Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn :Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kĩ thuật đoạn tuyến trên

Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay, việc xây dựng cơ sở hạ tầng đường giao thông đang từng bước phát triển mạnh. Thái Bình cũng như các tỉnh ,thành phố khác trong cả nước từng bước tiến hành quy hoạch và mở rộng đô thị, cùng với đó là việc xây dựng và mở rộng nhiều khu công nghiệp để phát triển kinh tế. Tỉnh Thái Bình đã đạt được nhiều thành tựu trên mọi lĩnh vực và đang vươn mình để trở thành trung tâm kinh tế chính trị , văn hóa , và du lịch của cả nước. Tuy nhiên kéo theo đó là sự cần thiết của các tuyến đường giao thông huyết mạch để kết nối,giao lưu kinh tế,văn hóa.chính trị với các tỉnh thành khác là một điều rất quan trọng và cấp bách. Trong điều kiện kinh tế đất nước ta như hiện nay việc xây dựng,nâng cấp,cải các quốc lộ, tuyến đường trọng điểm là một việc rất cần thiết. Quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình là 1 quốc lộ rất quan trọng trong việc kết nối giao thông với các tỉnh lân cận phía Bắc như Hải Phòng,Quảng Ninh,Nam Định…Để đáp ứng yêu cầu trên , điều quan trọng là khi xây dựng các công trình chúng ta phải hiểu và khai thác triệt để việc sử dụng các điều kiện tự nhiên. Cần phải có đánh giá đúng đắn về điều kiện tự nhiên như : điều kiện khí hậu. khí tượng thủy văn, địa chất thủy văn, địa hình địa mạo, các quá trình và hiện tượng địa chất,tính chất của đất nền ảnh hưởng đến sự ổn đình và làm việc của công trình. Do đó đòi hỏi đội ngũ cán bộ kỹ sư có năng lực trình độ để giải quyết những vấn đề liên quan đến ngành địa chất công trình. Thực hiện phương châm “ Học đi đôi với hành , ký thuyết đi đôi với thực tế”. Vì vậy để cung cố kiến thức cho môn học “ địa chât công trình chuyên môn” tôi dã được giao đề tài đồ án môn học ‘Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn :Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kĩ thuật đoạn tuyến trên’ Qua đó giúp cho sinh viên : Cũng cố kiến thức môn học về khoa học ĐCCT và những môn học khác Nắm được các bước cũng như cách bố trí quy hoạch luận chứng các công các khảo sát cho các giai đoạn thiết kế Làm cơ sở để cho sinh viên làm đồ án tốt nghiệp sau này đạt kết quả tốt nhất. Sau 3 tháng làm đồ án với nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của Th.S Bùi Văn Bìnhhướng dẫn tôi đã hoàn thành đồ án với nội dung như sau: CHƯƠNG 1:Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn tuyến Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình; CHƯƠNG 2 : Dự báo các vấn đề địa chất công trình của đoạn tuyến Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình; CHƯƠNG 3: Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kĩ thuật; KẾT LUẬN CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO Phụ lục 1: Bản vẽ mặt bằng sơ đồ tài liệu thực tế khảo sát ĐCCT sơ bộ đoạn tuyến Km 17+410 đến Km 18+520quốc lộ 10 Phụ lục 2: Mặt cắt địa chất công trình đoạn tuyến Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình; Phục lục 3:Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đoạn tuyến Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình.

MỞ ĐẦU

Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay, việc xây dựng

cơ sở hạ tầng đường giao thông đang từng bước phát triển mạnh Thái Bìnhcũng như các tỉnh ,thành phố khác trong cả nước từng bước tiến hành quyhoạch và mở rộng đô thị, cùng với đó là việc xây dựng và mở rộng nhiều khucông nghiệp để phát triển kinh tế Tỉnh Thái Bình đã đạt được nhiều thành tựutrên mọi lĩnh vực và đang vươn mình để trở thành trung tâm kinh tế chính trị ,văn hóa , và du lịch của cả nước Tuy nhiên kéo theo đó là sự cần thiết củacác tuyến đường giao thông huyết mạch để kết nối,giao lưu kinh tế,vănhóa.chính trị với các tỉnh thành khác là một điều rất quan trọng và cấp bách.Trong điều kiện kinh tế đất nước ta như hiện nay việc xây dựng,nâng cấp,cảicác quốc lộ, tuyến đường trọng điểm là một việc rất cần thiết

Quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình là 1 quốc lộ rất quan trọngtrong việc kết nối giao thông với các tỉnh lân cận phía Bắc như HảiPhòng,Quảng Ninh,Nam Định…Để đáp ứng yêu cầu trên , điều quan trọng làkhi xây dựng các công trình chúng ta phải hiểu và khai thác triệt để việc sửdụng các điều kiện tự nhiên Cần phải có đánh giá đúng đắn về điều kiện tựnhiên như : điều kiện khí hậu khí tượng thủy văn, địa chất thủy văn, địa hìnhđịa mạo, các quá trình và hiện tượng địa chất,tính chất của đất nền ảnh hưởngđến sự ổn đình và làm việc của công trình Do đó đòi hỏi đội ngũ cán bộ kỹ sư

có năng lực trình độ để giải quyết những vấn đề liên quan đến ngành địa chấtcông trình

Thực hiện phương châm “ Học đi đôi với hành , ký thuyết đi đôi với thựctế” Vì vậy để cung cố kiến thức cho môn học “ địa chât công trình chuyên

môn” tôi dã được giao đề tài đồ án môn học ‘Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn :Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình.Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho

-Cũng cố kiến thức môn học về khoa học ĐCCT và những môn học khác -Nắm được các bước cũng như cách bố trí quy hoạch luận chứng các côngcác khảo sát cho các giai đoạn thiết kế

-Làm cơ sở để cho sinh viên làm đồ án tốt nghiệp sau này đạt kết quả tốtnhất

Sau 3 tháng làm đồ án với nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tìnhcủa Th.S Bùi Văn Bình hướng dẫn tôi đã hoàn thành đồ án với nội dung nhưsau:

CHƯƠNG 1:Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn tuyến Km 17+410

đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình;

CHƯƠNG 2 : Dự báo các vấn đề địa chất công trình của đoạn tuyến Km

17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình;

CHƯƠNG 3: Thiết kế phương án khảo sát địa chất công trình phục vụ cho

Phụ lục 2: Mặt cắt địa chất công trình đoạn tuyến Km 17+410 đến Km

18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình;

Phục lục 3:Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đoạn tuyến Km 17+410 đến Km

18+520 thuộc quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình

CHƯƠNG 1

ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐOẠN

KM 17+410 ĐẾN KM 18+520 THUỘC QUỐC LỘ 10 ĐI QUA

ĐỊA PHẬN TỈNH THÁI BÌNH

Điều kiện Địa chất công trình là tổng hợp các yếu tố địa chất tự nhiênảnh hưởng đến công tác thiết kế, xây dựng và sử dụng công trình Các yếu tốcủa điều kiện địa chất công trình bao gồm :

- Yếu tố địa hình địa mạo;

- Yếu tố địa tầng vào tính chất cơ lý của các loại đất đá;

- Yếu tố cấu tạo địa chất và đặc điểm kiến tạo ;

- Yếu tố địa chất thủy văn;

- Yếu tố về các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình ;

- Yếu tố vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên;

Tuyến đường Km 17+410 đến Km 18+520 trên quốc lộ 10 thuộc tỉnhThái Bình Đoạn tuyến này nằm trong khu vực huyện Đông Hưng tỉnh TháiBình

Dựa trên cơ sở các tài liệu khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn sơbộ: Tài liệu về địa hình địa mạo; địa chất thủy văn; các lỗ khoan khảo sátLK9, LK10, LK11 cùng với các mẫu thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lýtrong phòng; Giá trị xuyên tiêu chuẩn (SPT) ngoài hiện trường Chúng tôitiến hành đánh giá điều kiện ĐCCT khu vực xây dựng như sau:

1.1 Đặc điểm địa hình địa mạo

Công trình : Đoạn Km 17+410 đến Km 18 +520 trên quốc lộ 10 đi qua địa phận tỉnh Thái Bình nằm trên kiểu đồng bằng tích tụ, được cấu tạo bởi các

đá trầm tích có nguồn gốc sông với thành phần chính là sét, sét pha, cát, cát pha, cuội sỏi,….Cao độ địa hình thay đổi từ +4.6m đến +5.8m

Mặt bằng vị trí khu vực khảo sát tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho công tác vận chuyển máy móc, thiết bị và công tác khảo sát ngoài hiện

1.2 Địa tầng và các tính chất cơ lí của các lớp đất đá

Các chỉ tiêu E 0 , R 0 được tính như sau:

 Đối với đất dính:

+Mô đun tổng biến dạng được tính theo công thức (TCVN 4200 : 2012)

E0= β(1+e0 )

a1−2 m k (1-1)Trong đó:

β- hệ số phụ thuộc vào hệ số biến dạng ngang và được lấy theo từng loại đất:

- β = 0,43 đối với sét

-β =0,62 đối với sét pha

-β =0.74 đối với cát pha

+ Với đất có trạng thái dẻo chảy đến chảy ( Is =>0,75) thì mk =1

+Khi Is < 0,75 thì lấy theo bảng 1.1

Bảng 1.2 Hệ số m k ứng với e 0 của các loại đất

Lo iại H s l r ng eệ số lỗ rỗng e ố lỗ rỗng e ỗ rỗng e ỗ rỗng e 0

đ tất 0.45 e0.55 0.65 0.75 0.85 0.95 1.05Cát

R0: là sức chịu tải quy ước

A, B, D là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất, tra bảng theo quy phạm

m : Hệ số điều kiện làm việc, m = 1;

b: Chiều rộng móng quy ước, b = 1 m;

h: Chiều sâu móng quy ước, h = 1 m;

