TCVN 4253:2022 NỀN CÁC CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kỹ thuật - Kỹ thuật TCVN 4253:2022 Xuất bản lần 1 NỀN CÁC CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Foundation of hydraulic projects - Requirements for design HÀ NỘI – 2022 T I Ê U C H U ẨN Q U Ố C G I A 2 T I Ê U C H U Ẩ N Q U Ố C G I A TCVN 4253:2022 Xuất bản lần 1 NỀN CÁC CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Foundation of hydraulic projects - Requirements for design 3 Lời nói đầu TCVN 4253:2022 thay thế cho TCVN 4253:2012. TCVN 4253:2022 "Nền các công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế" được biên soạn trên cơ sở tham khảo "SP 23.13330.2018 - Nền các công trình thủy". TCVN 4253:2022 do Trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. 4 Mục lục Lời nói đầu ................................................................................................................................................. 3 1. Phạm vi áp dụng .................................................................................................................................... 6 2. Tài liệu viện dẫn ..................................................................................................................................... 6 3. Thuật ngữ và định nghĩa ........................................................................................................................ 7 4. Quy định chung ...................................................................................................................................... 9 5. Phân loại đất đá và các đặc trưng cơ-lý .............................................................................................. 13 5.1. Quy định chung............................................................................................................................. 13 5.2. Các đặc trưng của đất ................................................................................................................... 18 5.3. Các đặc trưng của đá .................................................................................................................... 23 6. Sơ đồ địa chất-công trình và tính toán của nền .................................................................................. 27 7. Tính toán ổn định (khả năng chịu tải) của nền .................................................................................... 29 7.1. Quy định cơ bản ........................................................................................................................... 29 7.2. Tính toán ổn định công trình trên nền đất ................................................................................... 31 7.3. Tính toán ổn định công trình trên nền đá .................................................................................... 35 8. Tính toán thấm của nền ....................................................................................................................... 40 9. Tính toán độ bền cục bộ của nền đá ................................................................................................... 44 10. Xác định ứng suất dưới nền công trình ............................................................................................. 46 11. Tính toán nền theo biến dạng ........................................................................................................... 49 12. Kiểm tra chất lượng chuẩn bị nền công trình thủy công ................................................................... 56 12.1. Quy định cơ bản ......................................................................................................................... 56 12.2. Kiểm tra chất lượng chuẩn bị nền đất ........................................................................................ 56 12.3. Kiểm tra chất lượng chuẩn bị nền đá ......................................................................................... 57 12.4. Kiểm tra hạ mực nước thi công .................................................................................................. 57 12.5. Kiểm tra chất lượng công tác gia cố nền .................................................................................... 58 13. Các biện pháp kỹ thuật đảm bảo độ tin cậy của nền ........................................................................ 59 13.1. Đảm bảo sự liên kết của công trình với nền ............................................................................... 59 13.2. Gia cố và nén chặt đất đá nền .................................................................................................... 63 Phụ lục I (Quy định) - Phân loại khối đá .................................................................................................. 64 Phụ lục II (Quy định) - Xác định các thông số ma sát trong (tg'''', с''''), hệ số cố kết thấm cv và hệ số áp lực nước lỗ rỗng ban đầu Ku bằng phương pháp nén ba trục, áp lực cố kết trước р''''с bằng phương pháp nén không nở hông và hệ số quá cố kết OCR ............................................................................ 67 Phụ lục III (Quy định) - Xác định môđun biến dạng của nền để tính chuyển vị công trình ..................... 75 Phụ lục IV (Quy định) - Tính toán ổn định trượt của công trình trên mặt nền không đồng nhất ........... 77 Phụ lục V (Quy định) - Tính toán ổn định công trình khi trượt quay trong mặt bằng ............................ 79 Phụ lục VI (Quy định) - Tính toán ổn định công trình trên nền đất theo sơ đồ trượt sâu và trượt hỗn hợp ...................................................................................................................................................... 83 Phụ lục VII (Quy định) - Xác định ứng suất tiếp xúc bằng phương pháp nén lệch tâm .......................... 90 Phụ lục VIII (Tham khảo) - Xác định ứng suất tiếp xúc cho công trình trên nền cát đồng nhất bằng phương pháp biểu đồ thực nghiệm.................................................................................................... 91 5 Phụ lục IX (Quy định) - Xác định độ lún của nền bằng phương pháp tổng cộng từng lớp ...................... 93 Phụ lục X (Tham khảo) - Xác định độ lún của nền khi áp lực trung bình dưới đáy móng công trình vượt quá sức chống tính toán của đất ................................................................................................ 97 Phụ lục XI (Tham khảo) - Xác định độ cố kết sơ cấp của đất ................................................................... 98 Phụ lục XII (Tham khảo) - Xác định chuyển vị ngang cuối cùng của công trình trọng lực có đáy móng nằm ngang trên nền đất ...................................................................................................................... 99 Phụ lục XIII (Quy định) - Phân chia ĐN- ĐCCT và ĐN-ĐĐTT - Kiểm tra sự cần thiết phân chia bổ sung ĐN- ĐCCT và khả năng hợp nhất hai ĐN-ĐCCT trong một ĐN-ĐĐTT ...............................................101 Phụ lục XIV (Quy định) - Xác định các giá trị tiêu chuẩn và tính toán của đất đá bằng phương pháp thống kê .............................................................................................................................................105 Phụ lục XV (Tham khảo) - Xác định giá trị tiêu chuẩn và tính toán của chỉ tiêu cơ lý của đất đá thay đổi có quy luật theo chiều sâu ..........................................................................................................112 Phụ lục XVI (Tham khảo) - Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng độ bền và biến dạng của đất ...................113 Phụ lục XVII (Tham khảo) - Các đặc trưng động của đất đá ..................................................................117 Phụ lục XVIII (Quy định) - Hệ số tin cậy về tải trọng khi tính toán theo trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất ...................................................................................................................................................123 Phụ lục XIX (Tham khảo) - Một số phương pháp thí nghiệm hiện trường xác định độ bền cắt tg và с của đất nền ........................................................................................................................................125 Phụ lục XX (Tham khảo) - Một số phương pháp thí nghiệm xác định độ bền giới hạn kéo và cắt của khối đá nền ........................................................................................................................................130 Phụ lục XXI (Chỉ dẫn) - Các ký hiệu cơ bản .............................................................................................138 Tài liệu tham khảo ..................................................................................................................................141 6 TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 4253:2022 NỀN CÁC CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Foundation of hydraulic projects - Requirements for design 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này được áp dụng để thiết kế và nghiệm thu nền các công trình thủy công. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho việc thiết kế và nghiệm thu các công trình thủy công ngầm. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn hiện hành cũng như các bản cập nhật và nâng cấp sau này cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này, bao gồm: 1) TCVN 2737:1995 - Tải trọng tác dụng. Tiêu chuẩn thiết kế 2) TCVN 4195:2012 - Đất xây dựng. Phương pháp xác định khối lượng riêng (hạt) trong phòng thí nghiệm 3) TCVN 4196:2012 - Đất xây dựng. Phương pháp xác định độ ẩm và độ hút ẩm trong phòng thí nghiệm 4) TCVN 4197:2012 - Đất xây dựng. Phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm 5) TCVN 8217:2009 - Đất xây dựng công trình thủy lợi. Phân loại 6) TCVN 8421:2010 - Công trình thủy lợi. Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu 7) TCVN 8477:2018 - Công trình thủy lợi. Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế. 8) TCVN 8478:2010 - Công trình thủy lợi. Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế. 9) TCVN 8721:2012 - Đất xây dựng công trình thủy lợi. Phương pháp xác định khối lượng thể tích khô lớn nhất và nhỏ nhất của đất rời trong phòng thí nghiệm 10) TCVN 8732:2012 - Đất xây dựng công trình thủy lợi. Thuật ngữ và Định nghĩa 11) TCVN 8868:2011 - Thí nghiệm xác định sức kháng cắt không cố kết-không thoát nước và cố kết- thoát nước của đất dính trên thiết bị nén ba trục. 7 12) TCVN 9137:2012 - Công trình thuỷ lợi. Thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép 13) TCVN 9153:2012 - Công trình thủy lợi. Phương pháp chỉnh lý kết quả thí nghiệm mẫu đất 14) TCVN 10323:2014 - Đá xây dựng. Phương pháp xác định độ bền cắt trong phòng thí nghiệm 15) TCVN 10324:2014 - Đá xây dựng. Phương pháp xác định độ bền nén trong phòng thí nghiệm 3. Thuật ngữ và định nghĩa Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ kèm các định nghĩa sau đây: 3.1. Công trình thủy công (hydraulic projects): Công trình chịu tác động của môi trường nước, sử dụng và bảo vệ nguồn nước, phòng chống tác hại của nước, bao gồm đập trọng lực, đập vòm và đập trụ chống, tường chắn, âu thuyền, các công trình thềm lục địa và cảng, các sườn dốc tự nhiên và mái dốc nhân tạo tại các khu vực bố trí các công trình thủy công. 3.2. Lớp không thấm nước (impermeability): Lớp đất có tính thấm nhỏ không đáng kể so với tính thấm của các lớp đất tiếp giáp. 3.3. Áp lực đất chủ động (active soil pressure): Lực tác dụng của đất lên kết cấu chắn giữ ở trạng thái cân bằng giới hạn, tương ứng giai đoạn hình thành mặt phá hoại, khi đó kết cấu chuyển dịch theo hướng ra xa đất. 3.4. Áp lực đất bị động (passive soil pressure): Lực tác dụng của đất lên kết cấu chắn giữ ở trạng thái cân bằng giới hạn, tương ứng giai đoạn hình thành mặt ép trồi, khi kết cấu chuyển dịch về phía đất 3.5. Thiết bị tiêu nước (drainage): Thiết bị dùng để thu và thoát nước thấm, hạn chế từng phần hay toàn bộ tác hại của dòng thấm trong nền và trong các khu vực tiếp giáp với công trình. 3.6. Mô hình địa chất-công trình (engineering-geological model): Thể hiện dưới dạng sơ đồ sự phân bố các đơn nguyên địa chất-công trình trong vùng ảnh hưởng của công trình, bao gồm cả các giá trị không đổi của đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán. 3.7. Đơn nguyên địa chất-công trình (ĐN-ĐCCT) (engineering-geological element): Lớp đất đá có cùng tuổi, nguồn gốc và loại, có các đặc trưng tính chất là đồng nhất về mặt thống kê và thay đổi ngẫu nhiên hoặc có tính quy luật yếu có thể bỏ qua. 3.8. Độ bền cục bộ (local strength): Tính chất của đất đá, không bị phá hoại khi chịu tải trọng và tác động trong phạm vi cục bộ của hệ "công trình-nền". 