Ôn tập địa chất công trình

KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH Khảo sát địa chất cơng trình nhằm xác định điều kiện địa chất cơng trình phục vụ cho việc thiết kế, thi cơng quản lý khai thác cơng trình Các giai đoạn thiết kế Các giai đoạn khảo sát ĐCCT Khảo sát ĐCCT Sơ lược : xác định khu vực bố trí cơng trình, chọn vị trí có triển vọng xây dựng Khảo sát ĐCCT Sơ bộ:Chọn phương án tuyến hợp lý KTKT nhất, cung cấp tài liệu cần thiết để thiết kế sơ Khảo sát ĐCCT Chi tiết: xác hóa vị trí xây dựng hạng mục ctr, chiều sâu lớp đặt móng, giải pháp móng, kết cấu cơng trình, biện pháp xử lý cơng trình… Khảo sát ĐCCT Bổ sung: xác hóa tài liệu giai đoạn TKKT, giải pháp thi cơng hố móng biện pháp cơng trình khác Nhiệm vụ tổ hợp phương pháp khảo sát ĐCCT - Đánh giá làm sáng tỏ điều kiện ĐCCT khu vực xây dựng - Dự đốn tượng địa chất bất lợi xảy q trình thi cơng khai thác cơng trình - Đề xuất biện pháp xử lý điều kiện ĐCCT khơng thuận lợi - Thăm dị đánh giá nguồn vật liệu xây dựng tự nhiên khu vực gần khu vực xây dựng Nội dung khảo sát địa chất cơng trình + Làm rõ điều kiện địa chất khu vực dự kiến xây dựng cơng trình + Dự đốn tượng địa chất xảy q trình thi cơng, khai thác sử dụng cơng trình + Đề xuất biện pháp xử lý điều kiện địa chất cơng trình khơng có lợi Để hồn thành nhiệm vụ trên, nội dung khảo sát địa chất cơng trình bao gồm : + Thu thập nghiên cứu tất tài liệu địa chất cơng trình tài liệu có liên quan khu vực dự kiến khảo sát, + Tiến hành khảo sát địa chất thực địa bao gồm: Đo vẽ đồ địa chất cơng trình, địa chất thuỷ văn, địa mạo-tân kiến tạo nhằm giải vấn đề địa chất nhanh chóng + Từ sở đo vẽ đồ, tiến hành thăm dị để giải định tính, định lượng vấn đề mà giai đoạn đo vẽ cịn tồn + Tiến hành thí nghiệm đặc tính cơ-lý đất đá để làm cơng trình, vật liệu xây dựng + Nghiên cứu vấn đề khác để làm sở cho việc khắc phục điều kiện địa chất không thuận lợi + Trong trình khai thác, sử dụng cơng trình cịn tiến hành công tác quan trắc để chỉnh lý tài liệu địa chất sử dụng trình thiết kế, thi cơng cơng trình Khảo sát địa chất cơng trình cơng tác khoa học- kỹ thuật phức tạp, đó, cần phải tuân theo nguyên lý sau : + Nguyên lý kế thừa + Nguyên lý giai đoạn + Nguyên lý kết hợp khảo sát địa chất cơng trình Điều kiện địa chất cơng trình bao gồm: Vị trí địa lý, tình hình dân cư kinh tế khu vực xây dựng Địa hình, địa mạo Cấu tạo địa chất Tính chất lý đất đá: chọn lựa để tiến hành thí nghiệm báo cáo tùy theo yêu cầu mục đích cơng tác khảo sát Các tượng địa chất Tình hình vật liệu xây dựng Điều kiện địa chất thủy văn Vấn đề ĐCCT xây dựng cơng trình thủy cơng: Tính chất khơng đồng đặc điểm cấu tạo khối đá làm đập: thành phần, tính chất, cấu tạo Sự tập trung cục ứng suất khối đá:do áp lực địa tầng, lực động đất, lực kiến tạo khác Sự phát triển hệ thống đứt gãy khe nứt khối đá: Đặc điểm phong hóa khối đá: Vấn