γw: Khối lượng thể tích tự nhiên của đất(g/cm3 ) ;

c: Là lực dính kết(kG/cm2 )

 Đối với đất rời:

+ Mô đun tổng biến dạng E0 tính theo công thức:

E0 = a + c.( σ + N ) ( kG/cm2) (1-3) Trong đó:

Hệ số a = 40 khi N >15 và a = 0 khi N <15;

N – giá trị xuyên tiêu chuẩn;

c – hệ số phụ thuộc loại đất, xác định theo bảng 1.3

Bảng 1.3 Hệ số phụ thuộc của loại đất

Loại

đất

Đất loạisét

Cátmịn

Cátvừa Cát to

Cát lẫn sỏisạn

Sạn sỏi lẫncát

- Cát thô vừa, không phụ thuộc độ ẩm 5 4

Lớp 1: sét pha màu nâu xám lẫn ít rễ cây ,trạng thái không đều

Lớp thứ nhất là lớp nằm trên cùng, diện phân bố hẹp trên khu vục khảo sát chỉ gặp tại các LK 2, 3, 4 Cao độ mặt lớp từ +6,0m đến +4,5m, cao độ đáy lớp từ + 5,3m đến +4,0m Chiều dày lớp từ 0,7m tại LK 2 đến 0.5m tại LK 4,

bề dày trung bình là 0,6m

Thành phần chủ yếu là sét pha màu nâu xám lẫn ít rễ cây, trạng thái không đều, có chỗ là đất đắp nền đường cũ, thành phần hỗn tạp, lớp này không lấy mẫu thí nghiệm.

Lớp 2: sét màu nâu,nâu vàng trạng thái dẻo mềm

Lớp 2 nằm dưới lớp 1 Có diện phân bố rộng rãi trong khu vực khảo sát,cao

độ mặt lớp từ +4,6 (LK11) đến +5,8 (LK9) Cao độ đáy lớp thay đổi từ +1.2m(LK10) đến +1.6m (LK11) Bề dày lớp đất này thay đổi từ 1.2 m đến 1.6 m chiều dày trung bình là 1.4 m

Thành phần chủ yếu sét màu nâu, nâu vàng trạng thái dẻo mềm

Ở lớp này ta tiến hành lấy 2 mẫu thí nghiệm.Tính chất cơ lý của lớp 2 được thể hiện ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Tổng hợp chỉ tiêu tính chất cơ lý của lớp 2

Lớp 3: Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám đen.

Lớp 3 xnằm dưới lớp 2 và gặp ở tất cả các lỗ khoan khảo sát có Cao độmặt lớp thay đổi từ -1.2m đến -9.0m (LK10).Cao độ đáy lớp thay đổi từ -7.4m(LK11) đến -9.0m (LK10).Chiều dày trung bình là 5.1m.Lớp này ta tiến hànhlấy 4 mẫu thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu cơ lý.Tính chất cơ lý của lớp 3được tổng hợp ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý lớp 3

STT Các chỉ tiêu cơ Ký hiệu Đơn vị Gía trị Giá trị Giá trị

Chiều dày trung bình của lớp 3 là 4,3m Các giá trị chỉ tiêu cơ lý trìnhbày trong bảng sau khi đã lấy mẫu thí nghiệm ở lớp này:

Tính sức chịu tải quy ước: Với φ= 7˚21’ tra bảng theo TCVN

9362-2012 ta được: A= 0,1; B=1,39; D=3.71

Suy ra:

R o=m [( A b+B h ) γ + D c] =1.[(0,1.100+1,39.100).1,7.10-3+0,08.3,71]=0.299kG/cm2

-Tính Mô đun biến dạng: Tra bảng ta có mk = 2.0,theo TCVN 9362-2012 ta

Lớp 4: Cát hạt nhỏ màu xám ghi, trạng thái chặt vừa.

