Nền đất có mấy loại?
Nền đất được phân loại theo thành phần hạt, tính dẻo, tính thấm nước và khả năng chịu tải thành nhiều nhóm khác nhau. Tại Việt Nam, TCVN 5747:1993 phân loại đất theo tiêu chí giới hạn Atterberg và thành phần hạt; trên thế giới hệ thống USCS (Unified Soil Classification System) là phổ biến nhất. Hiểu đúng loại đất nền là bước đầu tiên để chọn giải pháp móng và xử lý nền phù hợp.
Phân loại theo TCVN 5747:1993
TCVN 5747:1993 phân loại đất thành các nhóm dựa vào chỉ số dẻo Ip và giới hạn chảy WL:
| Tên đất | Chỉ số dẻo Ip (%) | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Cát (Sand) | Không dẻo (Ip ≤ 1) | Hạt rời, thoát nước tốt, chịu tải tốt khi chặt |
| Đất cát pha (Sandy loam) | 1 < Ip ≤ 7 | Ít dẻo, tính chất trung gian |
| Đất sét pha (Silty clay / Loam) | 7 < Ip ≤ 17 | Dẻo vừa, thấm kém vừa |
| Đất sét (Clay) | Ip > 17 | Dẻo cao, thấm kém, lún nhiều và chậm |
Các loại đất nền phổ biến và đặc điểm kỹ thuật
Đất sét (Clay)
Đất sét có hàm lượng hạt sét (<0.002 mm) chiếm >30% khối lượng khô; có tính dẻo cao (Ip>17), giữ nước và trương nở khi ẩm, co ngót khi khô. Tính thấm nước rất kém (k = 10⁻⁸ đến 10⁻¹⁰ m/s); lún cố kết chậm có thể kéo dài nhiều năm. Sức chịu tải thay đổi lớn theo trạng thái: sét cứng R>200 kPa, sét mềm R<50 kPa.
Cát (Sand)
Đất cát gồm hạt 0.075–4.75 mm; không có tính dẻo; thoát nước nhanh (k = 10⁻³ đến 10⁻⁵ m/s); lún tức thời khi chịu tải, không có lún cố kết thứ cấp đáng kể. Cát chặt R = 200–400 kPa; cát rời R = 50–150 kPa; nguy cơ hóa lỏng (liquefaction) khi chịu tải động.
Cuội sỏi (Gravel)
Hạt >4.75 mm; độ chặt và sức chịu tải cao nhất trong nhóm đất hạt thô; thoát nước tức thì; R = 300–600 kPa cho cuội sỏi chặt. Thường nằm ở lòng sông hoặc vùng đồi núi; ít gặp vấn đề lún hay phá hoại nền.
Bùn/đất bụi (Silt)
Hạt 0.002–0.075 mm; chỉ số dẻo thấp (Ip<7); nhạy cảm với xáo trộn (thixotropy); khi bão hòa nước dễ mất cường độ; thoát nước chậm hơn cát. Thường gặp ở vùng đồng bằng sông, đồng lúa; sức chịu tải thấp đến trung bình.
Đất hữu cơ và than bùn (Organic soil / Peat)
Chứa >5% hàm lượng hữu cơ; than bùn (peat) chứa >75% hữu cơ; tính nén lún rất cao, lún kéo dài hàng chục năm; sức chịu tải cực thấp R<25 kPa; không phù hợp làm nền trực tiếp cho hầu hết công trình. Phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long và vùng đầm lầy.
Đất hỗn hợp (Loam, Silty clay, Sandy clay)
Hỗn hợp hai hay nhiều loại hạt; tính chất trung gian phụ thuộc thành phần chiếm ưu thế. Loam (đất thịt) cân bằng cát-bùn-sét; thường là đất nông nghiệp tốt nhưng cần đánh giá địa kỹ thuật cho công trình.
Hệ thống phân loại USCS (Unified Soil Classification System)
USCS phân loại đất thành 15 nhóm ký hiệu bằng chữ cái theo ASTM D2487:
| Ký hiệu USCS | Tên đất | Đặc điểm chính |
|---|---|---|
| GW | Gravel well-graded | Cuội sỏi phân cấp tốt, sức chịu tải cao |
| GP | Gravel poorly-graded | Cuội sỏi phân cấp kém, đồng đều |
| GM | Silty gravel | Cuội sỏi lẫn bùn |
| GC | Clayey gravel | Cuội sỏi lẫn sét |
| SW | Sand well-graded | Cát phân cấp tốt |
| SP | Sand poorly-graded | Cát đồng đều (cát đơn cỡ) |
| SM | Silty sand | Cát lẫn bùn |
| SC | Clayey sand | Cát lẫn sét |
| ML | Low plasticity silt | Bùn dẻo thấp |
| CL | Low plasticity clay | Sét dẻo thấp đến vừa |
| OL | Organic silt/clay low plasticity | Đất hữu cơ dẻo thấp |
| MH | High plasticity silt | Bùn dẻo cao |
| CH | High plasticity clay | Sét dẻo cao (sét béo) |
| OH | Organic clay high plasticity | Đất hữu cơ dẻo cao |
| Pt | Peat | Than bùn, đất hữu cơ cao |
Ý nghĩa phân loại đất trong thiết kế
- Xác định loại móng phù hợp: móng nông (đất tốt) hay móng cọc (đất yếu)
- Dự báo độ lún và thời gian lún cố kết
- Đánh giá nguy cơ hóa lỏng (cát rời, bùn) khi có tải động
- Chọn phương pháp gia cố nền phù hợp
- Thiết kế hệ thống thoát nước và kiểm soát nước ngầm
Câu hỏi thường gặp
- Làm sao biết đất tại công trình thuộc loại nào?
- Cần lấy mẫu đất từ hố khoan hoặc hố đào, gửi phòng thí nghiệm phân tích thành phần hạt và giới hạn Atterberg; kết quả sẽ phân loại theo TCVN 5747:1993 hoặc USCS.
- Đất sét và bùn có khác nhau không?
- Khác nhau: sét (clay) có hạt <0.002 mm và tính dẻo cao; bùn (silt) có hạt 0.002–0.075 mm và tính dẻo thấp. Cả hai đều thoát nước chậm nhưng cơ chế và mức độ lún khác nhau.
- Than bùn (peat) có thể gia cố để xây dựng không?
- Rất khó và tốn kém; thường phải đào bỏ hoàn toàn hoặc dùng móng cọc dài xuyên qua lớp than bùn đến lớp đất tốt bên dưới.