đề tái tạo bờ bồi lấp lịng hồ:do sóng gió, dịch chuyển đất đá bờ hồ phá hủy tạo trắc diện cân Vấn đề ngập bán ngập: nước hồ dâng cao gây lầy hóa Vấn đề thấm nước: thân, nền, vai đập chênh cao cột nước Vấn đề trượt, đổ đá, lở đá: Vấn đề động đất kích thích Vấn đề ĐCCT cơng trình Dân dụng công nghiệp Sức chịu tải không phù hợp đất nền: Khi thi cơng cơng trình vùng đất mềm yếu có khả chịu tải thấp Biến dạng lún, lún không lớn đất nền: liên quan mật thiết với sức chịu tải đất - Cấu trúc không đồng nhất, đặc biệt chiều sâu nằm lớp đất yếu biến đổi mạnh đới ảnh hưởng cơng trình - Kết cấu cơng trình có khác biệt kích thước, tải trọng, chiều sâu chơn móng xây dựng tầng hầm - Cơng trình xây dựng nằm liền kề làm tăng tải trọng phụ thêm cho cơng trình Biến dạng phá hủy cắt đất nền: biến dạng lún chưa đạt đến trạng thái giới hạn, Vấn đề nước chảy vào hố móng: Cát chảy: Vấn đề bục đáy hố móng : Vấn đề đẩy trồi đáy hố móng: đất đáy hố móng đất dính, đất có tính trương nở gặp nước Vấn đề trượt thành hố móng: xảy đất đá thành hố ổn định, có xu hướng phá hoại dịch chuyển phía đáy hố móng, làm biến đổi hình dạng thành hố móng Hiện tượng Cactơ Động đất Đối với cơng trình cầu Vấn đề xâm thực dịng sơng trụ mố cầu: Vấn đề ổn định: Vấn đề ổn định đường dẫn vào cầu đánh đường đắp xây dựng đất yếu Vấn đề ổn định trụ cầu bao gồm ổn định lún ổn định trượt tác động dòng chảy vào trụ mố cầu Riêng mố cầu làm việc tường chắn vấn đề ổn định trượt mố cầu áp lực chủ động đường đắp phía sau mố gây nên cần ý Vấn đề đường Vấn đề ổn định đất yếu; Vấn đề ổn định bờ đường đắp, đường đào; Vấn đề nước mặt; Vấn đề xói lở sơng suối gây ra; trượt lở, đá đổ, sụt lở sườn dốc, mái dốc; lũ quét, lũ bùn đá, v.v Nguyên tắc bố trí cơng trình khoan đào thăm dị * Ngun tắc bố trí mạng lưới thăm dị a Mạng lưới thăm dò: Đường thẳng, chữ I, chữ T dạng hoa mai, hoa thị GĐ đầu: tuyến hay mạng lưới KS chi tiết : diện tích dự kiến xây dựng Đường giao thông, đường ống: tuyến KCN, khu quy hoạch: vng CT DD& CN: chu vi móng b Khoảng cách cơng trình thăm dị: theo TCVN Phụ thuộc: Loại qui mơ cơng trình xây dựng, Giai đoạn khảo sát, Mức độ phức tạp điều kiện ĐCCT, Mức độ quan trọng cơng trình xây dựng, Các điều kiện địa chất đặc biệt khác,… Mức độ phức tạp ĐK ĐCCT Đơn giản 50-75 Trung bình 30-40 Phức tạp 20-25 Khoảng cách nhỏ lớn nhất,m 75-100 40-50 25-30 *Chiều sâu thăm dò phụ thuộc: Mục đích nghiên cứu, Phạm vi đới ảnh hưởng cơng trình, Cấu trúc địa chất khu đất khảo sát,… Nếu đánh giá ổn định công trình chiều sâu thăm dị phải vượt q đới ảnh hưởng cơng trình xây dựng,… Thiết bị, trình tự thí nghiệm SPT Xuyên tiêu chuẩn SPT (TCVN 9351:2012) Thí nghiệm tiến hành đóng mũi xun hình ống vào đất đáy lỗ khoan đến độ sâu quy ước đếm số tạ (búa) đóng để đưa mũi xuyên vào độ sâu quy ước Số tạ (búa) đóng để đưa mũi xuyên vào độ sâu quy ước gọi sức kháng xuyên tiêu chuẩn