Lớp đất có phạm vi phân bố rộng, gặp ở tất cả các lỗ khoan, nằm ngaydưới lớp 3 Các lỗ khoan trong đoạn tuyến chưa khoan hết bề dày lớp này.Cao độ mặt lớp thay đổi từ -7,4m (LK11) đến -9.0m (LK10) Thành phần củađất là cát hạt nhỏ, màu xám ghi, trạng thái chặt vừa ;

Theo TCVN 9362-2012 quy ước, ta có:

+ Mô đun tổng biến dạng lớp 4: E0 = 180 kG/cm2;

+ Sức chịu tải quy ước lớp 4: R0 = 2 kG/cm2

1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn

Nước dưới đất tồn tại trong các lớp trầm tích hạt rời Mực nước nằmcách mặt đất từ 3.6 đến 4.0m.Nước có nguồn gốc cung câp là nước mặt vànước mưa.Trong giai đoạn khảo sát sơ bộ chưa tiến hành lấy mẫu nước.Ảnh

hưởng của nước dưới đất là tương đối nhỏ với công trình và vật liệu xây dựngcông trình.

1.4 Kết luận và kiến nghị

Từ kết quả đánh giá điều kiện địa chất công trình, có thể nhận thấy :Nền đường thuộc loại phải đắp Cấu trúc nền đường tương đối đồng nhất,gồm 3 lớp Đáng lưu ý là lớp đất yếu - lớp 3 (Bùn sét pha lẫn hữu cơ màuxám đen) có chiều dày trung bình khoảng khoảng 5m, cần phải thiết kế xử lýtrước khi tiến hành đắp nền đường Ngay dưới lớp đất yếu là các lớp cát hạtnhỏ trạng thái rời xốp đến chặt vừa có sức chịu tải tương đối tốt

Về thiết kế, thi công, xây dựng công trình :

Từ các đặc điểm địa hình và địa tầng cho thấy việc xây dựng công trình làtương đối thuận lợi do địa hình khá bằng phẳng, giao thông thuận tiện Tuynhiên, do có mặt các lớp đất yếu khá dày và lại nằm gần mặt đất thiên nhiênnên để đảm bảo cho nền đất đắp ổn định cần phải tiến hành xử lý nền đất yếu

CHƯƠNG 2

DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CỦA

ĐOẠN TUYẾN TỪ KM 17+410 – KM 18+520

THUỘC QUỐC LỘ 10 ĐI QUA ĐỊA PHẬN TỈNH THÁI BÌNH

Vấn đề địa chất công trình (ĐCCT) là vấn đề địa chất bất lợi về mặt ổn định, về mặt kinh tế cũng như khả năng xây dựng và sử dụng công trình, phát sinh do điều kiện ĐCCT không đáp ứng được các yêu cầu làm việc bình thường 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 đề ĐCCT khác nhau Vì vậy, việc dự báo các vấn đề ĐCCT có ý nghĩa rất quan trọng, cho phép biết được những vấn đề bất lợi của điều kiện ĐCCT đến việc xây dựng một công trình cụ thể, từ đó cho phép đề ra các giải pháp thích hợp

2.1.Đặc điểm và các thông số kỹ thuật về thiết kế đoạn đường

Đoạn tuyến từ Km 17 +410 – Km 18+52 0 thuộc quốc lộ 10 đi qua địaphận tỉnh Thái Bình là tuyến đường cấp III đồng bằng, thiết kế theo tiêuchuẩn TCVN 4054 – 2005 và TCXD 104 – 2007 với các thông số sau:

+ Bề rộng mặt đường 24m;

+ Số làn xe chạy n = 6;

+ Độ dốc taluy m = 1: 2

+ Tải trọng thiết kế H30 – XB80;

+ Cao độ mặt đường thiết kế +9m

+ Đất đắp đường là đất cát hạt nhỏ với: Khối lượng thể tích  = 1,8 t/m3

Lực dính kết c = 0

Góc ma sát trong  = 320

Theo 22TCN 262 – 2000, yêu cầu đối với thiết kế xử lý nền đất yếu như sau:

- Nền đường trước khi thi công mặt đường, lượng lún cố kết còn lại được quyđịnh:

+  10 cm với vị trí gần mố cầu;

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

+  30 cm với các đoạn nền đắp thông thường

- Độ cố kết trong phạm vi có xử lý nền không nhỏ hơn 90%, hoặc tốc độlún còn lại nhỏ hơn hoặc bằng 2 cm/năm;

- Hệ số ổn định trượt cục bộ Kmin = 1,2 khi sử dụng kết quả thí nghiệm cắtcánh ngoài hiện trường, Kmin = 1,1 khi sử dụng kết quả nén nhanh không thoátnước trong phòng thí nghiệm

* Tổng tải trọng tác dụng tại tim đường:

Ptt = Pđ + P ht ; (T/m2) (2.1)Trong đó:

Pđ – tải trọng đất đắp, Pđ = H.d;

Pht – tải trọng do phương tiện giao thông gây ra

Tải trọng xe cộ được xem là tải trọng của số xe nặng tối đa cùng mộtlúc có thể đổ kín khắp bề rộng nền đường, phân bố đều trên 1 m chiều dàiđường

Theo tiêu chuẩn khảo sát đường ô tô 22TCN262 – 2000, tải trọng nàyđược xác định theo công thức sau:

h x = B L n G (2-2)Trong đó :

