BP_Bài Giảng_Tài Liệu Khảo Sát Địa Chất

KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 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 dò để giải định tính, định lượng vấn đề mà giai đoạn đo vẽ tồn Tiến hành thí nghiệm đặc tính cơ-lý đất đá để làm cơng trình, vật liệu xây dựng o Nghiên cứu vấn đề khác để làm sở cho việc khắc phục điều kiện địa chất khơng thuận lợi như: Khảo sát địa chất cơng trình cơng tác khoa học- kỹ thuật phức tạp, đó, cần phải tn theo ngun lý sau : + Ngun lý kế thừa + Ngun lý giai đoạn + Ngun lý kết hợp khảo sát địa chất cơng trình Các phương pháp khảo sát - Đo vẽ đồ địa chất cơng trình - Khoan đào thăm dò - Đo địa vật lý lổ khoan, bề mặt địa hình - Thí nghiệm phòng mẫu chọn - Thí nghiệm ngồi trời địa chất cơng trình địa chất thuỷ văn I Đo vẽ địa chất cơng trình Nhược điểm lớn cơng tác đo vẽ đồ địa chất cơng trình khơng thể quan sát lớp đất đá, tượng địa chất sâu, lớp bị che phủ trầm tích mềm rời khác Tuy nhiên, cơng tác khảo sát tiến hành đầu tiên, qua đó, ta đánh giá sơ điều kiện địa chất cơng trình phạm vi khảo sát II.Cơng tác khoan đào thăm dò Các cơng trình khoan đào thăm dò bao gồm ; hố đào thăm dò, hố khoan thăm dò, hào thăm dò, hầm thăm dò Hố đào thăm dò thường có tiết diện hình chữ nhật với kích thước (1.5x2.5)m Chiều sâu đào thăm dò thường khơng lớn (thơng thường nhỏ 10m) Đơi khi, chiều sâu hố đào thăm dò sâu hơn, lúc đó, phải có vật liệu để chống đỡ thành hố đào (trường hợp thường gọi giếng đào thăm dò Nói chung, hình thức đào thăm dò có ưu điểm quan sát địa tầng, đặc điểm địa chất trực quan, xác nhược điểm tốn nhiều nhân cơng, độ sâu khảo sát khơng lớn, khó khăn gặp lớp đất đá cứng chắc, mực nước ngầm nơng Cơng tác khoan thăm dò khắc phục nhược điểm nói trên, độ sâu khoan thăm dò lên đến 1000m Thành phần tính chất đất đá nghiên cứu qua việc lấy mẫu từ hố khoan (nếu khoan có lấy mẫu) đơi nghiên cứu thành phần đất đá thơng qua vụn vỡ đất đá (nếu khoan phá huỷ) Có hai nhóm phương pháp khoan thăm dò : khoan tay khoan máy Hiện nay, có phương pháp khoan phổ biến khảo sát địa chất cơng trình: khoan xoay, khoan đập khoan xoay – đập Thăm dò địa vật lý Ưu điểm phương pháp +Có thể nghiên cứu cấu tạo địa chất độ sâu lớn (có lên đến 1000m) + Đơi loại tín hiệu phát cho nhiều loại thơng tin : tính chất đất đá, mặt cắt địa chất + Việc nghiên cứu địa vật lý theo ý nghĩa tự thân nghiên cứu khối khơng gian nên thích hợp cho việc nghiên cứu tổng quan địa chất khu vực + Các kết đo địa vật lý thường ghi lại thiết bị tự động nên tính khách quan số liệu cao + Một số thiết bị đo địa vật lý gọn nhẹ, tính động cao, suất làm việc tương đối lớn nên phù hợp khảo sát địa chất cơng trình Nhược điểm phương pháp Kết đo chịu ảnh hưởng kết hợp nhiều yếu tố, ví dụ điện trở đất đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố : độ rỗng, độ ẩm, tỷ trọng, nhiệt độ nên khó phân biệt yếu tố có ảnh hưởng định đến kết đo, thế, phương pháp địa vật lý khảo sát thường áp dụng biết mối liên hệ yếu tố ảnh hưởng chủ yếu với kết đo Phương pháp điện: dựa sở loại đất đá khác có độ ẩm khác có điện trở khác Phương pháp chấn động : Khảo sát địa chất cơng trình phương pháp chấn động dựa vào ngun lý nghiên cứu phương vận tốc truyền sóng đàn hồi phát sinh va chạm hay nổ trong lớp phần vỏ Quả đất Thí nghiệm địa chất cơng trình Cơng tác thí nghiệm phòng Việc tiến hành thí nghiệm phòng có ưu điểm nhanh, dễ thực hiện, tốn kém, xác định nhiều tiêu mẫu Nhược điểm số loại đất đá, việc lấy mẫu nhỏ khó đảm bảo tính ngun dạng Kết thí nghiệm khơng xác so với điều kiện tự nhiên đất đá Các thí nghiệm lý học học đất : Trong thí nghiệm thuộc cơng tác khảo sát địa chất cơng trình, mẫu đất, chia làm dạng thí nghiệm : thí nghiệm đất thí nghiệm đất sử dụng làm vật liệu đắp Phổ biến thí nghiệm nén, thí nghiệm cắt, thí nghiệm xun, thí nghiệm đầm nén thí nghiệm xác định tiêu chun mơn khác Các thí nghiệm lý học, hố học sinh học nước đất Thí nghiệm ngồi trường Thí nghiệm hút nước Các tài liệu thí nghiệm lập để tập hợp lập đồ thị Q = f(S), q Thí nghiệm đổ nước hố đào                     =f(S) tính hệ số k   Hệ số thấm được xác định sơ bộ theo cơng thức  Q K=   F     Tuy nhiên để xác định hơn có thể tính theo cơng thức sau:    QZ   K= F (H k + h + Z )     Q : lưu lượng nước đổ (m3/ng) K : hệ số thấm (m/ng) F : tiết diện vòng kim loại kim loại (m3) (0,1m3) Hk : áp lực mao dẫn hình thành nước thấm vào đất, 0,5 chiều cao mao dẫn h : bề dày lớp nước mặt đất Z: chiều sâu thấm Phương pháp nén tĩnh hố đào Hình 8.2: Sơ đồ thí ngiệm nén tĩnh Dầm gánh Kích Cọc neo Bàn nén Trên sở quan sát tải trọng nén độ lún bàn nén, người ta thành lập độ thị quan hệ độ lún bàn nén tải trọng S = f(S) Giá trị mơđun biến dạng E xác định theo cơng thức sau E = (1− μ2 ) P Sd Trong đó: E – mơđun biến dạng , kg/cm2 P – tải trọng tác dụng lên bàn nén, kg d- đường kính bàn nén, cm S – độ lún cuối bàn nén, cm - hệ số nở hơng đát, cát cát pha 0,3; sét pha 0,35; sét 0,42 Thí nghiệm nén hơng Xác định tính chất biến dạng đất cát – sét hố khoan Phương pháp nhằm đo độ lún đất tạo thành hố khoan tác dụng áp lực Bình khí nén; 2.Bình đo thể tích; Đồng hồ đo áp lực; 4.Buồng cơng tác; Các buồng phụ; 6.Ống dẫn nước; 7.Ống dẫnkhí; 8.Lực ép thành hố khoan Mơ đun biến dạng xác định theo cơng thức: E = (1 + μ ).ro đó: dP dr dσ- gia số áp lực; dr- gia số biến dạng hướng tâm ứng ứng với gia số áp lực ro - bán kính buồng áp lực ban đầu; μ - hệ số nở hơng Thí nghiệm xun Thí nghiệm xun động Ngun lý phương pháp thí nghiệm cho búa nặng 63.5+-1 Kg rơi từ độ cao 76 cm Số lần búa rơi để đóng mũi xun vào đất 30 cm coi lực kháng xun N (Theo TCXDVN trị số ký hiệu N30) Phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm (độ sâu, tình trạng thiết bị, điều kiện địa chất thuỷ văn…) mà số lần búa đóng thực tế N phải hiệu chỉnh cho phù hợp N h = 15 + (N − 15) Dựa vào kết thí nghiệm (N, Nh), bảng tiên định cơng thức thực nghiệm phân loại đất, xác định trạng thái đất, mođun biến dạng, góc ma sát đất cát, độ sệt đất loại sét, sức chịu tải cho phép đất Ví dụ theo TCXD 226-1999 kết xun SPT diễn dịch sau: Đối với đất hạt rời dựa vào N30để xác định độ chặt tương đối D, góc ma sát mođun biến dạng E theo bảng cơng thức Terzaghi Peck: E = α + β ( N 30 + ) Trong đó: hệ số thực nghiệm 40 N30 >=15 N30 80 40 - 45 Rất chặt Trạng thái Đối với đất dính quan hệ N30 với độ sệt độ bền nén nở hơng qn sau: Quan hệ N30 với độ sệt qn đất dính N30 Độ sệt qn, kg/cm2 4,0 Quan hệ số búa nện với tiêu vật lý, học đất (khi xun sâu 30cm Đất dính Đất xốp (C=0) Số búa nện Độ sệt B Cường độ cho phép Số búa nện Độ chặt tương đối D 0-2 >1 0,00,25 0-4 0,00,15 50 >0,75 >45 >30 >4 Thí nghiệm xun tĩnh Trong phương pháp xun tĩnh mũi xun ấn từ từ vào đất áp lực định Người ta ghi lại áp lực cần thiết để xun mũi xun vào đất