8 3.9. Độ tin cậy của hệ "công trình-nền" (structure-foundation system reliability): Khả năng của hệ thống thực hiện các chức năng theo thiết kế. 3.10. Trạng thái ứng suất-biến dạng (TTƯS-BD) của công trình và nền (stress-strain state of a structure and foundation): Sự phân bố ứng suất và biến dạng theo không gian trong hệ "công trình-nền", diễn ra trong quá trình tác động tương hỗ giữa công trình và nền. 3.11. Khả năng chịu tải của nền (bearing capacity of the foundation): Khả năng của nền chịu được tải trọng lớn nhất từ công trình mà không bị phá hoại (trươt) hoặc lún quá mức cho phép dẫn đến công trình không sử dụng được bình thường. 3.12. Sạt lở đất đá (landslide): Sự dịch chuyển của khối đất đá do tác động của các yếu tố nhân tạo hoặc tự nhiên. 3.13. Nền công trình thủy công (foundation of hydraulic projects): Tầng đất đá nằm trực tiếp dưới công trình và phạm vi bao quanh chịu tải trọng của công trình thông qua móng. 3.14. Tính từ biến của đất đá (soil creep): Tính chất của đất đá biến dạng liên tục theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng không đổi. 3.15. Cân bằng giới hạn của hệ "công trình-nền" (ultimate equilibrium of the "structure- foundation" system): Trạng thái mà khi tăng một lượng không đáng kể tải trọng ngoài hoặc giảm một lượng không đáng kể độ bền của đất sẽ dẫn đến mất ổn định của hệ thống. 3.16. Trạng thái giới hạn (độ bền) của đất đá (limit state (strength) of the soil): Trạng thái của đất đá tại một điểm, trong đó các ứng suất tiếp và pháp trong phân tố đất đá được liên kết bằng tiêu chuẩn bền (Coulomb, Coulomb-Mohr, Mises-Schleicher, v.v…), còn biến dạng trượt có thể phát triển không hạn chế. 3.17. Độ bền lâu dài của đất đá (long-term soil strength): Độ bền của đất đá khi tác dụng tải trọng lâu dài. 3.18. Đơn nguyên đất đá tính toán (ĐN-ĐĐTT) (calculated soil element): Một lớp đất đá, trong đó giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán được coi là không đổi hoặc thay đổi có quy luật theo một hướng nhất định. 3.19. Mô hình địa cơ tính toán của nền (computational geomechanical model of the foundation): Tổ hợp các đơn nguyên đất đá tính toán trong phạm vi nền, được xây dựng trên cơ sở của mô hình địa 9 chất-công trình. 3.20. Tính ổn định xói ngầm (suffusion stability): Khả năng duy trì các hạt đất ở vị trí ban đầu dưới tác động của dòng thấm. 3.21. Xói ngầm (suffusion): Sự di chuyển theo dòng thấm của các hạt riêng biệt ở bên trong đất, hoặc lôi kéo các hạt, hoặc hòa tan các khoáng chất hình thành cấu trúc bởi nước có trong đất. 3.22. Độ bền thấm (filtration strength): Khả năng của nền chống lại tác động phá hoại của dòng thấm. 3.23. Thấm (filtration): Chuyển động của nước trong đất và môi trường rỗng. 4. Quy định chung 4.1. Thiết kế nền các công trình thủy công cần được thực hiện trên cơ sở: -Tài liệu khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn, hoạt động địa chấn - Kinh nghiệm xây dựng các công trình tương tự - Điều kiện kinh tế - kỹ thuật của địa phương nơi dự định xây dựng. Từ các cơ sở số liệu đó đưa ra các phương án thiết kế để so sánh lựa chọn phương án tối ưu bảo đảm tính kỹ thuật, an toàn và kinh tế. 4.2. Khi thiết kế nền các công trình thủy công cần xem xét các giải pháp đảm bảo an toàn, ổn định, bền vững và kinh tế cho công trình, bảo vệ môi trường trong tất cả các giai đoạn thi công và khai thác sử dụng công trình. Để đạt được các yêu cầu đó khi thiết kế cần thực hiện các công việc sau: - Đánh giá điều kiện địa chất-công trình trong vùng tương tác giữa công trình với môi trường địa chất và dự đoán sự thay đổi của chúng trong giai đoạn thi công và khai thác. - Tính toán khả năng chịu tải của nền và ổn định của công trình - Tính toán ổn định cục bộ của nền - Tính toán ổn định của sườn dốc tự nhiên và các mái dốc nhân tạo nơi tiếp giáp với công trình - Tính toán biến dạng của hệ nền - công trình do tác dụng của tải trọng bản thân công trình, áp lực nước, đất, tác dụng địa chấn v.v..và sự thay đổi của cấu trúc, tính chất của đất đá trong quá trình thi công và sử dung công trình. - Tính toán độ bền thấm của nền, áp lực đẩy ngược của nước lên công trình, lưu lượng thấm, và khi cần thiết phải tính lực thấm thể tích và sự thay đổi của chế độ thấm khi trạng thái ứng suất của nền thay đổi. - Đề xuất các biện pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo khả năng chịu tải của nền và ổn định của công trình, 10 tuổi thọ yêu cầu của công trình và nền, và khi cần thiết, làm giảm độ chuyển dịch, độ thay đổi trạng thái ứng suất-biến dạng của hệ "công trình-nền", hạ thấp áp lực đẩy ngược và lưu lượng thấm. - Đề xuất các biện pháp để bảo vệ tốt môi trường xung quanh hoặc cải thiện môi trường sinh thái so với tự nhiên. - Lập các phần trong các báo cáo về độ an toàn liên quan đến độ tin cậy của nền. 4.3. Để chứng tỏ độ tin cậy và độ an toàn của công trình thủy công cần tiến hành tính toán các chế độ thủy lực, thấm, cũng như trạng thái ứng suất-biến dạng của hệ "công trình-nền" trên cơ sở áp dụng chủ yếu phương pháp số của môi trường liên tục có xét đến tính chất thực của các vật liệu và đất đá nền. Việc đảm bảo độ tin cậy của hệ "công trình-nền" cần được chứng minh bằng kết quả tính toán theo phương pháp trạng thái giới hạn về độ bền (bao gồm cả độ bền thấm), độ ổn định, biến dạng và chuyển vị. Khi đó, điều kiện cơ bản để đảm bảo độ tin cậy là:0, 0c tt n m n N R K  (1) trong đó: N0,tt - giá trị tính toán của tác động tổng hợp (lực, mômen, ứng suất), biến dạng hoặc thông số khác mà theo đó đánh giá trạng thái giới hạn có xét đến hệ số tin cậy theo tải trọng Kn (xem 7.1.3); R0 - giá trị tính toán của sức chịu tải tổng quát, của biến dạng hoặc thông số khác, được xác định có xét đến hệ số tin cậy về đất Kđ (xem phần 5) Kn - hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình; nc - hệ số tổ hợp tải trọng; m - hệ số điều kiện làm việc. Những chỉ dẫn xác định Kn, nc, m cho trong mục 4.5. 4.4. Các tải trọng và tác động lên nền cần được xác định bằng tính toán dựa trên sự cùng làm việc của công trình và nền. Trị số và phương của tác động địa chấn cần được xác định có xét đến đặc tính của tác động, vị trí của nguồn và tâm chấn động đất. 4.5. Tính toán nền công trình thủy công cần tiến hành theo hai nhóm trạng thái giới hạn: - Trạng thái giới hạn thứ nhất (mất khả năng chịu tải, nền và công trình trên nó hoàn toàn không sử dụng được): Tính toán độ bền và ổn định tổng thể của hệ "công trình-nền", tính toán các chuyển vị ảnh hưởng đến độ bền và ổn định. - Trạng thái giới hạn thứ hai (công trình không sử dụng được bình thường) Tính toán tại các điểm cục bộ trong nền các vấn đề về thấm, chuyển vị và biến dạng không liên quan đến trạng thái giới hạn thứ 11 nhất. Việc phân chia các tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn xét đến đặc tính của hậu quả có thể xẩy ra khi đạt đến trạng thái giới hạn tương ứng. Giá trị nhỏ nhất của hệ số tin cậy Kn theo trạng thái gới hạn thứ nhất và trạng thái giới hạn thứ hai được lấy như sau: - Đối với nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất: Kn bằng 1,25; 1,20; 1,15 và 1,10 tương ứng với các công trình từ cấp đặc biệt; cấp I, Cấp II và cấp III-IV; nc được lấy như sau: nc = 1,00 - đối với tổ hợp tải trọng cơ bản trong giai đoạn khai thác bình thường; nc = 0,95 - với tải trọng đặc biệt, bao gồm địa chấn ở mức động đất thiết kế; nc = 0,90 - với tải trọng đặc biệt không gồm địa chấn; nc = 0,85 - với tải trọng địa chấn ở mức động đất tính toán lớn nhất; nc = 0,95 - đối với tổ hợp tải trọng trong các giai đoạn thi công và sửa chữa; - Đối với nhóm trạng thái giới hạn thứ hai trong tất cả các trường hợp, Kn và nc bằng 1. Hệ số điều kiện làm việc m được quy định tùy thuộc loại công trình, nền và các tính toán trong các mục tương ứng của tiêu chuẩn này. 4.5.1. Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất để không cho phép xảy ra xảy ra các trạng thái giới hạn làm mất khả năng khai thác của công trình trong các trường hợp sau đây: - Nền mất khả năng chịu tải, và công trình mất ổn định. - Phá hoại độ bền thấm tổng thể hoặc cục bộ của nền trong các trường hợp xuất hiện dòng chảy tập trung. - Kết cấu chống thấm trong nền bị hư hỏng hoặc làm việc kém hiệu quả, gây mất nước vượt quá giới hạn cho phép từ hồ chứa và kênh hoặc làm ngập lụt và hóa lầy vùng đất, làm bão hòa sườn dốc. - Chuyển vị không đều của những vùng nền khác nhau, gây ra phá hoại các phần riêng biệt của công trình, không đảm bảo về điều kiện sử dụng (phá hoại lõi, màn chắn và các bộ phận chống thấm, mở rộng vết nứt quá giới hạn cho phép của công trình bê tông, phá hỏng các khớp nối). Theo trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất cũng cần tính toán độ bền và độ ổn định của các bộ phận riêng của công trình, cũng như tính toán chuyển vị của các kết cấu có ảnh hưởng đến độ bền hoặc ổn định tổng thể của công trình hay các bộ phận chủ yếu (ví dụ các neo chống giữ tường cọc ván) . Trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất cũng bao gồm các tính toán chuyển vị của công trình hoặc các bộ phận kết cấu của công trình, có thể dẫn tới không thể vận hành các hệ thống công nghệ của công trình. 12 Mái dốc nằm kề sát với công trình và ở các chỗ tiếp giáp cuối, thường phải tính toán ổn định theo trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất. Nếu mái dốc này mất ổn định mà không làm công trình mất khả năng khai thác, thì việc tính toán mái dốc cần thực hiện theo trạng thái giới hạn nhóm thứ hai. 4.5.2. Tính toán theo nhóm thứ hai để không cho phép xảy ra các trạng thái giới hạn làm công trình và nền không thể khai thác bình thường: - Phá hoại độ bền cục bộ của các vùng riêng biệt trong nền làm tăng áp lực ngược, lưu lượng thấm, chuyển vị và độ nghiêng của công trình. - Xuất hiện từ biến và hình thành khe nứt trong đất đá. - Chuyển vị của công trình và đất đá trong nền gây khó khăn cho việc khai thác công trình, ngoài các trường hợp nêu trong mục 4.5.1. - Trường hợp mất ổn định sườn, mái dốc gây ra mất ổn định công trình hoặc bộ phận công trình thì việc tính toán ổn định các sườn, mái dốc này cần được tiến hành theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất. Trong trường hợp khi tính toán độ bền cục bộ của nền đã chứng tỏ là nền có thể mất khả năng chịu tải tổng thể, thì cần phải thực hiện các biện pháp tăng cường độ bền của nền hoặc thay đổi kết cấu của hệ "công trình-nền", để đảm bảo điều kiện (1) được thực hiện với nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất. 4.6. Khi thiết kế nền công trình thủy công chịu tác dụng của tải trọng động, trong trường hợp cần thiết cần tiến hành tính toán nền có xét đến đặc tính tác dụng động tương hỗ giữa công trình với nền và sự thay đổi có thể các tính chất của đất đá khi tác dụng động (có chu kỳ). 4.7. Cùng với các phương pháp tất định để tính toán độ bền của nền và ổn định của các công trình thủy công cũng cần sử dụng phương pháp xác suất để đánh giá độ tin cậy và hư hỏng. 4.8. Trong đồ án thiết kế nền cần quy định khi mở móng công trình phải có nội dung kiểm tra địa kỹ thuật để đảm bảo sự phù hợp của nền với yêu cầu thiết kế. 4.9. Kiểm tra chất lượng đất nền và đất đắp thân công trình bằng cách quan sát trực tiếp, lấy mẫu thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý và hóa học của đất, nước ngầm theo các tiêu chuẩn hiện hành. Các đặc trưng cơ lý thiết kế của đất nền trong quá trình thi công công trình được đảm bảo sẽ quyết định độ tin cậy và tuổi thọ của công trình. Có thể đánh giá độ tin cậy và tuổi thọ của nền và công trình đất dựa vào mức độ chính xác các yếu tố sau: - Các đặc trưng cơ lý của đất được nghiên cứu trong quá trình thi công công trình và nền. - Số lượng mẫu đất (của các điểm kiểm tra). - Vị trí lấy mẫu (chỗ tiếp xúc giữa vật liệu lõi với đá). - Thể tích của mẫu đất được xác định theo cỡ hạt. 13 - Các phương pháp kiểm tra được lựa chọn từ các tài liệu tiêu chuẩn hoặc được phát triển tùy thuộc công nghệ thi công công trình. Các quy định chính để kiểm tra chất lượng chuẩn bị nền đất và nền đá, hạ mực nước khi thi công và công tác gia cố nền được nêu trong mục 12. 4.10. Quan trắc trạng thái của công trình và nền. Trong thiết kế nền công trình cần phải thiết kế hệ thống thiết bị quan trắc để theo dõi sự làm việc của của công trình và nền trong quá trình thi công và khai thác, nhằm phát hiện các yếu tố bất thường gây bất lợi để có biện pháp phòng ngừa, khắc phục đảm bảo an toàn công trình. Nội dung chi tiết quy định tại Tiêu chuẩn TCVN 8215. C H Ú T H Í C H 1) Các thiết bị đo kiểm tra (TBĐ-KT) được bố trí trên các công trình cấp III, IV và trong nền khi điều kiện địa chất-công trình phức tạp và khi sử dụng kết cấu công trình mới. 2) Đối với công trình cấp III, IV, cần tiến hành quan trắc thấm trong nền, lún và chuyển vị của công trình và nền. 4.11. Yêu cầu về bảo vệ môi trường. 