Hoạt tải có gây lún không ?

Nguyên nhân gây lún trong nền đất yếu – nhìn từ bản chất cơ học đất

Trước hết, để hiểu vì sao nền đất yếu bị lún, cần quay lại bản chất cấu tạo của đất trong cơ học đất.

Về mặt cơ học, đất là một môi trường đa pha, trong đó quan trọng nhất là:

🔹Pha hạt đất (khung đất),

🔹Pha nước (nước lỗ rỗng).

Trong trạng thái tự nhiên, khung đất và nước lỗ rỗng cùng chia sẻ tải trọng theo một trạng thái cân bằng nhất định. Tuy nhiên, khi tải trọng bên ngoài (như tải đắp, công trình, nền đường) tác dụng xuống, nước lỗ rỗng sẽ là pha chịu tải trước tiên. Đây là nguyên lý cơ bản của cơ học đất mà sinh viên ngành giao thông, xây dựng thường được học từ những năm đầu.

---

Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư và nhu cầu “giải phóng” của đất

Khi nước lỗ rỗng chịu tải, trong đất sẽ phát sinh áp lực nước lỗ rỗng thặng dư (excess pore pressure). Trạng thái này là trạng thái mất cân bằng, vì:

🔹Nước đang “gánh” một phần tải không thuộc về nó,

🔹Khung đất chưa kịp tham gia chịu lực.

Về mặt tự nhiên, đất luôn có xu hướng tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư để quay về trạng thái cân bằng, trong đó:

🔹Áp lực nước lỗ rỗng giảm,

🔹Khung đất dần tiếp nhận tải trọng.

---

Nước phải thoát ra – và lún là hệ quả tất yếu

Cách duy nhất để giải phóng áp lực nước lỗ rỗng thặng dư là:

Nước lỗ rỗng phải thoát ra khỏi đất.

Khi nước thoát ra:

🔹Thể tích lỗ rỗng giảm,

🔹Các hạt đất xích lại gần nhau hơn,

🔹Thể tích đất giảm.

Sự giảm thể tích này chính là lún.

Tuy nhiên, đối với đất yếu (đặc biệt là đất sét), hệ số thấm của đất rất nhỏ. Vì vậy:

🔹Nước lỗ rỗng thoát ra rất chậm,

🔹Quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng diễn ra từ từ theo thời gian.

Thời gian này có thể kéo dài:

🔹Vài năm,

🔹Hàng chục năm,

🔹Thậm chí hàng trăm năm,

Tùy thuộc vào:

🔹Hệ số thấm của đất,

🔹Chiều dày lớp đất yếu,

🔹Điều kiện thoát nước.

Do đó, lún trong đất yếu không xảy ra ngay, mà là một quá trình lún chậm theo thời gian (lún cố kết).

---

Vì sao hoạt tải không gây lún cho nền đất yếu?

Xét trường hợp hoạt tải giao thông, ví dụ xe chạy trên nền đường.

Khi xe đi qua:

🔹Áp lực tác dụng xuống nền đất,

🔹Có thể phát sinh áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong đất.

Tuy nhiên, điểm mấu chốt nằm ở thời gian tác dụng tải.

🔹Thời gian xe tác dụng tải là rất ngắn,

🔹Trong khoảng thời gian này, nước lỗ rỗng chưa kịp thoát ra,

🔹Khi xe đi qua, tải trọng biến mất,

🔹Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư không còn lý do tồn tại.

Nói cách khác:

🔹Áp lực nước lỗ rỗng chưa kịp sinh ra đầy đủ thì tải đã mất.

Do đó:

🔹Đất không cần thoát nước,

🔹Không xảy ra giảm thể tích,

🔹Không gây lún.

Xe chỉ có thể gây lún nếu:

🔹Đứng yên tại một vị trí trong thời gian dài,

🔹Tải trọng được duy trì đủ lâu để nước lỗ rỗng thoát ra.

Còn trong điều kiện xe chạy qua chạy lại, dù mật độ giao thông lớn, thì về mặt cơ học đất:

👉 Hoạt tải không đủ thời gian để gây ra lún cố kết trong nền đất yếu.

---

Kết luận

Từ các phân tích trên có thể rút ra kết luận quan trọng:

✅Lún trong nền đất yếu là hệ quả của quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư theo thời gian.
✅Do hoạt tải có thời gian tác dụng ngắn, nước lỗ rỗng không kịp thoát ra, nên hoạt tải không gây lún cho nền đắp trên đất yếu.
✅Lún chỉ xảy ra khi tải trọng được duy trì đủ lâu, điển hình là tải đắp hoặc tải công trình.