Giáo trình cơ học đá - Chương 3 pot

202. C¬ häc ®¸ . Chương 3 KHẢO SÁT VÀ ðÁNH GIÁ KH ỐI ðÁ Trong thực tế xây dựng, các công trình có thể ñược tiến hành trên ñá, trong ñá hay làm bằng ñá . Muốn thiết kế và thi công công trình có kết quả, phải có những dự báo về ñá , nước dưới ñất và trạng thái ứng suất của nền ñá. Vì vậy việc khảo sát, ñánh giá khối ñá là việc làm rất quan trọng và cần thiết. Việc khảo sát ñịa chất công trình (trong ñó có khối ñá ) ñã ñược trình bày nhiều trong các giáo trình ñịa chất công trình, trong các chuyên khảo…Ở chương này chỉ nêu những ñiểm cơ bản nhất khi khảo sát khối ñá ở hiện trường, ñánh giá và phân loại chúng ñể sử dụng thuận lợi trong thiết kế và thi công công trình trong ñá . 3.1. KHẢO SÁT KHỐI ðÁ 3.1.1. MỤC ðÍCH VÀ NỘI DUNG KHẢO SÁT KHỐI ðÁ 3.1.1.1. Mục ñích khảo sát Việc khảo sát khối ñá tại hiện trường nhằm một số mục ñích sau:  Tìm hiểu cấu trúc của khối ñá gồm những thông tin về sự phân bố, thành phần, kiến trúc, cấu tạo, thế nằm của ñá trong khu vực sẽ xây dựng công trình.  Nghiên cứu, các ñặc ñiểm của khối ñá như tính không ñồng nhất, tính dị hướng và tính gián ñoạn của khối ñá.  Nghiên cứu, xác ñịnh các tính chất của khối ñá như mức ñộ phong hoá, tính chất nứt nẻ, tính chất cơ học và một số tính chất ñặc biệt khác.  Nghiên cứu nước dưới ñất qua sự phân bố, các ñặc trưng ñịa chất thuỷ văn và ảnh hưởng của chúng ñến xây dựng công trình.  Nghiên cứu sự phân bố ứng suất và trị số ứng suất tự nhiên trong khối ñá ở nền công trình. 3.1.1.2. Nội dung khảo sát ðể thực hiện ñược mục ñích của khảo sát, nội dung khảo sát khối ñá bao gồm một số công việc sau:  Thu thập và nghiên cứu các tài liệu ñã có, liên quan ñến khu vực xây dựng. Việc thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu ñã có giúp cho việc ñánh giá mức ñộ phức tạp của ñiều kiện ñịa chất công trình ở khu vực ñịnh nghiên cứu- Bằng việc kế thừa các kết quả ñã có ở tài liệu cũ, sẽ ñịnh hướng ñúng ñắn cho các công việc tiếp theo.  Khảo sát khái quát tại thực ñịa. C¬ häc ®¸. 203 Bằng việc trực tiếp khảo sát thực ñịa sẽ ñánh giá, làm chính xác hơn những tài liệu ñã thu thập ñược, trên cơ sở ñó sẽ ñề ra ñược nội dung của các công việc trong giai ñoạn tiếp theo.  Thăm dò tại thực ñịa bằng các phương tiện khảo sát khác nhau ñể giải quyết những tồn tại khi ño vẽ tại thực ñịa. Việc thăm dò này có thể tiến hành bằng các phương pháp thủ công(như ñào các hố, các giếng thăm dò) hay cơ giới (như các loại máy khoan) hay bằng các thiết bị ñịa- vật lý (như ño ñịa chấn, ño ñiện trở suất của ñá…).  Thí nghiệm trong phòng ñể xác ñịnh các chỉ tiêu tính chất của mẫu ñá ñược lấy từ thực ñịa, ñồng thời tiến hành các thí nghiệm hiện trường ñể làm chính xác thêm các kết quả ñể xác ñịnh ñược trong phòng, nghiên cứu tìm các tương quan thực nghiệm giữa các chỉ tiêu của mẫu ñá và khối ñá ñể sử dụng trong thiết kế, tính toán xây dựng công trình. Nhiều thí nghiệm hiện trường cũng ñược tiến hành ñể xác ñịnh các thông số ñịa chất thuỷ văn hay trạng thái và trị số ứng suất ban ñầu tại các ñiểm trong khối ñá.  