ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Chuong 7 cac hien tuong dia chat den xay dung cong trinh

CHƯƠNG CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT HIỆN ĐẠI LIÊN QUAN ĐẾN XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Hiện tượng địa chất tự nhiên Hiện tượng địa chất cơng trình    - Động đất đất sụt - Động đất núi lửa - Động đất chuyển động kiến tạo loại động đất phổ biến, có cường độ mạnh phạm vi ảnh hưởng lớn 7.1 HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT Biên độ dao động A, mm Chấn tâm Sóng mặt đất Mặt đất Thời gian t, giây Sóng dọc Sóng ngang Chấn tiêu Sơ đồ truyền sóng động đất Trung tâm Vật lý địa cầu thuộc Viện khoa học Việt Nam tiến hành vùng có khả xảy động đất mạnh bao gồm: Vùng đông bắc trũng Hà Nội: cấp Vùng sông Hồng, sông Chảy cấp - Vùng sông Đà cấp Vùng sông Mã cấp - Vùng biển Trung Bộ cấp Vùng biển Nam Bộ vùng sông Đồng Nai, sông Cửu Long cấp Sơ đồ thành hệ kiến trúc thời đoạn Đệ Tứ giữa– muộn (QII – QIV) Sơ đồ mơ hình địa động lực biển Đơng Cấp Mơ tả tình trạng động đất Thang độ Richter I -Không cảm nhận II -Cảm thấy nhẹ Từ đến độ Richter III -Động đất yếu IV Động đất nhận rõ: bàn ghế, đồ đạc nhà rung chuyển V -Thức tỉnh: người nhà nhận thấy, người ngủ bị thức giấc, đồ vật bị rung mạnh VI -Kinh hãi: nhi ều người nhà tỏ sợ hãi chạy đường Từ đến 3,75 độ Richter 25-50 (v=2,1-4) VII -Hỏng nhà: nhiều nhà bị hư hại, trượt đất sườn dốc, có vết nứt đường Từ 3,75 đến 5,9 độ Richter 50-100 (v=3,1-8) VIII -Nhà bị hư hại nặng Từ 5,9 đến 6,5 độ Richter 100-200 (v=8,1-16) IX -Hư hỏng hoàn toàn nhà cửa, đường sắt bị uốn cong, đất nứt rộng đến 10 cm X -Phá hoại hoàn toàn nhà cửa, đất bị nứt đến vài dm, trượt đất lớn bờ sông XI -Thảm hoạ: hư hại nặng nhà kiên cố, đường, đê Nền đất bị biến dạng to thành vết nứt rộng, đứt gãy… XII -Thay đổi địa hình: hư hại nặng phá huỷ thực cơng trình mặt đất -Đất nứt lớn, bị di động đứng ngang, núi sông sụt lở, xuất hồ, thác,… amax (cm/s2) v (cm/s) 12-25 (v=1-2) 200-400 (v=16,1-32) Từ 6,5đến 7,75 độ Richter Từ 7,75 đến 8,25 độ Richter 400-800 (v=32,1-64) Ảnh hưởng gia tốc động đất lên ổn định đất Gia tốc địa chấn a đặc trưng cho lực động đất Đó lượng dịch chuyển bề mặt Trái đất đơn vị thời gian Lượng dịch chuyển đặc trưng cho gia tốc mà hạt đất đá mặt đất đạt tác dụng sóng địa chấn Có thể biểu thị gia tốc địa chấn a qua biên độ dao động A sóng địa chấn chu kỳ dao động T chúng: 4π a=A T Trong việc đánh giá hệ số kỹ thuật tải trọng động đất nay, thường sử dụng hai phương pháp Phương pháp thứ vào độ lớn khoảng cách từ chấn tâm để đánh giá khả hoá lỏng đất Tuy nhiên, đa số trường hợp, cường độ động đất vị trí mơ tả gia tốc lớn độ kéo dài chấn động Hậu thảm khốc hoá lỏng động đất đất bụi cát tượng ghi nhận từ nhiều trận động đất Việc đánh giá dạng ổn định đất vấn đề quan trọng hàng đầu thiết kế cơng trình vùng động đất Cơ sở xác định hố lỏng đất độ sâu khác quan hệ ứng suất động trung bình (τav) với giá trị giới hạn bị hóa lỏng loại đất số chu kỳ tác động định sẵn (τN) Hệ số ổn định đặc trưng sau: độ sâu vùng hoá lỏng ứng suất τ av FL = τN Điều kiện xảy hố lỏng đất FL ≥1 Giá trị τN xác định thực nghiệm từ thí nghiệm động Phương pháp đánh giá hóa lỏng theo H.B Seed Biểu đồ ứng suất động từ N chu kỳ tác dụng động đất Biểu đồ ứng suất động gây hoá lỏng N chu kỳ thí nghiệm