Quy trình thí nghiệm xun tiêu chuẩn ghi kết quả: - Khoan tạo lỗ đến độ sâu dự định thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, - Vét đất đáy lỗ khoan, - Hạ ống mẫu chẻ hai xuống độ sâu thí nghiệm lắp ráp thiết bị thí nghiệm; - Vạch lên cần đóng khoảng độ sâu, khoảng 15cm; -Thả tạ búa rơi từ độ cao 76 cm, ghi số lần tạ đóng để đưa mũi xuyên cắm sâu vào đất khoảng 15cm; -Ghi số lần tạ đóng khoảng độ sâu bên Số tạ đóng độ sâu bên (30cm) sức kháng xuyên tiêu chuẩn quy ước ký hiệu N30; -Cứ tiếp tục khoan đến độ sâu thí nghiệm sau lắp đặt thiết bị thí nghiệm theo quy trình HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT Khái niệm: chấn động xảy vỏ đất nguyên nhân tự nhiên hoạt động kiến tạo, núi lửa, đá đổ, sập hang động cáctơ Căn vào nguyên nhân phát sinh có loại động đất sau Động đất sập lún: sập hang hốc ngầm tạo nên Động đất thường xảy gần mặt đất, nơi có loại đá hịa tan (thạch cao, đá vơi…) có cường độ tương đối nhỏ, mang tính cục khu vực Động đất núi lửa: nén ép khí núi lửa tạo nên Động đất xảy trước dung nham trào lên phun trào, phạn vi ảnh hưởng không lớn động đất loại không nhiều Động đất hoạt động kiến tạo: loại động đất phổ biến, có cường độ mạnh phạm vi ảnh hưởng lớn Các trận động đất lớn TG thường thuộc dạng Động đất có nguyên nhân hoạt động xây dựng cơng trình người Các nhân tố ảnh hưởng đến động đất ∗ Chiều dày trầm tích phủ thành phần đá gốc nằm dưới: Ở khu vực có lớp phủ trầm tích dày, cường độ động đất yếu khu vực có lớp phủ trầm tích mỏng ∗ Điều kiện nằm đất đá: cường độ động đất theo phương thẳng góc với phương cấu trúc đất đá (phân lớp, uốn nếp, đứt gãy) cách tâm khoảng định thường nhỏ cấp so với theo phương cấu trúc ∗ Điều kiện nằm đới đứt gãy sâu Trong đới đứt gãy, đá thường bị nứt nẻ, vỡ vụn mạnh Khi sóng địa chấn truyền thẳng góc với phương đứt gãy lượng địa chấn bị tiêu hao rõ rệt cường độ động đất giảm nhiều *Thành phần tính chất đất đá Thành phần tính chất đất đá có ảnh hưởng đến cường độ động đất Đất đá rắn khả hấp thụ lượng đàn hồi lớn, cường độ động đất giảm Cường độ động đất đá Granít nhỏ 1- đến cấp so với loại đất đá khác ∗ Điều kiện địa chất thuỷ văn Nước có khả hấp thụ lượng đàn hồi nhỏ Mực nước ngầm dâng cao cường độ động đất tăng Những nơi xây dựng hồ chứa nước, cường độ động đất tăng lên rõ rệt so với chưa xây dựng hồ chứa ∗ Đặc điểm địa hình Cường độ động đất tăng lên rõ rệt nơi có địa hình cao, dốc, phân cắt mạnh Ngồi ra, điều kiện địa hình này, động đất xảy ra, phát sinh tượng địa chất kèm theo đá đổ, đá lở, trượt, nguy hiểm Hậu - Làm suy giảm độ bền kháng cắt đất, giảm sức chịu tải đất cát bụi bão hòa nước; - Làm phát sinh tượng cát sụt, gây ngập lụt có động đất mạnh xảy ra; - Gây lún bổ sung lún lệch cơng trình; -Gây trượt lở sườn dốc, mái dốc cấu tạo từ đất cát bụi bão hòa nước, Biện pháp giảm nhẹ tác hại động đất - Chọn vị trí xây