Quan trắc lâu dài ñể chỉnh lý các tài liệu ñã sử dụng trong thiết kế, thi công và khai thác công trình. Các công trình thường có thời gian sử dụng lâu. Theo thời gian, tính chất của ñá và vật liệu xây dựng công trình cũng bị thay ñổi. Việc quan trắc lâu dài sẽ góp phần chỉnh lý các số liệu ñã có trong thời gian trước, ñịnh hướng cho việc ñề suất các biện pháp ñể ñảm bảo khai thác công trình ổn ñịnh lâu dài. 3.1.2. NGUYÊN TẮC CƠ BẢN TRONG KHẢO SÁT KHỐI ðÁ Khảo sát khối ñá là một công việc phức tạp, ñòi hỏi phải sử dụng các thiết bị dựa trên những thành tựu của khoa học và kỹ thuật tiên tiến kết hợp với tư duy lao ñộng khoa học sáng tạo của con người. Khi khảo sát, một số nguyên tắc phải tuân theo là: 3.1.2.1. Nguyên tắc kế thừa Nguyên tắc này nhằm tận dụng các tài liệu các kết quả ñã thu ñược của các giai ñoạn khảo sát và phương pháp khảo sát trước ñó. Trên cơ sở phân tích các tài liệu của giai ñoạn trước, kế thừa nhưng có chọn lọc sẽ không chỉ tiết kiệm ñược về mặt kinh phí mà còn giúp cho việc ñịnh hướng, lập phương án khảo sát trong các giai ñoạn sau, rút ngắn thời gian và ñạt kết quả khảo sát tốt nhất. Thông thường, kinh phí khảo sát chiếm khoảng 2,5% kinh phí xây dựng cơ bản ñối với những công trình có ñiều kiện ñịa hình cấu trúc chất ñơn giản, giao thông thuận tiện và có thể lớn hơn, tới 5% cho những công trình ở các vùng sâu, vùng xa và ñiều kiện ñịa chất phức tạp. Với nguồn kinh phí có hạn như vậy, việc kế thừa có chọn lọc kết quả khảo sát có trước là một nguyên tắc không thể quên trong khi khảo sát khối ñá, góp phần ñem lại hiệu quả kinh tế của việc khảo sát. 204. C¬ häc ®¸ 3.1.2.2. Nguyên tắc giai ñoạn Việc khảo sát khối ñá phải ñược tiến hành dần dần theo các giai ñoạn khác nhau, ñi từ khái quát ñến chi tiết, từ ñịnh tính ñến ñịnh lượng, từ khu vực lớn ñến diện tích hẹp…ñể phục vụ cho việc chuẩn bị ñầu tư và thực hiện ñầu tư các dự án xây dựng công trình. Ứng với mỗi giai ñoạn, người ta sẽ có những quy ñịnh cụ thể về mục ñích, nội dung và khối lượng công việc phải tiến hành. Trong thời kỳ chuẩn bị ñầu tư, việc khảo sát khối ñá nhằm mục ñích lập ñược báo cáo nghiên cứu tiền khả thi và báo cáo nghiên cứu khả thi. Trong thời kỳ thực hiện ñầu tư, việc khảo sát nhằm mục ñích lập ñược thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công. Khi hoàn thành ñầu tư, kết thúc việc xây dựng công trình cũng phải khảo sát tại thực ñịa, nhằm ñánh giá, so sánh các số liệu thực tế với các dự báo ban ñầu, các tác ñộng của việc khai thác công trình với môi trường xung quanh… Tuỳ ñiều kiện cụ thể của công trình xây dựng và mức ñộ quan trọng của nó, trong những ñiều kiện cho phép, người ta có thể gộp hai giai ñoạn vào làm một. Trong mỗi giai ñoạn khảo sát trên, phương pháp và khối lượng công việc khảo sát ñược lựa chọn trên các cơ sở sau: - Mức ñộ phức tạp của các ñiều kiện ñịa chất ở khu vực xây dựng công trình - Quy mô công trình và ý nghĩa kinh tế- xã hội của nó - Mức ñộ nghiên cứu ñịa kỹ thuật của khu vực xây dựng - Phạm vi sử dụng của các phương pháp khảo sát và khả năng trang bị các thiết bị khảo sát của ñơn vị thi công. Tổng hợp các nhiệm vụ khảo sát, các phương pháp khuyến nghị và kết quả của các giai ñoạn khảo sát có thể tóm tắt trong bảng 3.1 (theo Nghiêm Hữu Hạnh, 2001). Tổng hợp nhiệm