4.11.1. Khi thiết kế nền công trình thủy công cần phải thiết kế giải pháp kỹ thuật để bảo vệ môi trường xung quanh, bao gồm: các khu vực lân cận khỏi úng ngập, ô nhiểm nước ngầm, trượt sườn dốc và các quá trình khác có thể gây ra các hiện tượng bất lợi trong vùng bờ tiếp giáp với công trình thủy công và trong lòng hồ (sóng vượt ngưỡng thiết kế, mực nước hồ dâng cao hơn thiết kế v.v.. 4.11.2. Khi thiết kế nền công trình thủy công cần có các giải pháp bảo vệ thiên nhiên khi thi công và quản lý vận hành công trình, không cho phép can thiệp quá mức vào môi trường tự nhiên, ngăn ngừa các quá trình xấu. Đồng thời cũng phải xem xét các giải pháp làm cho môi trường được cải thiện tốt hơn. Khi thiết kế nền CTTC cần tuân theo những văn bản pháp luật và những tài liệu tiêu chuẩn quy định các yêu cầu về bảo vệ môi trường tự nhiên trong hoạt động xây dựng. 5. Phân loại đất đá và các đặc trưng cơ-lý 5.1. Quy định chung 5.1.1. Các đặc trưng cơ-lý của đất đá cần được xác định để dùng trong các trường hợp: - Phân loại đất đá nền và phân chia các đơn nguyên địa chất-công trình. - Xác định chỉ tiêu này thông qua chỉ tiêu khác nhờ các quan hệ hàm số hoặc tương quan. - Giải các bài toán thiết kế nền công trình thủy công quy định trong mục 4.2. 5.1.2. Phân loại đất đá của nền công trình thủy công cần được thực hiện theo Bảng 1 và Phụ lục I, trong 14 đó các đặc trưng của đất đá được xem là các đặc trưng phân loại. Bảng 1 - Phân loại đất đá của nền công trình thủy công theo các đặc trưng cơ lý Đất đá Đặc trưng cơ-lý của đất đá Khối lượng đơn vị thể tích khô của đất đá d, тm3 Sức chống nén một trục của khối đá ở trạng thái bão hòa nước Rc,m, MPa Sức chống kéo một trục của khối đá ở trạng thái bão hòa nước Rt,m, MPa Môđun biến dạng của đất đá Е, MPa 1. Đá 1.1 Đá cứng Macma (granit, điôrit, poocphirit, v.v…). Biến chất (gơnai, quắc zit, đá phiến kết tinh, đá cẩm thạch, v.v…). Trầm tích (đá vôi, đôlomic và cát kết, v.v…). 2,5-3,0 > 5  1,0 > 20000 1.2 Đá nửa cứng Trầm tích (đá phiến sét, sét kết, bụi bột kết, cát kết, cuội kết, đá phấn, mác nơ, túp, thạch cao, v.v...) 2,2-2,65  5 < 1,0 200-2000 2. Đất Đất hạt thô (dăm, cuội, sỏi), đất cát Đất sét (á cát, á sét và sét) 1,4-2,1 1,1-2,1 < 2 - - 20-200 4-10 C H Ú T H Í C H - Trong phụ lục I đã đưa ra sự phân loại các khối đá: theo mức độ nứt nẻ, bão hòa nước, biến dạng, phong hóa, theo mức phá hoại tính liên tục (đứt gãy và nứt nẻ) và mức độ đồng nhất. 5.1.3. Để phân loại đất đá và thiết kế nền công trình thủy công cần xác định bằng thực nghiệm và tính toán các đặc trưng phân loại đất đá sau: - Thành phần cấp phối hạt. - Khối lượng đơn vị thể tích tự nhiên ; - Khối lượng đơn vị thể tích hạt s; - Khối lượng đơn vị thể tích khô d; - Trọng lượng đơn vị thể tích của đất bằng tích của khối lượng đơn vị thể tích với gia tốc trọng trường g = 9,81 ms2: trọng lượng đơn vị thể tích tự nhiên  = g; trọng lượng đơn vị thể tích khô d = d g; trọng lượng đơn vị thể tích hạt s = s g. - Độ ẩm tự nhiên w. 15 - Hệ số rỗng e . - Độ ẩm giới hạn dẻo wp và chảy wL . - Chỉ số dẻo Ip . - Chỉ số sệt IL. - Độ bão hòa nước Sr . - Khối lượng đơn vị thể tích lớn nhấtmax  và nhỏ nhấtmin  của cát. - Độ chặt tương đối của cát ID . - Hệ số không đồng nhất Cu . - Hàm lượng hữu cơ tương đối Ir . - Biến dạng trương nở tương đối không tải sw . - Biến dạng sụt lún tương đối s1. - Độ nhiễm mặn Dsal . - Độ hòa tan muối của đất trong nước qsr. - Giới hạn độ bền nén một trục Rc . - Hệ số mềm hóa trong nước Ksof . - Hệ số phong hóa Kwr . - Hệ số mài mòn của đất hạt thô Kfr . 5.1.4. Để thiết kế nền công trình thủy công cần xác định các đại lượng sau: - Áp lực cố kết trước (tiền cố kết) р''''c . - Góc ma sát trong và lực dính đơn vị theo các ứng suất hiệu quả '''', с'''' và theo các ứng suất tổng , с. - Sức chống cắt không thoát nước cu . - Chỉ số độ nhạy St . - Môđun biến dạng Е. - Hệ số nén lún a. - Hệ số biến dạng hông (tương tự hệ số Poisson) v. - Hệ số thấm k. - Hệ số cố kết сv . - Các thông số từ biến сrр và I.crр (theo lý thuyết từ biến di truyền). 16 - Các chỉ tiêu độ bền thấm của đất (gradien cột nước áp lực tới hạn cục bộ và trung bình Icr, Icr.m và vận tốc thấm tới hạn cr). - Vận tốc truyền sóng dọc p và sóng ngang s trong khối đất đá. - Sức chống cắt động không thoát nước d uc . - Môđun cắt động Gd. - Môđun nén thể tích động Kd. - Hệ số suy giảm động (hệ số giảm chấn) Dd. - Khả năng hóa lỏng dưới tác động địa chấn FL. - Chiều cao cột nước mao dẫn hc . - Lượng mất nước đơn vị q. - Các thông số nứt nẻ (môđun nứt nẻ М, góc dốc , chiều dài l , chiều rộng mở b). - Các thông số lấp nhét khe nứt (mức độ lấp nhét, thành phần, đặc trưng tính chất). - Giới hạn độ bền nén một trục của đá nguyên khối Rc . - Giới hạn độ bền kéo một trục của khối đá riêng Rt . - Giới hạn độ bền kéo Rt.m và nén Rc.m của khối đá. - Giới hạn độ bền cắt của khối Rs . - Hệ số ma sát trên mặt tiếp xúc của công trình với đất đá tg s . Khi cần thiết cũng nên xác định cả các đặc trưng khác của đất đá. 5.1.5. Thành phần các đặc trưng cần thiết (đã liệt kê tại mục 5.1.3 và 5.1.4) được xác định trong nhiệm vụ kỹ thuật về khảo sát địa chất-công trình tùy thuộc vào đặc điểm điều kiện địa chất-công trình của khu vực, mục đích, cấp công trình và các đặc trưng kỹ thuật của công trình thiết kế, đặc tính và trị số của các tải trọng và tác động, thành phần và các phương pháp tính toán. Thành phần các đặc trưng cần thiết được xác định có xét đến đặc điểm của quá trình xây dựng và điều kiện khai thác công trình có thể ảnh hưởng đến sự thay đổi tính chất cơ-lý của đất đá. Trong thành phần của nhiệm vụ kỹ thuật và đề cương thực hiện khảo sát địa chất-công trình, cần phải lập một đề cương nghiên cứu hiện trường và trong phòng thí nghiệm xác định các tính chất cơ-lý của đất đá. 5.1.6. Đề cương nghiên cứu ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm phải bao gồm các phương pháp thí nghiệm đất đá và các cấp tải trọng cần cho việc xác định giá trị các thông số cơ học có xét đến thành phần, trạng thái tự nhiên của đất đá và các điều kiện tương tác giữa công trình và nền đất, các yêu cầu về thiết bị thí nghiệm. 5.1.7. Các điều kiện địa chất-công trình trong xây dựng cần phải cụ thể và chi tiết bằng cách tổng hợp 17 và phân tích các kết quả nghiên cứu đất đá ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm và xây dựng mô hình (số hoặc vật lý) địa chất-công trình và tính toán của nền có xét đến mục 6. Việc đánh giá tính không đồng nhất của đất đá nền, phân biệt ĐN-ĐCCT và ĐN-ĐĐTT, việc tính toán các giá trị tiêu chuẩn và tính toán của các đặc trưng được thực hiện bằng xử lý thống kê các kết quả thí nghiệm theo Phụ lục XIV và mục 6. 5.1.8. Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng của đất đá Atc cần được xác định dựa trên các kết quả nghiên cứu riêng ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm, được tiến hành trong điều kiện gần đúng nhất với điều kiện làm việc của đất đá trong hệ "công trình-nền" đang xét. Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng được lấy bằng giá trị trung bình thống kê. Giá trị các đặc trưng tính toán của đất đá A được xác định theo công thức:c đ t A A K  (2) trong đó Kđ - hệ số tin cậy về đất đá, xác định theo Phụ lục XIV. Để phân loại đất đá, dùng giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng; khi giải các bài toán thiết kế, dùng cả giá trị tiêu chuẩn và tính toán. Khi thiết kế nền các công trình biển cố định trên thềm lục địa, các chỉ tiêu tính toán của đất cát (ID, E, ) và đất sét (OCR, E, cu) phải được xác định có tính đến các giá trị thu được từ kết quả xuyên tĩnh (theo TCVN 9352-2012). 5.1.9. Giá trị các đặc trưng tính toán của đất tg , с, cu,  và Rc để tính toán theo trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất được ký hiệu là tg I, сI, cuI,  I và RcI, theo trạng thái giới hạn nhóm thứ hai được ký hiệu là tg II, сII, cuII, II và RcII. Khi xác định các giá trị tính toán tg I, сI, cuI, I và RcI, hệ số tin cậy về đất Kđ được xác định với xác suất tin cậy một phía  = 0,95. Giá trị tính toán của các đặc trưng để tính theo trạng thái giới hạn nhóm thứ hai phải lấy bằng giá trị tiêu chuẩn, nghĩa là Kđ = 1. Đối với nền công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV, trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, giá trị các đặc trưng cơ-lý tính toán của đất được phép lấy theo phương pháp tương tự dựa trên quan hệ tương quan. Trong trường hợp một đặc trưng của đất đá được xác định bằng các phương pháp hiện trường và phòng thí nghiệm khác nhau, các giá trị tính toán cần được chứng minh bằng cách tổng hợp và phân tích địa kỹ thuật của tất cả các kết quả thu được theo TCVN 9153:2012 và Phụ lục XIV, có xét đến các số liệu xuyên tĩnh, các thông số kỹ thuật của công trình và đặc tính của sự tương tác giữa công trình với nền đất. 5.1.10. Khi thiết kế hệ "công trình-nền" cần tính đến sự thay đổi có thể của các đặc trưng cơ-lý của đất đá trong quá trình xây dựng và khai thác công trình liên quan đến sự thay đổi chế độ địa chất thủy văn, trạng thái ứng suất-biến dạng của nền, trình tự và các điều kiện tiến hành thi công, tác động cải tạo 18 tính chất cơ-lý của đất đá. Đặc điểm và cường độ thay đổi có thể của các tính chất đất đá nền trong quá trình thi công và khai thác công trình phải được dự báo trong suốt thời hạn làm việc của công trình dựa trên các kết quả nghiên cứu mô hình và thực nghiệm tương ứng và hiệu chỉnh sau đó theo kết quả quan trắc hiện trường. 5.1.11. Giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán của đất đá dùng để đánh giá trạng thái công trình thủy công trong quá trình khai thác cần được xác định trên cơ sở các kết quả khảo sát địa chất-công trình, các kết quả kiểm tra địa kỹ thuật khi xây dựng công trình và có xét đến số liệu quan trắc hiện trường. Trong trường hợp cần thiết, cần tiến hành nghiên cứu địa chất-công trình bổ sung theo đề cương được soạn thảo riêng. 5.1.12. Giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán của đất đá khi khảo sát bổ sung để sửa chữa, cải tạo và khai thác phải được xác định theo đề cương riêng. Đề cương khảo sát phải tính đến đặc điểm của các công trình hiện có, còn các phương pháp thí nghiệm và nghiên cứu cần quy định có xét đến các phương pháp thí nghiệm và nghiên cứu trước đây. 5.2. Các đặc trưng của đất 5.2.1. Các đặc trưng độ ẩm w, khối lượng đơn vị thể tích tự nhiên ρ, khối lượng đơn vị thể tích hạt ρs, độ ẩm giới hạn dẻo wp và chảy wL được xác định theo TCVN 4195-2012, TCVN 4197-2012. Tính toán khối lượng đơn vị thể tích khô ρd, hệ số rỗng e, hệ số bão hòa nước Sr, chỉ số dẻo Ip, chỉ số chảy (độ sệt) IL theo TCVN 8217-2009, TCVN 8732-2012. Khối lượng đơn vị thể tích lớn nhất của cát ρmax và nhỏ nhất ρmin được xác định theo TCVN 8721-2012. Giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng vật lý được tính toán bằng cách xử lý thống kê các kết quả riêng theo Phụ lục XIV. Các giá trị tính toán của tất cả các chỉ tiêu (ngoại trừ ρ và ρd ) cần được lấy bằng giá trị tiêu chuẩn. Giá trị tính toán của ρd được xác định thông qua giá trị tính toán của ρ và giá trị tiêu chuẩn của w. 5.2.2. Xác định các đặc trưng độ bền của đất ở trạng thái ổn định (với các ứng suất hiệu quả) tg '''' và с'''' cần được thực hiện bằng phương pháp nén ba trục theo sơ đồ cố kết-thoát nước. Đối với nền và công trình cấp II - IV, được phép sử dụng phương pháp cắt phẳng theo sơ đồ cố kết-thoát nước và theo sơ đồ cố kết-không thoát nước có đo áp lực nước lỗ rỗng. Xác định độ bền của đất ở trạng thái không ổn định (sức chống trượt không thoát nước cu) cần thực hiện bằng phương pháp nén ba trục theo sơ đồ không cố kết-không thoát nước (trong trường hợp đặc biệt - theo sơ đồ cố kết-không thoát nước). Đối với nền và công trình cấp II - IV được phép sử dụng phương pháp cắt phẳng theo sơ đồ không cố kết- không thoát nước (cắt nhanh). C H Ú T H Í C H 1) Các đặc trưng độ bền tg  và с ở trạng thái khômg ổn định (với các ứng suất tổng) chỉ được xác định trong các trường hợp đặc biệt đối với các sơ đồ tính toán phù hợp. 19 2) Khi xác định các giá trị tg '''', с'''' và cu đối với các sơ đồ địa chất-công trình cũng nên sử dụng các phương pháp xuyên tĩnh và cắt quay. 5.2.3. Giá trị tiêu chuẩn và tính toán của các đặc trưng tgφ'''' và с'''' cần được xác định theo thuyết bền Coulomb hoặc Mohr-Coulomb bằng cách xử lý thống kê tất cả các cặp giá trị ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất giới hạn, nhận được bằng phương pháp nén ba trục (hoặc tất cả các cặp giá trị ứng suất pháp và ứng suất tiếp giới hạn, nhận được bằng phương pháp cắt phẳng). 5.2.4. Giá trị tính toán của các đặc trưng tgφ''''I, c''''I và cuI cần được tính có sử dụng hệ số tin cậy về đất Kđ với xác suất tin cậy một phía  = 0,95. Nếu giá trị Kđ nhận được bằng cách trên mà lớn hơn 1,25 (đối với bùn - 1,4) hoặc nhỏ hơn 1,05, thì cần lấy tương ứng Kđ = 1,25 (đối với bùn, Kđ = 1,4) và Kđ = 1,05. Giá trị tính toán của các đặc trưng tgφ''''II, c''''II và cuII lấy bằng các giá trị tiêu chuẩn. 