Mục tiêu nghiên cứu
Kết hợp lý thuyết và thực nghiệm để đề xuất giải pháp hợp lý cho việc sử dụng các vật liệu phụ gia chống cát chảy trong xây dựng nền móng công trình đường ô tô tại khu vực Nghi Sơn, Thanh Hóa.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Nghiên cứu của luận án sẽ tập trung làm sáng tỏ hơn cấu tạo của cát và hoạt động cát chảy vùng duyên hải Nghi Sơn, Thanh Hóa
Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ làm phong phú thêm các giải pháp công nghệ nhằm chống cát chảy trong xây dựng nền móng công trình, đặc biệt là trong các dự án có yêu cầu cao về độ ổn định và an toàn.
Luận án tiến sĩ về kỹ thuật nền móng đường ô tô được thiết kế phù hợp cho vùng kinh tế Nghi Sơn, đồng thời có thể áp dụng cho các khu vực ven biển khác có điều kiện địa chất và thủy văn tương tự.
Các giải pháp trong luận án đề xuất sử dụng vật liệu phụ gia địa phương giá rẻ với khả năng chống thấm hiệu quả, mang lại lợi ích kinh tế - kỹ thuật cao Điều này không chỉ đảm bảo sự bền vững cho nền móng mà còn giúp tiết kiệm chi phí xây dựng và rút ngắn tiến độ thi công công trình.
5 Cấu trúc của luận án
Nội dung nghiên cứu của luận án được thể hiện qua các chương:
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Nghiên cứu điều kiện địa chất thủy văn và thực nghiệm xác định hệ số thấm của cát trong tầng cát chảy Nghi Sơn
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng xác định vật liệu phụ gia hợp lý chống cát chảy;
Chương 4 trình bày nghiên cứu thực nghiệm tại hiện trường nhằm xác định hệ số thấm của cát khi thực hiện thấm nhập vào tầng cát chảy Nghiên cứu này sử dụng các tổ hợp vật liệu phụ gia khác nhau để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến khả năng thấm của cát Kết quả thu được sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc cải thiện tính chất thấm của cát trong các ứng dụng kỹ thuật.
Phần kết luận, kiến nghị
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Cát chảy là hiện tượng cát hạt nhỏ, mịn, chứa nhiều bụi sét, thường xuất hiện trong các tầng chứa nước ngầm và có thể thoát ra khỏi mặt đất ở thành vách ta luy hoặc hố đào trong quá trình xây dựng Đây là một hiện tượng địa chất phức tạp, có thể diễn ra nhanh chóng hoặc âm thầm trong thời gian dài, gây ra nhiều rủi ro và sự cố nghiêm trọng cho nền móng công trình Tầng đất chứa cát chảy được coi là đất yếu, với thành phần và thuộc tính đặc biệt, do đó cần áp dụng các giải pháp xử lý chuyên biệt để đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng.
Cát chảy là một hiện tượng địa chất động lực phổ biến trên toàn cầu, đặc biệt ở các vùng duyên hải Chương này sẽ trình bày tổng quan về cát chảy nhằm nghiên cứu các giải pháp chống lại hiện tượng này.
Các nội dung chính của chương:
1.1 Khái quát chung về cát biển và nước ngầm;
1.2 Cơ sở lý thuyết về dòng thấm;
Cát chảy là một vấn đề quan trọng trong xây dựng công trình ở vùng duyên hải, ảnh hưởng đến tính ổn định và an toàn của các công trình Nghiên cứu về cát chảy đã được thực hiện rộng rãi trên thế giới và trong nước, giúp nhận diện những nguyên nhân gây ra hiện tượng này Các giải pháp chống cát chảy như biện pháp kỹ thuật và công nghệ mới đang được áp dụng để giảm thiểu tác động tiêu cực và bảo vệ các công trình xây dựng.
1.5 Mục tiêu của đề tài;
1.6 Nội dung nghiên cứu, kết quả nghiên cứu trong phòng và hiện trường; 1.7 Phương pháp nghiên cứu;
1.1 Khái quát chung về cát biển và nước ngầm
1.1.1 Khái quát chung về cát biển
Cát biển là loại đất trầm tích hình thành từ quá trình phá hủy các loại đá như đá macma, biến chất và trầm tích trước đó Thành phần cát biển chủ yếu bao gồm các khoáng vật ít bị phong hóa, trong đó thạch anh và felspat chiếm ưu thế.
Cát biển có cấu trúc rời rạc và tính chất rỗng xốp cao, với độ rỗng tương đối lớn Nó thường xuất hiện theo các kiểu thế nằm theo lớp, đụn và dải, tạo nên các lớp cát đa dạng.
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật trình bày về sự trầm đọng có chu kỳ, với độ dày có thể rất lớn Cát được đặc trưng bởi tính thấm nước cao, khả năng thoát nước tốt và tính ép co nhỏ, do đó ít bị nén lún trong thực tế.