các vụ khảo sát hiện trường Bảng 3.1 Giai ñoạn Nhiệm vụ Các phương pháp khuyến nghị Kết quả (1) (2) (3) (4) Chuẩn bị ñầu tư – Tiền khả thi Nghiên cứu tổng thể Nghiên cứu các ñiều kiện ñịa chất, ñịa mạo theo các tài liệu lưu trữ: nghiên cứu ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, thực hiện các lộ trình ñịa chất, lập bản ñồ tổng quan Kết luận ñánh giá Luận chứng L ựa chọn vị trí hoặc tuyến xây Nghiên cứu lập bản ñồ ñịa kỹ thuật (ðKT). Nghiên cứu ñịa chất, ñịa Kết quả sơ bộ về ñiều Cơ học đá. 205 kinh t k thut Kh thi dng. ỏnh giỏ nn, múng thun li nht, kho sỏt vt liu xõy dng ủa phng mo da trờn cỏc cụng trỡnh kho sỏt ủó cú sn(ging, taluy, b dc, trng thỏi cụng trỡnh); tin hnh kho sỏt (ủa vt lý, khoan, ủo) vi khi lng khụng ln kin KT khu vc vi cỏc ủc ủim v ủiu kin ủa cht, ủa mo, ủa cht thu vn Thit k k thut v tng d toỏn Thu thp cỏc s liu ủu vo ủ lun chng v ủ tin cy v tớnh hiu qu ca cụng trỡnh, chn v trớ cho tng loi cụng trỡnh c th, chn loi kt cu v phng phỏp thi cụng, kt lun v mc ủ phự hp ca vt liu xõy dng Nghiờn cu KT trong quỏ trỡnh ủo ủc ủa cht: Lp bn ủ KT cú kốm theo cỏc cụng trỡnh kho sỏt (ủa vt lý, khoan, ủo); thớ nghim trong phũng v hin trng; cỏc thớ nghim ủa cht thu vn. Thm dũ t m vt liu ủa phng (cỏc thớ nghim trong phũng v hin trng); tớnh toỏn tr lng. Bỏo cỏo v ủiu kin KT ca nn cụng trỡnh. Kt lun v ủiu kin ủa cht cụng trỡnh cỏc hng mc, ủi tng c th, ủỏnh giỏ ủnh lng cỏc ch tiờu c lý ca ủt ủỏ (1) (2) (3) (4) Kho sỏt cho bn v thi cụng Cung cp ti liu ủ hon chnh gii phỏp thit k v x lý nn. T vn cỏc vn ủ KT xut hin trong quỏ trỡnh xõy dng; nghim thu hon cụng nn; lp h s cỏc cụng trỡnh kho sỏt trong xõy dng Lp h s KT tt c cỏc cụng trỡnh kho sỏt trong thi cụng. T vn lp ủt cỏc thit b quan trc; giỏm sỏt vic s dng vt liu ủa phng; kin ngh cỏc bin phỏp gia cng nn cụng trỡnh Cỏc t liu, h s xõy dng; bỏo cỏo trung gian; cỏc kt lun Kt thỳc xõy dng So sỏnh cỏc kt qu kho sỏt, lp h s cỏc cụng trỡnh khai ủo trong xõy dng. i chng ủiu kin lm vic ca Phõn tớch kt qu quan trc, nghiờn cu tớnh hiu qu ca cỏc bin phỏp ủc bit khỏc nhau: nghiờn cu cỏc quỏ trỡnh t nhiờn phỏt sinh do tỏc ủng ca xõy dng hoc vn hnh cụng trỡnh Bỏo cỏo, cụng b, tham gia lp h s cụng trỡnh 206. C¬ häc ®¸ công trình với những dự báo ðKT trong các giai ñoạn 3.1.2.3. Nguyên tắc kết hợp Trong thực tế khảo sát, mỗi phương pháp khảo sát ñều có những ưu, nhược ñiểm và phạm vi sử dụng riêng. Kết hợp chúng lại, các phương pháp sẽ bổ sung cho nhau, nâng cao và làm chính xác thêm kết quả khảo sát. Thực tế ñã thấy là hiệu quả khảo sát sẽ tăng lên rất nhiều khi áp dụng nhiều phương pháp khảo sát và thí nghiệm cùng một lúc. 3.1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT Việc khảo sát khối ñá tại hiện trường có thể ñược tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau từ những dụng cụ ño vẽ ñơn giản ñến các thiết bị, máy móc phức tạp. 3.1.3.1. ðo vẽ ñịa chất Bằng mắt thường và các dụng cụ ño ñạc ñơn giản kết hợp với tư duy khoa học, người ta có thể thu thập ñược rất nhiều thông tin về các vết lộ ñá, sự phân bố cũng như kiến trúc, cấu tạo của khối ñá trong vùng ñịnh nghiên cứu. ðối với ñá cần ghi chép tên ñá, màu sắc, thành