do an địa chất công trình chuyên môn : Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn từ Km 73+330 đến Km 74+330 trên tuyến đường quốc lộ 10 đi qua thành phố Hải Phòng. Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến trên.”

CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐOẠN KM 73+330 ĐẾN 74+330 TRÊN QUỐC LỘ 10 ĐI QUA THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG Điều kiện ĐCCT là tổng hợp các yếu tố địa chất tự nhiên ảnh hưởng đến công tác thiết , xây dựng và và sử dụng công trình. Nội dung của điều kiện ĐCCT bao gồm tổng hợp các yếu tố khác nhau như: Địa hình địa mạo; Địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá ; Cấu tạo địa chất và các đặc điểm kiến tạo khu vực ; Yếu tố địa chất thủy văn ; Các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình ; Các yếu tố về vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên. Tùy thuộc vào đặc điểm và tính chất của công trình cụ thể cũng như giai đoạn khảo sát mà các yêu tố điều kiện ĐCCT có ý nghĩa và tầm quan trọng khác nhau. Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, công tác khảo sát địa chất công trình sơ bộ đã tiến hành lập sơ bộ tài liệu thực tế, khảo sát địa chất công trình ,địa chất thủy văn,bố trí mạng lưới khoan thăm dò. Số lỗ khoan bố trí trên mỗi đoạn là 3 lỗ khoan, lỗ khoan sâu nhất là 20m (R512 và R513), lỗ khoan nông nhất là 15m(R511). Cũng trong giai đoạn này, cơ quan khảo sát đã tiến hành thí nghiệm hiện trường như SPT; lấy các mẫu đất để tiến hành thí nghiệm trong phòng. Dựa vào các tài liệu khảo sát sơ bộ thu thập được tiến hành đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng như sau: 1.1. Đặc điểm địa hình địa mạo. Quốc lộ 10 là tuyến đường liên tỉnh chạy dọc theo vùng duyên hải Bắc bộ qua 6 tỉnh , thành phố, bắt đầu từ thành phố Uông Bí – tỉnh Quảng Ninh cho đến thành phố Thanh Hóa. Đoạn tuyến nghiên cứu đi qua thành phố Hải Phòng có địa hình ít bằng phẳng , đồng bằng xen lẫn với đồi núi thấp .Cao độ thay đổi từ +1,36 đến +2m, trung bình +1,68 m . Chính vì vậy để tạo thuận lợi cho công tác khảo sát và thi công công trình cần phải có các biện pháp xử lý hợp lý như san bằng.. ..tùy vào điều kiện nhất định của từng khu vực. 1.2 Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các loại đất đá a) Đặc điểm địa tầng Các tầng đất đá được phân chia thành từng lớp đồng nhất về nguyên tắc địa chất công trình. Theo tài liệu khoan khảo sát địa chất công trình sơ bộ, địa tầng khu vực xây dựng thành 2 lớp theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau: o Lớp 2 : Bùn sét lẫn hữu cơ màu xám, xám đen, trạng thái chảy; o Lớp 5 : Sét pha màu xám vàng, loang nâu đỏ, xám xanh, trạng thái nửa cứng. b) Đặc điểm tính chất cơ lý của đất đá Đất đá là yếu tố quan trọng hàng đầu của điều kiện ĐCCT. Đất đá tham gia vào cấu trúc địa chất lãnh thổ, có ý nghĩa xác định đối với đặc điểm địa của một khu vực, liên quan đến điều kiện phát sinh và phát triển của các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình. Do vậy, nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá có ý nghĩa rất quan trọng, cần phải tiến hành xác định nó một cách cẩn thận, chi tiết.Một số chỉ tiêu cơ lý cơ bản của đất đá như độ ẩm của đất W, khối lượng thể tích tự nhiên γw, khối lượng thể tích khô γc, khối lượng riêng γs, hệ số rỗng e, độ lỗ rỗng n, độ bão hòa G, độ ẩm giới hạn chảy WL, độ ẩm giới hạn dẻo WP, chỉ số dẻo IP, độ sệt Is, lực dính kết c, góc ma sát trong φ, mô đun biến dạng E0, sức chịu tải quy ước R0. Tính toán 1: số chỉ tiêu cơ bản :

Trang 1

MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng nâng caokéo theo việc xây dựng công trình diễn ra ở khắp mọi nơi và không ngừngphát triển để đáp ứng nhu cầu của xã hội Sự phát triển của công tác xây dựng

cả về số lượng, quy mô và tính chất đã đặt ra nhiều vấn đề cần phải giải quyếtliên quan đến điều kiện xây dựng ở một khu vực cụ thể Do vậy, việc tiếnhành khảo sát trước khi xây dựng là rất quan trọng Khảo sát địa chất côngtrình là một bộ phận của khảo sát xây dựng Nó là tài liệu không thể thiếuđược khi thiết kế xây dựng công trình, đặc biệt là các công trình có quy môlớn Các tài liệu địa chất công trình ngoài việc cho phép chọn vị trí xây dựnghợp lý, còn là những tài liệu không thể thiếu được khi chọn giải pháp móng

và tính toán thiết kế công trình, chọn và thiết kế các giải pháp công trình phục

vụ thi công xây dựng

Qua gần 5 năm học ở trường từ những môn học cơ sở đến những mônhọc chuyên sâu, nhằm giúp cho chúng em củng cố, mở rộng những kiến thức

lý thuyết cơ bản đã học, bộ môn Địa chất công trình đã có kế hoạch chochúng em học môn “Địa chất công trình chuyên môn” kết hợp với việc làm đồ

án với đề tài: “Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn từ Km 73+330 đến Km 74+330 trên tuyến đường quốc lộ 10 đi qua thành phố Hải Phòng Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến trên.”