Hình 1.1 Các thềm biển và những tạo thành cát (Lê Đức An, 1979) [23]
1 – Phần lộ đá kết tinh, tuổi trước Neogen; 2 – Nơi phát hiện tectit; 3 – Di tích khảo cổ
(2500 năm); 4 – Nơi có xác định tuổi C 14 ; 5 – Các lớp có chứa vỏ sò hến
Cát biển có hạt nhỏ và độ mài mòn cao, khác với cát sườn tích thường có hạt to và sắc cạnh Điều này là do cát biển bị mài dũa lâu dài bởi nước và sóng biển Khi di chuyển từ bờ biển vào sâu trong lục địa, cát biển trở nên mịn hơn, trong khi cát bờ biển hoặc trên các đụn cát cao gần cửa sông thường thô hơn, có màu vàng và chứa nhiều mảnh nhỏ như sò hến và vỏ cua biển.
Cát biển có màu sắc đa dạng, phản ánh quá trình hình thành và lịch sử phát triển của bờ biển Các bờ biển có thể được phân loại thành 7 nhóm dựa trên màu sắc: cát vàng, cát trắng, cát đỏ, cát xám, cát vàng cam, cát vàng sáng và cát vàng nâu Trong đó, ba nhóm đầu tiên phổ biến ở bờ biển Việt Nam, trong khi các nhóm còn lại chỉ xuất hiện rải rác trên một số diện tích nhỏ.
Hình 1.2 Bãi cát ở Quảng Bình Hình 1.3 Bãi cát Cửa Hội, Nghệ An
Cát biển chủ yếu được cấu thành từ cát, với hàm lượng cát mịn chiếm từ 71 đến 94% Đồng thời, hàm lượng sét vật lý trong cát biển rất thấp, thường không vượt quá 10-15%.
Luận án tiến sĩ nghiên cứu về kỹ thuật biến đổi kích thước hạt trong cát biển, cho thấy sự phụ thuộc của các hạt này vào vị trí gần bờ Gió từ biển thổi vào mang theo các hạt mịn, trong khi các hạt thô được để lại, tạo ra sự phân loại tự nhiên trong cát.
Cát bờ biển chủ yếu được cấu thành từ quartz, cùng với các hạt đục không cho ánh sáng xuyên qua Khi quan sát dưới kính lúp, có thể nhận diện một số thành phần như mảnh đá vôi, vảy mica đen và trắng, cũng như các khoáng vật như felspath, apatit, thạch cao và calcit.
Cát biển có dung trọng thay đổi từ 1,4-1,7 g/cm 3 , tỷ trọng 2,6-2,7 g/cm 3 , độ xốp từ 35 – 45%, sức chứa ẩm từ 2,5 đến 15,5%.[16], [23], [24], [41], [58]
1.1.2 Hoạt động của nước ngầm
Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Tổng quan về cát chảy trong xây dựng công trình vùng duyên hải… 11 1- Tổng quan về cát chảy
1.5 Mục tiêu của đề tài;
1.6 Nội dung nghiên cứu, kết quả nghiên cứu trong phòng và hiện trường; 1.7 Phương pháp nghiên cứu;
1.1 Khái quát chung về cát biển và nước ngầm
1.1.1 Khái quát chung về cát biển
Cát biển là loại đất trầm tích được hình thành từ quá trình phá hủy các loại đá trước đó như đá magma, biến chất và trầm tích Thành phần chính của cát biển bao gồm các khoáng vật ít bị phong hóa, chủ yếu là thạch anh và felspat.
Cát biển có cấu trúc rời rạc với tính chất rỗng xốp cao và độ rỗng tương đối lớn Nó thường xuất hiện theo kiểu lớp, đụn và dải, tạo nên các lớp cát hình thành qua thời gian.
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật trình bày về trầm đọng có chu kỳ với độ dày lớn Cát được phân tích với các đặc tính như tính thấm nước cao, khả năng thoát nước tốt và tính ép co nhỏ, cho thấy thực tế ít bị nén lún.
Hình 1.1 Các thềm biển và những tạo thành cát (Lê Đức An, 1979) [23]
1 – Phần lộ đá kết tinh, tuổi trước Neogen; 2 – Nơi phát hiện tectit; 3 – Di tích khảo cổ
(2500 năm); 4 – Nơi có xác định tuổi C 14 ; 5 – Các lớp có chứa vỏ sò hến
Cát biển có hạt nhỏ và độ mài mòn cao, khác biệt với cát sườn tích thường có hạt to hơn và sắc cạnh Nguyên nhân là do cát biển bị mài dũa lâu dài bởi nước và sóng biển Khi di chuyển từ bờ biển vào sâu trong lục địa, cát biển trở nên mịn hơn, trong khi cát bờ biển hoặc trên các đụn cát cao gần cửa sông thường thô hơn, có màu vàng và chứa nhiều mảnh nhỏ sò hến, vỏ cua biển.