phần khoáng vật, cỡ hạt, tính phân lớp, thế nằm của các lớp ñá… ðối với các khe nứt phải xác ñịnh ñược vị trí của khe nứt trong không gian, số lượng và loại các khe nứt, các ñặc tính của hệ thống khe nứt. 3.1.3.2. Phương pháp chụp ảnh Chụp ảnh là phương pháp nghiên cứu, thăm dò từ xa (cũng gọi là viễn thám) nhằm thu ñược những hình ảnh của vùng ñá ñịnh nghiên cứu- Bằng phương pháp chụp ảnh sẽ loại trừ ñược các sai số chủ quan, có khả năng khảo sát những vùng rộng lớn, phát hiện ñược các ñặc ñiểm ñịa chất của khu vực như các uốn nếp, ñứt gãy và có thể khảo sát từ xa, những vùng ñịa hình khó khăn mà không thể trực tiếp ñến gần ñược. Việc chụp ảnh có thể ñược thực hiện trên mặt ñất (bằng các máy ảnh thông thường) hay từ trên máy bay (bằng các máy ảnh hàng không chuyên dụng). ðể xử lý các ảnh chụp, có thể bằng mắt thường hay bằng các kính lập thể. Trong những trường hợp ñặc biệt, phải sử dụng việc chụp ảnh bằng các tia hồng ngoại hay ra ña và tia cực tím thu ñược các bức xạ sóng ngắn và cao tần có ñộ xuyên thấu lớn. Sóng ra ña chỉ phản xạ với ñất ñá, mặt nước mà không phản xạ với thực vật và mây- ðiều này cho phép sử dụng chúng trong vùng rừng rậm hoặc quanh năm mây phủ hay ñể nghiên cứu trạng thái no nước của ñất ñá. C¬ häc ®¸. 207 Tuy nhiên, nhược ñiểm của phương pháp chụp ảnh là bị phụ thuộc nhiều vào ñiều kiện ñịa mạo, thời tiết, thảm thực vật và chi phí lớn. 3.1.3.3. Các công trình thủ công Việc ñào các công trình thăm dò thường ñược tiến hành bằng thủ công- trong những trường hợp ñặc biệt lắm, khi ñiều kiện ñịa chất và không gian cho phép mới có thể sử dụng các phương tiện cơ giới như máy ñào, xe ủi…  Hố ñào thường có dạng chữ nhật, kích thước khoảng 1,5x2,5m. Chiều sâu hố ñào phụ thuộc vào tính chất của ñất ñá nhưng cũng không quá 4m, với các hố ñào sâu thì phải ñào theo kiểu bậc thang, phải chống thành hố ñào khi ñào trong những ñiều kiện ñịa chất phức tạp, trong các ñá yếu…  Hào thăm dò có thể chạy dài hàng chục mét theo một hướng nào ñó ñể theo dõi sự phân bố của các lớp ñá. Cũng như hố ñào, khi cần thiết, phải chống thành hào, giữ cho thành hào không bị sập lở.  Giếng thăm dò ñược tiến hành khi ñịnh nghiên cứu sự phân bố các lớp ñá theo chiều sâu. Chiều sâu của giếng có thể tới hàng chục mét. Trong vùng ñá không ổn ñịnh, phải chống thành giếng bằng các vì chống bằng gỗ.  Lò thăm dò là những công trình nằm ngang, ñào sâu vào trong lòng ñá ñể nghiên cứu lớp vỏ phong hoá hay tính chất của các lớp ñá . Tiết diện lò thường là hình thang, chiều rộng khoảng1,4-1,8m và chiều cao khoảng 1,8-2m. Lò càng ñào sâu, ñá càng không ổn ñịnh thì càng phải chống lò bằng các vì chống bằng các loại vật liệu khác nhau nhưng thường là bằng gỗ. Phải có hệ thống chiếu sáng, thông gió, thoát nước cho các lò thăm dò. Nói chung, khi khảo sát bằng các công trình thủ công, phải ño vẽ thế nằm của ñá, các yếu tố nứt nẻ của ñá ñồng thời phải quan sát, mô tả ñá bằng tên, màu sắc, cấu tạo và kiến trúc của chúng. Với các khe nứt, cần ghi chép kích thước, số lượng và loại khe nứt, hệ thống khe nứt. Với từng hệ khe nứt, phải quan sát và ño thế nằm, khoảng cách, ñộ nhám, chất lấp ñầy và ñặc trưng của nước dưới ñất. Trong các công trình thủ công, phải lấy mẫu ñá ñại diện cho từng lớp. Các mẫu ñá yếu phải ñược bảo quản cẩn thận và chuyển tới nơi thí nghiệm. 3.1.3.4. Các lỗ khoan thăm dò Khoan nghĩa là dùng các thiết bị khác nhau khoan sâu vào lòng ñất ñể lấy mẫu ñất ñá tại một chiều sâu nào ñó hay ñể tạo thành các lỗ khoan nhằm tiến hành các thí nghiệm khác như ño ñịa vật lý, nén ngang, xuyên tiêu chuẩn… trong lỗ khoan. Việc khoan có thể ñược tiến hành trên mặt ñất (các lỗ khoan trên cạn) hay trên mặt nước (các lỗ khoan trên suối, trên sông hay trên biển) hay trong lòng ñất (các lỗ khoan trong hầm lò…). Các lỗ khoan có thể vuông góc hay nghiêng với mặt ñất ñá một góc nào ñó tuỳ theo mục ñích và yêu cầu của khảo sát. ðể khảo sát ở hiện trường với ñá, người ta có thể dùng các máy khoan tự hành như các máy ếÃÁ 50A, CÁế150ầẩễ của Liên Xô cũ, máy B-53 của Thuỵ ðiển, máy 208. C¬ häc ®¸ BE-50 của Pháp… hay các máy khoan cố ñịnh ( có thể tháo rời từng bộ phận ) như máy YKÁ12/25 của Liên Xô cũ, các máy XJ-100, GY-50, SH-30… của Trung Quốc, các máy Koken KT-100, Tone TCD-1 của Nhật… Hình 3.1. Máy khoan XJ - 100 ðể tiến hành khoan, ngoài máy khoan, còn cần phải có nguồn năng lượng từ ñiện lưới quốc gia hay các ñộng cơ diesel, các máy bơm dung dịch, các dụng cụ khoan như lưỡi khoan, cần khoan, ống mẫu , ống chống và các loại ñầu nối khác nhau. ðể lấy ñược mẫu ñá, người ta phải dùng phương pháp khoan xoay lấy mẫu với các lưỡi khoan có ñường kính từ 50-203mm, trên ñó có gắn các răng hợp kim cứng hay các lưỡi khoan kim cương tuỳ theo ñộ bền của ñá khoan qua. Việc áp dụng hài hoà các thông số của chế ñộ khoan là tải trọng lên ñáy lỗ khoan P, tốc ñộ quay của bộ dụng cụ khoan n, lưu lượng Q và chất lượng nước rửa bơm xuống lỗ khoan sẽ ñem lại hiệu quả cho công tác khoan, nâng cao tỷ lệ lấy mẫu ñá trong khoan. Các mẫu ñá lấy ñược khi khoan ( các lõi khoan) có chiều dài tuỳ theo chiều dài của ống mẫu (thường khoảng 3,5m) sẽ ñược bảo quản cẩn thận theo quy phạm hiện hành và vận chuyển tới nơi thí nghiệm. Hình 3-2. Các lưỡi khoan kim cương C¬ häc ®¸. 209 Trên cơ sở các tài liệu ñã ghi chép trong nhật ký khoan và các kết quả thí nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu tính chất của ñá ở mẫu khoan lấy ñược trong quá trình khoan, người ta sẽ lập ñược hình trụ lỗ khoan. Trên hình trụ này sẽ thể hiện ñược chiều sâu của từng lớp ñá, ñộ sâu tương ứng của chúng, mô tả các ñặc ñiểm sơ bộ của ñá cũng như những ghi chép về vị trí, các ñiểm lấy mẫu nguyên trạng và không nguyên trạng, giá trị của các lần thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT… Hình trụ lỗ khoan sẽ là cơ sở ñể lập các mặt cắt ñịa chất sau này. Thí dụ một hình trụ lỗ khoan ñược thể hiện trên hình 3-3. 