Một số vấn đề về khảo sát địa chất công trình khi xây dựng đập lớn

Một số vấn đề khảo sát địa chất công trình xây dựng đập lớn PGS.TS Phạm Hữu Sy Đại học Thuỷ lợi Tóm tắt: Nói chung đập lớn đập mà xảy cố gây thiệt hại lớn, việc khảo sát, thiết kế, thi công cần phải cẩn thận để hạn chế khả xảy cố Cho đến Việt Nam chưa có quy phạm khảo sát địa chất dành riêng cho đập lớn Tác giả khuyến cáo, việc tuân thủ quy phạm hành khảo sát địa chất công trình cho xây dựng công trình thuỷ lợi, để tăng mức độ an toàn cho công trình cần lưu ý đến vấn đề mà báo trình bày tương đối chi tiết, vấn đề: áp dụng kết hợp nhiều phương pháp khảo sát; độ sâu khảo sát nên đạt đến giá trị lượng nước đơn vị nhỏ 0,01 l/ph.m thí nghiệm ép nước khoan; phạm vi đo vẽ địa chất công trình nên mở rộng quy định; ý đến động đất kích thích xây dựng hồ chứa; ổn định mái hố móng giản ứng suất; ổn định thấm cột nước cao vấn đề từ biến đá, đặc biệt vật chất gắn kết kẽ nứt đá Abstract: Generally, high dam is that when happen a catastrophe with it will cause serious damage, so, it must be very carefully while conducting geotechnical investigation, design and construction in order minimize risk Up to now in Vietnam there is not state standard for geotechnical investigation for high dam The author of the paper advised that, beside of following present investigation standard for irrigation construction it must be pay attention on problems They are: using many different methods for investigation works; investigation depth deeper than the depth where discharge of water in water compress test in bore hole less than 0,01 l/min.m; geotechnical surveying larger then usual; paying attention on reservoir-induced earthquakes; instability of foundation hole's slope causing by decreasing of stress; permeability due to high hydraulic head and deformation of rock, especially cement in fracture due to constant load Vấn đề "đập lớn" Việt Nam quan tâm gần Hội đập lớn Việt Nam thành lập năm 2004 Cho đến nay, định nghĩa "đập lớn" chưa thống Theo cách hiểu thông thường, đập lớn phải đập cấp I, cấp II, tức lớn quy mô (chiều cao đập thể tích trữ nước) mà xảy cố gây thiệt hại lớn kinh tế người Tuy nhiên, có người cho có đập không lớn quy mô sau đập công trình trọng điểm quốc gia mà xảy cố đập gây thiệt hại lớn cho Nhà nước phải xếp vào loại đập lớn Như vậy, cách hiểu khác quy mô công trình đồng với mức độ thiệt hại chúng gây Vì vậy, vấn đề khảo sát địa chất công trình mà báo đặt không liên quan đến quy mô công trình mà vấn đề chung cần xem xét lưu ý tiến hành khảo sát để bảo đảm tăng độ an toàn cho công trình Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, công trình lớn hiểu nhà cao tầng Tuy chưa có văn thức định nghĩa cao gọi nhà cao tầng thông thường hiểu phổ biến từ tầng trở lên có tiêu chuẩn ngành khảo sát địa chất công trình cho xây dựng nhà cao tầng, tiêu chuẩn TCXD 194:1997 Nhà cao tầng - Công tác khảo sát địa kỹ thuật Trong lĩnh vực thuỷ lợi - thuỷ điện, nói, thuật ngữ chưa thống nên chưa có tiêu chuẩn quy phạm quy định công tác khảo sát địa chất công trình cho xây dựng đập lớn Như vậy, rõ ràng, lập đề cương thực công tác khảo sát địa chất công trình cho xây dựng đập lớn phải tuân thủ quy phạm hành "Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 1152000 - Thành phần, nội dung khối lượng khảo sát địa chất giai đoạn lập dự án thiết kế công trình thuỷ lợi", thu thập đủ số liệu để kỹ sư thiết kế tính toán lún, ổn định trượt ổn định thấm, nhiên cho nên lưu ý thêm số vấn đề sau đây: Về áp dụng phương pháp khảo sát Các phương pháp khảo sát địa chất công trình để thu thập thông tin điều kiện địa chất công trình thông thường bao gồm: - Đo vẽ địa chất công trình - Khoan, đào thăm dò - Thăm dò địa vật lý - Thí nghiệm trường (CPT, SPT, xuyên động, nén hông lổ khoan, cắt, nén hố đào, đổ nước, hút nước, ép nước hố khoan, ) - Thí nghiệm phòng Khi khảo sát địa chất cho công trình thông thường áp dụng hai phương pháp khảo sát đập lớn, nên kết hợp nhiều phương pháp để có kết bổ sung cho nhau, kiểm tra lẫn Nên tăng cường thí nghiệm trường phương pháp nên thực kết hợp nhiều loại thí nghiệm, ví dụ, nén tĩnh với nén hông lổ khoan; xuyên tĩnh với SPT, Khi kết khảo sát thu từ phương pháp khảo sát khác mà vênh nên phân tích kỹ lưỡng để lựa chọn kết hợp lý Ví dụ, áp dụng đồng thời khoan, xuyên tĩnh, địa vật lý điện địa chấn để xác định địa tầng mà kết không thật phù hợp, phân tích lịch sử phát triển địa chất, quy luật địa chất để phân lớp Khi áp dụng đồng thời thí nghiệm phòng trường để xác định tính chất lý đất mà không phù hợp nhau, kết hợp phân tích nguồn gốc hình thành đất để lựa chọn Chúng có trao đổi với số chuyên gia thiết kế, số người thích kỹ sư địa chất công trình đánh thấp tiêu xuống để thiết kế cho an toàn Chúng nói lúc điều không bàn chế thẩm tra, thẩm định mà nói tuý góc độ chuyên môn Đối với nhiều trường hợp, sau có kết thí nghiệm mẫu, cung cấp cho thiết kế thường đánh thấp xuống an toàn có trường hợp phản tác dụng Ví dụ, thí nghiệm đất đắp đập Khi thiết kế với tiêu thí nghiệm thực, đất thân đập đầm đủ độ chặt tối đa, hạn chế khả trương nở hồ tích nước Ngược lại, người kỹ sư địa chất cung cấp tiêu k nhỏ tiêu thí nghiệm thực để thiết kế, thi công chóng đạt yêu cầu thực tế đất thân đập chưa đủ độ chặt tối đa phát huy trương nở tiếp xúc với nước Đã có công trình nghiên cứu để chứng minh điều Đối với đất vậy, đào hố móng bóc lượng đất định, tức làm giảm tải độ sâu đặt móng Tải trọng công trình thiết kế có "trách nhiệm" bù lại phần đất bóc Nếu lấy nhỏ giá trị tn đất nền, trường hợp đất có tính trương nở dẫn đến thiết kế sai làm nứt công trình 18/24 công trình đồi đất đỏ basalt Hướng Hoá Quảng Trị mà quan sát chứng tỏ điều Nhà nhẹ bị nứt nhiều Độ sâu khảo sát Theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 115-2000, độ sâu công trình thăm dò cho công trình đầu mối ứng với giai đoạn khảo sát sau: Giai đoạn khảo sát Độ sâu thăm dò Tiền khả thi (2/31)H, gặp đá nguyên khối sâu vào 2-5m Nghiên cứu khả thi - Tới lớp có khả làm công trình mà tác dụng công trình không làm ảnh hưởng tới thay đổi trạng thái lớp đất đá - Xác định giới hạn tầng cách nước (k 510 lần lớp nó) -(2/31)H, trường hợp đặc biệt sâu Thiết kế kỹ thuật - Đối với đập bê tông: khoan vào đá phong hoá nhẹ không 1,5 H - Đối với đập đá: sâu vào phong hoá vừa 13m, hố tim tuyến sâu (2/31)H Bản vẽ thi công Như giai đoạn thiết kế kỹ thuật Đối với giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi, mà chưa biết địa tầng khu vực xác