5.2.5. Đối với đất nền các công trình cấp đặc biệt đến cấp II, cùng với phương pháp thí nghiệm trong phòng đã nêu cần tiến hành thí nghiệm hiện trường bằng các phương pháp xuyên tĩnh và động, cắt cánh, còn đối với nền các công trình bê tông và bê tông cốt thép thì dùng phương pháp bàn đẩy trượt (xem Phụ lục XIX). Các thí nghiệm theo những phương pháp nêu trên và việc xác định (từ kết quả của các thí nghiệm đó) giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn tgφ''''n, c''''n và cuII cần được tiến hành phù hợp với các trường hợp tính toán cơ bản trong các giai đoạn thi công và khai thác công trình. 5.2.6. Khi thí nghiệm đất hạt thô cho phép thiết lập các quan hệ tương quan giữa các đặc trưng độ bền và biến dạng với các thông số của khối lượng đơn vị thể tích và thành phần cấp phối hạt. Khi thiết kế nền nhân tạo bằng đất hạt thô (đá cuội, đá tảng, v.v…), ngoài các đặc trưng nêu trên, cũng cần theo kết quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm tại hiện trường để xác định phạm vi thay đổi cho phép của thành phần cấp phối hạt, các giá trị kiểm tra của khối lượng đơn vị thể tích khô và độ ẩm của đất đắp trong nền. Khi xác định các đặc trưng biến dạng và phạm vi thay đổi của các thông số nêu trên, cho phép sử dụng các phương pháp chứng minh bằng thực nghiệm. 5.2.7. Xác định môđun biến dạng 5.2.7.1. Các giá trị môđun biến dạng tĩnh tiêu chuẩn Еп của đất cần xác định theo kết quả thí nghiệm bàn nén và nén hông hố khoan hiện trường, cũng như theo kết quả thí nghiệm nén không nở hông và thí nghiệm nén ba trục. Đối với đất nền công trình cấp đặc biệt và cấp I, bắt buộc phải thí nghiệm bằng phương pháp nén ba trục. Đường gia tải các mẫu và phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm phải xét đến lịch sử chịu tải của khối đất (trị số áp lực cố kết trướccp và mức quá cố kết của đất), phạm vi thay đổi ứng suất trong đơn nguyên đất đá tính toán (ĐN-ĐĐTT) và phương pháp tính toán hoặc nghiên cứu mô hình có sử dụng các đặc trưng tính toán. Chú thích - Phụ lục II cung cấp phương pháp xác định các giá trị của áp lực cố kết trướccp và các hệ số quá cố kết của đất. Đối với đất thềm lục địa, cho phép sử dụng các kết quả xuyên tĩnh để đánh giá mức 20 quá cố kết. Trong trường hợp, nếu áp lực lớn nhất tác dụng lên một phân tố của nền vượt quá áp lực cố kết trướccp , thì cần xác định môđun biến dạng thứ cấpsE và cả sơ cấppE . Môđun thứ cấpsE được xác định theo đường cong nén trong phạm vi từ ứng suất hiện tại ở độ sâu nghiên cứu đếncp . Môđun sơ cấppE được xác định theo đường nén trong phạm vi ứng suất từ р''''с đến ứng suất lớn nhất ở độ sâu nghiên cứu. 5.2.7.2. Các giá trị tiêu chuẩn,p nE vàs,nE có thể được ấn định là không đổi hoặc thay đổi theo chiều sâu. Đối với nền công trình cấp III và IV, các giá trị tính toán E được phép lấy theo các bảng nêu trong Phụ lục XVI, với hệ số тсi được lấy theo Phụ lục III. Môđun biến dạng của đá trong giai đoạn nghiên cứu khả thi có thể được xác định theo phương pháp địa vật lý. Giá trị tính toán của các môđun biến dạngsE vàpE được lấy bằng giá trị tiêu chuẩn. 5.2.7.3. Đối với đất không đẳng hướng của nền CTTC, trong đề cương thí nghiệm cần xác định các đặc tính biến dạng của đất dọc theo các trục chính của tính dị hướng. 5.2.8. Hệ số nén a được xác định bằng phương pháp nén không nở hông hoặc nén ba trục. Giá trị tiêu chuẩn аn được xác định theo Phụ lục XIV, giá trị tính toán của hệ số nén được lấy bằng giá trị tiêu chuẩn. 5.2.9. Giá trị tiêu chuẩn của hệ số biến dạng hông n cần xác định theo các kết quả thí nghiệm nén ba trục theo sơ đồ cố kết thoát nước với sự đo đạc độc lập các biến dạng dọc và ngang của mẫu đất. Giá trị hệ số biến dạng hông n được xác định bằng trung bình cộng các kết quả thu được trong các thí nghiệm riêng. Giá trị tính toán của hệ số biến dạng hông  cần lấy bằng giá trị tiêu chuẩn (  = n). Khi không có giá trị thực nghiệm của hệ số , giá trị tính toán của  được phép lấy theo Bảng 2. 5.2.10. Đối với thiết kế cơ sở cho nền công trình cấp đặc biệt đến cấp II và thiết kế bản vẽ thi công cho nền công trình cấp III và IV cho phép xác định các chỉ tiêu tiêu chuẩn và chỉ tiêu tính toán của độ bền và biến dạng theo các bảng tra trong phụ lục XVI phụ thuộc vào tính chất vật lý của đất. 21 Bảng 2 - Giá trị tính toán của hệ số biến dạng hông  Loại đất Hệ số biến dạng hông  Sét khi: IL < 0 0,20-0,30 0 < IL < 0,25 0,30-0,38 0,25 < IL 0,38-0,45 Á sét 0,35-0,37 Cát và Á cát 0,30-0,35 Đất hạt thô 0,27 C H Ú T H Í C H - Giá trị nhỏ của  được chọn khi khối lượng đơn vị thể tích của đất lớn hơn. 5.2.11. Để đảm bảo hệ thống "công trình-nền" làm việc an toàn và tin cậy khi chịu các tác dụng động thì cần phải xác định: - giá trị sức chống trượt động không thoát nước d uc ; - sự phát triển động lực của áp lực nước lỗ rỗng dư trong đất rời và đất dính trong quá trình tác dụng động và giá trị của áp lực nước lỗ rỗng dư sau khi kết thúc tác dụng động; - giá trị độ bền sau chu kỳ của đất (độ bền của đất sau khi kết thúc tác dụng động); - môđun cắt động Gd, môđun nén thể tích Kd và hệ số chống rung Dd trong quá trình tác dụng động; các môđun này cần để xác định các biến dạng và ứng suất cắt tăng thêm xuất hiện trong đất; Tác dụng động lực là các ứng suất và biến dạng xuất hiện trong nền đất khi có tác động của các tải trọng động đất và sóng lên hệ công trình – nền. Mỗi tải trọng được đặc trưng bởi thời hạn T, tần số đặc trưng f, các giá trị đỉnh của ứng suất tiếp tuyến mах và min. 5.2.12. Chỉ tiêu độ bền động của đất là đặc tính tích hợp, phụ thuộc vào tính chất cơ-lý của đất và các tác động bên ngoài. Xác định các chỉ tiêu bền dưới tác dụng động bằng phương pháp tính toán-thực nghiệm. Độ bền của đất dưới tác dụng động phải được xác định dựa trên giả thuyết của Palmgren- Miner về khả năng tổng hợp độc lập tuyến tính các kết quả của tác động bên ngoài (hư hỏng tích lũy). Cơ sở của việc đánh giá bằng tính toán-thực nghiệm các đặc trưng động là các kết quả thí nghiệm đất hiện trường (xuyên tĩnh, thăm dò siêu âm, thăm dò địa chấn) và thí nghiệm trong phòng. 5.2.13. Nhiệm vụ của nghiên cứu thực nghiệm trong phòng là xác định mức ứng suất có chu kỳ tại một mức ứng suất tĩnh nhất định do đất chịu cho đến khi phá hoại (trong các điều kiện trạng thái ứng suất- biến dạng nhất định). Đề cương thí nghiệm phải tính đến các hình thức mất ổn định khác nhau của hệ "công trình-nền", cũng như các mức ứng suất tĩnh và chu kỳ dự đoán trong nền. Khi lập đề cương thí nghiệm trong phòng, được phép xét không phải tất cả các loại tác động bên ngoài, mà chỉ những loại tác động xấu nhất, có khả năng gây mất ổn định công trình. Đặc điểm của đề cương và phương pháp thí nghiệm động trong phòng đối với đất, phương pháp diễn giải và thể hiện kết quả được nêu trong 22 Phụ lục XVII. 5.2.14. Các đặc trưng độ bền động của đất dính đất rời được xác định chỉ bằng một phần của độ bền tĩnh, hơn nữa các đặc trưng này cần được lập riêng cho mỗi loại tác động. Các chỉ tiêu để so sánh là góc ma sát trong hiệu quả '''' đối với đất rời và sức kháng cắt không thoát nước cu đối với đất dính, thu được từ kết quả thí nghiệm tĩnh. Đối với loại đất rời, khi khả năng thoát nước của nền hạn chế và trạng thái ứng suất-biến dạng đồng nhất, thì độ bền được mô tả bằng một khái niệm gọi là góc ma sát động, được xác định theo công thức:cy 1 vo tg U tg        (3) ở đây, U - áp lực nước lỗ rỗng dư được tích lũy trong thời gian tác động tính toán; ''''vo - ứng suất hiệu quả khi cố kết. 5.2.15. Giá trị tiêu chuẩn của các chỉ tiêu từ biến δcrp,n và δ1,crp,n được xác định là trung bình cộng các giá trị riêng của những đặc trưng này, dùng để tính toán lún theo kết quả thí nghiệm nén không nở hông và để tính chuyển vị ngang theo kết quả thí nghiệm cắt. Trong trường hợp này, các thí nghiệm phải thực hiện với biến dạng theo thời gian tại mỗi bước gia tải nhất định. Các giá trị riêng сrр,i và 1.crр,i được xác định theo công thức:  1. , , , 0, 1. , 1 1 ,crp it crp i t i i crp i e               (4) trong đó: t,i - các giá trị riêng của biến dạng nén lún (trong thí nghiệm nén không nở hông) hoặc biến dạng cắt (trong thí nghiệm cắt) tại thời điểm t. 0,i - giá trị riêng của biến dạng nén lún tức thời (trong thí nghiệm nén không nở hông) hoặc biến dạng cắt (trong thí nghiệm cắt). Các giá trị tính toán δcrp và δ1,crp cần lấy bằng giá trị tiêu chuẩn. 5.2.16. Giá trị tiêu chuẩn của hệ số cố kết bằng giá trị tính toán cv,n = cv được xác định bằng trung bình cộng các kết quả thí nghiệm nén không nở hông (odometer - áp dụng cho bài toán một chiều) hoặc bằng phương pháp nén ba trục theo sơ đồ cố kết-không thoát nước (CU) (xem Phụ lục II). Trong giai đoạn đầu của thiết kế, đối với nền công trình cấp II - IV và nền công trình cấp đặc biệt và cấp I phù hợp với bài toán một chiều, cho phép giá trị tiêu chuẩn của hệ số cố kết bằng giá trị tính toán cv,n = cv được xác định theo kết quả thí nghiệm thấm có xét đến áp lực lỗ rỗng của đất với điều kiện các chỉ tiêu này được xác định bằng thí nghiệm. 5.2.17. Giá trị tiêu chuẩn của hệ số thấm kn được lấy bằng giá trị trung bình cộng các kết quả thí nghiệm thấm của đất (thí nghiệm trong phòng hoặc hiện trường), có xét đến áp lực đất cố kết và tải 23 trọng xuất hiện sau khi xây dựng công trình và các đặc điểm cấu trúc của đất. Khi tính thấm dị hướng thể hiện rõ rệt, khi độ thấm nước của đất thay đổi lớn hơn 5 lần tùy theo phương, thì các hệ số thấm k phải được xác định theo các trục chính của dị hướng. Các giá trị tính toán của hệ số thấm k được lấy bằng các giá trị tiêu chuẩn. C H Ú T H Í C H - Đối với công trình cấp II, III và IV, giá trị hệ số thấm tính toán của đất nền được xác định theo các số liệu thí nghiệm (trong phòng hoặc hiện trường), hoặc được tính toán thông qua các đặc trưng cơ-lý khác của đất. 5.2.18. Giá trị tính toán của gradien cột nước áp lực tới hạn trung bình Iсr,т trong nền công trình có thiết bị thoát nước được lấy theo Bảng 3. Bảng 3 - Giá trị tính toán của gradien cột nước áp lực tới hạn trung bình Iсr,т trong nền công trình Đất nền Gradien cột nước áp lực tới hạn trung bình tính toán Iсr,т Cát: - hạt nhỏ 0,32 - thô trung bình 0,42 - thô 0,48 Á cát 0,6 Á sét 0,8 Sét 1,35 Giá trị tính toán của gradien cột nước áp lực tới hạn cục bộ Iсr cần được xác định theo các phương pháp tính toán đánh giá tính ổn định xói của đất hoặc bằng thí nghiệm về ổn định xói đất trong điều kiện phòng thí nghiệm hoặc hiện trường. Đối với đất cát không xói Iсr được phép lấy bằng 1,0 khi dòng thoát vào thiết bị tiêu nước, và lấy bằng 0,3 khi dòng thoát bên ngoài thiết bị tiêu nước. Đối với đất bụi-sét khi có thiết bị tiêu nước hoặc chất tải cứng với dòng thoát lên mặt đất Iсr được phép lấy bằng 1,5, còn khi chất tải biến dạng, Iсr =2,0. 5.2.19. Giá trị tính toán của hệ số ma sát tại mặt tiếp xúc của công trình không phải đất với đất nền, tgφ''''s trong trường hợp không có kết quả xác định trực tiếp thì lấy không lớn hơn 23 trị số tgφ'''' của lớp trên của nền tiếp xúc với mặt công trình. 5.3. Các đặc trưng của đá 5.3.1. Giá trị độ bền giới hạn tiêu chuẩn của mẫu đá chịu nén một trục Rc,n và kéo một trục Rt,n, cũng như giới hạn độ bền tiêu chuẩn của khối đá chịu nén một trục Rc,m,n và kéo một trục Rt,m,n được xác định bằng trung bình cộng các kết quả thí nghiệm riêng (trong phòng và hiện trường) bằng phương pháp nén và kéo tương ứng. 5.3.2. Giá trị riêng của giới hạn độ bền nén và kéo của khối đá, cần được xác định bằng thực nghiệm trong các điều kiện hiện trường: về nén - xác định bằng phương pháp nén một trục các trụ đá, về kéo - 24 xác định bằng phương pháp kéo một trục các trụ đá (theo khối hoặc khe nứt) (tham khảo Phụ lục XX). Giá trị tính toán của các đặc trưng độ bền nén Rc,I và kéo Rt,I được xác định theo Phụ lục XIV với xác suất tin cậy một phía  = 0,95. Giá trị tính toán của các đặc trưng Rc,II, Rt,II, Rc,m,II và Rt,m,II được lấy bằng giá trị tiêu chuẩn. Khi giá trị tính toán của độ bền giới hạn kéo Rt,m,II theo các phương không trùng với pháp tuyến của mặt các khe nứt, được phép lấy theo Bảng 4, còn theo các phương trùng với pháp tuyến của mặt các khe nứt liên tục thì lấy bằng không. 5.3.3. Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng kháng cắt tg n và сn của khối đá chịu tác dụng tĩnh cần được xác định cho tất cả các mặt tính toán nguy hiểm có thể xảy ra hoặc các mặt trượt theo kết quả của các thí nghiệm hiện trường hoặc trong phòng, được thực hiện bằng phương pháp đẩy trượt trụ bê tông hoặc trụ đá (tham khảo Phụ lục XX). Việc thí nghiệm bằng các phương pháp nêu trên và xác định các giá trị tiêu chuẩn tgφn và сn theo kết quả thí nghiệm đó сần được thực hiện có xét đến các điều kiện, phù hợp với tất cả các trường hợp tính toán trong các giai đ