phịng Công thức viết lại: b   + α ϕ cos c W tg ∑1  i cos α i  Fs = m ∑W sin α m b – chiều rộng lát chia; α - góc tạo từ bán kính với trục đứng, điểm mặt đáy lớp chia; W – trọng lượng lát chia Phương pháp chia lát Bishop Bishop tương tự phương pháp Fellenius có xét đến lực tương tác mặt đứng lát chia Với giả thiết Vn – Vn+1 = cho tất lát chia, công thức Bishop đơn giản có dạng:   , ,  m  ( ) W ub tg c b − + ϕ  Fs = m ∑1  tgϕ ,  sin α ∑  cos α + F sin α  ínm s   Discription: PHAN TICH TAC DUNG CUA BE PHAN AP Comments: BAI TOAN CU THE File Name: Hd=4m Su=8.081 tang theo z.gsz Last Saved Date: 4/11/2009 Analysis method: Ordinary Depth (m) Des cription: VL Dap nen Unit Weight: 19 Cohesion: Phi: 35 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 0.803 VL Dap nen Lop 01 10 Des cription: Lop 01 Soil Model S=f (depth) Unit Weight 15 C-Top of Layer 8.081 Rate of Increase 1.386 C - Maximum 35.801 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 lenghth (m) Kết tính tốn phần mềm 3.4 5.0 4.6 32.0 4.6 5.0 3.4 1.7 1.7 3.4 9.0 4.6 32.0 4.6 9.0 3.4 (b) (a) Độ ổn định cơng trình đất cịn có nhiều cách tính khác Biện pháp phòng chống trượt a Các biện pháp đề phòng: Cấm khai đào sườn dốc, chân dốc; Hạn chế xây dựng cơng trình nặng bờ dốc; Có biện pháp nước tốt để tránh thấm nước làm tăng khối lượng khối trượt giảm cường độ đất; Giảm độ dốc mái b Các biện pháp chống trượt: h H h h b) đóng cọc a) bạt mái dốc d) tường chắn c) bệ phản áp Động sơng tỷ lệ thuận với tích số khối lượng nước m với nửa bình phương tốc độ v dịng chảy, tức là: mv P= 2 A A A B A B B 7.7 HIỆN TƯỢNG XĨI MỊN B Các thung lũng sông vùng tập trung chủ yếu sống hoạt động người nơi có nhiều cơng trình có thiết kế Q trình xói mịn ảnh hưởng đến độ ổ định cơng trình Chúng biểu tác dụng xói lở xói trơi (phá hoại) bờ lịng sơng – dịng nước sơng gây ra: xói trơi phá hoại sườn dốc, khơng gian chia nước – dịng nước mưa gây Bãi nông Các q trình lịng sơng Nếu tốc độ có có lớn tốc độ cho phép đất đá xét (vth>vcp) tác dụng xói lở, sụp đổ bờ lịng sơng khơng tránh Bảng: Tốc độ dịng nước cho phép lớn khơng gây tượng rửa xói nhóm đất đá khác Đất đá Cứng Granit, bazan, diorit, quartzit, gneiss đá khối khác Cát kết bền chắc, đá vôi, đá hoa đặc khơng phân lớp Nửa cứng Đá vơi có hang hốc, cát kết chặt sít có phân lớp Đá vơi cát kết lẫn sét, đá macnơ, đá phiến Rời, xốp Tảng lăn đá hộc lớn Tảng lăn đá hộc nhỏ Cuội đá dăm lớn Cuội đá dăm nhỏ Sỏi sạn Cát hạt thô hạt lớn Cát hạt vừa hạt nhỏ Cát hạt mịn Mềm dính Sét sét pha cát cứng Sét sét pha cát nửa cứng Cát pha sét chặt Cát pha sét chặt Tốc độ, m/s 15 4-5 3-4 2-3 4-5 3-4 2-3 1-1,25 0,6-1 0,25-0,6 0,26-0,35 0,2 1,2 0,5 0,6-0,8 0,25-0,35 Bảng: Vận tốc đáy cho phép không xói đất rời Vod / Trị số vận tốc cho phép khơng xói Vcp = / h d Loại đất Cỡ hạt Đường kính (mm) Vod (m/s) Cát nhỏ vừa lớn 0,05 – 0,25 0,25 – 1,0 1,0 – 2,5 0,2 0,2 0,2 – 0,25 0,65 0,65 0,65 – 0,70 Sỏi nhỏ vừa lớn 2,5 – 5 – 10 10 – 15 0,25 – 0,35 0,35 – 0,5 0,5 – 0,6 0,70 – 0,85 0,85 – 1,1 1,1 – 1,2 Vod 1/ d Vận tốc trung bình cho phép khơng xói đất dính Vox Loại đất Sét, pha Trạng thái sét mềm dẻo mềm dẻo cứng Khối lượng thể tích 0,4 (T/m3) 1,2 1,2 – 1,5 1,65 – 2,05 0,35 0,70 1,0 Chiều sâu nước (m) ≥3 0,40 0,85 1,20 0,45 0,95 1,40 0,50 1,10 1,50  Cơng trình bảo vệ  Cơng trình bảo vệ  Cơng trình bảo vệ