định độ sâu thăm dò theo kinh nghiệm (2/31)H hợp lý giai đoạn sau, biết địa tầng nên vào địa tầng, lượng nước đơn vị mức độ phát triển kẽ nứt kiến tạo (nếu có) Thông thường khoan vị trí dự kiến xây dựng đập đồng thời thí nghiệm ép nước hố khoan Vậy giai đoạn sau, nên khoan đến độ sâu mà lượng nước đợn vị nhỏ 0,01 l/ph.m liên tục đoạn ép (mỗi đoạn ép 5m) dừng Đập lớn nhiều trường hợp thường liên quan với cột nước lớn Nếu quy định (2/31)H có không kinh tế đá macma liền khối nứt nẻ không an toàn đá trầm tích xen kẹp lớp yếu vùng chịu vận động kiến tạo mạnh khứ Ngoài ra, đập có đứt gãy kiến tạo cắt qua có hố khoan bắt gặp độ sâu thiết phải nghiên cứu kỹ đới phá huỷ chiều dài gặp bùn đoạn tầng, vào chiều dài bắt gặp góc nghiêng để quy đổi chiều rộng đứt gãy Những thông số quan trọng phân tích dự báo khả phát sinh động đất kích thích mà đề cập thêm Ngoài điều quy định độ sâu (2/31)H, điều quy định khác không rõ ràng, ví dụ, "Tới lớp có khả làm công trình mà tác dụng công trình không làm ảnh hưởng tới thay đổi trạng thái lớp đất đá đó" Người kỹ sư địa chất công trình nhà thiết kế, tính để kiểm tra khả ảnh hưởng công trình tới thay đổi nền, tính trường thời gian khoan dừng khoan hay chưa Điều nhận định cảm tính đá chuyển sang loại cứng hẳn lớp khoan qua Khi giám sát khoan cho nhà máy xi măng Nghi Sơn, gặp trường hợp hố khoan xâm nhập vào đá liền khối liên tục 5m kẽ nứt sau lại tiếp tục gặp bùn khối đá lăn Nếu quy định khoan vào đá phong hoá vừa 13m trường hợp thật nguy hiểm Phạm vi đo vẽ địa chất công trình Theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 115-2000, phạm vi đo vẽ địa chất công trình hồ chứa đập dâng giai đoạn khảo sát sau: Giai đoạn khảo sát Hồ chứa Đập Tiền khả thi Cao MNDBT 25m Về phía thượng, hạ lưu 2H kể từ (hồ chứa vừa) chân công trình Cao tới khu vực có ảnh Về phía vai 1H không hưởng tới chủ trương đỉnh đồi đầu tư dự án Nghiên cứu khả thi giai đoạn tiền Về phía thượng, hạ lưu 4H kể từ khả thi chân công trình Về phía vai 1H không đỉnh đồi Thiết kế kỹ thuật Chỉ đo vẽ trường Không đo vẽ hợp đặc biệt Bản vẽ thi công Không đo vẽ Không đo vẽ Các số liệu 2H, 4H phía thượng, hạ lưu 1H phía vai đập dựa sở kinh nghiệm tổng kết nhiều năm, từ nhiều công trình Cho đến nay, chưa có sở để thay đổi mức định lượng phạm vi đo vẽ nêu cho rằng, đập lớn, với quan điểm tăng mức độ an toàn để giảm nguy tai biến nên mở rộng phạm vi đo vẽ mục đích để phát sớm khối trượt, nguy lũ quét giúp đánh giá khả nước qua lũng sông bên cạnh cao trình mực nước dâng lên cao tức rút ngắn quảng đường thấm sang lũng sông bên cạnh Vấn đề động đất Động đất tai biến địa chất mà chưa thể dự báo cách xác cường độ, vị trí thời điểm, vậy, nguy hiểm xây dựng công trình nói chung, hồ chứa nói riêng đặc biệt đập lớn Không vậy, năm gần người ta phát việc xây dựng hồ chứa gây động đất (thường gọi động đất kích thích) Khi hồ chứa Koyna (ấn độ) tích nước, trận động đất nông cục xảy thường xuyên vùng mà trước chấn động Sau năm hồ tích nước, trận động đất 6,5 độ xảy ra, giết chết 177 người bị thương 2000 người Người ta quan sát địa chấn tăng lên theo mùa tăng mực nước hồ Như vậy, rõ ràng việc xây dựng hồ chứa gây động đất động đất tác động trở lại, gây phá huỷ đập gây nên tai hoạ lớn Trong từ trước đến