng này đã được cố kết một phần.
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Ký hiệu
Giá trị
Atc σ V
1 Độ ẩm tự nhiên % W 34.6 6.91 0.2
2 Khối lượng thể tích tự nhiên g/cm3 γo 1.77 0.08 0.05
3 Khối lượng thể tích khô g/cm3 γc 1.32 - -
4 Khối lượng riêng g/cm3 γs 2.68 0.03 0.01
5 Hệ số rỗng - e 1.037 - -
6 Độ lỗ rỗng % n 51.0 - -
7 Độ bão hoà % G 89.4 - -
8 Độ ẩm giới hạn chảy % WL 36.7 6.77 0.18
9 Độ ẩm giới hạn dẻo % WP 24.5 4.98 0.2
10 Chỉ số dẻo % IP 12.2 - -
11 Độ sệt - IS 0.83 - -
12 Thí nghiệm cắt 
phẳng
Góc ma sát trong độ φ 11016’ - -
13 Lực dính KG/cm2 C 0.124 - -
14 Thí nghiệm nén ba 
trục (UU)
Góc ma sát trong độ φu 2044’
15 Lực dính KG/cm2 Cu 0.21
16 Hệ số nén lún Cm2/KG a1-2 0.048 0.02 0.39
17 Áp lực tiền cố kết KG/cm2 Pc 1.14 - -
18 Chỉ số nén Cc 0.20 - -
19 Hệ số cố kết 10-3 cm2/s Cv(0.5-1) 0.85 - -
20 Hệ số thấm 10-7cm/s k 0.35 - -
21 Hàm lượng hữu cơ % p
22 Môđun tổng biến dạng KG/cm2 E0 42 - -
23 Áp lực tính toán quy ước KG/cm2 R0 0.9 - -
24 Kết quả thí nghiệm SPT búa N 7 3.06 0.46
25 Tổng số mẫu trong lớp mẫu n 66
43 S¬ 31 - 2018
- Thành phần và tính chất cơ lý có sự biến đổi theo chiều 
sâu: hàm lượng hữu cơ giảm theo chiều sâu; hàm lượng 
nhóm hạt thô có xu hướng tăng theo chiều sâu; khối lượng 
thể tích tự nhiên và khối lượng riêng có xu hướng tăng lên, 
trong khi độ sệt và độ ẩm giảm xuống. 
5. Kết luận
Sự có mặt của trầm tích đất yếu trong cấu trúc nền đất 
đòi hỏi công tác khảo sát và tính toán thiết kế nền móng công 
trình và công tác thi công cần được chú ý đặc biệt.
Ba vấn đề lớn cần quan tâm khi thi công xây dựng công 
trình trong đô thị Hà Nội nếu gặp phải đất yếu: 
- Áp lực ngang lên thành hố đào và vỏ chống của công 
trình ngầm; 
- Lún mặt đất do tải trọng công trình (móng nông) và ảnh 
hưởng đến các công trình lân cận, do tải trọng đất lấp, do hạ 
thấp mực nước ngầm; 
- Xuất hiện ma sát âm tác dụng lên móng cọc và vỏ chống 
công ngầm.
Việc nghiên cứu sự phân bố và đặc tính các lớp đất yếu 
rất cần thiết cho phân vùng đánh giá điều kiện địa kỹ thuật 
môi trường đô thị Hà Nội phục vụ cho quy hoạch và xây dựng 
các loại công trình có độ sâu đặt móng khác nhau cũng như 
khai thác sử dụng hợp lý không gian ngầm đô thị Hà Nội./.
T¿i lièu tham khÀo
1. Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (2005), Đánh giá, dự 
báo trạng thái địa kỹ thuật môi trường đô thị và kiến nghị 
các giải pháp phòng ngừa tai biến và ô nhiễm môi trường 
địa chất tai một số khu đô thị Hà Nội - Đề tài mã số RD 
20 - 01. 
2. Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (2006), Nghiên cứu 
định hướng quy hoạch, quản lý sử dụng và khai thác không 
gian ngầm đô thị Hà Nội - Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa 
học cấp Thành phố Hà Nội (TC-ĐT/05-06-2).