- G: trọng lượng một xe loại nặng nhất, G= 30 tấn;

- n: số làn xe, n = 6;

-: khối lượng thê tích đất đắp nền đường,  = 1.80 T/m3;

- L: phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc; L= 6,6m;

- B: bề rộng phân bố ngang của xe

B=n.b+(n-1).d+2e (2-3) Trong đó :

-b: khoảng cách giữa 2 bánh xe thường b = 1,8m; -d: khoảng cách ngang tối thiểu giữa 2 xe, d=1,3m; -e: bề rộng của lốp xe hoặc bánh xích, e = 0,50,8 => B = 6.1,8 + (6-1) 1,3 +2.0,6 = 18,5

Thay vào công thức (2-1) ta có :

hx = 0,82 (m)

Vậy với xe có tải trọng tối đa G= 30 tấn thì tải trọng do xe tạo ra tươngứng với chiều cao cột đất đắp thêm là 0,82m

2.2 Dự báo các vấn đề địa chất công trình

Như đã đánh giá ở trên nền đoạn tuyến khảo sát có lớp đất yếu (lớp bùn

sét pha lẫn hữu cơ màu xám đen,) khá dày Căn cứ vào tải trọng tác dụng vàchiều cao nền đường đắp ta thấy, khi xây dựng và sử dụng công trình, có thểphát sinh một số vấn đề địa chất công trình sau:

Tôi tiến hành lựa chọn mặt cắt tính toán trên nguyên tắc: lựa chọn mặtcắt tại những chỗ đất yếu dày có bề dày lớn nhất và tại những chỗ có chiềucao đắp lớn nhất

2.3 Các thông số kỹ thuật của mặt cắt ngang tính toán

2.3.1 Mặt cắt ngang tại LK9

Đây là mặt cắt có bề dày lớp đất yếu lớn nhất Cao độ tự nhiên là +5,8m Cao

độ mặt đường thiết kế là +9m thì chiều cao đắp sẽ là 3,2m

Địa tầng từ trên xuống gồm các lớp đất

Hình 2.1: Địa tầng các lớp đất đá tại mặt cắt

Lớp 2: sét màu nâu, nâu vàng, trạng thái dẻo mềm, chiều dày 1,6m

Lớp 3: sét pha màu xám đen, lẫn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy, chiều dày 6,8m.Lớp 4: cát hạt nhỏ màu xám ghi, trạng thái chặt vừa Các lỗ khoan chưa khoan hết chiều dày

Chiều cao đất đắp tính toán :

H d= h d+h x = 3,2 + 0.82 = 4,02 (m)Với chiều rộng mặt đường là 24 m Chiều cao lớp đất đắp là 4,02 m Hệ sốmái dốc là 1:2 Thì bề rộng của nề đường là :

B’ = 24 + 2.4,02.2 = 40,08 m

Bề rộng nền đường trung bình là:

Hình 2.2: Địa tầng các lớp đất đá tại mặt cắt

Lớp 2 : Sét màu nâu,nâu vàng,trạng thái dẻo mềm ; bề dày 1,2m ;

Lớp 3 : Bùn sét pha lẫn hữu cơ màu xám đen,bề dày 7.8m ;

Lớp 4: Cát hạt nhỏ màu xám ghi, xám ghi trạng thái chặt vừa Các lỗ khoan ởđoạn tuyến chưa khoan hết bề dày lớp này

Chiều cao đất đắp tính toán :

H d= h d+h x = 3,6 + 0.82 = 4,42 (m)Với chiều rộng mặt đường là 24 m Chiều cao lớp đất đắp là 4,42 m Hệ sốmái dốc là 1:2 Thì bề rộng của nền đường là :

B’ = 24 + 2.4,42.2 = 41,68 m

Bề rộng nền đường trung bình là:

B = (24 + 41,68 ) / 2 = 32,84 m

2.4 Kiểm toán ổn định trượt cho nền đất yếu

Khi xây dựng đường đắp trên nền đất yếu có thể xảy ra các vấn đề lún trồi, trượt cục bộ

2.4.1 Kiểm tra ổn định lún trồi

Khi đắp nền đường trên đất yếu, phần giữa nền đường bị lún xuống vàđất yếu bị đẩy trồi lên trên ở hai chân mái dốc, gây nên hiện tượng lún trồi(hình 2.3) Hiện tượng này thường xảy ra khi đất yếu xen kẹp giữa hai lớp đấttốt hơn và phân bố ngay dưới nền đường đắp

Tại các mặt cắt tính toán được chọn ở trên, do cấu trúc nền đất đều baogồm lớp 3_lớp đất yếu ( bùn sét pha ) nằm xen kẹp giữa các lớp đất tốt hơn:khối đất đắp phía trên hoặc lớp đất sét dẻo mềm và cát hạt nhỏ trạng thái chặtvừa ở phía dưới, nên có khả năng xảy ra vấn đề lún trồi Vì vậy, tôi tiến hànhkiểm toán lún trồi với cả hai mặt cắt trên.