Cát biển có màu sắc đa dạng, phản ánh quá trình hình thành và lịch sử phát triển của bờ biển Các bờ biển có thể được phân loại thành 7 nhóm dựa trên màu sắc: cát vàng, cát trắng, cát đỏ, cát xám, cát vàng cam, cát vàng sáng và cát vàng nâu Trong đó, ba nhóm màu đầu tiên phổ biến ở bờ biển Việt Nam, trong khi các nhóm còn lại chỉ xuất hiện rải rác tại một số khu vực nhỏ.
Hình 1.2 Bãi cát ở Quảng Bình Hình 1.3 Bãi cát Cửa Hội, Nghệ An
Cát biển chủ yếu bao gồm cát với hàm lượng cát mịn chiếm từ 71 đến 94%, trong khi hàm lượng sét vật lý thường thấp, hiếm khi vượt quá 10-15%.
Luận án tiến sĩ nghiên cứu kỹ thuật biến đổi kích thước hạt trong cát biển, cho thấy sự phụ thuộc của chúng vào vị trí gần bờ Gió từ biển mang theo các hạt mịn, trong khi đó, các hạt thô được để lại.
Cát bờ biển chủ yếu được cấu tạo từ quartz, bên cạnh đó còn chứa các hạt đục không cho ánh sáng xuyên qua Qua kính lúp, có thể quan sát thấy một số thành phần như mảnh nhỏ đá vôi, vẩy mica đen và trắng, felspath, apatit, thạch cao và calcit.
Cát biển có dung trọng thay đổi từ 1,4-1,7 g/cm 3 , tỷ trọng 2,6-2,7 g/cm 3 , độ xốp từ 35 – 45%, sức chứa ẩm từ 2,5 đến 15,5%.[16], [23], [24], [41], [58]
1.1.2 Hoạt động của nước ngầm
Nước ngầm là nước trọng lực nằm dưới đất, trong tầng chứa nước đầu tiên, không có lớp cách nước phía trên, tạo thành một mặt thoáng tự do Tùy thuộc vào điều kiện địa chất, nước ngầm được phân chia thành ba loại khác nhau.
- Dòng ngầm: Khi đáy cách nước nằm ngang hoặc nghiêng, nước ngầm chảy theo một phương nào đó (Hình 1.5)
- Bồn ngầm: Khi đáy cách nước bị lõm xuống, mặt nước ngầm gần như nằm ngang (Hình 1.6)
- Dòng bồn ngầm hỗn hợp: Khi kết hợp cả hai loại trên (Hình 1.7)
Hình 1.4 Sơ đồ tầng nước ngầm
1 Đáy cách nước; 2 Tầng nước ngầm; 3 Đới không khí; 4 Đới cách nước; 5 MNN mùa khô; 5’ MNN mùa mưa; 6 Nước mưa ngấm; 7 Mạch nước; H - Bề dày tầng nước ngầm; h – Chiều sâu MNN; A – Mực nước ngầm
Hình 1.5 Sơ đồ dòng ngầm Hình 1.6 Sơ đồ bồn ngầm
1 Cát; 2 Cát chứa nước; 3 Đất đá cách nước
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Hình 1.7 Sơ đồ dòng ngầm và bồn ngầm
1 Cát; 2 Cát chứa nước; 3 Đất đá cách nước; 4 Mực nước ngầm; 5 hướng vận động của dòng ngầm; 6 Nước mưa ngấm
Nguồn cung cấp nước ngầm chủ yếu từ nước mưa, nước sông, nước thủy triều và đôi khi từ nước dưới sâu qua các đứt gãy kiến tạo Nước ngầm thường thoát ra sông, ao hồ và biển Tại vùng duyên hải, địa hình thường trũng thấp với các dải đất ngập nước kéo dài song song bờ biển Độ cao mực nước ngầm tại đây phụ thuộc vào địa hình, khí hậu và khoảng cách đến biển.
Mùa mưa nước ngầm dâng cao, mùa khô thì ngược lại MNN cũng phụ thuộc vào triều cường hay triều kiệt, khoảng cách đến bờ biển [9], [25], [39], [58]
1.2 Cơ sở lý thuyết về dòng thấm
Quá trình thấm là sự vận động của nước trọng lực trong môi trường thấm của đất đá Thấm trong đất đá phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và sự liên kết của các lỗ rỗng, khe nứt, với vận tốc khá nhỏ.
Vận động thấm của nước trong đất đá có thể mang đặc tính ổn định hoặc không ổn định:
- Vận động ổn định: Đặc trưng bởi sự ổn định của các yếu tố dòng thấm (Tốc độ, lưu lượng, mực nước, gradien thuỷ lực ) theo thời gian
Vận động không ổn định xảy ra khi các yếu tố dòng thấm biến đổi theo thời gian, thường do các yếu tố tự nhiên và nhân tạo tác động.