3.1.3.5. Phương pháp ñịa - vật lý ðịa – vật lý phương pháp ứng dụng những nguyên tắc, thành tựu của vật lý vào việc nghiên cứu ñịa chất. Các lớp ñất ñá khác nhau sẽ có những ñặc trưng vật lý, những phản ứng khác nhau khi chịu sự tác ñộng của một trường vật lý nào ñó. Phương pháp ñịa vật lý có thể sử dụng ñể ño ở trên mặt ñất và ở dưới sâu, trong các lỗ khoan hay trong các công trình hào, lò, giếng. Ưu ñiểm của nó là có thể tiến hành từ xa, nghiên cứu tới chiều sâu lớn và thu ñược nhiều thông tin cùng một lúc theo các hướng khác nhau trong không gian. Kết quả của thí nghiệm ñịa – vật lý thường mang tính khách quan vì ña số các thiết bị thí nghiệm ñều có bộ phận tự ghi. Thiết bị thí nghiệm ñịa – vật lý thường gọn, nhẹ, tính cơ ñộng và năng suất cao nên chúng rất hay ñược sử dụng. Tuy nhiên, phương pháp ñịa – vật lý không thể xác ñịnh ñược tất cả các ñặc trưng vật lý của ñất ñá. Một số phương pháp ñịa – vật lý có thể dùng ñể nghiên cứu trong cơ học ñá là các phương pháp ñịa chấn, phương pháp ño ñiện, phương pháp ra ña xuyên ñất, một số phương pháp ño trong lỗ khoan hay các phương pháp trọng lực, phương pháp từ… Có thể mô tả tóm tắt một số phương pháp như sau:  Phương pháp ño ñiện. Cơ sở của phương pháp này là các lớp ñá khác nhau sẽ có ñiện trở suất biểu kiến khác nhau. Dựa vào các giá trị thu ñược khi thí nghiệm, sẽ xác ñịnh ñược ranh giới giữa các lớp ñá. Trên mặt ñất người ta bố trí các ñiện cực phát C 1 ,C 2 ñược nối với nguồn ñiện có cường ñộ I. Các ñiện cực thu P 1 ,P 2 bố trí ở phía trong C 1 ,C 2 theo các khoảng cách khác nhau (hình 3-4). Qua hai cực ñiện này sẽ xác ñịnh ñược hiệu ñiện thế U. ðiện trở suất biểu kiến của ñá sẽ ñược xác ñịnh theo công thức:         −−         − = 4321 r 1 r 1 r 1 r 1 1 I U 2 π ρ (3.1) trong ñó: r 1 ÷ r 4 là các khoảng cách giữa các ñiện cực trên hình 3.4. HÌNH TRỤ LỖ KHOAN Công trình: Cầu Ân Nghĩa - ðường Hồ Chí Minh Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) S ố chi ều Bề dày Ký Mô tả ðộ Số búa N/15cm C. Mẫu 210. C¬ häc ®¸ hi ệu lớ p sâu lớp (m) lớp (m) hiệ u sâu (m) N 1 N2 N3 số SPT N Biểu ñồ ñất, ñá 1 24,9 6 0,6 0,6 ðất phủ: Sét pha nâu xám,nâu vàng(ðất trồng) 2 22,5 9 0,6 2,1 Sét nâu vàng nâu sám ñốm ñỏ,trạng thái nửa cứng- cứng 1,9 4 5 5 10 UD1 1,4-1,6 3 16,7 9 8,5 5,8 Sét mầu nâu sám,xám vàng trạng thái cứng 3,4 5,2 6,7 7,8 6 6 6 5 8 9 10 7 10 11 11 7 18 20 21 14 4 12,8 9 12, 4 3,9 Sét nâu vàng, xám vàng lẫn ñỏ nâu, lẫn dăm sạn,trạng thái dẻo cứng 9,4 11 4 5 6 6 7 6 13 12 5 9,89 15, 4 3 Sét màu nâu, xám vàng,ñốm ñỏ,lẫn ít dăm sạn, trạng thái dẻo mềm 12, 5 14 2 2 3 2 2 3 5 5 UD2 2,8-3,0 UD3 4,8-5,0 UD4 6,0-6,2 UD5 8,0-8,2 UD6 10,5- 10,7 UD7 12,9- 13,1 UD8 14,8-15 9a 0,99 24, 3 8,9 ðá vôi phong hoá màu nâu vàng lẫn xám trắng, nứt nẻ rất mạnh (vôi- sét) C1 16,8-17 9b 2,21 27, 5 ðá vôi xám xanh, xám trắng nứt nẻ ít C2 27-27,5 Ghi chú Lỗ khoan kết thúc tại ñộ sâu 27,5m Bản vẽ số 2 UD- Mẫu ñất nguyên dạng D- Mẫu ñất không nguyên dạng C- Mẫu ñá Hình 3.3. Hình trụ lỗ khoan. C¬ häc ®¸. 211 Tuỳ theo việc bố trí các ñiện cực theo sơ ñồ Wenner (khoảng cách giữa các ñiện cực bằng nhau) hay sơ ñồ Schlumberger (các ñiện cực bố trí ñối xứng) mà ñiện trở suất biểu kiến sẽ ñược xác ñịnh bằng các công thức tương ứng: Với sơ ñồ Wenner I U a2π=ρ (3.2) Với sơ ñồ Schlumberger l 2 lL . I U 22 − π =ρ (3.3) Ở mỗi sơ ñồ bố trí, chiều sâu ño ñiện trở suất cũng khác nhau. Có thể coi gần ñúng chiều sâu ño trong sơ ñồ Wenner là gần bằng a, còn trong sơ ñồ Schlumberger là gần bằng L/2. Do vậy thay ñổi khoảng cách giữa các ñiện cực trên mặt ñất, người ta sẽ tính ñược ñiện trở suất tại các chiều sâu khác nhau, từ ñó có thể xác ñịnh ñược ranh giới giữa các lớp ñá theo sự gẫy khúc của biểu ñồ quan hệ giữa ñiện trở suất biểu kiến và khoảng cách giữa các ñiện cực. Người ta cũng tiến hành ño ñiện trở suất của ñất ñá dọc theo chiều sâu của các lỗ khoan, qua ñó có thể xác ñịnh ñược các lớp ñá khác nhau và chiều dày tương ứng của chúng. Trị số ñiện trở suất của một số loại ñá có thể thấy trong bảng 2.12.  