3. Các tài liệu khảo sát địa chất công trình do Công ty CP Xây 
dựng và Đầu tư phát triển kiến trúc đô thị thực hiện trong 
khu vực đô thị Hà Nội.
đến 6%, kết quả nằm sát đường b (Hình 6). Như vậy chứng 
tỏ dùng giá trị độ võng ban đầu L/500 cho mô phỏng số có 
kể đến phi tuyến hình học và vật liệu cho cột ống thép nhồi 
bê tông là phù hợp. 
4. Kết quả tính toán
Cột ống thép nhồi bê tông có tiết diện như ở Hình 1 được 
tính toán với nhiều giá trị độ mảnh (chiều cao cột từ 2m đến 
7m) và cường độ bê tông (C30, C40 và C50). Các cột đều là 
cột ống thép có thép hình hoặc ống thép khác bên trong và 
nhồi bê tông. Cột ở Hình 10 để rỗng ống thép bên trong. Mỗi 
loại tiết diện được tính với khoảng 50 trường hợp khác nhau 
về chiều cao cột và cường độ bê tông. Kết quả tính bằng mô 
hình phi tuyến dùng phần mềm SAFIR được so với các kết 
quả sử dụng đường cong uốn dọc theo tiêu chuẩn châu Âu. 
Kết quả cho thấy các cột tính toán có hệ số uốn dọc tuân theo 
đường “b” của tiêu chuẩn châu Âu.
5. Kết luận
- Chưa có tiêu chuẩn Việt Nam chỉ dẫn thiết kế cột liên 
hợp thép- bê tông;
- Tiêu chuẩn châu Âu chỉ dẫn thiết kế cột liên hợp thép- bê 
tông dùng đường cong uốn dọc “European buckling curves” 
để kể tới ảnh hưởng của uốn dọc. Một số loại tiết diện cột 
như ống thép có bọc ống thép hoặc thép hình bên trong chưa 
có chỉ dẫn tính toán; 
- Kết quả tính ảnh hưởng của uốn dọc cho cột với các tiết 
diện ống thép bọc ống thép khác hoặc thép hình bên trong 
(Hình 1), dùng mô hình phi tuyến sử dụng phần mềm SAFIR, 
cho thấy hệ số uốn dọc cho các loại cột tiết diện này gần với 
đường cong “b” là đường quy định tính trong tiêu chuẩn châu 
Âu cho cột ống thép tròn bọc thép hình chữ I.
6. Khuyến nghị
- Cần có thêm các nghiên cứu thực nghiệm của loại cột 
có tiết diện ống thép bọc ống thép khác hoặc thép hình bên 
trong (chưa có chỉ dẫn trong tiêu chuẩn châu Âu) để có thêm 
cơ sở đưa ra chỉ dẫn tính toán;
- Khi chưa có chỉ dẫn tính toán chính xác hơn, có thể sử 
dụng đường cong uốn dọc “European buckling curves” loại b 
dùng cho cột có các loại tiết diện như Hình 1./.
T¿i lièu tham khÀo
1. EN 1993-1-1: Eurocode 3: Design of steel structures, Part 
1.1: General rules and Rules for buildings. European 
committee for Standardization. 
2. EN 1994-1-1: Eurocode 4: Design of composite steel and 
concrete structures- Part 1.1: General rules and Rules for 
buildings. European committee for Standardization. 
3. Franssen J.M. SAFIR. A Thermal/Structural Program 
Modelling Structures under Fire. Engineering Journal, 
A.I.S.C., 42. (3), 2005
4. Lim Linus, Andrew Buchanan, Peter Moss, Jean-Marc 
Franssen. Numerical modelling of two-way reinforced 
concrete slabs in fire. Engineering Structures, Volume 26, 
Issue 8, 2004, pp 1081-1091
5. Talamona D., L. Lim L. & J.-M Franssen. Validation of a 
shell finite element for concrete and steel structures subjected 
to fire. 4 th Int. Seminar on Fire and Explosion Hazards. 
Londonderry, University of Ulster, 2003, pp198-199
6. Chu Thi Binh et al.. Numerical modeling of building 
structures in fire conditions. Proceeding of Conference on 
Construction under Exceptional Condition, Hanoi, Vietnam, 
2010
Hệ số uốn dọc của cột liên hợp thép - bê tông
(tiếp theo trang 37)