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này được áp dụng để thiết kế và nghiệm thu nền các công trình thủy công

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho việc thiết kế và nghiệm thu các công trình thủy công ngầm.

Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn hiện hành cũng như các bản cập nhật và nâng cấp sau này cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này, bao gồm:

1) TCVN 2737:1995 - Tải trọng tác dụng Tiêu chuẩn thiết kế

2) TCVN 4195:2012 - Đất xây dựng Phương pháp xác định khối lượng riêng (hạt) trong phòng thí nghiệm

3) TCVN 4196:2012 - Đất xây dựng Phương pháp xác định độ ẩm và độ hút ẩm trong phòng thí nghiệm

4) TCVN 4197:2012 - Đất xây dựng Phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm

5) TCVN 8217:2009 - Đất xây dựng công trình thủy lợi Phân loại

6) TCVN 8421:2010 - Công trình thủy lợi Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu

7) TCVN 8477:2018 - Công trình thủy lợi Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế

8) TCVN 8478:2010 - Công trình thủy lợi Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế

9) TCVN 8721:2012 - Đất xây dựng công trình thủy lợi Phương pháp xác định khối lượng thể tích khô lớn nhất và nhỏ nhất của đất rời trong phòng thí nghiệm

10) TCVN 8732:2012 - Đất xây dựng công trình thủy lợi Thuật ngữ và Định nghĩa

11) TCVN 8868:2011 - Thí nghiệm xác định sức kháng cắt không cố kết-không thoát nước và cố kết- thoát nước của đất dính trên thiết bị nén ba trục

12) TCVN 9137:2012 - Công trình thuỷ lợi Thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép

13) TCVN 9153:2012 - Công trình thủy lợi Phương pháp chỉnh lý kết quả thí nghiệm mẫu đất

14) TCVN 10323:2014 - Đá xây dựng Phương pháp xác định độ bền cắt trong phòng thí nghiệm

15) TCVN 10324:2014 - Đá xây dựng Phương pháp xác định độ bền nén trong phòng thí nghiệm

Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ kèm các định nghĩa sau đây:

3.1 Công trình thủy công (hydraulic projects):

Công trình chịu tác động của môi trường nước, sử dụng và bảo vệ nguồn nước, phòng chống tác hại của nước, bao gồm đập trọng lực, đập vòm và đập trụ chống, tường chắn, âu thuyền, các công trình thềm lục địa và cảng, các sườn dốc tự nhiên và mái dốc nhân tạo tại các khu vực bố trí các công trình thủy công

3.2 Lớp không thấm nước (impermeability):

Lớp đất có tính thấm nhỏ không đáng kể so với tính thấm của các lớp đất tiếp giáp

3.3 Áp lực đất chủ động (active soil pressure):

Lực tác dụng của đất lên kết cấu chắn giữ ở trạng thái cân bằng giới hạn, tương ứng giai đoạn hình thành mặt phá hoại, khi đó kết cấu chuyển dịch theo hướng ra xa đất

3.4 Áp lực đất bị động (passive soil pressure):

Lực tác dụng của đất lên kết cấu chắn giữ ở trạng thái cân bằng giới hạn, tương ứng giai đoạn hình thành mặt ép trồi, khi kết cấu chuyển dịch về phía đất

3.5 Thiết bị tiêu nước (drainage):

Thiết bị dùng để thu và thoát nước thấm, hạn chế từng phần hay toàn bộ tác hại của dòng thấm trong nền và trong các khu vực tiếp giáp với công trình

3.6 Mô hình địa chất-công trình (engineering-geological model):

Thể hiện dưới dạng sơ đồ sự phân bố các đơn nguyên địa chất-công trình trong vùng ảnh hưởng của công trình, bao gồm cả các giá trị không đổi của đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán

3.7 Đơn nguyên địa chất-công trình (ĐN-ĐCCT) (engineering-geological element):

Lớp đất đá có cùng tuổi, nguồn gốc và loại, có các đặc trưng tính chất là đồng nhất về mặt thống kê và thay đổi ngẫu nhiên hoặc có tính quy luật yếu có thể bỏ qua

3.8 Độ bền cục bộ (local strength):

Tính chất của đất đá, không bị phá hoại khi chịu tải trọng và tác động trong phạm vi cục bộ của hệ

3.9 Độ tin cậy của hệ "công trình-nền" (structure-foundation system reliability):

Khả năng của hệ thống thực hiện các chức năng theo thiết kế

3.10 Trạng thái ứng suất-biến dạng (TTƯS-BD) của công trình và nền (stress-strain state of a structure and foundation):

Sự phân bố ứng suất và biến dạng theo không gian trong hệ "công trình-nền", diễn ra trong quá trình tác động tương hỗ giữa công trình và nền

3.11 Khả năng chịu tải của nền (bearing capacity of the foundation):

Khả năng của nền chịu được tải trọng lớn nhất từ công trình mà không bị phá hoại (trươt) hoặc lún quá mức cho phép dẫn đến công trình không sử dụng được bình thường

3.12 Sạt lở đất đá (landslide):

Sự dịch chuyển của khối đất đá do tác động của các yếu tố nhân tạo hoặc tự nhiên

3.13 Nền công trình thủy công (foundation of hydraulic projects):

Tầng đất đá nằm trực tiếp dưới công trình và phạm vi bao quanh chịu tải trọng của công trình thông qua móng

3.14 Tính từ biến của đất đá (soil creep):

Tính chất của đất đá biến dạng liên tục theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng không đổi

3.15 Cân bằng giới hạn của hệ "công trình-nền" (ultimate equilibrium of the "structure- foundation" system):

Trạng thái mà khi tăng một lượng không đáng kể tải trọng ngoài hoặc giảm một lượng không đáng kể độ bền của đất sẽ dẫn đến mất ổn định của hệ thống

3.16 Trạng thái giới hạn (độ bền) của đất đá (limit state (strength) of the soil):

Trạng thái của đất đá tại một điểm, trong đó các ứng suất tiếp và pháp trong phân tố đất đá được liên kết bằng tiêu chuẩn bền (Coulomb, Coulomb-Mohr, Mises-Schleicher, v.v…), còn biến dạng trượt có thể phát triển không hạn chế

3.17 Độ bền lâu dài của đất đá (long-term soil strength): Độ bền của đất đá khi tác dụng tải trọng lâu dài

3.18 Đơn nguyên đất đá tính toán (ĐN-ĐĐTT) (calculated soil element):

Một lớp đất đá, trong đó giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán được coi là không đổi hoặc thay đổi có quy luật theo một hướng nhất định

3.19 Mô hình địa cơ tính toán của nền (computational geomechanical model of the foundation):

Tổ hợp các đơn nguyên đất đá tính toán trong phạm vi nền, được xây dựng trên cơ sở của mô hình địa

3.20 Tính ổn định xói ngầm (suffusion stability):

Khả năng duy trì các hạt đất ở vị trí ban đầu dưới tác động của dòng thấm

Sự di chuyển theo dòng thấm của các hạt riêng biệt ở bên trong đất, hoặc lôi kéo các hạt, hoặc hòa tan các khoáng chất hình thành cấu trúc bởi nước có trong đất

3.22 Độ bền thấm (filtration strength):

Khả năng của nền chống lại tác động phá hoại của dòng thấm

Chuyển động của nước trong đất và môi trường rỗng.