Phương pháp ñịa chấn. Cơ sở của phương pháp ñịa chấn là sóng ñàn hồi lan truyền với các vận tốc khác nhau trong các môi trường khác nhau. Các sóng ñàn hồi ñược tạo ra bằng cách ñập mạnh búa tạ vào ñá hay cho nổ một lượng thuốc nổ nhỏ trên ñá.Các thiết bị thu ñược bố trí lại những khoảng cách khác nhau so với nguồn sóng ñể xác ñịnh thời gian truyền sóng. Bằng cách tính tốc ñộ truyền sóng theo sóng dọc hay sóng khúc xạ mà người ta có thể xác ñịnh ñược chiều dày của các lớp ñá khác nhau, phán ñoán ñược các loại ñá theo tốc ñộ truyền sóng của chúng. Các ñá no nước và ít nứt nẻ thường có tốc ñộ truyền sóng cao (≥6km/s), còn với các ñá có nhiều lỗ rỗng không no nước, ñá vỡ vụn, bị phong hoá sâu thì tốc ñộ truyền sóng thấp hơn (khoảng 3km/s). Thường khi xác ñịnh ñịa tầng , người ta chỉ ño tốc ñộ truyền sóng dọc. Khi muốn ñánh giá các ñặc trưng cơ học của ñá, người ta phải xác ñịnh cả tốc ñộ truyền I U C P C a) r r r r 1 4 2 3 P 1 1 2 2 P U P 1 C 1 I C 2 2 I a a I U C P C a) r r r r 1 4 2 3 P 1 1 2 2 P U P 1 C 1 I C 2 2 I a a a P U P 1 C 1 C 2 2 I 2l L L b) c) Hình3.4. Phương pháp ño ñiện a- Bố trí chung b- Sơ ñồ Wenner c- Sơ ñồ Schlumberger [...]... ( 3- 1 2) Theo Rutlegde (1978), thỡ: RMR = 13, 5 lgQ + 43 ( 3- 1 3) RSR = 0,77RMR + 12,4 ( 3- 1 4) RSR = 13, 3lgQ + 46,4 ( 3- 1 5) 3. 2.2 .3 Phng phỏp phõn lo i kh i ủỏ b ng ch s n ủ nh S Nm 1975, N.X Bulchev thu c vi n a C h c Nga (VNIMI) ủó ủa ra cỏch ủỏnh giỏ ch t l ng c a kh i ủỏ xung quanh cụng trỡnh ng m b ng ch s n ủ nh S, ủ c tớnh theo cụng th c: 220 .Cơ học đá S = f trong ủú: K M K R K W K N K t K A K ( 3- 1 6)... th c ( 3- 5 ), ( 3- 6 ) v ( 3- 9 ) ủó nờu trờn ng i ta cũn cú th xỏc ủ nh mụ ủun bi n d ng c a kh i ủỏ theo m t s cụng th c sau: Theo Fujita (1977): EM = (10 hay 25) lnQ ( 3- 2 1) Theo N Barton (1980): E M = 0,7 RMR 2 E i 100 ( 3- 2 2) Theo E.Hock v F.Brow (1982): EM = RMR RMR 3 + 10 10 5 ( 3- 2 3) Theo Z.T.Bieniawski (1989) RQD E M = 0,5. Ei 100 ( 3- 2 4) Theo Honisch (19 93) : EM = 0,07 RQD + 0,05 n + 55Ei ( 3- 2 5) Theo... ủ i x ng Ph ng, cú ch t l p ủ y Nh n búng d tr t KR 4 3 2 1,5 1 0,5 KW l h s ph thu c vo lu l ng v ủi u ki n n c ng m, ủ c ch n theo b ng 3- 1 5 Cơ học đá. 221 B ng 3- 1 5 ỏ Khụ rỏo m t N c ch y gi t N c ch y thnh dũng KW 1 0,8 0,5 0 ,3 Kt l h s ph thu c vo ủ m c a khe n t khụng cú ch t l p ủ y, ủ c ch n theo b ng 3- 1 6 B ng 3- 1 6 m khe n t t, mm 15 Kt 1 2 4 KA l h s ủ c trng cho l p ủ y khe n... a nú l y t 0, 5-2 0, theo b ng ( 3- 5 ); Jr l h s k ủ n ủ nhỏm c a khe n t, giỏ tr c a nú l y t 0, 5-4 , theo b ng ( 3- 7 ); Ja l h s k ủ n s bi n ủ i c a khe n t, giỏ tr c a nú l y t 0,7 5-2 0, theo b ng ( 3- 8 ); Jw l h s k ủ n nh h ng c a n c, giỏ tr c a nú l y t 0,0 5-1 , theo b ng ( 3- 9 ); SRF l y u t