Vận động thấm của nước dưới đất có thể diễn ra với lưu lượng ổn định hoặc không ổn định, thường được gọi là dòng chảy rối Phần lớn nước dưới đất di chuyển theo hình thức dòng chảy tầng, vì vậy lưu lượng dòng thấm thường được coi là ổn định.
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Dòng thấm ổn định là loại dòng thấm có lưu lượng không đổi theo thời gian và không gian Trong trường hợp tầng chứa nước có độ đồng nhất kém, vận tốc thấm sẽ khác nhau ở các tiết diện, cả theo chiều ngang và chiều thẳng đứng.
1.2.2 Định luật thấm tuyến tính, (định luật Đarcy)
Nội dung nghiên cứu, kết quả nghiên cứu trong phòng và hiện trường
1.1 Khái quát chung về cát biển và nước ngầm
1.1.1 Khái quát chung về cát biển
Cát biển là loại đất trầm tích hình thành từ quá trình phá hủy các loại đất đá trước đó như đá macma, biến chất và trầm tích Nó được tạo ra từ sự tích tụ và biến đổi của các trầm tích có nguồn gốc cơ học, với thành phần chủ yếu là các khoáng vật ít bị phong hóa như thạch anh và felspat.
Cát biển có cấu trúc rời rạc với tính chất rỗng xốp cao và độ rỗng tương đối lớn Nó thường xuất hiện theo kiểu lớp, đụn hoặc dải, tạo thành các lớp cát qua thời gian.
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Kết luận chương
1.1 Khái quát chung về cát biển và nước ngầm
1.1.1 Khái quát chung về cát biển
Cát biển là loại đất trầm tích, hình thành từ quá trình phá hủy các loại đá như đá macma, biến chất và trầm tích trước đó Thành phần chính của cát biển bao gồm các khoáng vật ít bị phong hóa, đặc biệt là thạch anh và felspat.
Cát biển có cấu trúc rời rạc và tính chất rỗng xốp cao, với độ rỗng tương đối lớn Nó thường xuất hiện theo kiểu lớp, đụn hoặc dải Các lớp cát này được hình thành qua các quá trình tự nhiên.
Luận án tiến sĩ về Kĩ thuật trình trầm đọng cho thấy rằng trầm tích có thể đạt độ dày lớn và diễn ra theo chu kỳ Cát trong quá trình này sở hữu tính thấm nước cao, khả năng thoát nước tốt và tính ép co nhỏ, do đó, ít bị nén lún trong thực tế.
Hình 1.1 Các thềm biển và những tạo thành cát (Lê Đức An, 1979) [23]
1 – Phần lộ đá kết tinh, tuổi trước Neogen; 2 – Nơi phát hiện tectit; 3 – Di tích khảo cổ
(2500 năm); 4 – Nơi có xác định tuổi C 14 ; 5 – Các lớp có chứa vỏ sò hến
Cát biển có hạt nhỏ và độ mài mòn cao, khác với cát sườn tích có hạt to và sắc cạnh do bị mài dũa lâu dài bởi nước và sóng biển Khi di chuyển từ bờ biển vào sâu trong lục địa, cát biển trở nên mịn hơn, trong khi cát bờ biển hoặc trên các đụn cát gần cửa sông thường có kết cấu thô hơn, màu vàng và chứa nhiều mảnh sò hến, vỏ cua biển.
Cát biển có màu sắc đa dạng, phản ánh quá trình hình thành và lịch sử phát triển của bờ biển Tại Việt Nam, bờ biển được chia thành 7 nhóm màu cát: cát vàng, cát trắng, cát đỏ, cát xám, cát vàng cam, cát vàng sáng và cát vàng nâu Trong đó, ba nhóm màu đầu tiên, cát vàng, cát trắng và cát đỏ, phân bố rộng rãi, trong khi các nhóm còn lại chỉ xuất hiện rải rác ở những khu vực nhỏ.
Hình 1.2 Bãi cát ở Quảng Bình Hình 1.3 Bãi cát Cửa Hội, Nghệ An
Cát biển chủ yếu được cấu thành từ cát, với hàm lượng cát mịn chiếm từ 71 đến 94% Hàm lượng sét vật lý trong cát biển thường thấp, hiếm khi vượt quá 10-15%.
Luận án tiến sĩ nghiên cứu kỹ thuật thay đổi kích thước hạt trong cát biển, phụ thuộc vào vị trí của chúng so với bờ biển Gió thổi từ biển vào mang theo các hạt mịn, trong khi các hạt thô được để lại, tạo ra sự phân bố kích thước hạt khác nhau.
Cát bờ biển chủ yếu được cấu thành từ quartz, bên cạnh đó còn có các hạt đục không cho ánh sáng đi qua Khi quan sát dưới kính lúp, có thể nhận thấy những mảnh nhỏ đá vôi, vẩy mica đen và trắng, cùng với các khoáng chất như felspath, apatit, thạch cao và calcit.