Sau một thời gian làm đồ án môn học, với sự hướng dẫn tận tình chuđáo của thầy Nguyễn Văn Hùng, đến nay em đã hoàn thành đồ án môn họcvới nội dung sau:

Trang 2

KẾT LUẬN

CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO:

Phụ lục 01: Mặt cắt địa chất công trình khu vực xây dựng;

Phụ lục 02: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất khu vực xây

dựng;

Phụ lục 03: Mặt bằng bố trí các công trình thăm dò khu vực xây dựng.

Với kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên bản

đồ án này còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, côgiáo Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hùng cùng cácthầy cô trong bộ môn Địa chất công trình đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành

đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 3

CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐOẠN

KM 73+330 ĐẾN 74+330 TRÊN QUỐC LỘ 10 ĐI QUA

THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG

Điều kiện ĐCCT là tổng hợp các yếu tố địa chất tự nhiên ảnh hưởngđến công tác thiết , xây dựng và và sử dụng công trình Nội dung của điềukiện ĐCCT bao gồm tổng hợp các yếu tố khác nhau như:

- Địa hình địa mạo;

- Địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá ;

- Cấu tạo địa chất và các đặc điểm kiến tạo khu vực ;

- Yếu tố địa chất thủy văn ;

- Các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình ;

- Các yếu tố về vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên

Tùy thuộc vào đặc điểm và tính chất của công trình cụ thể cũng như giaiđoạn khảo sát mà các yêu tố điều kiện ĐCCT có ý nghĩa và tầm quan trọngkhác nhau Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, công tác khảo sát địa chấtcông trình sơ bộ đã tiến hành lập sơ bộ tài liệu thực tế, khảo sát địa chất côngtrình ,địa chất thủy văn,bố trí mạng lưới khoan thăm dò Số lỗ khoan bố trítrên mỗi đoạn là 3 lỗ khoan, lỗ khoan sâu nhất là 20m (R5-12 và R5-13), lỗkhoan nông nhất là 15m(R5-11) Cũng trong giai đoạn này, cơ quan khảo sát

đã tiến hành thí nghiệm hiện trường như SPT; lấy các mẫu đất để tiến hành thínghiệm trong phòng

Dựa vào các tài liệu khảo sát sơ bộ thu thập được tiến hành đánh giáđiều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng như sau:

Trang 4

1.1 Đặc điểm địa hình địa mạo.

Quốc lộ 10 là tuyến đường liên tỉnh chạy dọc theo vùng duyên hải Bắc

bộ qua 6 tỉnh , thành phố, bắt đầu từ thành phố Uông Bí – tỉnh Quảng Ninhcho đến thành phố Thanh Hóa Đoạn tuyến nghiên cứu đi qua thành phố HảiPhòng có địa hình ít bằng phẳng , đồng bằng xen lẫn với đồi núi thấp Cao độthay đổi từ +1,36 đến +2m, trung bình +1,68 m Chính vì vậy để tạo thuận lợicho công tác khảo sát và thi công công trình cần phải có các biện pháp xử lýhợp lý như san bằng tùy vào điều kiện nhất định của từng khu vực

1.2 Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các loại đất đá

a) Đặc điểm địa tầng

Các tầng đất đá được phân chia thành từng lớp đồng nhất về nguyên tắcđịa chất công trình Theo tài liệu khoan khảo sát địa chất công trình sơ bộ, địatầng khu vực xây dựng thành 2 lớp theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau:

o Lớp 2 : Bùn sét lẫn hữu cơ màu xám, xám đen, trạng thái chảy;

o Lớp 5 : Sét pha màu xám vàng, loang nâu đỏ, xám xanh, trạng thái nửacứng

b) Đặc điểm tính chất cơ lý của đất đá

Đất đá là yếu tố quan trọng hàng đầu của điều kiện ĐCCT Đất đátham gia vào cấu trúc địa chất lãnh thổ, có ý nghĩa xác định đối với đặcđiểm địa của một khu vực, liên quan đến điều kiện phát sinh và pháttriển của các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình Dovậy, nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá có ý nghĩa rất quan trọng,cần phải tiến hành xác định nó một cách cẩn thận, chi tiết.Một số chỉtiêu cơ lý cơ bản của đất đá như độ ẩm của đất W, khối lượng thể tích

tự nhiên γw, khối lượng thể tích khô γc, khối lượng riêng γs, hệ số rỗng

e, độ lỗ rỗng n, độ bão hòa G, độ ẩm giới hạn chảy WL, độ ẩm giới hạndẻo WP, chỉ số dẻo IP, độ sệt Is, lực dính kết c, góc ma sát trong φ, môđun biến dạng E0, sức chịu tải quy ước R0

-Tính toán 1: số chỉ tiêu cơ bản :

Trang 5

 Khối lượng thể tích khô : γ c=

Trong đó : γw: Khối lượng thể tích tự nhiên (g/cm3)

W: Độ ẩm tự nhiên (%)

 Độ lỗ rỗng : n = 1 -

γc: Khối lượng thể tích khô (g/cm3)

γs: Khối lượng riêng (g/cm3)

 Hệ số rỗng : e 0 =

n : độ lỗ rỗng (%)

 Mô đun tổng biến dạng : E 0 =β k (TCVN 4200:2012)

Trong đó: β là hệ số phụ thuộc vào từng loại đất, hệ số lỗ rỗng của từng loạiđất

Cụ thể như sau: - β =0,8 đối với cát β = 0,74 đối với cát pha

- β = 0,4 đối với sét β = 0,62 đối với sét phae0: Là hệ số rỗng tự nhiên của đất

a1-2: Hệ số nén lún của lớp đất được xác định theo đường congnén lún với áp lực tương ứng là P = 1-2 kG/cm2

mK: Hệ số chuyển đổi từ điều kiện không nở hông trong phòngsang

nở hông ngoài thực địa.Tra bảng phụ thuộc vào hệ số rỗng e0 và

độ sệt Is:

- Khi Is ≥ 1 thì lấy mk=1

Trang 6

-Khi Is ≥0,75 thì lấy mk=1,5-Khi Is < 0,75 thì lấy theo bảng 1.1:

Các giá trị trung gian được xác định theo phương pháp nội suy

Bảng 1.1: Hệ số chuyển đổi m k

pha 5.00 5.00 4.50 4.00 3.00 2.50 2.00Sét - - 6.50 6.00 5.50 5.00 4.50

 Tính sức chịu tải quy ước R 0 (TCVN 936:2012)

- Với đất dính:

R0 = m(Ab + Bh) γw + C.D (1-3)

Trong đó:

 m: hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 1

 A, B, D: hệ số không thứ nguyên, phụ thuộc vào góc ma sáttrong φ

 b: chiều rộng móng quy ước, lấy bằng 1

 h: chiều sâu đặt móng quy ước, lấy bằng 1

 C: lực dính kết của đất dưới đáy móng (kG/cm2)

 γw: khối lượng thể tích tự nhiên của đất (kG/cm2)

 Với đất rời R0 được tính dựa vào TCVN 9362:2012 bằng cách trabảng 1.2 :

Trang 8

321,5

54

32

2,51,51,0

Trang 9

Các chỉ tiêu cơ lý của từng lớp đất trong khu vực xây dựng được mô tả cụ thểnhư sau :

- Lớp 2 : Bùn sét lẫn hữu cơ màu xám , xám đen :

Lớp này có mặt ở tất cả các lỗ khoan, thành phần chủ yếu là bùn sét , cólần hữu cơ màu xám , xám đen Đây là lớp có bề dày lớn , dao động từ 9,5m(HK R5-11) đến 13m(HK R5-13), trung bình 11,25m Tại lớp đất này đã tiếnhành lấy 3 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 2

STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký

hiệu Đơn vị

Giá trị TB

Giá trị lớn Lớn nhất

Giá trị nhỏ nhất

1 Độ ẩm tự nhiên W % 67.47 70.20 62.30

2 Khối lượng thể tích tự

3 Khối lượng riêng γs g/cm3 2.69 2.69 2.69

4 Khối lượng thể tích khô γc g/cm3 0.91 0.94 0.89

Trang 10

13 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 1.225 1.25 1.20

14 Sức chịu tải quy ước R0 kG/cm2 0.409 -

-15 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 9.56

- Ta có E 0 =β K

=> E 0 =0,4 =9,56 kG/cm 2.

- Sức chịu tải quy ước R0 : R0 = m(Ab + Bh) γw + C.D

A B D tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát trong φ , ta được :

HK R5-11)đến 13m(HK R5-13), trung bình là 11,25m Tại lớp đất này ta tiếnhành lấy 2 mẫu tại lỗ khoan (HK R5-12 và R5-13) để tiến hành xác định chỉtiêu cơ lý

Bảng 1.4: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 5

STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký

hiệu Đơn vị

Trung Bình

Lớn Nhất

Nhỏ Nhất

Trang 11

14 Sức chịu tải quy ước R0 kG/cm2 0,31 -

-15 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 119,7 -

Ta có E 0 =β K ,

=> E 0 =0,62 =119,7 kG/cm 2.

-Sức chịu tải quy ước R0 : R0 = m(Ab + Bh) γw + C.D

A B D tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát trong φ , ta được :A=0,035 ;B=1,14 ; D=0.359

=> R0 =1(0,035.1+1,14.1).1,96+0,23.0,359 = 0,31 kG/cm2.

1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn

Trong phạm vi chiều sâu nghiên cứu của tuyến không tìm thấy tầng chứanước

Nhìn chung , nước dưới đất nghèo , chủ yếu tồn tại dưới dạng nước hấp phụ

do các

lớp đất không có khả năng chứa nước Nguồn cung cấp là nước mưa và nướcmặt

Trang 12

Hiện tại chưa có tài liệu phân tích thành phần hóa học của nước.

Nhận xét:

- Về địa hình địa mạo : do địa hình địa mạo không bằng phẳng , chính

vì vậy cần phải có biện pháp xử lý để thuận lợi cho việc xây dựng côngtrình

- Các chỉ tiêu cơ lý : Cả lớp đất 2 và lớp đất 5 đều có sức chịu tải quy

ước R0 lần lượt là 0,409 và 0,31 , nhỏ hơn 1 Chính về vậy theo tiêu chuẩnđây là 2 lớp đất yếu , không thuận lợi cho việc xây dựng công trình Vì vậycần phải có biện pháp gia cố nên đất trước khi tiến hành xây dựng

- Về địa chất thủy văn : do không chịu ảnh hưởng lớn của nước ngầm

nên thuận lợi cho việc xây dựng công trình Đảm bảo các tính chất cơ lý củađất đá không bị thay đổi dưới tác dụng của nước ngầm

Trang 13

CHƯƠNG 2

DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

Vấn đề địa chất công trình (ĐCCT) là vấn đề địa chất bất lợi về mặt ổnđịnh, về mặt kinh tế cũng như khả năng xây dựng và sử dụng công trình, phátsinh do điều kiện ĐCCT không đáp ứng được các yêu cầu làm việc bìnhthường của công trình Do đó vấn đề ĐCCT không chỉ phụ thuộc vào các yếu

tố của điều kiện ĐCCT mà còn phụ thuộc vào loại cũng như đặc điểm và quy

mô xây dựng công trình

Tùy thuộc vào loại công trình xây dựng mà có thể phát sinh các vấn đềĐCCT khác nhau Vì vậy, việc dự báo các vấn đề ĐCCT có ý nghĩa rất quantrọng, cho phép biết được những vấn đề bất lợi của điều kiện ĐCCT đến việcxây dựng một công trình cụ thể, từ đó cho phép đề ra các giải pháp thích hợp

để khắc phục, bảo đảm công trình xây dựng kinh tế và ổn định lâu dài

2.1 Đặc điểm của công trình:

Quốc lộ 10 Hải Phòng được xây dựng theo tiêu chuẩn đường cấp 3 đồngbằng

2.2 Khả năng phát sinh các vấn đề ĐCCT đối với đường giao thông:

Qua tài liệu đánh giá sơ bộ điều kiện ĐCCT, nhìn chung khu vực xâydựng có địa tầng khá phức tạp, gồm nhiều lớp đất có các tính chất cơ lý khácnhau, có bề dày biến đổi

Với cấu trúc nền như trên, khi xây dựng công trình có tải trọng vừa cóthể phát sinh các vấn đề ĐCCT như sau:

- Vấn đề mất ổn định do lún trồi;

Trang 14

- Vấn đề mất ổn định do trượt nền: trượt sâu và trượt cụcbộ;

- Vấn đề phát sinh lún dưới nền đường đắp

2.2.1 Vấn đề mất ổn định do lún trồi:

Công trình xây dựng trên đất nền, đặc biệt là đất nền có khả năng chịutải thấp, thường phát sinh về các vấn đề biến dạng lún, nếu biến dạng lún nàyvượt quá giới hạn cho phép sẽ làm biến dạng và hư hỏng công trình Khi đắpnền đường trên đất yếu, phần giữa nền đường bị lún xuống và đất yếu bị đẩytrồi lên ở hai chân mái dốc, gây nên hiện tượng lún trồi Hình thức phá hoạinày thường xảy ra khi đất yếu kẹp giữa hai lớp đất tốt hơn và phân bố ngaydưới nền đường đắp Việc đánh giá khả năng biến dạng lún, đặc biệt là lúnkhông đều có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm kiếm giải pháp kết cấu tốtnhất, bảo đảm sự ổn định lâu dài và làm việc bình thường của công trình

2.2.2 Vấn đề mất ổn định do trượt nền:

Vấn đề này thường xảy ra đối với nền đường đắp có độ cao và độ dốc máilớn, hoặc nền đường được đắp trên sườn dốc Việc đánh giá ổn định trượt củanền đường có thể được thực hiện theo các phương pháp cung tròn hình trụ…

2.2.3 Vấn đề mất ổn phát sinh vùng biến dạng lún dưới nền đường đắp:

Việc xác định khả năng phát sinh vùng biến dạng lún dưới nền đường xâydựng trên đất yếu sẽ cho phép đánh giá được khả năng làm việc thực tế củađất nền cũng như chọn phương pháp xử lý đất yếu thích hợp

2.3 Các thông số kỹ thuật về thiết kế đoạn đường:

Đoạn tuyến Km73+330 đến 74+330 thuộc quốc lộ 10 được xây dựng theo tiêuchuẩn đường cấp 3 đồng bằng với các thông số cần tính toán sau:

+ Chiều cao đất đắp = cao độ mặt đường thiết kế- cao độ mặt đường tựnhiên;

+ Độ dốc taluy: m=1:2 ;

+ Hệ số ổn định mái dốc:

= A tg + B

Trang 15

Trong đó: A,B - là hệ số tra bảng phụ thuộc vào góc dốc và vị trí mặt trượt

+ ≤ 20cm với chỗ có cống hoặc đường dân sinh chui dưới

+ ≤ 30cm với các đoạn nền đắp thông thường

- Tổng tải trọng tác dụng lên đường :

n – số xe tối đa có thể xếp trên phạm vi bề rộng nền đường, n = 6

l – phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc, l = 6,6 với G=30T

B – bề rộng phân bố ngang của các xe : B = nb + (n-1)d + 2e

Với: n là số xe tối đa có thể xếp trên phạm vi bề rộng mặt đường, n =6 b: bề rộng ô tô là khoảng cách tối thiểu giữa 2 tâm bánh xe, b= 1,8m

d: khoảng cách tối thiểu giữ các xe (m), d= 1,3m

Trang 16

Đây là mặt cắt ngang có bề dày đất yếu lớn nhất.

Cao độ mặt đường tự nhiên : +1,51m ;

Cao độ mặt đường thiết kế : +4,59 ;

Địa tầng gồm các lớp đất:

Chiều cao đất đắp tính toán thiết kế là: Htk = 3,08 (m)

Với chiều rộng mặt đường là 24 m, chiều cao đất đắp là 3,08m , hệ số mái dốc là 1:2 thì bề rộng nền đường là:

Trang 17

B’ = 24 + 3,08.1,85.2 = 35,396 (m)

Chiều rộng trung bình của nền đường là B = (24 +35,396)/2 = 29,698(m)

2.4.2 Mặt cắt ngang tại LK R5-11

Cao độ mặt đường tự nhiên : +1,36;

Cao độ mặt đường thiết kế : +5,001 ;

Địa tầng gồm các lớp đất:

Chiều cao đất đắp tính toán thiết kế là: Htk = 3,641 (m)

Với chiều rộng mặt đường là 24 m, chiều cao đất đắp là 3,641m , hệ số mái dốc là 1:2 thì bề rộng nền đường là:

B’ = 24 + 3,641.1,85.2 = 37,47 (m)

Chiều rộng trung bình của nền đường là B = (24 +37,47)/2 = 30,735(m)

2.5.Kiểm toán ổn định cho nền đất yếu :

2.5.1 Kiểm tra ổn định lún trồi :

Tại mặt cắt tính toán được ở trên, do cấu trúc nền đất yếu bao gồm 2 lớp đấtyếu nên có khả năng xảy ra hiện tượng lún trồi, vì vậy tiến hành kiểm toánlún trồi với các mặt cắt trên

Để tính toán ta sử dụng công thức của J.Mandel :

Trang 18

K =

Trong đó: - áp lực giới hạn của nền đất yếu

q- ứng suất do nền đường đắp gây ra ở tim đường

Trường hợp nền đường có chiều rộng nhỏ so với chiều dày lớp đất yếu (B/H <1,49) có thể áp dụng tính theo công thức sau:

=( + 2) Cu

Trường hợp nền đường có chiều rộng lớn hơn so với chiều dày lớp đất yếu(B/H > 1,49), có thể áp dụng tính theo công thức:

Nc Cu

Trong đó: Cu – lực dính kết không thoát nước của đất yếu (T/m2).