dựng, xây dựng nới phẳng, bị phân cách , mực nước ngầm nằm sâu, tránh xa đứt gãy kiến tạo - Chọn vật liệu xây dựng nhẹ xốp có tầng số dao động riêng khơng trùng với tầng số dao động đất đá - Khi thiết kế cơng trình đưa lực động đất vào tính tốn, thiết kế chọn độ sâu, chon móng sâu đặt trực tiếp đá gốc *Ảnh hưởng động đất đến cơng trình xây dựng Động đất ảnh hưởng đến điều kiện ổn định cơng trình cách: nguyên nhân trực tiếp gây phá hoại kết cấu, làm thay đổi trạng thái không đồng dẫn đến phá hoại gián tiếp công trình Ở vùng có cấp động đất = ɣ0(h+m) Trong đó: ɣđ dung trọng đất tầng khơng thấm m bề dày tầng khơng thấm đáy hố móng ɣ0 dung trọng nước h độ cao mực nước áp lực đáy hố móng • Phân loại nước đất theo kiểu trạng thái: tồn trạng thái: 22 - Rắn: nước trạng thái cứng phổ biến nhiệt độ bị hạ thấp xuống độ C Hơi (khí): nước trạng thái nằm phần lỗ rỗng đất khơng bão hịa, phổ biến đới thong khí Lỏng: gồm: + Nước kết hợp: Nước kết hợp mặt ngồi khống vật: Nước kết hợp yếu, nước kết hợp mạnh Nước kết hợp bên khoáng vật: Nước kết tinh, nước kết cấu, nước Zedit + Nước tự do: Mao dẫn: lớp nước độ từ nước kệt hợp mặt sang nước trọng lực Các phần tử nước chịu tác dụng trọng lực chịu ảnh hưởng trường lực tác dụng hạt Nước dễ chảy tác dụng ngoại lực trọng lực Nước trọng lực: phần nước cịn lại phía lớp nước mao dẫn, phần tử nước hoàn toàn chịu tác dụng trọng lực, phân bố lỗ rỗng, khe nứt, vận động nằm yên tùy theo điều kiện Sự vận động nước đất - - Sự vận động nước trọng lực môi trường lỗ rỗng đất đá gọi thấm Sự thấm môi trường lỗ rỗng đất đá khơng phụ thuộc vào kích thước lỗ rỗng khe nứt mà phụ thuộc vào hình dạng, mối liên hệ chúng với dc đặt trưng tốc độ bé trình vận động Quy luật vận động nước đất có dạng: + Vận động xem ổn định mực nước yếu tố khác địa chất luôn không đổi theo thời gian + Nếu mực nước thời điểm ln ln thay đổi theo thời gian, vận động khơng ổn định Định luật Đacxi Q=V.F=K.I.F=K với I= Trong đó: - K hệ số thấm đất đá - I gradient áp lực thấm 23 - Phát biểu: Vận tốc thấm tỉ lệ thuận bậc với gradient áp lực Vận động nước đất tuân theo định luật Đacxi khi: + Khi thấm xảy môi trường lỗ hổng đất đá hạt nhỏ kênh hở hẹp + Tốc độ thấm nhỏ gradient áp lực không lớn + Tốc độ thấm gradient áp lực thay đổi không đáng kể 24 ... dựng Nội dung khảo sát địa chất cơng trình + Làm rõ điều kiện địa chất khu vực dự kiến xây dựng công trình + Dự đốn tượng địa chất xảy q trình thi cơng, khai thác sử dụng cơng trình + Đề xuất biện... kết hợp khảo sát địa chất cơng trình Điều kiện địa chất cơng trình bao gồm: Vị trí địa lý, tình hình dân cư kinh tế khu vực xây dựng Địa hình, địa mạo Cấu tạo địa chất Tính chất lý đất đá:... kiến khảo sát, + Tiến hành khảo sát địa chất thực địa bao gồm: Đo vẽ đồ địa chất cơng trình, địa chất thuỷ văn, địa mạo-tân kiến tạo nhằm giải vấn đề địa chất nhanh chóng + Từ sở đo vẽ đồ, tiến