Cát biển có dung trọng thay đổi từ 1,4-1,7 g/cm 3 , tỷ trọng 2,6-2,7 g/cm 3 , độ xốp từ 35 – 45%, sức chứa ẩm từ 2,5 đến 15,5%.[16], [23], [24], [41], [58]
1.1.2 Hoạt động của nước ngầm
Nước ngầm là loại nước trọng lực nằm dưới đất trong tầng chứa nước đầu tiên, không có lớp cách nước phía trên và không chiếm toàn bộ bề dày của đất đá thấm nước, tạo ra một bề mặt nước ngầm tự do Dựa vào điều kiện thế nằm, nước ngầm được chia thành ba loại khác nhau.
- Dòng ngầm: Khi đáy cách nước nằm ngang hoặc nghiêng, nước ngầm chảy theo một phương nào đó (Hình 1.5)
- Bồn ngầm: Khi đáy cách nước bị lõm xuống, mặt nước ngầm gần như nằm ngang (Hình 1.6)
- Dòng bồn ngầm hỗn hợp: Khi kết hợp cả hai loại trên (Hình 1.7)
Hình 1.4 Sơ đồ tầng nước ngầm
1 Đáy cách nước; 2 Tầng nước ngầm; 3 Đới không khí; 4 Đới cách nước; 5 MNN mùa khô; 5’ MNN mùa mưa; 6 Nước mưa ngấm; 7 Mạch nước; H - Bề dày tầng nước ngầm; h – Chiều sâu MNN; A – Mực nước ngầm
Hình 1.5 Sơ đồ dòng ngầm Hình 1.6 Sơ đồ bồn ngầm
1 Cát; 2 Cát chứa nước; 3 Đất đá cách nước
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Hình 1.7 Sơ đồ dòng ngầm và bồn ngầm
1 Cát; 2 Cát chứa nước; 3 Đất đá cách nước; 4 Mực nước ngầm; 5 hướng vận động của dòng ngầm; 6 Nước mưa ngấm
Nguồn cung cấp nước ngầm chủ yếu đến từ nước mưa, nước sông, nước thủy triều, và đôi khi từ nước sâu qua các đứt gãy kiến tạo Nước ngầm thường thoát ra qua sông, ao hồ và biển Tại vùng duyên hải, địa hình thường trũng thấp với các dải đất ngập nước hẹp và kéo dài song song với bờ biển Mực nước ngầm ở đây thường cao và thay đổi tùy thuộc vào điều kiện địa hình, khí hậu và khoảng cách đến biển.
Mùa mưa nước ngầm dâng cao, mùa khô thì ngược lại MNN cũng phụ thuộc vào triều cường hay triều kiệt, khoảng cách đến bờ biển [9], [25], [39], [58]
1.2 Cơ sở lý thuyết về dòng thấm
Quá trình thấm là sự vận động của nước trọng lực trong môi trường thấm của đất đá Thấm trong đất đá phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và sự liên kết của các lỗ rỗng, khe nứt, và thường có vận tốc khá nhỏ.
Vận động thấm của nước trong đất đá có thể mang đặc tính ổn định hoặc không ổn định:
- Vận động ổn định: Đặc trưng bởi sự ổn định của các yếu tố dòng thấm (Tốc độ, lưu lượng, mực nước, gradien thuỷ lực ) theo thời gian
Vận động không ổn định là hiện tượng khi các yếu tố dòng thấm biến đổi theo thời gian, thường chịu ảnh hưởng từ các nhân tố tự nhiên và nhân tạo.
Vận động thấm của nước dưới đất có thể xảy ra với lưu lượng ổn định hoặc không ổn định, thường được gọi là dòng chảy rối Phần lớn nước dưới đất di chuyển theo dạng dòng chảy tầng, do đó, lưu lượng dòng thấm thường được coi là ổn định.
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Dòng thấm ổn định là dòng thấm có lưu lượng không đổi theo thời gian và không gian Trong trường hợp tầng chứa nước có độ đồng nhất kém, vận tốc thấm sẽ khác nhau tại các tiết diện, cả theo chiều ngang lẫn chiều thẳng đứng.
1.2.2 Định luật thấm tuyến tính, (định luật Đarcy)
Nghiên cứu địa chất thủy văn và thực nghiệm xác định hệ số thấm của cát chảy Nghi Sơn
Thực nghiệm trong phòng xác định hệ số thấm của cát chảy Nghi Sơn
2.1 Nghiên cứu điều kiện địa chất khu vực Nghi Sơn, Thanh Hóa
2.1.1 Điều kiện tự nhiên khu vực Nghi Sơn
Khu kinh tế Nghi Sơn, tọa lạc tại phía nam tỉnh Thanh Hóa, có tổng diện tích tự nhiên giai đoạn 1 lên tới 18.611 ha, trong đó khoảng 60% là đồng bằng ven biển kéo dài 12 km Địa hình khu vực bao gồm đồi núi và đồng bằng trước núi, tạo nên một cảnh quan đa dạng và tiềm năng phát triển kinh tế.