Nc – hệ số thay đổi theo tỷ số B/H tra theo toán đồ Pilot- Moreau

Trang 19

Hình 1: Toán đồ Pilot - Moreau

H – chiều dày tầng đất yếu

B – chiều rộng nền đường đắp ( tính trung bình giữ mặt và đáy nền đường )Nếu hệ số an toàn K > 1,2 thì nền đường ổn định

Nếu hệ số an toàn K < 1,2 thì nền đường mất ổn định

Trang 20

Áp lực giới hạn của nền đất yếu:

Chiều rộng trung bình của nền đường là 29,698m

Suy ra: = = 1,48 < 1,49

Vậy áp lực giới hạn trên nền đất yếu được tính theo công thức sau:

=( + 2) Cu = 5.1,2=6,0

Suy ra: K = = = 0,83< 1,2 (theo 22TCN 262-2000)

Do đó nền đường xảy ra hiện tượng lún trồi

Áp lực giới hạn của nền đất yếu:

Chiều rộng trung bình của nền đường là 30,735m

Trang 21

Do đó nền đường xảy ra hiện tượng lún trồi

2.5.2 Kiểm tra ổn định trượt cục bộ:

Mất ổn đinh do trượt một bộ phận của nền đắp và một phần của nền đất yếu làhình thức phá hoại thường gặp nhất Dưới tác dụng của tải trọng công trình,trong nền đất phát sinh ứng suất cắt, nếu ứng suất cắt vượt quá độ bền khángcắt của đất thì sẽ phát sinh trượt cục bộ Hiện tượng này xảy ra trong trườnghượp lớp đất yếu nằm trên lớp đất có sức chịu tải cao, biểu hiện được nhậnthấy là một phần đoạn đường bị sụt lún tạo thành bậc trượt, đất ở đỉnh nềnđường bị đẩy trồi lên

Tại các mặt cắt tính toán đã chọn ở trên, nhận thấy cấu trúc nền đất gồm lớpcác lớp đất yếu Vì vậy trượt cục bộ có khả năng xảy ra tại các mặt cắt này

Do đó ta sẽ tiến hành kiểm toán ổn định trượt cục bộ đối với các mặt cắt trên.Việc tính toán ổn đinh do trượt được tiến hành theo phương pháp củaGoldstein có hệ số an toàn F được tính theo công thức sau:

F = A.f + B (1.10)

Trong đó: A,B là các hệ số tra bảng , phụ huộc vào goc mái dốc và vị trí mặttrượt;

f= tg – hệ số ma sát trong của đất nền tự nhiên;

Cu – lực dính không thoát nước của đất nền tự nhiên;

d – khối lượng thể tích đất đắp;

Hr - chiều cao đất đắp quy đổi (bao gồm chiều cao đất đắp và chiều caoquy đổi từ tải trọng xe cộ)

Khi F < Fgh thì nền đường bị trượt;

Khi F > Fgh thì nền đường không bị trượt;

Trang 22

Bảng 2.1 Bảng tra hệ số A,BĐộ

a Tại mặt cắt LK R5-13

- Khối lượng thể tích đất đắp: d = 1,85( t/m 3)

- Chiều cao đất đắp quy đổi: Hr = Hd + htd = 3,08+0,805 =3,885 (m)Lực dính không thoát nước của đất dưới nền đường ( lấy theo kết quả thínghiệm nén nhanh không thoát nước trong phòng thí nghiệm): Cu = 1,2 (T/m2)

Trang 23

Vậy nền đường tại mặt cắt LK R5-11 không xảy ra hiện tượng trượt cục bộ.

2.6 Kiểm toán lún nền thiên nhiên dưới nền đường đắp:

Độ lún của nền đường đắp trên nền đất yếu là độ lún của toàn bộ nền đườngsau khi kết thúc lún dưới tác dụng của tải trọng, gồm độ lún của bản thân nềnđắp và độ lún của nền đất yếu dưới nền đắp.Ở đây không xét tới độ lún củabản thân nền đường đắp, xem như khi đắp đã được đầm chặt tốt.Vì vậy, việctính toán lún trở thành việc tính độ lún của nền đất yếu dưới nền đường đắptheo phương pháp phân tầng lấy tổng:

Độ lún của toàn bộ móng:

Trang 24

Trong đó: - Hệ số nén lún tương đối của lớp phân tố thứ i

hi-chiều dày lớp phân tố thứ i

- ứng suất phụ thêm ở giữa lớp thứ i, tính bằng trung bình cộng giữ ứngsuất phụ thêm ở đỉnh và ở đáy lớp phân tố thứ i

Áp lực bản thân của đất tại các điểm đáy lớp được tính theo công thức:

= hi (1.12)

Ứng suất phụ thêm tại các điểm đáy lớp được tính theo công thức:

= K0 pgl (1.13)Trong đó: pgl – áp lực gây lún : pgl = pđ = Hđ

Độ lún S được tính đến lớp phân tố cuối cùng nằm trong vùng hoạt động nén

ép Vùng hoạt động nén ép được xác định đến độ sâu mà tại đó 0,2 ≥

Trong phạm vi chiều sâu lỗ khoan, phân chia nền đất thành các phân lớp nhỏ : Lớp 2 : có bề dày 13 m được chia thành 13 lớp phân tố có bề dày 1m ;

Trang 25

Lớp 5 : có bề dày 7 m được chia thành 7 lớp phân tố, mỗi lớp dày 1m ;

Trang 26

Bảng 2.2: Trị số ứng suất bản thân và ứng suất phụ thêm của các lớp đất.