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

K = (2-4)Trong đó:

qgh - 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 đấtyếu (B/H < 1.49), có thể áp dụng tính qgh theo công thức sau :

qgh = (2+ ח ) Cu (2-5) Trong đó :

Cu : lực dính kết không thoát nước ;

qgh : áp lực giới hạn

Trường hợp nền đường có chiều rộng lớn hơn so với chiều dày lớpđất yếu (B/H > 1.49), có thể áp dụng tính qgh theo công thức sau :

qgh = Cu Nc (2-6) Trong đó :

Nc: hệ số thay đổi theo tỷ số B/H theo hình 2.1 B: bề rộng nền đường trung bình

H: bề dày lớp đất yếu

Cu : lực dính kết không thoát nước Nếu hệ số an toàn K > 1,5 thì nền đường ổn định;

Nếu hệ số an toàn K < 1,5 thì nền đường mất ổn định;

Hình 2.4 Toán đồ Pilot – Moreau

Tại mặt cắt LK9:

Tải trọng tac dụng tại tim đường:

Ptt = Pđ + Pht (2-7)Trong đó: Pđ - tải trọng đất đắp;

Áp lực giới hạn của nền đất yếu:

Chiều rộng trung bình của nền đường là 32,04m

Áp lực giới hạn của nền đất yếu:

Chiều rộng trung bình của nền đường là 32,84m

2.4.2 Kiểm tra ổn định trượt cục bộ

Mất ổn định do trượt một bộ phận của nền đắp và một phần của nền đấtyếu là hỡnh thức phỏ hoại thường gặp nhất Dưới tỏc dụng của tải trọng cụngtrỡnh, trong nền đất phỏt sinh ứng suất cắt, nếu ứng suất cắt vượt quỏ độ bềnkhỏng cắt của đất thỡ sẽ phỏt sinh trượt cục bộ Hiện tượng này xảy ra trongtrường hợp lớp đất yếu nằm trờn lớp đất cú sức chịu tải cao, biểu hiện đượcnhận thấy là một phần đoạn đường bị sụt lỳn tạo thành bậc trượt, đất ở đỉnhnền đường và dưới chõn taluy bị đẩy trồi lờn (hỡnh 2.5)

Đất đắp

Đất yếu

H

h

Hỡnh 2.5 Sơ đồ trượt cục bộ của nền đường đắp trờn đất yếu

Tại cỏc mặt cắt tớnh toỏn đó chọn ở trờn, nhận thấy cấu trỳc nền đấtcũng gồm lớp đất yếu_ lớp bựn sột pha nằm trờn lớp cỏt hạt nhỏ trạng thỏichặt cú sức chịu tải tương đối cao ( R0 = 1.156 kG/cm2 ) Vỡ vậy, trượt cục bộ

cú khả năng xảy ra tại cỏc mặt cắt này Do đú tụi tiến hành kiểm toỏn ổn địnhtrượt cục bộ đối với hai mặt cắt trờn

Việc tính ổn định do trượt được tiến hành theo phương pháp phânmảnh cổ điển với giả thiết mặt trượt có dạng hình trụ tròn ( hình 2.6)

Hình 2.6 – Sơ đồ tính ổn định theo phương pháp phân mảnh cổ điển.

Theo P.M Goldstein, có thể xác định hệ số an toàn F ứng với cungtrượt nguy hiểm nhất theo công thức sau:

Khi F> Fgh thì nền đường không bị trượt;

2.6

4

6.5

0 2.80 6.53 3.32 6.13 4.54 5.93 5.94 5.851:1.7

3.2

3

6.7

0 3.10 6.87 3.53 6.40 4.78 6.08 6.10 5.951:2.2

3.5

3

7.3

0 3.46 7.62 3.82 6.74 5.03 6.26 6.26 6.021:2.7

3.5

9

8.8

1 3.93 8.40 4.24 7.20 5.31 6.47 6.44 6.09

Tại mặt cắt LK9

- Khối lượng thể tích đất đắp: γd = 1,80( t/m3)

- Chiều cao đất đắp quy đổi: H đ= h d+h x = 3,2 + 0.82 = 4,02 (m)

- Lực dính không thoát nước của đất dưới nền đường ( lấy theo kết quả thí nghiệm nén nhanh không thoát nước trong phòng thí

- Chiều cao đất đắp quy đổi: H đ= h d+h x = 3,6 + 0.82 = 4,42 (m)

- Lực dính không thoát nước của đất dưới nền đường ( lấy theo kết quả thí nghiệm nén nhanh không thoát nước trong phòng thí