Quy định chung

4.1 Thiết kế nền các công trình thủy công cần được thực hiện trên cơ sở:

-Tài liệu khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn, hoạt động địa chấn

- Kinh nghiệm xây dựng các công trình tương tự

- Điều kiện kinh tế - kỹ thuật của địa phương nơi dự định xây dựng Từ các cơ sở số liệu đó đưa ra các phương án thiết kế để so sánh lựa chọn phương án tối ưu bảo đảm tính kỹ thuật, an toàn và kinh tế

4.2 Khi thiết kế nền các công trình thủy công cần xem xét các giải pháp đảm bảo an toàn, ổn định, bền vững và kinh tế cho công trình, bảo vệ môi trường trong tất cả các giai đoạn thi công và khai thác sử dụng công trình Để đạt được các yêu cầu đó khi thiết kế cần thực hiện các công việc sau:

- Đánh giá điều kiện địa chất-công trình trong vùng tương tác giữa công trình với môi trường địa chất và dự đoán sự thay đổi của chúng trong giai đoạn thi công và khai thác

- Tính toán khả năng chịu tải của nền và ổn định của công trình

- Tính toán ổn định cục bộ của nền

- Tính toán ổn định của sườn dốc tự nhiên và các mái dốc nhân tạo nơi tiếp giáp với công trình

- Tính toán biến dạng của hệ nền - công trình do tác dụng của tải trọng bản thân công trình, áp lực nước, đất, tác dụng địa chấn v.v và sự thay đổi của cấu trúc, tính chất của đất đá trong quá trình thi công và sử dung công trình

- Tính toán độ bền thấm của nền, áp lực đẩy ngược của nước lên công trình, lưu lượng thấm, và khi cần thiết phải tính lực thấm thể tích và sự thay đổi của chế độ thấm khi trạng thái ứng suất của nền thay đổi

- Đề xuất các biện pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo khả năng chịu tải của nền và ổn định của công trình,

10 tuổi thọ yêu cầu của công trình và nền, và khi cần thiết, làm giảm độ chuyển dịch, độ thay đổi trạng thái ứng suất-biến dạng của hệ "công trình-nền", hạ thấp áp lực đẩy ngược và lưu lượng thấm

- Đề xuất các biện pháp để bảo vệ tốt môi trường xung quanh hoặc cải thiện môi trường sinh thái so với tự nhiên

- Lập các phần trong các báo cáo về độ an toàn liên quan đến độ tin cậy của nền

4.3 Để chứng tỏ độ tin cậy và độ an toàn của công trình thủy công cần tiến hành tính toán các chế độ thủy lực, thấm, cũng như trạng thái ứng suất-biến dạng của hệ "công trình-nền" trên cơ sở áp dụng chủ yếu phương pháp số của môi trường liên tục có xét đến tính chất thực của các vật liệu và đất đá nền

Việc đảm bảo độ tin cậy của hệ "công trình-nền" cần được chứng minh bằng kết quả tính toán theo phương pháp trạng thái giới hạn về độ bền (bao gồm cả độ bền thấm), độ ổn định, biến dạng và chuyển vị Khi đó, điều kiện cơ bản để đảm bảo độ tin cậy là:

N 0,tt - giá trị tính toán của tác động tổng hợp (lực, mômen, ứng suất), biến dạng hoặc thông số khác mà theo đó đánh giá trạng thái giới hạn có xét đến hệ số tin cậy theo tải trọng K n (xem 7.1.3);

R 0 - giá trị tính toán của sức chịu tải tổng quát, của biến dạng hoặc thông số khác, được xác định có xét đến hệ số tin cậy về đất K đ (xem phần 5)

K n - hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình; n c - hệ số tổ hợp tải trọng; m - hệ số điều kiện làm việc

Những chỉ dẫn xác định K n , n c , m cho trong mục 4.5

4.4 Các tải trọng và tác động lên nền cần được xác định bằng tính toán dựa trên sự cùng làm việc của công trình và nền

Trị số và phương của tác động địa chấn cần được xác định có xét đến đặc tính của tác động, vị trí của nguồn và tâm chấn động đất

4.5 Tính toán nền công trình thủy công cần tiến hành theo hai nhóm trạng thái giới hạn:

- Trạng thái giới hạn thứ nhất (mất khả năng chịu tải, nền và công trình trên nó hoàn toàn không sử dụng được): Tính toán độ bền và ổn định tổng thể của hệ "công trình-nền", tính toán các chuyển vị ảnh hưởng đến độ bền và ổn định

- Trạng thái giới hạn thứ hai (công trình không sử dụng được bình thường) Tính toán tại các điểm cục bộ trong nền các vấn đề về thấm, chuyển vị và biến dạng không liên quan đến trạng thái giới hạn thứ

Việc phân chia các tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn xét đến đặc tính của hậu quả có thể xẩy ra khi đạt đến trạng thái giới hạn tương ứng

Giá trị nhỏ nhất của hệ số tin cậy K n theo trạng thái gới hạn thứ nhất và trạng thái giới hạn thứ hai được lấy như sau:

- Đối với nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất:

K n bằng 1,25; 1,20; 1,15 và 1,10 tương ứng với các công trình từ cấp đặc biệt; cấp I, Cấp II và cấp III-IV; n c được lấy như sau: n c = 1,00 - đối với tổ hợp tải trọng cơ bản trong giai đoạn khai thác bình thường; n c = 0,95 - với tải trọng đặc biệt, bao gồm địa chấn ở mức động đất thiết kế; n c = 0,90 - với tải trọng đặc biệt không gồm địa chấn; n c = 0,85 - với tải trọng địa chấn ở mức động đất tính toán lớn nhất; n c = 0,95 - đối với tổ hợp tải trọng trong các giai đoạn thi công và sửa chữa;

- Đối với nhóm trạng thái giới hạn thứ hai trong tất cả các trường hợp, K n và n c bằng 1

Hệ số điều kiện làm việc m được quy định tùy thuộc loại công trình, nền và các tính toán trong các mục tương ứng của tiêu chuẩn này

Phân loại đất đá và các đặc trưng cơ-lý

Quy định chung

5.1.1 Các đặc trưng cơ-lý của đất đá cần được xác định để dùng trong các trường hợp:

- Phân loại đất đá nền và phân chia các đơn nguyên địa chất-công trình

- Xác định chỉ tiêu này thông qua chỉ tiêu khác nhờ các quan hệ hàm số hoặc tương quan

- Giải các bài toán thiết kế nền công trình thủy công quy định trong mục 4.2

5.1.2 Phân loại đất đá của nền công trình thủy công cần được thực hiện theo Bảng 1 và Phụ lục I, trong

14 đó các đặc trưng của đất đá được xem là các đặc trưng phân loại

Bảng 1 - Phân loại đất đá của nền công trình thủy công theo các đặc trưng cơ lý Đất đá Đặc trưng cơ-lý của đất đá

Khối lượng đơn vị thể tích khô của đất đá

Sức chống nén một trục của khối đá ở trạng thái bão hòa nước

Sức chống kéo một trục của khối đá ở trạng thái bão hòa nước

Môđun biến dạng của đất đá Е , MPa

Biến chất (gơnai, quắc zit, đá phiến kết tinh, đá cẩm thạch, v.v…)

Trầm tích (đá vôi, đôlomic và cát kết, v.v…)

Trầm tích (đá phiến sét, sét kết, bụi bột kết, cát kết, cuội kết, đá phấn, mác nơ, túp, thạch cao, v.v )

2 Đất Đất hạt thô (dăm, cuội, sỏi), đất cát Đất sét (á cát, á sét và sét)

C H Ú T H Í C H - Trong phụ lục I đã đưa ra sự phân loại các khối đá: theo mức độ nứt nẻ, bão hòa nước, biến dạng, phong hóa, theo mức phá hoại tính liên tục (đứt gãy và nứt nẻ) và mức độ đồng nhất

5.1.3 Để phân loại đất đá và thiết kế nền công trình thủy công cần xác định bằng thực nghiệm và tính toán các đặc trưng phân loại đất đá sau:

- Thành phần cấp phối hạt

- Khối lượng đơn vị thể tích tự nhiên ;

- Khối lượng đơn vị thể tích hạt  s ;

- Khối lượng đơn vị thể tích khô  d ;

- Trọng lượng đơn vị thể tích của đất bằng tích của khối lượng đơn vị thể tích với gia tốc trọng trường g

= 9,81 m/s 2 : trọng lượng đơn vị thể tích tự nhiên  = g; trọng lượng đơn vị thể tích khô  d =  d g; trọng lượng đơn vị thể tích hạt  s =  s g

- Độ ẩm giới hạn dẻo w p và chảy w L

- Khối lượng đơn vị thể tích lớn nhất max và nhỏ nhất min của cát

- Độ chặt tương đối của cát I D

- Hệ số không đồng nhất C u

- Hàm lượng hữu cơ tương đối I r

- Biến dạng trương nở tương đối không tải  sw

- Biến dạng sụt lún tương đối  s1

- Độ hòa tan muối của đất trong nước q sr

- Giới hạn độ bền nén một trục R c

- Hệ số mềm hóa trong nước K sof

- Hệ số phong hóa K wr

- Hệ số mài mòn của đất hạt thô K fr

5.1.4 Để thiết kế nền công trình thủy công cần xác định các đại lượng sau:

- Áp lực cố kết trước (tiền cố kết) р' c

- Góc ma sát trong và lực dính đơn vị theo các ứng suất hiệu quả ', с' và theo các ứng suất tổng , с

- Sức chống cắt không thoát nước c u

- Hệ số biến dạng hông (tương tự hệ số Poisson) v

- Các thông số từ biến  сrр và  I.crр (theo lý thuyết từ biến di truyền)

- Các chỉ tiêu độ bền thấm của đất (gradien cột nước áp lực tới hạn cục bộ và trung bình I cr , I cr.m và vận tốc thấm tới hạn  cr )

- Vận tốc truyền sóng dọc  p và sóng ngang  s trong khối đất đá

- Sức chống cắt động không thoát nước c u d

- Môđun nén thể tích động K d

- Hệ số suy giảm động (hệ số giảm chấn) D d

- Khả năng hóa lỏng dưới tác động địa chấn F L

- Chiều cao cột nước mao dẫn h c

- Lượng mất nước đơn vị q

- Các thông số nứt nẻ (môđun nứt nẻ М, góc dốc , chiều dài l , chiều rộng mở b)

- Các thông số lấp nhét khe nứt (mức độ lấp nhét, thành phần, đặc trưng tính chất)

- Giới hạn độ bền nén một trục của đá nguyên khối R c

- Giới hạn độ bền kéo một trục của khối đá riêng R t

- Giới hạn độ bền kéo R t.m và nén R c.m của khối đá

- Giới hạn độ bền cắt của khối R s

- Hệ số ma sát trên mặt tiếp xúc của công trình với đất đá tg s

Khi cần thiết cũng nên xác định cả các đặc trưng khác của đất đá

5.1.5 Thành phần các đặc trưng cần thiết (đã liệt kê tại mục 5.1.3 và 5.1.4) được xác định trong nhiệm vụ kỹ thuật về khảo sát địa chất-công trình tùy thuộc vào đặc điểm điều kiện địa chất-công trình của khu vực, mục đích, cấp công trình và các đặc trưng kỹ thuật của công trình thiết kế, đặc tính và trị số của các tải trọng và tác động, thành phần và các phương pháp tính toán Thành phần các đặc trưng cần thiết được xác định có xét đến đặc điểm của quá trình xây dựng và điều kiện khai thác công trình có thể ảnh hưởng đến sự thay đổi tính chất cơ-lý của đất đá Trong thành phần của nhiệm vụ kỹ thuật và đề cương thực hiện khảo sát địa chất-công trình, cần phải lập một đề cương nghiên cứu hiện trường và trong phòng thí nghiệm xác định các tính chất cơ-lý của đất đá

5.1.6 Đề cương nghiên cứu ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm phải bao gồm các phương pháp thí nghiệm đất đá và các cấp tải trọng cần cho việc xác định giá trị các thông số cơ học có xét đến thành phần, trạng thái tự nhiên của đất đá và các điều kiện tương tác giữa công trình và nền đất, các yêu cầu về thiết bị thí nghiệm

5.1.7 Các điều kiện địa chất-công trình trong xây dựng cần phải cụ thể và chi tiết bằng cách tổng hợp

17 và phân tích các kết quả nghiên cứu đất đá ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm và xây dựng mô hình (số hoặc vật lý) địa chất-công trình và tính toán của nền có xét đến mục 6 Việc đánh giá tính không đồng nhất của đất đá nền, phân biệt ĐN-ĐCCT và ĐN-ĐĐTT, việc tính toán các giá trị tiêu chuẩn và tính toán của các đặc trưng được thực hiện bằng xử lý thống kê các kết quả thí nghiệm theo Phụ lục XIV và mục 6

5.1.8 Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng của đất đá A tc cần được xác định dựa trên các kết quả nghiên cứu riêng ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm, được tiến hành trong điều kiện gần đúng nhất với điều kiện làm việc của đất đá trong hệ "công trình-nền" đang xét Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng được lấy bằng giá trị trung bình thống kê

Giá trị các đặc trưng tính toán của đất đá A được xác định theo công thức: c đ

A K (2) trong đó K đ - hệ số tin cậy về đất đá, xác định theo Phụ lục XIV Để phân loại đất đá, dùng giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng; khi giải các bài toán thiết kế, dùng cả giá trị tiêu chuẩn và tính toán

Khi thiết kế nền các công trình biển cố định trên thềm lục địa, các chỉ tiêu tính toán của đất cát (I D , E, ) và đất sét (OCR, E, c u ) phải được xác định có tính đến các giá trị thu được từ kết quả xuyên tĩnh (theo TCVN 9352-2012)

5.1.9 Giá trị các đặc trưng tính toán của đất tg, с, c u ,  và R c để tính toán theo trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất được ký hiệu là tgI, с I, c uI, I và R cI, theo trạng thái giới hạn nhóm thứ hai được ký hiệu là tgII, с II, c uII, II và R cII Khi xác định các giá trị tính toán tgI, с I, c uI, I và R cI, hệ số tin cậy về đất K đ được xác định với xác suất tin cậy một phía  = 0,95 Giá trị tính toán của các đặc trưng để tính theo trạng thái giới hạn nhóm thứ hai phải lấy bằng giá trị tiêu chuẩn, nghĩa là K đ = 1 Đối với nền công trình từ cấp đặc biệt đến cấp IV, trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, giá trị các đặc trưng cơ-lý tính toán của đất được phép lấy theo phương pháp tương tự dựa trên quan hệ tương quan

Trong trường hợp một đặc trưng của đất đá được xác định bằng các phương pháp hiện trường và phòng thí nghiệm khác nhau, các giá trị tính toán cần được chứng minh bằng cách tổng hợp và phân tích địa kỹ thuật của tất cả các kết quả thu được theo TCVN 9153:2012 và Phụ lục XIV, có xét đến các số liệu xuyên tĩnh, các thông số kỹ thuật của công trình và đặc tính của sự tương tác giữa công trình với nền đất

5.1.10 Khi thiết kế hệ "công trình-nền" cần tính đến sự thay đổi có thể của các đặc trưng cơ-lý của đất đá trong quá trình xây dựng và khai thác công trình liên quan đến sự thay đổi chế độ địa chất thủy văn, trạng thái ứng suất-biến dạng của nền, trình tự và các điều kiện tiến hành thi công, tác động cải tạo

18 tính chất cơ-lý của đất đá Đặc điểm và cường độ thay đổi có thể của các tính chất đất đá nền trong quá trình thi công và khai thác công trình phải được dự báo trong suốt thời hạn làm việc của công trình dựa trên các kết quả nghiên cứu mô hình và thực nghiệm tương ứng và hiệu chỉnh sau đó theo kết quả quan trắc hiện trường

5.1.11 Giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán của đất đá dùng để đánh giá trạng thái công trình thủy công trong quá trình khai thác cần được xác định trên cơ sở các kết quả khảo sát địa chất-công trình, các kết quả kiểm tra địa kỹ thuật khi xây dựng công trình và có xét đến số liệu quan trắc hiện trường Trong trường hợp cần thiết, cần tiến hành nghiên cứu địa chất-công trình bổ sung theo đề cương được soạn thảo riêng

5.1.12 Giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán của đất đá khi khảo sát bổ sung để sửa chữa, cải tạo và khai thác phải được xác định theo đề cương riêng Đề cương khảo sát phải tính đến đặc điểm của các công trình hiện có, còn các phương pháp thí nghiệm và nghiên cứu cần quy định có xét đến các phương pháp thí nghiệm và nghiên cứu trước đây.

