bài giảng Hiện tượng xói ngầm

Xói ngầm Cơ họcHiện tượng xói ngầm cơ học: Trong nền đất không dính hoặc ít dính khi lưu tốc thấm vượt quá một giới hạn nào đó thì xảy ra hiện tượng các hạt nhỏ bị đẩy lọt qua kẽ hở gi

PHẦN THUYẾT TRÌNH HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM

GVHD: LÊ THỊ THÙY TRANG NHÓM SV THỰC HIÊN : NHÓM III

LỚP : CN - KT XD K35B NHÓM TRƯỞNG: TRẦN TẤN LỢI

Quy Nhơn, ngày 31 tháng 10 năm 2013

ĐỊỊA CHẤẤT CÔNG TRÌNH

HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM

III HiỆN TRẠNG THỰC TẾ TẠI ViỆT NAM

II ĐIỀU KiỆN PHÁT SINH & PHÁT TRIỂN XÓI NGẦM

I KHÁI NIỆM

IV ẢNH HƯỞNG CỦA XÓI NGẦM & CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ

HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM

I Khái niệm:

Hiện tượng các hạt đất đá nhỏ bị lôi cuốn khỏi vị

rỗng, khe rỗng, làm sụt lún mặt đất, gây hư

hỏng công trình

HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM

Hiện tượng xói ngầm được phân ra làm hai loại như sau:

• Xói ngầm cơ học

• Xói ngầm hóa học

Xói ngầm Cơ học

Hiện tượng xói ngầm cơ học: Trong nền đất không dính

hoặc ít dính khi lưu tốc thấm vượt quá một giới hạn nào đó

thì xảy ra hiện tượng các hạt nhỏ bị đẩy lọt qua kẽ hở giữa

các hạt lớn Khi đó độ rỗng trong đất tăng lên dẫn tới lưu tốc

thấm tăng lên và có khả năng cuốn theo các hạt đất lớn hơn

đó là hiện tượng xói ngầm cơ học khi hiện tượng này tiếp

tục phát triển thì sẽ làm tăng nhanh lưu lượng thấm và làm

tăng độ rỗng của nền đất, sinh ra lún không đều và dẫn tới

mất ổn định của các công trình phía trên.

Tác động của dòng thấm lên các hạt nhỏ trong đất

Xói ngầm cơ học

Xói ngầm hóa học

- Xói ngầm hóa học: xói ngầm hóa học là do những liên

kết kết tinh bị hòa tan làm cho các hạt đất đá được giải

phóng tự do và chúng có nguy cơ bị dòng nước lôi kéo đi

Trước hết các muối nằm trên vách lỗ rỗng bị hòa tan, sau đó

hòa tan những hạt cacbonat có tính hòa tan và làm tăng kích

thước lỗ rỗng của đất đá, tạo thuận lợi cho quá trình vận

chuyển những hạt đất đá không có tính hòa tan dưới nền

công trình.

Có 2 điều kiện phát sinh & phát triển xói ngầm như

II Điều kiện phát sinh và phát triển xói ngầm

1 Điều kiện về đất:

• Đất rời, không đồng nhất, có độ rỗng lớn để các hạt nhỏ đi qua dễ dàng.

• Đất có các hạt D/d ≥20.

• 2 tầng thấm nước khác nhau (từ lớp thấm yếu sang lớp thấm mạnh): K1/K2 < 0.5

• Áp lực thủy động phải thắng được trọng lượng bản thân các hạt đất đá:

Ptđ = I µ

Trong đó: Ptđ  Áp lực thủy động

I  Građien thấm

µ  Dung trọng nước

II Điều kiện phát sinh và phát triển xói ngầm

Dòng thấm qua hai tầng đất đáK1

K2

II Điều kiện phát sinh và phát triển xói ngầm

II Hiện trạng thực tế tại Việt Nam

Sụt lún xuất hiện giữa đường Hai Bà Trưng (Q.1), gần giao lộ Hai Bà Trưng

– Võ Thị Sáu trưa 20.10 Việc không phát hiện xói ngầm đã khiến cụm công trình thủy lợi Tắc Giang

gặp sự cố nghiêm trọng

II Hiện trạng thực tế tại Việt Nam

Nhà ông Thiện là gia đình chịu thiệt hại nặng nhất của vụ sụt lún dưới lòng đất nơi xảy ra sụt lún chính xác là một hang động ngầm

Sụt lún tại Quảng Ninh có thể do sự bào mòn của nước diễn ra trong lòng đất

tạo nên những hang động – sông ngầm.