 Xác định chiều dày vùng hoạt động nén ép:

Tại độ sâu 14 m có z=4,572 (T/m2); bt= 27,44 (T/m2) thỏa mãn điềukiện z < 0,2bt nên chiều dày vùng hoạt động nén ép là 14 m

S

1



Trang 27

Với : aoi=

i

i e

a

 1

ai : hệ số nén lún phân tố thứ i ; a2 = 0,123 , a5=0,0255

ei : hệ số lỗ rỗng phân tố thứ i ; e2 =1,945 , e5=0,81

hi: chiều dày phân tố thứ i ; h2 = 13 , h5=1 (m)

i : ứng suất phụ thêm giữa lớp thứ i ; 2=5,362 , 5 =4,912

tố 1,5 m , và 8 lớp mỗi lớp dày 1m ;

Lớp 5 : có bề dày 5,5m được chia thành 6 lớp phân tố, trong đó 1 lớp 0,5 m

và

mỗi lớp còn lại là 1m

Trang 28

Bảng 2.3 Trị số ứng suất bản thân và ứng suất phụ thêm của các lớp đất

 Xác định chiều dày vùng hoạt động nén ép:

Tại độ sâu 15 m có z=5,496 (T/m2); bt= 29.4(T/m2) thỏa mãn điềukiện z < 0,2bt nên chiều dày vùng hoạt động nén ép là 15 m

i i i n

i

S S

1

0 1



Với : aoi=

i

i e

a

 1

ai : hệ số nén lún phân tố thứ i ; a2 = 0,123 , a5=0,0255

ei : hệ số lỗ rỗng phân tố thứ i ; e2 =1,945 , e5=0,81

Trang 29

hi: chiều dày phân tố thứ i ; h2 = 9,5 , h5=5,5 (m)

i : ứng suất phụ thêm giữa lớp thứ i ; 2=6,499 , 5 =5,833

Trang 30

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG GIAO THÔNG 3.1 Luận chứng nhiệm vụ thiết kế.

3.1.1 Khối lượng các công tác đã tiến hành ở giai đoạn nghiên cứu khả thi

Công trình khảo sát tuyến đường giao thông trên quốc lộ 10 đi quaThành phố Hải Phòng đoạn từ Km73+330 đến Km74+330 được tiến hànhkhảo sát sơ bộ với 3 lỗ khoan thăm dò , tổng khối lượng 55m, từ đó đã lậpđược các mặt cắt địa chất công trình và sơ bộ phân chia địa tầng Tiến hành

đo vẽ mặt bằng hiện trạng khu vực nghiên cứu với tỷ lệ ngang là 1:2000 Bêncạnh đó đã lấy và thí nghiệm đưa ra kết quả trung bình của 5 mẫu đất nguyêntrạng và thành lập được bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất Đồngthời tiến hành tính toán và dự báo các vấn đề địa chất công trình (ĐCCT)

3.1.2 Nhiệm vụ của công tác khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật.

1.Những vấn đề còn tồn tại

Với yêu cầu của giai đoạn thiết kế kĩ thuật và thi công, thì khốilượng công tác trong giai đoạn khảo sát địa chất công trình chưa đảm bảo vàcòn tồn tại một số vấn đề sau:

- Mật độ nghiên cứu còn thưa, số lượng lỗ khoan ít, chưa đủ đểxác định chính xác ranh giới địa tầng;

- Chưa có nhiều công tác thí nghiệm ngoài trời để xác định một

số chỉ tiêu trong điều kiện của đất nền;

- Số lượng mẫu chưa đủ để đảm bảo tính chính xác khi áp dụngthống kê toán học;

Trang 31

- Các chỉ tiêu thí nghiệm ở các lớp đất vẫn chưa đầy đủ.

2 Nhiệm vụ

Để giải quyết những tồn tại ở giai đoạn thiết kế cơ sở, nhiệm vụ củagiai đoạn thiết kế kỹ thuật là:

- Xác định chính xác địa tầng tại vị trí xây dựng công trình

- Lấy mẫu ở các lớp đất đủ để thí nghiệm nhằm xác định các đặc trưng

cơ lý, các giá trị tiêu chuẩn và các giá trị tính toán của đất nền

- Tiến hành các dạng công tác thí nghiệm ngoài trời như thí nghiệmxuyên tiêu chuẩn (SPT), thí nghiệm cắt cánh để xác định sức chịu tải củanền

- Cung cấp đầy đủ các tài liệu phục vụ cho giai đoạn thiết kế kỹ thuật

Để thực hiện tốt những nhiệm vụ trên, căn cứ vào kết quả khảo sát ĐCCT ởgiai đoạn trước, yêu cầu của công tác khảo sát ĐCCT phục vụ cho thiết kế kỹthuật và thi công (theo Quyết định số 14/2006/ QĐ – BXD) và đặc điểm củacông trình xây dựng thì giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thi công (TCXD 160 –1987) cần tiến hành các dạng công tác khảo sát sau:

1 Công tác thu thập tài liệu;

2 Công tác trắc địa;

3 Công tác khoan thăm dò;

4 Công tác lấy mẫu thí nghiệm;

5 Công tác thí nghiệm trong phòng;

6 Công tác thí nghiệm ngoài trời;

7 Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo

Tất cả các dạng công tác này phải được tiến hành đồng bộ để đảm bảoyêu cầu đặt ra Mục đích, nội dung, khối lượng và phương pháp tiến hành cácdạng công tác khảo sát ĐCCT sẽ được trình bày cụ thể trong phần sau

3.2 Nội dung, khối lượng và phương pháp tiến hành các dạng công tác khảo sát địa chất công trình.

3 2.1 Thu thập tài liệu, viết phương án.