Vậy nền đường tại mặt cắt LK1 xảy ra hiện tượng trượt cục bộ

2.5 Đánh giá độ lún của nền đường

Độ lún của nền đường đắp trên nền đất yếu là độ lún của toàn bộnền đường sau khi kết thúc lún dưới tác dụng cảu tải trọng, gồm độ lún

của bản thân nền đắp và độ lún của nền đất yếu dưới nền đắp Ở đâykhông xét tới độ lún của bản thân nền đường đắp, xem như khi đắp đãđược đầm chặt tốt Vì vậy, việc tính lún trở thành việc tính độ lún tổngcộng của nền đất yếu dưới nền đất đắp.

1+e0i [C c i lg σ bt

i

+σ i z

σ bt i ] ( 2-10)Đối với đất quá cố kết σ bt<σ c ; (OCR ¿ 1)có 2 trường hợp xảy ra:

Nếu σ bt+σ z<σ c thì:

Sc=∑

i=1

n Hi

1+e0i [ (C r i lg σ bt

i

+σ i z

σ bt i ) ](2-11)Nếu σ bt+σ z>σ c thì:

Sc=∑

i=1

n Hi

Hi: là chiều dày lớp phân tố thứ i;

e0i: là hệ số lỗ rỗng của lớp đất thứ i ở trạng thái tự nhiên ban đầu;

Độ lún của các lớp đất tốt được tính theo công thức:

S =∑S i = ∑a 0 i.hi.σi (2-13)Trong đó: a2

hi là chiều dày lớp phân tố thứ i;

σi là ứng suất phụ thêm ở giưa lớp thứ i, tính bằng trung bình cộng giữa ứng suất phụ thêm ở đỉnh và ở đáy lớp phân tố thứ i;

β i là hệ số tra bảng phụ thuộc vào loại đất ở lớp phân tố thứ i;

E i là mô đun tổng biến dạng của lớp đất phân tố thứ i;

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

σi

bt = γi.hi (2-15)Ứng suất phụ thêm tại các điểm đáy được tính theo công thức:

σi

Zi = K0.Pgl (2-16)Trong đó: Pgl là áp lực gây lún; Pgl = Pđ = γđ.hđ.

Ko là hệ số, phụ thuộc vào tỷ số z/b và y/b, được tra theobảng II.11 [8]

Độ lún S được tính đến lớp phân tố cuối cùng trong vùng hoạt động nén ép Vùng hoạt động nén ép được xác định đến độ sâu σz ¿ 0.15σbt

Lớp 2: có bề dày 1,6m được chia thành 2 lớp phân tố, trong đó 1 phân

tố có bề dày 1m và 1 phân tố có bề dày 0,6m

Lớp 3: có bề dày 6,8m được chia thành 7 lớp phân tố trong đó 6 lớp có

chiều dày 1m và 1 lớp có chiều dày 0,8m

Lớp 4: chưa khoan hết chiều dày nên lấy chiều dày mỗi lớp phân tố là

1m đến hết vùng hoạt động nén ép

Với lớp sét và sét pha khối lượng thể tích được lấy để tính toán là khốilượng thể tích tự nhiên của đất, còn lớp cát hạt nhỏ khối lượng thể tích đượclấy để tính toán là khối lượng thể tích bão hòa

Việc phân chia lớp và kết quả tính ứng suất suất được thể hiện trong bảng 2.3

Bảng 2.2: bảng tính ứng suất tại tim nền đường của mặt cắt lỗ khoan 9

Lớp Điểmtính

Độsâu(m)

7.20 7.19 7.16 7.13 7.10 7.07 7.04

6.98 6.96 6.93 6.87 6.75 6.76 6.59 6.44 6.35 6.19 5.98

7.02

2.831.774.53 6.23 7.93 9.63 11.33 13.03 14.39 16.14 17.89 19.64 21.39 23.14 24.89 26.64 28.39 30.14

18.4 19.4

5.67 5.41 5.06

31.89 33.64 35.79

20.4

Hình 2.5: Biểu đồ phân bố ứng suất dưới tim nền đường tại mặt cắt lỗ

khoan 9

+ Xác định chiều sâu vùng hoạt động nén ép:

Tại độ sâu 17,4m có σz = 5.06 (T/m2); σbt = 35.79 (T/m2); thỏa mãn điềukiện σz¿ 0.15σbt nên chiều dày vùng hoạt động nén ép là 20,4m

Tính dộ lún của nền đất:

Độ nún của nền được tính hết chiều sâu vùng hoạt động nén ép:

Lớp 2 là lớp sét dẻo mềm độ lún được tính theo công thức (2-13)

Lớp 3 là lớp sét pha trạng thái dẻo chảy, 3 lớp phân tố đầu do σ bt<σ c ;