gi m ng su t (Stress Reduction Factor) c a ủỏ, giỏ tr c a nú l y t 0,5 400, theo b ng ( 3- 1 0) B ng 3- 6 S l ng khe... nhau: cú l p, vựng n t n m nh cú l p, vựng sột b i hay sột cỏt cú l p sột dy Gúc ma sỏt trong, ủ Ja (2) (3) 25 35 25 30 20 25 (2) 8 16 0,75 1,0 2,0 3, 0 (3) 4,0 25 30 16 24 12 16 4,0 6,0 8,0 6 12 8 12 6 24 6; 8; ho c 812 5,0 10; 13 ho c 132 0 6 24 B ng 3- 9 N c khe n t p l c n c Jw Cơ học đá. 217 (kG/cm2) ỏ khụ, dũng n c nh < 5l/ph Dũng n c cú lu l ng v ỏp l c trung bỡnh Dũng n c cú lu l ng l... c ( 3- 1 6), ng i ta ủỏnh giỏ m c ủ n ủ nh c a ủỏ xung quanh cụng trỡnh ng m theo b ng 3- 1 9 B ng 3- 1 9 C p n ủ nh M củ I R t n ủ nh 222 .Cơ học đá n ủ nh Bi n d ng c a chu tuy n Th i gian khụng c n ch ng < 10cm Khụng h n ch Ch s n ủ nh > 70 II III IV V n ủ nh Tng ủ i n ủ nh Khụng n ủ nh R t khụng n ủ nh < 20cm < 30 cm < 50cm > 50cm n 6 thỏng 1 0-1 5ngy Kho ng 1 ngy S p l ngay 5-7 0 15 0,05 1,0 < 0,05 3. 2.2.4... l p trong kh i ủỏ H s ny l y theo b ng 3- 1 3 B ng 3- 1 3 S h khe n t 0 (khụng n tn phõn l p) 1 h khe n t 1 h khe n t, phõn l p 2 h khe n t 2 h khe n t, phõn l p 3 h khe n t 3 h khe n t, phõn l p 4h khe n t tr lờn ủỏ v v n KN 0,5 1,0 2 3 4 6 9 12 15 20 KR l h s ủ c trng cho m c ủ g gh b m t khe n t, tu theo tớnh ch t b m t khe n t, h s ny l y theo b ng 3- 1 4 B ng 3- 1 4 c tớnh b m t khe n t Giỏn ủo n L n... th c 3- 4 ), nhng ch tớnh cho 4 s hng ủ u (ngha l RS + RRQD + Rdj + Rcj), s h ng th 5 v th 6 l y tng ng b ng 15 v b ng 0 Giỏ tr Q cng ủ c tớnh theo cỏch phõn lo i c a N.Barton v nh ng ng i khỏc (cụng th c 3- 7 ) nhng cng ch tớnh cho 4 s h ng ủ u tiờn, ngha l: RQD Jr ( 3- 1 8) Q, = Jn Ja Sau ủú, ch s ủ b n ủ a ch t GSI s ủ c tớnh: Khi RMR > 23 thỡ GSI = RMR 5 ( 3- 1 9) Khi RMR < 23 thỡ GSI = 9lgQ + 44 ( 3- 2 0)... vi ủ c trng c a kh i ủỏ v i giỏ tr c a Q nh: vp = lg Q + 3, 5, (km/s) ( 3- 8 ) E M ~ 10 3 Q , (GPa) ( 3- 9 ) E M ~ 10 x10 trong ủú: 1 3 ( v p 3, 5 ) , (GPa) ( 3- 1 0) vp l t c ủ truy n súng d c trong ủỏ; EM l mụủun bi n d ng c a kh i ủỏ ng th i Barton cng ủ ngh dựng h th ng Q c i bi n (Qc) ủ ủỏnh giỏ ủ b n c a kh i ủỏ theo cụng th c: Q c = Q n 100 ( 3- 1 1) trong ủú: n l ủ b n nộn m t tr c c a ủỏ Gi a cỏc giỏ... 10) / 40 ( 3- 2 6) Trong cỏc cụng th c trờn, Ei l mụ ủun ủn h i c a m u ủỏ, xỏc ủ nh trong phũng thớ nghi m T cỏc giỏ tr c a mụ ủun bi n d ng c a kh i ủỏ ủó tớnh ủ c, ng i ta s ủỏnh giỏ tớnh ch t bi n d ng c a kh i ủỏ theo cỏc m c ủ khỏc nhau nh trong b ng 3- 2 0 B ng 3- 2 0 M c ủ bi n d ng c a kh i ủỏ Tr s c a EM, GPa R t ớt > 30 t 10 30 Trung bỡnh 3 10 V a 13 M nh 0,1 1 R t m nh < 0,1 3. 3.2 NH GI B . = 13, 5 lgQ + 43 ( 3- 1 3) RSR = 0,77RMR + 12,4 ( 3- 1 4) RSR = 13, 3lgQ + 46,4 ( 3- 1 5) 3. 2.2 .3. Phương pháp phân loại khối ñá bằng chỉ số ổn ñịnh S Năm 1975, N.X Bulưchev thuộc viện ðịa Cơ học. khối ñá với giá trị của Q như: v p = lg Q + 3, 5, (km/s) ( 3- 8 ) M E ~ 10 3 Q , (GPa) ( 3- 9 ) M E ~ ( ) 5,3v 3 1 p 10x10 − , (GPa) ( 3- 1 0) trong ñó: v p là tốc ñộ truyền sóng dọc. theo bảng 3- 1 3. Bảng 3- 1 3 Số hệ khe nứt 0 (không nứt nẻ phân lớp) 1 hệ khe nứt 1 hệ khe nứt, phân lớp 2 hệ khe nứt 2 hệ khe nứt, phân lớp 3 hệ khe nứt 3 hệ khe nứt,