1.Mục đích

Trang 32

Công tác thu thập tài liệu nhằm mục đích thu thập các kết quả khảo sát

ở giai đoạn trước, tận dụng để giảm bớt khối lượng công tác khảo sát ở giaiđoạn tới Hơn nữa công tác thu thập tài liệu là cơ sở quan trọng để đưa ranhững phương án thiết kế khảo sát địa chất công trình, chỉnh lý tài liệu khảosát đưa ra những tài liệu khảo sát địa chất công trình mới chính xác cụ thể, rútngắn thời gian chỉnh lý, giảm được khối lượng khoan khảo sát

2 Nội dung và khối lượng tài liêu thu thập

Công tác thu thập tài liệu được tiến hành ngay sau khi nhận nhiệm vụkhảo sát Các tài liệu thu thập phải đảm bảo đầy đủ, chính xác, rõ ràng, baogồm: các tài liệu về địa chất, địa chất thủy văn, các hiện tượng địa chất côngtrình và toàn bộ tài liệu khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn trước Cụ thểthu thập các tài liệu sau:

- Bản đồ trầm tích Đệ Tứ khu vực nghiên cứu;

- Tài liệu địa lý tự nhiên, dân cư, kinh tế, giao thông khu vực nghiên cứu;

- Tài liệu về địa chất, địa hình- địa mạo và địa chất thủy văn khu vực xâydựng và vùng phụ cận;

- Tài liệu về tải trọng và kết cấu công trình;

3 Phương pháp tiến hành

Công tác thu thập tài liệu được tiến hành bằng phương pháp đọc, ghi,chép, scan, photocopy, Trong quá trình thu thập cần chọn lọc tránh lãng phí

3.2.2 Công tác trắc địa

Trang 33

1 Mục đích:

Xác định và đưa các công trình thăm dò từ bản vẽ ra thực địa và ngượclại xác định tọa độ các công trình thăm dò, đưa chúng lên bình đồ khi có sựthay đổi vị trí của các công trình thăm dò so với vị trí thiết kế, xác định cao độcủa các công trình thăm dò đó

2 Khối lượng công tác:

Dự kiến khối lượng công tác trắc địa được tiến hành ở giai đoạn nàylà 42

điểm , còn đưa ngược lại vị trí thi công không đúng vị trí đã thiết kế, có thể

dự kiến tất cả các điểm

Bảng 3.1 Khối lượng tiến hành công tác trắc địa.

3 Phương pháp tiến hành

Dùng máy kinh vĩ và máy thuỷ chuẩn để xác định

Đưa các điểm thăm dò từ sơ đồ ra thực địa

Để đưa các điểm thăm dò từ sơ đồ bố trí các công trình thăm dò ra ngoài thực địa, có thể sử dụng máy kinh vĩ, trên cơ sở các điểm lưới trắc địa trênkhu vực xây dựng (được lập từ một mốc ta mua của cơ quan tắc địa) Ta giả

Trang 34

sử tọa độ của hai điểm trong lưới là M1(X1, Y1, H1) và M2 (X2,Y2, H2).Giả sửđưa hố khoan K4 từ sơ đồ bố trí ra ngoài thực địa, cách tiến hành như sau:Trước hết, ở trên sơ đồ, bằng phương pháp đồ giải xác định được toạ độ hố

khoan K4(XK4, YK4) và khoảng cách tới M1, M2 tương ứng là S1 và S2 Đogóc

M1M2K4 (góc M5M4K4) là a(b) Ngoài thực địa, đặt máy tại M1 ( hoặc M2) ngắm về phía M2(K4) sau đó quay ống kính 1 góc a(b), dùng thước thép đomột đoạn từ M1(M2) theo hướng tia ngắm bằng S1 (S2), đầu mút của đoạnthẳng này là vị trí hố khoan K4 cần xác định Tiến hành tương tự đối với cácđiểm thăm dò khác

Sau khi thi công xong cần tiến hành xác định lại toạ độ, cao độ cácđiểm thăm dò để đưa chúng lên sơ đồ Cách xác định như sau:

Xác định toạ độ

Giả sử muốn xác định toạ độ K4 ta cũng dùng máy kinh vĩ, sử dụng phươngpháp toạ độ vuông góc dựa vào M1, M2 Đặt máy tại M1 (M2) ngắm vềM2(M1) sau đó quay ống kính về K4 được góc bằng b(a) Đo khoảng cách từM1(M2) đến K4.Từ đó xác định được góc phương vị aM1K4 theo công thứcsau:

aM1K4= aM1M2 + b - 180o (aM1M2 là góc phương vị đoạn M1M2)

Toạ độ hố khoan K4(XK4, YK4) được xác định theo công thức:

K4 M1

Trang 35

XK4=XM1+ S1CosaM1K4

YK4=YM1+ S1SinaM1K4

Trong đó:

XM1, YM1- toạ độ điểm M1

S1- chiều dài đoạn M1K4( được đo bằng thước dây thép )

Xác định cao độ

Muốn xác định cao độ hố khoan K4, dựa vào điểm M1, dùng máy thuỷ chuẩn đặt ở giữa K4 và M1 Dựng hai mia tại hai điểm M1 và K4 Ngắm về mia đặt tại M1 đọc được số đọc trên mia (a), quay ống kính về mia đặt tại K4 đọc được số đọc (b) Từ đó xác định được chênh cao giữa hai điểm M1 và K4

hM1K4= (a) - (b)Hình 3: Sơ đồ xác định toạ đ lỗ khoan K2 ộ lỗ khoan K2 ngoài thực địa

b

a M2K4

K4 M1

M5

s1

s2

a M1K4

a

Trang 36

Vậy cao độ điểm thăm dò K4 được xác định theo công thức:

HK4= hM1K4+ HM1

Trong đó: HM1- cao độ của hố khoan M1

Tiến hành tương tự như đối với các điểm thăm dò khác

3.2.3 Công tác khoan thăm dò

1 Mục đích

Công tác khoan thăm dò là một dạng công tác rất cần thiết trong khảo sát địachất công trình Công tác này hầu như được thực hiện ở hầu hết các giai đoạnkhảo sát Càng về giai đoạn khảo sát ĐCCT chi tiết, do yêu cầu độ chính xáccủa tài liệu phục vụ cho thiết kế, công tác khoan là không thể thiếu Kết quảcông tác khoan có tính chất quyết định đến chất lượng và giá thành cácphương án Công tác khoan được tiến hành nhằm mục đích:

- Xác định chính xác phạm vi phân bố và ranh giới địa tầng đất đá khu vực;

- Kết hợp lấy các mẫu đất để xác định tính chất cơ lý;

- Xác định chiều sâu mực nước ngầm đồng thời lấy mẫu nước để phân tíchthành phần hoá học, đánh giá khả năng ăn mòn bê tông;

- Ngoài ra kết hợp với một số thí nghiệm ngoài trời để xác định khả năng chịutải của đất nền cũng như tính toán khả năng chịu tải của cọc

2 Nội dung và khối lượng công tác khoan

a/ Nguyên tắc bố trí mạng lưới hố khoan và chọn chiều sâu hố khoan

- Nguyên tắc bố trí mạng lưới thăm dò

Mạng lưới hố khoan thăm dò được bố trí dựa vào giai đoạn khảo sát,mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT, cấp công trình, quy mô, kết cấu tải

M t thuỷ chuẩn ặt thuỷ chuẩn

Hình 4: Sơ đồ xác định cao đ lỗ khoan K4 ộ lỗ khoan K2 ngoài thực địa

K4

b

M1 M1 a

Trang 37

trọng công trình Các hố khoan được bố trí ngay trên chu vi xây dựng và bốtrí tại các đoạn đường thiết kế đặc biệt, tại vị trí xây dựng các hạng mục côngtrình cầu cống, đường hầm , Khoảng cách giữa các hố khoan phụ thuộc giaiđoạn khảo sát ĐCCT, mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT, và cấp côngtrình Công trình xây dựng nằm trên địa hình khá bằng phẳng, địa tầng đất đágôm 2 lớp nằm gần song song với nhau Theo 22 TCN 263-2000, giai đoạnthiết kế kĩ thuật và thi công thì công tác thăm dò được tiến hành bằng các lỗkhoan trên tim tuyến với cự ly từ 50- 100m Mục đích chủ yếu của công táckhoan là phát hiện tầng đất yếu Trong trường hợp đặc biệt nền đường đào sâucông tác thăm dò được tiến hành đặc biệt với các lỗ khoan cách nhau từ 50-100m Cách 100-150m bố trí 1 mặt cắt ĐCCT với 3 lỗ khoan Chiều sâukhoan tùy thuộc vào bề dày tầng phủ.

- Thiết kế chiều sâu hố khoan

Công tác khoan đào thăm dò nhìn chung được tiến hành với khốilượng lượng hạn chế Các công trình thăm dò chủ yếu được bố trí theo tim cácphương án và một số mặt cắt ngang, tại những khu vực có điều kiện ĐCCTphức tạp hay tại vị trí xây dựng các hạng mục công trình đặc biệt Chiều sâu

hố khoan thăm dò theo tiêu chuẩn 22TCN 263-2000 có thể xác định như sau:

- Đối với nền đường đắp: là tuyến đường làm mới, cứ 1km bố trí tốithiểu 1 lỗ khoan sâu từ 5 đến 7m Trong trường hợp điều kiện ĐCCT phức tạpthì cự ly lỗ khoan có thể giảm, cụ thể do chủ nhiệm nghiệp vụ đề xuất với chủđầu tư để có quyết định sao cho phù hợp

- Đối với nền đường đào: Tại những khu vực có điều kiện ĐCCT đơngiản thì cứ cách 2km bố trí 1 lỗ khoan sâu trung bình 5m Chiều sâu này cóthể thay đổi tùy thuộc vào chiều dày của tầng phủ Tại khu vực có điều kiệnĐCCT phức tập thì có thể ngắn hơn

b Khối lượng công tác khoan thăm dò

Căn cứ vào yêu cầu của giai đoạn thiết kế kỹ thuật và đặc điểm cấu trúcđịa chất của khu vực mà trong giai đoạn này ta tiến hành khảo sát với 42 hốkhoan thăm dò, khoảng cách giữa các hố khoan dọc theo tim tuyến là từ 50-100m.Cứ 100m bố trí 1 mặt cắt ngang với 3 hố khoan.Theo chiều sâu vùnghoạt động nén ép bố trí chiều sâu các hố khoan thăm dò từ vị trí km 20+760

Trang 38

đến km 21+550 là 15m một hố khoan và từ km 21+650 đến km 22+150 là14m, tổng số mét dự khoan là 612m.

Bảng 3.2: khối lượng công tác khoan

Kí hiệu

Chiều sâuthiết kế (m) Vị Trí Nhiệm vụ HK1 15

Lề đường bên tráiKm20+760

Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí

Lề đường bên trái

Km 20+860 Xác định địa tầng, lấy mẫu đất, thí

nghiệm SPTHK10 15

nghiệm SPTHK11 15

Lề đường bên phảiKm21+060

nghiệm SPTHK12 15

Tim đườngKm21+160

nghiệm SPTHK13 15

nghiệm SPTHK14 15

nghiệm SPT

Trang 39

HK15 15

nghiệm SPTHK16 15

nghiệm SPTHK17 15

nghiệm SPTHK18 15

nghiệm SPTHK19 15

nghiệm SPTHK20 15

nghiệm SPTHK21 15

nghiệm SPTHK22 15

nghiệm SPTHK23 15

nghiệm SPTHK24 15

nghiệm SPTHK25 14

nghiệm SPTHK26 14

nghiệm SPTHK27 14

Lề đường bên phải Km21+650

nghiệm SPTHK28 14

nghiệm SPTHK29 14

nghiệm SPTHK30 14

Lề dường bên tráiKm21+750

nghiệm SPTHK31 14

nghiệm SPT

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	2,07 MB