II Hiện trạng thực tế tại Việt Nam

Sự sún lún đất tại Cẩm Phả - Quảng Ninh

III Ảnh hưởng của xói ngầm và các biện pháp xử

lý

Ảnh hưởng của xói ngầm tới công trình xây dựng:

• Gây mất ổn định về cường độ

• Làm biến dạng, lún không đều

• Gây thấm mất nước ở các công trình ngăn nước

III Ảnh hưởng của xói ngầm và các biện pháp xử

• Điều tiết dòng thấm: sân phủ, tường cừ, màn chống thấm, …

• Tạo lớp đất chống xói ngầm: thiết bị lọc ngược , móng cọc, móng giếng chìm, …

Xử lý xói ngầm – sân phủ và tường cừ

Xử lý xói ngầm – Thiết bị lọc ngược

Khái niệm:

Tầng lọc ngược là một loại thiết bị lọc có cấu

tạo gồm hai đến ba lớp vật liệu không dính

(cát, sỏi) có kích thước hạt tăng dần theo

chiều dòng thấm Thường dùng để giữ các

hạt mịn của đất trong thân đập hoặc dưới

nền công trình, không cho dòng nước thấm

Nguyên tắc thiết kế TBLC: tầng LN là tầng gồm các lớp

cát cuội, sỏi có kích thước tăng dần theo chiều dòng thấm

để nước thoát được dễ dàng và ngăn cản các hạt không bị

trôi.

Điều kiện TBLN:

-Các hạt trong mỗi lớp đất không được di động

-Hạt của lớp này không được chui lọt qua khe rỗng của lớp

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TẦNG LỌC NGƯỢC.

• Với các công trình quan trọng cần sử dụng vật liệu lọc (cát, sỏi, đá dăm, đá cuội) được sàng

và rửa sạch với độ đồng đều cao và hệ số hạt η giữa hai lớp liền kề nhau là:

η = D60/d40 ≤ 7÷10

• Thành phần cụ thể của lớp lọc được chọn theo thành phần cấu tạo của lớp đất được bảo

vệ, tùy thuộc vào loại biến dạng do thấm và phương chuyển động của dòng thấm

Xử lý xói ngầm – Thiết bị lọc ngược

• Đối với cát có đường kính hạt trung bình d50≥0,15mm và hệ số bất đồng nhất η<10 và dòng thấm đi từ trên xuống thì có thể chọn vật liệu theo đồ thị do Istomina đề nghị trong đó hệ số hạt của các lớp liền kề được đặc trưng bởi tỷ số D50/d50 (với D và d ứng với cấp hạt trước và sau của tầng lọc)

Tầng lọc ngược có dòng thấm từ trên xuống Đồ thị do Istomina

Xử lý xói ngầm – Thiết bị lọc ngược

• Đối với cát có đường kính hạt trung bình d50 = 0,15 ÷ 0,7mm với hệ số bất đồng nhất nhỏ hơn 10 và dòng thấm đi từ dưới lên có thể chọn tầng lọc theo đồ thị do viện sĩ Istomina đề nghị.

Đồ thị do Istomina Tầng lọc ngược với dòng thấm hướng từ dưới lên trên

TÁC DỤNG CỦA TẦNG LỌC NGƯỢC

Tầng lọc ngược có tác dụng giữ cho đất được bảo vệ không bị xói ngầm, đồng thời giảm áp lực thấm lên công trình, nhờ vậy tạo độ ổn định và sự làm việc an toàn của công trình đặc biệt là các công trình thủy như đập, đê, kênh …

Tầng lọc ngược được làm có thể ở dạng lỗ thoát nước hay hành lang thoát nước trong

móng công trình hoặc các lỗ khoan giếng khoan vào nền dưới công trình… để tạo cho dòng thấm có điều kiện tập trung và chuyển động đi ra khỏi nền công trình một cách thuận lợi

Tầng lọc ngược không chỉ có tác dụng tiêu thoát nước thấm mà còn có thể điều chỉnh vận tốc thấm và lưu lượng thấm, qua đó có thể điều chỉnh áp lực ngược của dòng thấm và

giảm thiểu các tác động do áp lực dòng thấm tác động lên công trình

Xử lý xói ngầm – Thiết bị lọc ngược

TÁC DỤNG CỦA TẦNG LỌC NGƯỢC

Tầng lọc ngược kiểu giếng thẳng đứng được sử dụng khi nền gồm một số lớp đất, trong đó lớp trên cùng (sát móng công trình) có bề dày không lớn (nhỏ hơn 3m) và hệ số thấm nhỏ Loại tầng lọc ngược này sẽ loại bỏ được áp lực ngược của nước lên lớp đất này và đảm bảo công trình được ổn định hơn

Trong công nghệ chôn lấp rác thải thì tầng lọc ngược được sử dụng không với mục tiêu bước đầu xử lý nước rác Rác thải chôn lấp thường có độ lỗ hổng rất lớn và dòng nước đễ dàng có thể mang theo các hạt nhỏ chất thải ra ngoài Tầng lọc ngược được đặt ở các rãnh thu nước thải có chức năng giữ lại các hạt nhỏ làm giảm được các công đoạn sử lý nước rác thải

Xử lý xói ngầm – Thiết bị lọc ngược

Ảnh tầng lọc ngược được sử dụng trong thoát nước bãi rác thải

Mô hình sử dụng vải địa kỹ thuật thi công tầng lọc ngược

The end!

Cảm ơn cô cùng các bạn đã chú ý lắng bài thuyết trình của nhóm III Chúc tất cả mọi người học tập

thật tốt môn ĐCCT