- Địa hình đồi núi gồm các dãy núi ở phía Tây QL 1A: Vân Trai, Lâm Động, Gò Chùa, Khoa Trường và núi Thung Phía nam đường 513 có núi Bàn
Me Núi ở đây có sườn thoải, cây cối thực vật kém phát triển, một số nơi trồng cây thông, bạch đàn
Địa hình đồng bằng trước núi có sự phân bố từ biển Đông vào trong, với độ cao dao động từ +3,5m đến 4,0m Khu vực trung tâm là mặt bằng trũng, có độ cao tự nhiên từ 0,65m đến 1,5m Khi di chuyển từ trung tâm về phía đông, địa hình dần cao lên với độ cao tăng dần.
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
3,0m đến 3,7m Nhìn chung địa hình cao từ Tây sang Đông, phần trung tâm trũng thấp
Theo tài liệu từ trạm khí tượng thủy văn Tĩnh Gia – Thanh Hóa, khí hậu nơi đây được phân chia thành hai mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 và mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 Hằng năm, khu vực này thường chịu ảnh hưởng của khoảng 5,5 cơn bão và áp thấp nhiệt đới.
2.1.2 Khảo sát điều kiện địa chất vùng duyên hải Nghi Sơn a) Nhiệm vụ khảo sát Để đánh giá khái quát điều kiện địa chất, cấu tạo địa tầng các lớp đất đá trong khu vực; tiến hành khoan một số lỗ khoan; Với phạm vi đề tài, do hạn chế về kinh phí và thời gian nên tác giả dự kiến 4 vị trí đại diện dọc theo vùng đồng bằng duyên hải Nghi Sơn; kết hợp với các hồ sơ địa chất của một số dự án trong khu vực đã triển khai để đánh giá cấu tạo đặc trưng chung địa chất khu vực.
Các vị trí khoan được xác định như sau (bản đồ hình 2.2):
- Vị trí khoan 1 (HK1): thuộc xã Nguyên Bình (khu TĐC xã Hải Yến);
- Vị trí khoan 2 (HK2): thuộc xã Bình Minh;
- Vị trí khoan 3 (HK3): thuộc xã Hải Bình;
- Vị trí khoan 4 (HK4): thuộc xã Tĩnh Hải b) Nội dung khảo sát: [7], [17]
Dự kiến số lượng mẫu khoan 4 LK x 15 m/LK = 60 m
Hình 2.1 Thiết bị khoan và mẫu thí nghiệm
- Công tác lấy mẫu thí nghiệm
Mẫu thí nghiệm được lấy trong quá trình khoan, dự kiến 3 mét lấy 1 mẫu
Số mẫu đất cần thí nghiệm theo lớp đất, mỗi lớp đất thí nghiệm từ 3 đến 6 mẫu
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Dự kiến: 4 LK x 4 mẫu/LK = 16 mẫu
- Phương pháp khoan, thiết bị sử dụng:
Dùng phương pháp khoan xoay, bơm rửa bằng ống mẫu trên cạn, khoan kết hợp lấy mẫu thí nghiệm
- Thiết bị sử dụng: Máy khoan trung quốc sản xuất
- Các quy chuẩn, tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành về khảo sát xây dựng
- Đơn vị thực hiện: Công ty CP tư vấn khảo sát thiết kế xây dựng Lương Anh
Hình 2.2 Bản đồ khu vực Nghi Sơn, Thanh hóa
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
5 0,14 bạch đàn tôm tôm tôm tôm tôm tôm tôm tôm bơm
Tôm là một loại hải sản phổ biến, được ưa chuộng trong nhiều món ăn Với hương vị thơm ngon và giá trị dinh dưỡng cao, tôm thường được chế biến thành nhiều món khác nhau Tôm có thể được nấu, chiên, hấp hoặc dùng trong các món salad, mang lại sự phong phú cho bữa ăn Ngoài ra, tôm còn chứa nhiều protein và vitamin, rất tốt cho sức khỏe.