Các đặc trưng của đất

5.2.1 Các đặc trưng độ ẩm w, khối lượng đơn vị thể tích tự nhiên ρ, khối lượng đơn vị thể tích hạt ρ s , độ ẩm giới hạn dẻo w p và chảy w L được xác định theo TCVN 4195-2012, TCVN 4197-2012 Tính toán khối lượng đơn vị thể tích khô ρ d , hệ số rỗng e, hệ số bão hòa nước S r , chỉ số dẻo I p , chỉ số chảy (độ sệt)

Khối lượng đơn vị thể tích lớn nhất của cát ρ max và nhỏ nhất ρ min được xác định theo TCVN 8721-2012

Giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng vật lý được tính toán bằng cách xử lý thống kê các kết quả riêng theo Phụ lục XIV Các giá trị tính toán của tất cả các chỉ tiêu (ngoại trừ ρ và ρ d ) cần được lấy bằng giá trị tiêu chuẩn Giá trị tính toán của ρ d được xác định thông qua giá trị tính toán của ρ và giá trị tiêu chuẩn của w

5.2.2 Xác định các đặc trưng độ bền của đất ở trạng thái ổn định (với các ứng suất hiệu quả) tg ' và с ' cần được thực hiện bằng phương pháp nén ba trục theo sơ đồ cố kết-thoát nước Đối với nền và công trình cấp II - IV, được phép sử dụng phương pháp cắt phẳng theo sơ đồ cố kết-thoát nước và theo sơ đồ cố kết-không thoát nước có đo áp lực nước lỗ rỗng

Xác định độ bền của đất ở trạng thái không ổn định (sức chống trượt không thoát nước c u ) cần thực hiện bằng phương pháp nén ba trục theo sơ đồ không cố kết-không thoát nước (trong trường hợp đặc biệt - theo sơ đồ cố kết-không thoát nước) Đối với nền và công trình cấp II - IV được phép sử dụng phương pháp cắt phẳng theo sơ đồ không cố kết- không thoát nước (cắt nhanh)

1) Các đặc trưng độ bền tg và с ở trạng thái khômg ổn định (với các ứng suất tổng) chỉ được xác định trong các trường hợp đặc biệt đối với các sơ đồ tính toán phù hợp

2) Khi xác định các giá trị tg', с' và c u đối với các sơ đồ địa chất-công trình cũng nên sử dụng các phương pháp xuyên tĩnh và cắt quay

5.2.3 Giá trị tiêu chuẩn và tính toán của các đặc trưng tgφ' và с' cần được xác định theo thuyết bền Coulomb hoặc Mohr-Coulomb bằng cách xử lý thống kê tất cả các cặp giá trị ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất giới hạn, nhận được bằng phương pháp nén ba trục (hoặc tất cả các cặp giá trị ứng suất pháp và ứng suất tiếp giới hạn, nhận được bằng phương pháp cắt phẳng)

5.2.4 Giá trị tính toán của các đặc trưng tgφ' I, c' I và c uI cần được tính có sử dụng hệ số tin cậy về đất K đ với xác suất tin cậy một phía  = 0,95

Nếu giá trị K đ nhận được bằng cách trên mà lớn hơn 1,25 (đối với bùn - 1,4) hoặc nhỏ hơn 1,05, thì cần lấy tương ứng K đ = 1,25 (đối với bùn, K đ = 1,4) và K đ = 1,05

Giá trị tính toán của các đặc trưng tgφ' II, c' II và c uII lấy bằng các giá trị tiêu chuẩn

5.2.5 Đối với đất nền các công trình cấp đặc biệt đến cấp II, cùng với phương pháp thí nghiệm trong phòng đã nêu cần tiến hành thí nghiệm hiện trường bằng các phương pháp xuyên tĩnh và động, cắt cánh, còn đối với nền các công trình bê tông và bê tông cốt thép thì dùng phương pháp bàn đẩy trượt (xem Phụ lục XIX) Các thí nghiệm theo những phương pháp nêu trên và việc xác định (từ kết quả của các thí nghiệm đó) giá trị các đặc trưng tiêu chuẩn tgφ' n , c' n và c uII cần được tiến hành phù hợp với các trường hợp tính toán cơ bản trong các giai đoạn thi công và khai thác công trình

5.2.6 Khi thí nghiệm đất hạt thô cho phép thiết lập các quan hệ tương quan giữa các đặc trưng độ bền và biến dạng với các thông số của khối lượng đơn vị thể tích và thành phần cấp phối hạt

Khi thiết kế nền nhân tạo bằng đất hạt thô (đá cuội, đá tảng, v.v…), ngoài các đặc trưng nêu trên, cũng cần theo kết quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm tại hiện trường để xác định phạm vi thay đổi cho phép của thành phần cấp phối hạt, các giá trị kiểm tra của khối lượng đơn vị thể tích khô và độ ẩm của đất đắp trong nền Khi xác định các đặc trưng biến dạng và phạm vi thay đổi của các thông số nêu trên, cho phép sử dụng các phương pháp chứng minh bằng thực nghiệm

5.2.7 Xác định môđun biến dạng

5.2.7.1 Các giá trị môđun biến dạng tĩnh tiêu chuẩn Е п của đất cần xác định theo kết quả thí nghiệm bàn nén và nén hông hố khoan hiện trường, cũng như theo kết quả thí nghiệm nén không nở hông và thí nghiệm nén ba trục Đối với đất nền công trình cấp đặc biệt và cấp I, bắt buộc phải thí nghiệm bằng phương pháp nén ba trục Đường gia tải các mẫu và phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm phải xét đến lịch sử chịu tải của khối đất (trị số áp lực cố kết trước p c và mức quá cố kết của đất), phạm vi thay đổi ứng suất trong đơn nguyên đất đá tính toán (ĐN-ĐĐTT) và phương pháp tính toán hoặc nghiên cứu mô hình có sử dụng các đặc trưng tính toán

Chú thích - Phụ lục II cung cấp phương pháp xác định các giá trị của áp lực cố kết trước p c và các hệ số quá cố kết của đất Đối với đất thềm lục địa, cho phép sử dụng các kết quả xuyên tĩnh để đánh giá mức

Trong trường hợp, nếu áp lực lớn nhất tác dụng lên một phân tố của nền vượt quá áp lực cố kết trước p c , thì cần xác định môđun biến dạng thứ cấp E s và cả sơ cấp E p Môđun thứ cấp E s được xác định theo đường cong nén trong phạm vi từ ứng suất hiện tại ở độ sâu nghiên cứu đến p c Môđun sơ cấp

E p được xác định theo đường nén trong phạm vi ứng suất từ р' с đến ứng suất lớn nhất ở độ sâu nghiên cứu

5.2.7.2 Các giá trị tiêu chuẩn E p n , và E s,n có thể được ấn định là không đổi hoặc thay đổi theo chiều sâu Đối với nền công trình cấp III và IV, các giá trị tính toán E được phép lấy theo các bảng nêu trong Phụ lục XVI, với hệ số т сi được lấy theo Phụ lục III

Môđun biến dạng của đá trong giai đoạn nghiên cứu khả thi có thể được xác định theo phương pháp địa vật lý

Giá trị tính toán của các môđun biến dạng E s và E p được lấy bằng giá trị tiêu chuẩn

5.2.7.3 Đối với đất không đẳng hướng của nền CTTC, trong đề cương thí nghiệm cần xác định các đặc tính biến dạng của đất dọc theo các trục chính của tính dị hướng

Các đặc trưng của đá

5.3.1 Giá trị độ bền giới hạn tiêu chuẩn của mẫu đá chịu nén một trục R c,n và kéo một trục R t,n , cũng như giới hạn độ bền tiêu chuẩn của khối đá chịu nén một trục R c,m,n và kéo một trục R t,m,n được xác định bằng trung bình cộng các kết quả thí nghiệm riêng (trong phòng và hiện trường) bằng phương pháp nén và kéo tương ứng

5.3.2 Giá trị riêng của giới hạn độ bền nén và kéo của khối đá, cần được xác định bằng thực nghiệm trong các điều kiện hiện trường: về nén - xác định bằng phương pháp nén một trục các trụ đá, về kéo -

24 xác định bằng phương pháp kéo một trục các trụ đá (theo khối hoặc khe nứt) (tham khảo Phụ lục XX) Giá trị tính toán của các đặc trưng độ bền nén R c,I và kéo R t,I được xác định theo Phụ lục XIV với xác suất tin cậy một phía  = 0,95 Giá trị tính toán của các đặc trưng R c,II, R t,II, R c,m,II và R t,m,II được lấy bằng giá trị tiêu chuẩn

Khi giá trị tính toáncủa độ bền giới hạn kéo R t,m,II theo các phương không trùng với pháp tuyến của mặt các khe nứt, được phép lấy theo Bảng 4, còn theo các phương trùng với pháp tuyến của mặt các khe nứt liên tục thì lấy bằng không

5.3.3 Giá trị tiêu chuẩn các đặc trưng kháng cắt tg n và с n của khối đá chịu tác dụng tĩnh cần được xác định cho tất cả các mặt tính toán nguy hiểm có thể xảy ra hoặc các mặt trượt theo kết quả của các thí nghiệm hiện trường hoặc trong phòng, được thực hiện bằng phương pháp đẩy trượt trụ bê tông hoặc trụ đá (tham khảo Phụ lục XX)

Việc thí nghiệm bằng các phương pháp nêu trên và xác định các giá trị tiêu chuẩn tgφ n và с n theo kết quả thí nghiệm đó сần được thực hiện có xét đến các điều kiện, phù hợp với tất cả các trường hợp tính toán trong các giai đoạn thi công và khai thác công trình

5.3.4 Việc xử lý các kết quả thí nghiệm để xác định giá trị tiêu chuẩn và tính toán của tgφ và с сần được thực hiện tương tự như đối với đất (xem 5.2.4 và 5.2.5)

5.3.5 Đối với nền công trình cấp II đến IV, công trình cấp đặc biệt và cấp I trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, các giá trị tính toán tgφ I,II và c I,II dự định dùng cho các sơ đồ tính toán được phép lấy theo Bảng

4 có sử dụng các cách tương tự, các quan hệ tương quan Giá trị tgφ I,II và c I,II đối với nền công trình cấp đặc biệt và cấp I trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công khi có luận cứ thích hợp thì cũng được phép lấy theo Bảng 4, nếu các tính toán sử dụng các đặc trưng này không để xác định kích thước công trình

Số liệu của bảng này được phép sử dụng trong mọi trường hợp khi xác định giá trị tgφ và c , dùng để lập các mô hình địa chất công trình

5.3.6 Để xác định tgφ n, с n và từ đó xác định tgφ I,II, c I,II dưới tác dụng của tải trọng động (bao gồm địa chấn) cần tiến hành thí nghiệm theo các phương pháp đặc biệt Cho phép các giá trị tgφ I,II, c I,II, ứng với các ứng suất hiệu quả bằng các giá trị khi tác dụng tĩnh

5.3.7 Các đặc trưng biến dạng của khối đá (E n ,  n ) được xác định theo kết quả thí nghiệm bằng phương pháp gia tải tĩnh của đá (Е n và  n ), cũng như bằng phương pháp động lực (âm chấn hoặc siêu âm) theo kết quả đo vận tốc sóng dọc  р.n và sóng ngang  s.n

Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, khi không thể đo trực tiếp vận tốc sóng, cho phép sử dụng thông tin tổng quát về các đặc trưng động của đất ở phần trên của mặt cắt trong điều kiện tự nhiên

Bảng 4 - Giá trị các đặc trưng tính toán tgφ I , tgφ I,II và c I , c I,II của đá

Giá trị các đặc trưng tính toán tgφ I , tgφ I,II và c I , c I,II của đá dùng để tính:

