Nghiên cứu ước lượng Su theo kết quả thí nghiệm SPT phục vụ tính toán sức chịu tải cọc

 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 36-05/2020 
43 
NGHIÊN CỨU ƯỚC LƯỢNG Su THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 
SPT PHỤC VỤ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC 
RESEARCH ON ESTIMATION OF Su FROM SPT RESULTS FOR 
CALCULATING THE PILE BEARING CAPACITY 
Đỗ Thanh Tùng, Nguyễn Thành Đạt 
Khoa Kỹ thuật xây dựng 
Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh 
Tóm tắt: Bài báo trình bày về vấn đề nghiên cứu đánh giá, tính toán và ước lượng sức kháng cắt 
không thoát nước (Undrained shear strength - Su) của đất loại sét tại khu vực địa bàn tỉnh Sóc Trăng 
từ các kết quả của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard Penetration Test - SPT), và áp dụng vào 
việc tính toán sức chịu tải trọng nén cực hạn dọc trục của cọc đúc sẵn tiết diện vuông theo các tiêu 
chuẩn hiện hành TCVN 10304-2014 và TCVN 11823-2017. Đồng thời kết quả tính toán sức chịu tải 
cọc được kết hợp so sánh, đối chiếu với kết quả thí nghiệm thử tải tĩnh cọc tại hiện trường. Quá trình 
tính toán và so sánh được áp dụng cho một số công trình như cầu loại nhỏ trên các tuyến đường giao 
thông nông thôn, trường học, trụ sở tại tỉnh Sóc Trăng. 
Từ khóa: Sức kháng cắt không thoát nước, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, sức chịu tải cọc. 
Chỉ số phân loại: 2.4 
Abstract: This paper presents a study on assessment, estimation of the undrained shear strength 
(Su) of clayey soils in Soc Trang province from Standard Penetration Test (SPT) results, and 
application for calculating the pile ultimate axial compression bearing capacity according to current 
standards TCVN 10304-2014 and TCVN 11823-2017, in cooperation with static pile loading test 
results. The calculating and comparative process is applied to some constructions such as small 
bridges on rural roads network, schools, offices in Soc Trang province. 
Keywords: Undrained shear strength, Su, standard penetration test, SPT, pile bearing capacity. 
Classification number: 2.4 
1. Giới thiệu 
Với đặc trưng địa hình bằng phẳng, 
trũng thấp và hệ thống sông rạch dày đặc, 
cũng như còn rất nhiều khu vực vùng sâu 
vùng xa có hệ thống hạ tầng giao thông kém 
phát triển, vùng Tây Nam Bộ đã và hiện vẫn 
cần đầu tư hàng loạt tuyến đường giao thông 
nông thôn cùng các công trình cầu các loại 
trong tương lai. Các công trình cầu loại này 
thường có quy mô nhỏ, nguồn kinh phí được 
phân bổ không lớn nhưng lại nằm trên nền 
địa chất yếu, thường là bùn sét, bùn á sét với 
chiều dày trung bình lên đến 20 ÷ 30m. Vì 
vậy, các công trình cầu trên đường giao 
thông nông thôn khu vực Tây Nam Bộ 
thường sử dụng hệ thống móng cọc đúc sẵn 
thi công bằng biện pháp đóng hoặc ép, và hệ 
thống móng cọc này luôn chiếm một phần 
vốn đầu tư đáng kể trong tổng vốn đầu tư. 
Việc đảm bảo cho công trình cầu nêu trên 
thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đồng thời với 
tiết kiệm chi phí là một bài toán khó nhưng 
rất cần thiết. 
Đối với rất nhiều công trình cầu có quy 
mô nhỏ trên tuyến giao thông nông thôn, 
trường học, trụ sở do nhiều nguyên nhân 
khác nhau, kết quả khảo sát địa chất công 
trình không đáp ứng nội dung tính toán theo 
hướng dẫn của các tiêu chuẩn hiện hành như 
TCVN 10304-2014 hoặc TCVN 11823-2017. 