Sg L ạc h B ạn g kê n h N am tôm
2,5 mũi Tròn cử a bạ ng vịnh bắc bộ mũi Bạng
Xu©n Phong Vạn Xuân thôn 6 thôn 5
Thanh Nam xã Hải Bình
Trung Sơn xã Tĩnh Hải 1185
Nh©n H-ng Vinh TiÕn Đông Trung
Cầu Hòa xã Bình Minh 2194 Đông Tiến Phó Minh Đông Hải
Ub xã Hải Thanh ấp Đạo
10KV 3 chợ đồn biên phòng 126 Ub
0,14 5 tôm tôm tôm tôm tôm tôm tôm tôm
5 0,24 thông hồ Khe Mực hồ K he C han
Thành Công thôn 22 xãm 4 thôn 21
Tr-ờng Sơn 2 Khoa Tr-êng
Lan Trà H÷u Léc thôn 3 thôn 1
LK KIÓM TRA CAO §é MùC N¦íC NGÇM Sè 2 cao độ MựC NƯớC NGầM NGàY 6/5/2013: 4.14m
LK KIÓM TRA CAO §é MùC N¦íC NGÇM Sè 1 cao độ MựC NƯớC NGầM NGàY 6/5/2013: 4.28m
LK địa chất xã nguyên bình cao độ lỗ khoan: 4.87m
LK KIÓM TRA CAO §é MùC N¦íC NGÇM Sè 3 cao độ MựC NƯớC NGầM NGàY 6/5/2013: 4.27m
LK địa chất xã HảI bình cao độ lỗ khoan: 2.32m
LK địa chất xã TĩNH HảI cao độ lỗ khoan: 3.34m
LK KIÓM TRA CAO §é MùC N¦íC NGÇM Sè 4 cao độ MựC NƯớC NGầM NGàY 30/4/2012: 3.62m
LK KIÓM TRA CAO §é MùC N¦íC NGÇM Sè 6 cao độ MựC NƯớC NGầM NGàY 18/5/2012: 2.43M
LK KIÓM TRA CAO §é MùC N¦íC NGÇM Sè 5 cao độ MựC NƯớC NGầM NGàY 18/6/2012: 3.61m
LK Địa chất xã bình minh cao độ lỗ khoan: 3.51m
Vị TRí Lỗ KHOAN trong Khu kinh tế Nghi sơn
Hình 2.3 Vị trí các lỗ khoan địa chất, các vị trí theo dõi MNN
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Cấu tạo, phân chia địa tầng
Khu vực nghiên cứu thuộc Bắc Trung Bộ, nơi có khí hậu nhiệt đới với hai mùa mưa và khô rõ rệt Điều này dẫn đến sự phong hoá vật lý và hoá học mạnh mẽ, làm biến đổi thành phần và tính chất vật lý của đất đá Mức độ phong hoá thay đổi theo chiều sâu, hình thành các đới phong hoá khác nhau với đặc điểm cơ lý đa dạng.
Theo kết quả khoan khảo sát từ độ sâu 0,0m đến độ sâu -15,0m kết hợp với các kết quả thí nghiệm trong phòng và tham khảo các tài liệu:
- Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình đường Bắc Nam 3, KKT Nghi Sơn; [4]
- Báo cáo kết quả khảo sát địa chất dự án đường vào nhà máy giày sungrade, KKT Nghi Sơn, 2011
- Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình: Trạm y tế trong khu TĐC xã Hải Yến; [6]
Có thể phân chia các lớp đất đá như sau:
Lớp 1: Lớp phủ: đất san lấp các loại, đất bồi tích chứa rễ cây và mùn hữu cơ (lớp đất phong hóa và một phần do san lấp nền móng để thi công công trình)
Lớp 2: Cát bụi đến mịn: Cát bụi đến mịn chứa mùn hữu cơ, màu xám vàng, xám đen, xám xanh Trạng thái rất rời, chảy, no nước (Cuối lớp chứa nhiều vỏ ngao, vỏ sò lẫn nhiều sét và mùn hữu cơ màu xám tro Trạng thái dẻo chảy) Lớp có diện phân bố phổ biến trong khu vực khảo sát Bắt gặp ở tất cả các hố khoan HK1, HK2, HK3 và HK4 với bề dày nhỏ nhất là 4,1m (HK1) và bề dày lớn nhất là 8,5m (HK4) Bề dày trung bình lớp là 5,65m Tại lớp đã thí nghiệm 6 mẫu đất không nguyên dạng 7 chỉ tiêu Kết quả thí nghiệm cho thấy đây là lớp đất chịu lực tương đối yếu Có R0 = 0,75kG/cm2; E0 = 62,0kG/cm2
Lớp 3a là loại cát hạt trung với thành phần ít sét và mùn hữu cơ, chủ yếu chứa nhiều vỏ ngao và vỏ sò màu xám, xám sáng Lớp này có trạng thái rời và no nước, nhưng ở cuối lớp lại lẫn nhiều sét và mùn hữu cơ màu xám tro, với trạng thái dẻo chảy Diện phân bố của lớp này ít phổ biến trong khu vực khảo sát, chỉ được phát hiện tại HK1 với bề dày 3,2m Tại lớp này đã tiến hành thí nghiệm.
01 mẫu đất không nguyên dạng 7 chỉ tiêu Kết quả thí nghiệm cho thấy đây là lớp đất chịu lực tương đối tốt Có R0 = 2,1kG/cm 2 ; E0 = 180,0kG/cm 2
Lớp 3b là cát pha với các đoạn kết hạch dài từ 10-15cm, có màu loang lỗ gồm xám xanh, xám trắng, nâu vàng và xám đen Trạng thái của lớp này là dẻo, và diện phân bố của nó khá hạn chế.