Gi á t rị t ín h t o án c ủ a độ b ền g iớ i h ạn ké o m ộ t tr ụ c c ủ a k h ố i đá độ bền cục bộ trên mặt trượt, không trùng với những khe nứt trong khối và mặt tiếp xúc bê tông- đá độ ổn định, mô hình vật lý và độ bền cục bộ cho các mặt và các vùng trượt, trùng với mặt tiếp xúc bê tông-đá; độ ổn định theo các mặt trượt, không trùng với những khe nứt trong khối độ ổn định, mô hình vật lý và độ bền cục bộ cho các mặt và các vùng trượt trong khối, trùng với những khe nứt, được lấp đầy đất cát và đất sét, với bề rộng khe nứt, mm nhỏ hơn 2 (gồm cả khép kín) từ 2 đến 20 lớn hơn 20 chất lấp nhét chủ yếu là cát chất lấp nhét chủ yếu là sét tgφ II c II , MPa tgφ I , tgφ II /K đ c I , c II /K đ , MPa tgφ I , tgφ II /K đ c I , c II /K đ , MPа tgφ I , tgφ II /K đ c I , c II /K đ , MPа tgφ I , tgφ II /K đ c I , c II /K đ , MPа tgφ I , tgφ II /K đ c I , c II /K đ , МPа

1 Nền đá (liền khối, hòn lớn, phân lớp, phân phiến, nứt nẻ yếu đến rất yếu, không bị phong hóa) với R c * > 50 МPа

2 Nền đá (liền khối, hòn lớn, phân khối lớn, phân lớp, phân phiến, nứt nẻ trung bình, phong hóa yếu) với R c * > 50 MPa

3 Nền đá (liền khối, hòn lớn, phân khối lớn, phân lớp, phân phiến, nứt nẻ mạnh và rất mạnh) với 15 <

(phong hóa yếu, nứt nẻ yếu) với 5 < R c * 

(phân phiến, phiến mỏng, nứt nẻ trung bình, mạnh và rất mạnh) với R c * < 5 МPа

* R c - giá trị riêng tiêu chuẩn của giới hạn độ bền nén một trục

1) Trong các cột 5-14 cần lấy K đ = 1,25; khi đủ cơ sở có thể lấy tg  I = tg  II /1,15 và c I = c II /1,8

2) Đối với các mặt trượt trùng với các khe nứt gián đoạn và nối xiên, giá trị của các đặc trưng tgφ I , tgφ II /K đ trong các cột 7-14, phải nhân với hệ số 1,1, các đặc trưng c I , c II /K đ - nhân với hệ số 1,2

3) Các đặc trưng được nêu trong bảng tương ứng với trạng thái bão hòa nước của khối đất đá

Sơ đồ địa chất-công trình và tính toán của nền

6.1 Việc thiết kế nền và dự báo những thay đổi trạng thái của nền trong quá trình khai thác các công trình thủy công cần thực hiện trên cơ sở các mô hình địa chất-công trình và địa cơ tính toán, địa thấm và các mô hình khác

Các mô hình địa chất-công trình được dùng để lựa chọn vùng, khu vực và mặt bằng hợp lý cho bố trí một đối tượng, bố trí các công trình của đối tượng, lựa chọn các loại công trình, thiết kế công trình, lập mô hình tính toán và nghiên cứu khả thi về an toàn sinh thái

Các mô hình tính toán được sử dụng để tính toán độ bền cơ học và thấm của nền, độ ổn định và trạng thái ứng suất-biến dạng (độ lún, chuyển vị) của hệ "công trình-nền", thiết kế kết cấu công trình, chứng minh độ tin cậy kỹ thuật, độ an toàn về sinh thái và hợp lý về kinh tế

6.2 Mô hình (sơ đồ) địa chất-công trình tổng hợp thông tin về cấu trúc và tính chất của nền, phải là một kết hợp các ĐN-ĐCCT, mỗi đơn nguyên cần được đặc trưng bởi các đặc điểm địa chất-công trình

28 và địa chất thủy văn và được cung cấp giá trị các chỉ tiêu phân loại tiêu chuẩn và tính toán không đổi, và nếu cần, thì được cung cấp cả các chỉ tiêu cơ-lý khác của đất đá

Mô hình địa chất-công trình phải được trình bày dưới dạng một bộ các bản đồ và lát cắt theo các tiết diện đặc trưng khác nhau, phản ánh các đặc điểm và các chỉ tiêu của khối đất đá nền cần thiết cho thiết kế công trình

Ngoài ĐN-ĐCCT, mô hình địa chất-công trình cần có sự mô tả về các quá trình địa chất tự nhiên và địa chất công trình nguy hiểm, bao gồm sự phân bố không gian, những quy luật phát triển và cường độ biểu hiện

6.3 Mô hình địa chất-công trình cần đảm bảo cho việc xây dựng các mô hình nền chuyên biệt, trước hết là mô hình địa cơ và địa thấm Sự thiếu chính xác và sai sót trong việc xác định các đường biên của ĐN-ĐCCT trong mô hình địa chất-công trình cũng sẽ làm giảm độ tin cậy của mô hình địa cơ và địa thấm Do đó, mô hình địa chất-công trình cần nhiều thông tin chi tiết nhằm phát hiện "khâu yếu" trong nền đất Đối với một mô hình địa cơ, các "khâu yếu" là các yếu tố sau:

- Trong nền tồn tại các loại đất có khả năng biến dạng mạnh

- Dưới các phần khác nhau của móng tồn tại các loại đất đá có các giá trị mô đun biến dạng khác nhau

- Chiều dày của các lớp có biến dạng khác nhau thay đổi trong phạm vi của một móng

- Sự tồn tại của các lớp và lớp xen kẽ có khả năng bị cắt nguy hiểm (thường gặp nhất là đất có thành phần sét, ướt hoặc ngậm nước: đất sét, đất á sét, á cát) Đối với một mô hình địa thấm, các "khâu yếu" là các yếu tố sau:

- Tồn tại của các lớp thấm nước mạnh:cát, sỏi, cuội

- Tồn tại của đất không ổn định xói

- Tồn tại của nước khoáng hóa, xâm thực các kết cấu bê tông và kim loại

6.4 Kích thước của ĐN-ĐCCT trong mô hình địa chất-công trình không được nhỏ hơn đáng kể so với kích thước các phần tử kết cấu của móng công trình Trường hợp ngoại lệ là: ĐN-ĐCCT là vùng yếu của nền như: các lớp đất sét mỏng (các mặt trượt có thể xảy ra), trong nền thấm yếu, sự tồn tại của các thấu kính cát kích thước nhỏ khi có liên hệ thủy lực với nhau (các đường thấm)

Các tài liệu ban đầu cần dùng để xây dựng mô hình địa chất-công trình là:

- Các mặt cắt địa chất-công trình thu được từ kết quả khoan và nghiên cứu địa vật lý cùng với chỉ dẫn của ĐN-ĐCCT

- Cơ sở số liệu khoan với riêng từng ĐN-ĐCCT, cao trình tuyệt đối của đỉnh và đáy của các đơn nguyên

- Cơ sở số liệu xác định các đặc trưng tính chất cơ-lý của đất trong riêng từng ĐN-ĐCCT

- Cơ sở số liệu về các kết quả thí nghiệm thấm với chỉ dẫn của ĐN-ĐCCT

- Bảng các đặc trưng tính chất tiêu chuẩn của riêng từng ĐN-ĐCCT

- Xu hướng biểu hiện các đặc trưng tính chất của đất theo độ sâu

6.5 Các mô hình địa cơ, địa thấm tính toán của nền phải là tổng hợp của các đơn nguyên đất đá tính toán (ĐN-ĐĐTT), mỗi đơn nguyên được xác định bởi một bộ các đặc trưng cần thiết cho tính toán (hoặc cho thực nghiệm) Việc xây dựng các mô hình tính toán cần dựa trên các sơ đồ địa chất-công trình Đối với cùng một đối tượng, khi cần thiết có thể thành lập một số sơ đồ tính toán, mỗi sơ đồ phải được gắn với một phương pháp và loại tính toán (hoặc thực nghiệm) cụ thể

6.6 Việc gộp hoặc phân tách ĐN-ĐCCT và ĐN-ĐĐTT cần được thực hiện theo các yêu cầu được nêu trong Phụ lục XIII Để xác định ranh giới các ĐN-ĐCCT, cùng với kết quả thí nghiệm trong phòng của đất cần sử dụng các số liệu nghiên cứu hiện trường bằng các phương pháp xuyên tĩnh và xuyên động, cắt cánh và bằng các phương pháp khác Tiến hành kiểm tra độ chính xác của việc phân tách ĐN-ĐCCT bằng cách so sánh các giá trị thực tế của hệ số biến động các đặc trưng với các giá trị cho phép theo Phụ lục XIII

Khi gộp hoặc phân tách ĐN-ĐĐTT cần sử dụng tất cả các đặc trưng trong sơ đồ tính toán được xét

6.7 ĐN-ĐCCT và ĐN-ĐĐTT nhận giá trị tiêu chuẩn và tính toán của các đặc trưng cơ lý của đất đá được xác định theo Phụ lục XIV.

Tính toán ổn định (khả năng chịu tải) của nền

Quy định cơ bản

7.1.1 Tính toán ổn định (khả năng chịu tải) của hệ "công trình-nền" cần được tiến hành theo trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất cho tất cả các cấp công trình; tính toán ổn định sườn dốc cần được tiến hành tùy thuộc vào kết quả phá hoại theo trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất hoặc nhóm thứ hai phù hợp với mục 4.5.1 và 4.5.2

7.1.2 Khi tính toán ổn định (khả năng chịu tải) của hệ "công trình-nền" và sườn dốc, điều kiện (1) có dạng c tt n n N m R

 K (5) Ở đây, N tt và R - là các giá trị tính toán tương ứng của lực gây trượt và lực chống giới hạn hoặc mô men của các lực có xu hướng làm dịch trượt (quay) và giữ ổn định hệ "công trình-nền" hoặc sườn dốc Khi xác định N tt và R , cần sử dụng các hệ số tin cậy về tải trọng K f và về đất K đ , được quy định theo các mục 7.1.3 và 5

Các hệ số K n , n c lấy theo 4.5, hệ số điều kiện làm việc m lấy theo Bảng 5

Bảng 5 - Hệ số điều kiện làm việc m

Loại công trình và nền Hệ số điều kiện làm việc m

Công trình trọng lực: bê tông, bê tông cốt thép, kim loại và các công trình khác trên nền đất và đá nửa cứng

Công trình trọng lực bê tông, bê tông cốt thép trên nền đá (trừ các công trình chắn giữ) đối với các mặt trượt tính toán:

- trùng với các khe nứt 1,0

- không trùng với các khe nứt 0,95

Các công trình chắn giữ:

- các công trình chắn giữ khác trên nền đá 1,0 - E/T, Е - lực chống; Т - lực gây trượt Mái dốc tự nhiên và sườn dốc

C H Ú T H Í C H - Trong Bảng 5: Т - lực gây trượt bằng hình chiếu của tổng tải trọng tính toán theo phương trượt

E - lực chống trượt cùng phương với T

7.1.3 Khi xác định các tải trọng tính toán, các hệ số tin cậy về tải trọng K f lấy theo Phụ lục XVIII

1) Trong những trường hợp khi các tính toán không dùng hợp lực, mà dùng hình chiếu của hợp lực, các hệ số tin cậy về tải trọng cần áp dụng cho hợp lực hoặc lấy như nhau (tăng hoặc giảm) cho tất cả các hình chiếu

2) Tất cả các tải trọng do đất (áp lực thẳng đứng do trọng lượng của đất, áp lực hông của đất), cần được xác định theo giá trị các đặc trưng tính toán của đất tgφ I,II, c I,II, I,II, trong đó các hệ số tin cậy theo tải trọng được lấy bằng một Trong trường hợp này, giá trị các đặc trưng tính toán được lấy lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị tiêu chuẩn của đất, tùy thuộc vào giá trị nào dẫn đến các điều kiện tải trọng bất lợi cho hệ thống "công trình-nền"

3) Tổ hợp các tải trọng và tác động cần được xác định tùy thuộc vào khả năng tác dụng đồng thời của chúng trong thực tế lên công trình Khi đó bất kỳ tải trọng ngắn hạn nào cũng không được đưa vào tổ hợp nếu tải trọng đó làm tăng ổn định của công trình

4) Nếu khi xác định trị số tính toán của các tải trọng mà không thể biết giá trị K f nào (lớn hơn hay nhỏ hơn) sẽ dẫn đến trường hợp tác dụng tải trọng bất lợi nhất lên công trình, thì cần phải tiến hành tính toán so sánh với cả hai giá trị hệ số tin cậy về tải trọng

7.1.4 Tính toán ổn định của hệ "công trình-nền" và mái dốc được thực hiện bằng các phương pháp có xét đến tất cả các điều kiện cân bằng ở trạng thái giới hạn

Cho phép áp dụng cả các phương pháp tính toán khác có kết quả được kiểm tra bằng kinh nghiệm thiết kế, thi công và khai thác công trình

Trong tính toán ổn định, cần xem xét tất cả các sơ đồ vật lý và động học có thể xảy ra về mất ổn định

31 công trình, hệ "công trình-nền", sườn dốc

7.1.5 Việc tính toán cần được thực hiện đối với các điều kiện của bài toán phẳng hoặc không gian Các điều kiện bài toán không gian được thỏa mãn nếu l < 3b hoặc l < 3h (đối với công trình ván cừ và sườn dốc) hoặc nếu mặt cắt ngang công trình, các tải trọng, điều kiện địa chất thay đổi theo chiều dài l < 3b (