đá Phương pháp xun tĩnh áp dụng cho hầu hết loại đất Có loại thiết bị xun tĩnh xun tĩnh điện Thiết bị xun tĩnh sử dụng phổ biến Việt Nam xun CPT máy xun Gauda Hà Lan Kết thí nghiệm xun gồm: sức kháng đầu mũi đơn vị qc sức kháng sát bên hơng đơn vị fs Đối với thí nghiệm xun điện ngồi hai đại lượng xác định áp lực nước lỗ rỗng Dựa vào kết thí nghiệm xun tĩnh (qc, fs) cơng thức thực nghiệm bảng tiên định phân loại đất, xác định trạng thái chặt đất cát, độ sệt đất loại sét, góc ma sát cát, mođun biến dạng đất cát, sét sức chịu tải móng cọc, móng nơng Xác định độ chặt đất cát theo sức kháng đơn vị đầu mũi xun (tiêu chuẩn TCVN 174 - 1989 ) Loại cát qc (105 Pa) Độ chặt Cát hạt thơ trung 150 < qc Chặt 50 < qc =< 150 Chặt vừa qc < 50 Rời 120 < qc Chặt 40 < qc =< 120 Chặt vừa qc < 40 Rời 100 < qc Chặt 30 < qc =< 100 Chặt vừa qc < 30 Rời 70 < qc Chặt 20 < qc =< 70 Chặt vừa qc < 20 Rời Cát hạt mịn Cát lẫn bụi Cát bụi bão hồ Thí nghiệm cắt quay (Vane test): Thí nghiệm cắt quay phương pháp để đánh giá sức chống cắt loại đất yếu : đất loại sét có độ sệt lớn, than bùn, mùn hữu h d dụng cụ cắt có cánh cần 3.ống chống giá thiết bị đo dụng cụ, có cấu truyền động để làm quay cánh h chiều cao cánh d đường kính cánh Ở hình ta thấy cánh quay, đất bị cắt theo mặt trụ với chiều cao h đường kính d Lúc sức chống cắt bằng: τ= M max K Trong đó: - sức chống cắt đất kg/cm2 Mmax: mơmen xoắn cực đại, kg.cm K: đại lượng khơng đổi cánh cắt (cm3) phụ thuộc vào chiều cao h đường kính d nó: πd h ⎛ d ⎞ K= ⎜1 + ⎟ ⎝ 3h ⎠ Kích thước cánh cắt hệ số K Số hiệu loại cánh cắt Chiều cao h (cm) Đường kính d (cm) Chiều dày cánh δ (cm) Hệ số cắt cánh K (cm3) BS 1377 10 5.0 0.3 458 11 5.5 0.3 610 15 7.5 0.35 1545 20 7.5 0.35 1978 20 10.0 0.4 3663 BORE HOLE LOG HÌNH TRỤ HỐ KHOAN PROJECT: ELEVATION OF GROUND WATER Công trình: AT THE DRILLING TIME LOCATION (Vò trí) : (Mực nước ngầm thời điểm khoan) BOREHOLE No (Hố khoan số): BH2 APPEARANCE (Xuất hiện): -3.0m TOTAL DEPTH OF HOLE (Độ sâu hố khoan): 14.0m DATE (Ngày đo): TOP ELEVATION OF HOLE (Cao độ miệng hố): +0.0 0.4 0.0 -0.4 0.4 2.9 3.3 -3.3 4.5 -4.5 1.2 2.0 6.5 8.8 STATIC (Ổn đònh): -4.5m MẶT CẮT ĐỊA CHẤT 1/100 −1 − m 2−3 2.0 − 2.5m 2−5 − m 2−7 5 − m -6.5 2.3 -8.8 10 36 2−9 − m − 11 S.P.T SOIL GRAPH Chùy tiêu chuẩn COMPLETION (Hoàn thành): 21 - 11 - 2000 Bề dày (m) THICKNESS (in m) Cao độ (m) ELEVATION (in m) Tên lớp Độ sâu (M) LAYER NAME DEPTH (in m) STARTING (Khởi công) : DATE (Ngày đo): SOIL DESCRIPTION SPT SPT DIAGRAM MÔ TẢ ĐẤT (N) Biểu đồ SPT 10 20 30 40 50 >60 Xà bần gạch, cát, đá 4 13 14 14 Sét pha cát màu xám vàng, xám trắng, trạng thái dẻo nhão - dẻo mềm Sỏi sạn laterite lẫn sét pha cát màu nâu đỏ, nâu vàng trạng thái nửa cứng - cứng 28 Sét pha cát lẫn sỏi sạn laterite màu xám trắng, nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm Sét pha cát màu xám trắng đốm vàng nhạt, trạng thái dẻo mềm Cát mòn lẫn bột màu vàng 28 MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Đứng: 1/200 Ngang: 1/200 Tỷ lệ: Cao độ 0m -2m -4m 3.3m 4.5m -6m 6.5m -8m -10m -12m 4.3m 5.0m 7.0m 8.8m 9.0m 12.0m 12.4m -14m -16m -18m -20m 20m 20m -22m -24m Ký hiệu hố khoan Cao độ miệng hố Khoảng cách (m) 0.0m 0.0m 30m ... sâu (M) LAYER NAME DEPTH (in m) STARTING (Khởi công) : DATE (Ngày đo): SOIL DESCRIPTION SPT SPT DIAGRAM MÔ TẢ ĐẤT (N) Biểu đồ SPT 10 20 30 40 50 >60 Xà bần gạch, cát, đá 4 13 14 14 Sét pha cát