σ bt+σ z>σ c nên độ lún tính theo công thức (2-12), 4 lớp phân tố sau do σ bt>σ c ;

nên độ lún tính theo công thức (2-10)

Lớp 4 là lớp cát hạt nhỏ độ lún được tính theo công thức (2-14)

Bảng tính giá trị độ lún được thể hiện trong bảng sau:

14.3

0.030

bề dày 1m và 1 phân tố có bề dày 0.2m ;

Lớp 3 : Có bề dày 7.8m được chia thành 8 lớp nhân tố, trong đó 7 phân tố có

bề dày 1m và 1 lớp có chiều dày 0.8m ;

Lớp 4: chưa khoan hết chiều dày nên lấy chiều dày mỗi lớp phân tố là 1m đếnhết vùng hoạt động nén ép

Với lớp sét và sét pha khối lượng thể tích được lấy để tính toán là khốilượng thể tích tự nhiên của đất, còn lớp cát hạt nhỏ khối lượng thể tích đượclấy để tính toán là khối lượng thể tích bão hòa

Việc phân chia lớp và kết quả tính ứng suất suất được thể hiện trong bảng 2.4

Bảng 2.4: bảng tính ứng suất tại tim nền đường của mặt cắt LK10

Lớp Điểmtính sâu(m)Độ hi y/b Z/b K0 σz (T/

m2 )

σbt (T/

m2 )2

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH PHỤC VỤ CHO GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐOẠN TUYẾN

KM 17+410 ĐẾN KM 18+520 THUỘC QUỐC LỘ 10 ĐI QUA

ĐỊA PHẬN TỈNH THÁI BÌNH

3.1 Luận chứng cho nhiệm vụ thiết kế.

3.1.1 Khối lượng công tác khảo sát đã thực hiện và các vấn đề còn tồn tại

Công trình :Đoạn Km 17+410 đến Km 18+520 thuộc quốc lộ 10 đượcxây dựng trên địa bàn huyện Đông Hưng tỉnh Thái Bình Trong quá trình khảo sát địa chất công trình sơ bộ đã tiến hành các dạng công tác sau :

+ Đo vẽ sơ đồ bố trí khảo sát địa chất công trình,thành lập mặt cắt địa chất công trình với tỉ lệ đứng 1:100,tỷ lệ ngang 1 :1000

+ Công tác khoan thăm dò: Đã tiến hành 3 hố khoan với tổng chiều sâu là

+ Công tác lấy mẫu: Đã lấy và thí nghiệm mẫu nước và mẫu đất Trên cơ

sở đó đã thành lập được bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Từ các kết quả khảo sát ĐCCT sơ bộ thu được ngoài hiện trường, kếthợp với kết quả thí nghiệm trong phòng, tôi đã sơ bộ đưa ra mặt cắt địa chấtcông trình cho toàn khu vực nghiên cứu, phân chia được địa tầng, xác địnhđược chiều sâu, ranh giới giữa các lớp, đưa ra bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lýcủa đất nền, sơ bộ đánh giá được đặc điểm địa tầng trong khu vực xây dựng

và khả năng xây dựng của đất nền, cung cấp các tài liệu cần thiết để sơ bộthiết kế công trình

 Mẫu nước còn chưa được thí nghiệm

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

Để khắc phục những hạn chế còn tồn tại trong giai đoạn khảo ĐCCT sơ

bộ.Cung cấp các tài liệu cần thiết để luận chứng bản vẽ thiết kế kỹ thuật phục

vụ cho việc thiết kế thi công công trình Trong giai đoạn khảo sát ĐCCT chitiết tôi dự kiến tiến hành các dạng công tác sau:

1 Công tác thu thập tài liệu và lập phương án khảo sát

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;

3.2 Nội dung các công tác khảo sát.

3.2.1.Công tác thu thập tài liệu, viết phương án.

3.2.1.1 Mục đích.

Công tác thu thập tài liệu nhằm tập hợp các kết quả khảo sát ở giai đoạntrước, trên cơ sở đó luận chứng nhiệm vụ thiết kế từ đó lựa chọn được cáctuyến khảo sát tốt nhất Công tác thu thập tài liệu còn nhằm tránh được sựtrùng lặp giữa các công trình thăm dò, tiết kiệm về kinh tế, thời gian và nhânlực

3.2.1.3 Khối lượng.

Các tài liệu thu thập phải đảm bảo đầy đủ, chính xác, rõ ràng, bao gồm: cáctài liệu về khí tượng, các tài liệu về địa chất, địa chất thuỷ văn, các hiện tượngđịa chất công trình và toàn bộ tài liệu khảo sát địa chất công trình ở giai đoạn

trước Cụ thể thu thập các tài liệu sau:

- 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 thuỷ văn khu vực xâydựng