Một số đáng kể các trường hợp thiếu thông 
số sức kháng cắt không thoát nước Su trong 
khi thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT lại rất 
phổ biến. 
2. Phương pháp tính toán sức chịu tải 
cọc cực hạn theo TCVN 10304-2014 và 
TCVN 11823-2017 
Phần lớn các phương pháp tính toán sức 
chịu tải cọc đều chia thành hai trường hợp 
tính toán dành riêng cho đất dính và đất 
không dính. 
Đối với đất dính thì việc tính toán phụ 
thuộc vào thông số sức kháng cắt không 
thoát nước Su như các công thức được trình 
bày như phần sau. 
• Theo TCVN 11823-2017 [1] 
44 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 36, May 2020 
- Sức kháng hông đơn vị (phương pháp 
α): 
qs = α.Su (1) 
- Sức kháng mũi đơn vị: 
qp = 9.Su (2) 
• Theo TCVN 10304-2014 [2] 
- Sức kháng hông đơn vị: 
fi = α.cu,I (3) 
- Sức kháng mũi đơn vị: 
qp = cu.N’c (4) 
Trong đó: 
Su, cu : Sức kháng cắt không thoát nước; 
α : Hệ số; 
N’c: Lấy bằng 9 với cọc đóng và 6 với 
cọc khoan nhồi đường kính lớn. 
Ngoài ra cả hai tiêu chuẩn trên đều 
hướng dẫn cách sử dụng kết quả thí nghiệm 
xuyên tiêu chuẩn (SPT) phục vụ cho việc 
tính toán sức chịu tải cọc. Tuy nhiên TCVN 
11823-2017 quy định rõ là phương pháp sử 
dụng kết quả SPT chỉ áp dụng cho đất rời 
(đất cát và cát bột không dẻo). TCVN 10304-
2014 có đề xuất công thức tính toán theo 
Viện Kiến trúc Nhật Bản (1988) với hướng 
dẫn như sau: “Khi không có số liệu sức 
kháng cắt không thoát nước cu xác định trên 
các thiết bị cắt đất trực tiếp hay thí nghiệm 
nén ba trục có thể xác định từ thí nghiệm nén 
một trục nở ngang tự do (cu = qu/2), hoặc từ 
chỉ số SPT trong đất dính cu,i = 6,25.Nc,i tính 
bằng kPa, trong đó Nc,i là chỉ số SPT trong 
đất dính”. 
Như vậy, có thể gián tiếp ước lượng sức 
kháng cắt không thoát nước Su từ kết quả thí 
nghiệm SPT, tuy nhiên đây không phải là vấn 
đề đơn giản. Công thức ước lượng cu,i = 
6,25.Nc,i là do Terzaghi và Peck đề nghị năm 
1967 [3]. Việc áp dụng công thức này sẽ gặp 
một số khó khăn như sau: 
- Không cho giá trị Su hợp lý khi kết 
quả thí nghiệm NSPT = 0 búa; 
- Chưa xét đến các vấn đề về hiệu suất 
của năng lượng búa; 
- Chưa xét đến các đặc trưng khác của 
đất nền (độ ẩm, chỉ số dẻo,), hai loại đất có 
cùng chỉ số SPT nhưng khác biệt về tính dẻo, 
tính nhạy, sẽ có giá trị Su khác nhau. 
3. Tương quan giữa sức kháng cắt 
không thoát nước Su và chỉ số SPT 
Về mối tương quan giữa Su và SPT, tại 
Việt Nam, phổ biến hai liên hệ là công thức 
theo Terzaghi và Peck (1967), và công thức 
theo Hara & nnk (1974). Bảng 1 tổng hợp 
các liên hệ giữa Su và SPT theo các nghiên 
cứu đi trước. 
Bảng 1. Tương quan giữa Su và SPT [4][5]. 
Tác giả Diễn giải Su (kPa) Số hiệu 
Terzaghi & Peck (1967) Đất hạt 
mịn 
𝑆𝑆𝑢𝑢
𝑝𝑝𝑎𝑎
= 0,06.𝑁𝑁60 
hoặc Su = 6,25.N 
(3.1a) 
(