Luận án tiến sĩ về kỹ thuật biến trong khu vực khảo sát cho thấy lớp đất chỉ xuất hiện ở HK2 với độ dày 4,4m Qua việc thí nghiệm 01 mẫu đất nguyên dạng với 9 chỉ tiêu thông thường, kết quả cho thấy lớp đất này có khả năng chịu lực trung bình, với R0 = 1,48 kG/cm² và E0 = 86,68 kG/cm².
Lớp 4: Sét pha có chứa các hạt kết hạch màu loang lỗ xám vàng, xám tro, xám trắng, nâu sẫm, nâu đen Trạng thái dẻo cứng đôi chỗ kẹp dẻo mềm Lớp có diện phân bố phổ biến trong khu vực khảo sát Bắt gặp ở tất cả các hố khoan HK1, HK2, HK3 và HK4 với bề dày nhỏ nhất là 5,2m (HK2) và bề dày lớn nhất là 5,9m (HK1) Bề dày trung bình lớp là 5,60m Tại lớp đã thí nghiệm 04 mẫu đất nguyên dạng 9 chỉ tiêu thông thường Kết quả thí nghiệm cho thấy đây là lớp đất chịu lực tương đối tốt Có R 0 = 1,78kg/cm 2 ; E 0 = 135,88kg/cm 2
Cấu trúc, địa tầng khu vực Nghi Sơn
Dựa trên kết quả khoan khảo sát, thí nghiệm mẫu tại phòng thí nghiệm và tài liệu tham khảo từ các dự án trong khu vực, cấu trúc địa chất và địa tầng của đồng bằng duyên hải Nghi Sơn được trình bày chi tiết trong hình 2.4, 2.5, bảng 2.1 và phụ lục 2.1.
Hình 2.4 Hình trụ hố khoan địa chất đại diện khu vực thực nghiệm
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Bảng 2.1 Tổng hợp các chỉ tiêu của các lớp đất thí nghiệm
Phân tích thành phần hạt Độ ẩm tự nhiên
Góc nghỉ của cát Hệ số rỗng
Tên đất Đường kính các nhóm hạt (mm)
W w k a m Hàm lượng ( % ) % g/cm 3 g/cm 3 g/cm 3 Độ Độ Emax Emin
Lớp 2: Cát bụi: Phần trên: Cát bụi màu xám vàng Trạng thái rời, ẩm, xốp; Phần dưới rất rời, chảy, no nước
Cát bụi có chứa mùn hữu cơ và các vỏ ngao, vỏ sò với màu sắc xám đen và xám xanh Chất liệu này rất rời rạc, chảy và no nước, trong khi lớp cuốn chứa nhiều vỏ ngao, vỏ sò cùng với sét và mùn hữu cơ màu xám tro, tạo thành trạng thái dẻo chảy.
Cát bụi mịn có vón sét,hữu cơ, xám đen
Cát bụi mịn có vón sét nâu gụ vỏ sò, hữu cơ
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Cát bụi mịn có vón sét nâu gụ vỏ sò, hữu cơ
Cát hạt mịn có hạt trung, vỏ sò, nâu xám
Cát mịn có vón sét nâu gụ vỏ sò, hữu cơ
6 HK4 6.0-6.2 3,0 2,4 8,3 12,0 54,1 11,8 5,2 2,2 1,0 2,64 1,003 0,744 Cát mịn có vón sét nâu gụ vỏ sò, Trung bình 3,3 2,3 9,0 12,4 52,3 12,0 5,8 2,5 0,4 2,65 1,046 0,777
Lớp 3a là loại cát hạt trung với thành phần chủ yếu là ít sét và mùn hữu cơ, đồng thời chứa nhiều vỏ ngao và vỏ sò có màu xám hoặc xám sáng Loại cát này có trạng thái bở rời và không có nước Tuy nhiên, ở cuối lớp, có sự xuất hiện của nhiều sét và mùn hữu cơ màu xám tro, tạo thành trạng thái dẻo chảy.
Cát hạt trung có vón sét, hữu cơ, xám đen
Lớp 3b: Cát pha (xen kẹp các đoạn kết hạch 10 – 15 cm) màu loang lổ xám xanh, xám trắng, nâu vàng, xám đen Trạng thái dẻo
Luận án tiến sĩ Kĩ thuật
Nhận xét, kết luận chương
Dựa trên kết quả khảo sát địa chất, theo dõi mực nước ngầm (MNN) và thí nghiệm hệ số thấm của cát chảy Nghi Sơn, chúng tôi đã đưa ra một số nhận xét và kết luận quan trọng.
1 Cát biển Nghi Sơn hạt nhỏ, mịn, có chứa các hạt bụi (lớp 2 có chứa đến 80% hạt