nay, khảo sát địa chất, kỹ sư địa chất vào đồ phân vùng địa chấn để cung cấp cho nhà thiết kế cấp động đất dự báo vùng Người cẩn thận hơn, thêm vào đồ kiến tạo để phân tích thêm vài thông tin Vấn đề động đất kích thích nhiều tranh luận ứng suất tăng thêm trọng lượng cột nước gây độ sâu phát sinh địa chấn không đáng kể động đất xảy nói chung xây dựng đập lớn, vấn đề xác định cấp động đất để đưa vào tổ hợp lực tính toán thiết kế không nên đơn vào đồ địa chấn trước Động đất nguy hiểm trường hợp đập có cát Thông thường phải thiết kế đập nơi có lớp bồi tích sông dày, người ta bóc bỏ phần, phần lại xử lý chống thấm Khi xảy động đất, tác dụng sóng động đất cát chuyển sạng trạng thái "hoá lỏng", khả chịu tải hoàn toàn đập bị vỡ Vấn đề ổn định mái hố móng Đập lớn nhiều trường hợp đập cao đặt đá Vì vậy, hố móng thường phải sâu thời gian phải thi công công việc hố móng lâu Khi ta bóc khối lượng đất lớn tạo nên hố lớn, xảy tình trạng giản ứng suất đất đá hai bên bờ Kỹ sư thiết kế vào tiêu lý đất đá khảo sát tức trạng thái độ chặt tự nhiên để thiết kế mái hố móng bảo đảm ổn định thực tế trình giản ứng suất, tiêu , , C giảm mái hố móng bị trượt Đối với hố móng sâu, mái hố móng dễ ổn định cấu tạo đá trầm tích nằm bất lợi (đổ ngoài) có xen kẹp lớp sét kết mỏng Vấn đề ổn định thấm Đập lớn thường có tuổi thọ thiết lế lâu dài Với đập lớn đồng thời có cột nước lớn cần phải xem xét khả phát triển trình xói ngầm, trường hợp xây dựng đá Chúng ta biết xói ngầm trình tăng tiến Dưới tác dụng cột nước thuỷ lực lớn thời gian lâu dài, trình xói ngầm đạt đến mức nguy hiểm, rửa toàn vật chất lấp nhét kẽ nứt, hậu kéo theo tăng độ lún làm biến dạng công trình Vì vậy, đập lớn có lẽ nên định xử lý chống thấm cho đập trường hợp lượng nước đơn vị nhỏ 0,01 l/ph.m lớn giá trị Tính từ biến đá suy giảm cường độ đá yếu, vật chất xi măng kẽ nứt Đối với đập lớn cột nước nhỏ vấn đề không đặt với đập lớn mà có chiều cao lớn vấn đề cấn xét đến Đối với đập thấp, tải trọng đập nhỏ nhiều so với sức chịu tải đất đá nền, việc kiểm tra ổn định trượt tiến hành bình thường vấn đề Trong trường hợp đập lớn, tải trọng thân đập gần đạt đến tải trọng giới hạn tác dụng thời gian lâu dài, phát sinh tính từ biến đất đá nền, gây nguy ổn định, trượt mái đập thượng hạ lưu Điều dễ xảy đá trầm tích gắn kết yếu, loại đá bị phong hoá không đều, phong hoá dạng tuyến, đá cứng có vất chất xi măng gắn kết kẽ nứt không tốt Vì vậy, nói mục 1, đập lớn nên tăng cường thí nghiệm trường Nên thí nghiệm nén tĩnh hố móng công trình, hầm thăm dò độ sâu đáy hố móng Khi mở hố móng, nên lựa chọn vị trí thí nghiệm cho mép bàn nén trùng với mặt kẽ nứt để tạo bất lợi nhất./  ... chuẩn quy phạm quy định công tác khảo sát địa chất công trình cho xây dựng đập lớn Như vậy, rõ ràng, lập đề cương thực công tác khảo sát địa chất công trình cho xây dựng đập lớn phải tuân thủ quy... sau đây: Về áp dụng phương pháp khảo sát Các phương pháp khảo sát địa chất công trình để thu thập thông tin điều kiện địa chất công trình thông thường bao gồm: - Đo vẽ địa chất công trình - Khoan,... loại đập lớn Như vậy, cách hiểu khác quy mô công trình đồng với mức độ thiệt hại chúng gây Vì vậy, vấn đề khảo sát địa chất công trình mà báo đặt không liên quan đến quy mô công trình mà vấn đề