Đánh Giá Điều Kiện Địa Chất Công Trình Vùng TP Hòa Bình

Bài giảng dành cho sinh viên (ngành xây dựng công trình giao thông - Đại học GTVT) thực tập môn học Địa chất công trình ở Hòa Bình. Các đối tượng người đọc khác có thế dùng làm tài liệu tham khảo.

2 i th c t t i Hòa Bình:

L ch trình i kh o sát th c t Hòa Bình g m có 02 l trình o v kh o sát a

ch t (th c hi n trong bu i sáng) + ch ng trình tham quan ki n t p th m nhà máy th y

i n Hòa Bình và ng Tiên Phi (bu i chi u) v i t ng chi u dài quãng ng kho ng

240 km (c i và v ), t ng th i gian i th c t s gói g n trong 01 ngày – b t u xu t phát lúc 6h00 sáng t i i m h n (c ng tr ng ho c c ng ký túc xá), n kho ng 8h-9h t i (thông th ng) v n n i xu t phát

L trình 1: T Xuân Mai n thành ph Hòa Bình

Trên l trình xe a oàn s d ng l i 3 i m l và 2 i m quan sát sinh viên

h c t p – nghiên c u Sau ó k t thúc “L trình 1” thì ti p t c i th!ng n t "ng ài Cù Chính Lan (khu m# á Bình Thanh – trên ng i ch" B , ng qu c l 6 c$ – i vào lòng h ), t ó quay ng "c tr l i b t u “L trình 2”

L trình 2: M# á Bình Thanh –> thành ph Hòa Bình

L trình 2 qua 3 i m l và 1 i m quan sát

3 M t s i m c n l u ý trong quá trình i th c t :

T i m%i i m kh o sát, khi xe d ng l i, sinh viên nhanh chóng xu ng xe, i theo

s h ng d&n c a GV ph trách Nhanh chóng t p trung nghe gi i thi u v i m kh o sát, ghi chép các thông tin b sung, ng th i quan sát nghiên c u ngoài th c a có nh'ng nh n nh c a mình, và a ra câu h#i th c m c nh'ng v n ch a t gi i quy t

"c i v i các i m l , các nhóm sinh viên ph i t ch c phân công l y m&u á trong

th i gian cho phép (sau khi nghe gi i thi u và gi i áp th c m c) K t thúc m%i i m l , sinh viên nhanh chóng lên xe i n i m ti p theo

Yêu c u ghi chép y trong các bu i h c tr ng c$ng nh trong bu i i th c

t Hòa Bình l y tài li u làm c s vi t báo cáo th c t p Yêu c u ôn l i nh'ng ph n

n i dung ã h c trong lý thuy t có liên quan trong quá trình th c t p (s nêu sau ây)

Tr c khi n m%i i m kh o sát c n xem tr c n i dung h c t p, chu(n b tr c n i

dung ki n th c liên quan b t k p bài h c ngoài tr i và a ra nh'ng câu h#i tìm hi u sâu thêm và gi i quy t nh'ng th c m c không t tr l i "c…

S hành trình i th c t Hòa Bình:

S b trí các i m kh o sát:

ngu n g c hình thành và phát tri n c a a hình i u ki n này nh h ng

n vi c l a ch n v trí xây d ng c$ng nh bi n pháp thi công các CTXD

Yêu c u i v i sinh viên:

- Bi t & nêu c khái ni m a hình, a m o

- Bi t cách phân lo i a hình, a m o (theo ngu n g c, theo cao), phân

bi t cao tuy t i, cao t ng i

- Bi t cách ánh giá nh h ng c a i u ki n a hình, a m o n m t lo i công trình c th

b C u trúc a ch t: ây là y u t quan tr ng nh t vì nó ph n ánh s phân b

và tính ch t v t lý c a t á có trong các a t ng d i n n công trình, ng

th i còn ph n ánh các bi n ng a ch t ã x y ra trong khu v c xây d ng

i u ki n này nh h ng n công tác thi t k c$ng nh s n nh c a các CTXD

Yêu c u i v i sinh viên:

- Phân bi t c niên bi u a ch t ( a niên bi u) và thang a t ng

Yêu c u i v i sinh viên:

Bi t c các lo i t ng n c d i t (ph m vi phân b , ngu n cung c p,

c i m và nh h ng n XDCT) trong khu v c

d Các hi n t ng a ch t ng l c: ph n ánh các hi n t "ng a ch t t

nhiên và CCT nh ho t ng ki n t o, phong hóa, karst, tr "t, h at ng

a ch t c a dòng sông… có th x y ra trong khu v c xây d ng công trình

i u ki n này nh h ng r t l n n s n nh c a CTXD nên c n ph i các

bi n pháp d báo, phòng ng a các nh h ng b t l"i này

Yêu c u i v i sinh viên:

- Nh n bi t c các hi n t ng a ch t x y ra trong khu v c nghiên c u

- Bi t cách ánh giá nh h ng c a các hi n t ng a ch t ng l c n CTXD và các bi n pháp phòng ch ng

e V t li u xây d ng: ph n ánh s phân b , tr' l "ng, ch t l "ng, kh n ng

khai thác c a các lo i v t li u xây d ng có trong khu v c i u ki n này nh

h ng n lo i k t c u công trình, kh n ng thi công c$ng nh giá thành công trình

Yêu c u i v i sinh viên:

Bi t cách ánh giá i u ki n VLXD c a khu v c (s phân b , ch t l ng, tr!

l ng, kh n ng khai thác ; phân lo i, ánh giá và so sánh các lo i VLXD

v i nhau)

2 ánh giá K CCT (hay kh o sát CCT)

2.1 Kh o sát CCT khu v c Hòa Bình b ng ph ng pháp o v CCT

ánh giá i u ki n a ch t công trình là dùng các ph ng pháp kh o sát a ch t công trình tìm hi u, phân tích các y u t c a i u ki n a ch t công trình qua ó th y

"c m c thu n l"i ho c khó kh n c a i u ki n a ch t công trình cho vi c xây

d ng các công trình c th

Trong khuôn kh ch ng trình th c t p a ch t công trình, chúng ta s ti n hành ánh giá i u ki n a ch t công trình khu v c Hòa Bình b*ng ph ng pháp o v a

ch t công trình – v y o v a ch t công trình là công vi c nh th nào?

* Khái ni m: o v CCT là d ng c b n c a công tác nghiên c u a ch t lãnh

th trên quan i m CCT Nó nghiên c u và bi u th i u ki n CCT c a di n tích xây

d ng hay lãnh th nghiên c u trên n n b n a hình

* M c ích: Nh*m ánh giá s b i u ki n CCT khu v c nghiên c u ph c v

cho công tác quy ho ch và khai thác kinh t lãnh th , thi t k kh o sát XDCT, b o v môi

* K t qu c a quá trình o v là l p "c s các i u ki n CCT c a khu v c nghiên

Tuy v y, nó cho ta ánh giá s b i u ki n CCT khu v c xây d ng, làm c s cho vi c

b trí h"p lý các công trình th m dò ây là ph ng pháp kh o sát CCT r t quan tr ng, c

- M&u ph i m b o tính ng nh t, liên t c – không n t v-

- M&u ph i có kích th c thích h"p tùy theo m c ích nghiên c u - i v i sinh viên th c t p: yêu c u l y m&u có t ng kích th c (dài + r ng + cao/dày) >=20 cm

- L u ý: m t s lo i á có b n khá cao, mu n l y m&u ph i dùng búa p

(yêu c u m%i nhóm sinh viên mang 01 búa – lo i búa inh v a)

a ch t lâu dài ph c t p, có nh h ng l n n ho t ng kinh t nói chung và các ho t

ng khác nh giao thông, xây d ng… nói riêng

- a m o là khoa h c nghiên c u v a hình có xét n nguyên nhân thành t o và

xu th phát tri n c a nó

• Có th phân lo i a hình theo ngu n g c ( a hình ki n t o, xâm th c, tích t )

ho c phân lo i theo cao ( a hình d ng – âm, cao tuy t i – t ng i)

cao tuy t i c a m t i m là kho ng cách t i m ó t i m t th y chu(n g c – quy c m t th y chu(n g c là b m t trung bình m c n c i d ng, tr i dài xuyên qua các l c a

cao t ng i là cao so v i m t ngang quy c l y làm chu(n

i u ki n a hình – a m o là m t trong các y u t c a i u ki n a ch t công trình D a vào a hình a m o có th phán oán "c thành ph n, tính ch t, s phân b

- Tu i tuy t i: là kho ng th i gian k t khi t á "c thành t o cho n nay

- Tu i t ng i: là kho ng th i gian mang tính ch t so sánh, xem t á nào già

4.1.2 Niên bi u a ch t và thang a t ng

L ch s) phát tri n a ch t c a Trái t "c chia thành các giai o n th i gian:

i – K/ - Th - K0 D a vào nh'ng d u m c quan tr ng trong s phát tri n Trái t

ng i ta chia th i gian t lúc Trái t hình thành n nay thành 5 i, trong m%i i l i chia thành các k/, m%i k/ "c chia nh# h n thành các th … Thang th i gian g n li n

v i s phát tri n Trái t, do các nhà khoa h c a ch t sáng l p ra g i là “niên bi u a

ch t”

Trong quá trình v n ng và phát tri n, v# Trái t luôn bi n i t o thành nh'ng

t ng t ng l p l p á khác nhau T p h"p t á "c thành t o trong cùng m t kho ng

th i gian "c g i tên t ng ng v i kho ng th i gian ó T p h"p t á t o thành trong kho ng th i gian i Kainozoi – thì "c g i là gi i Kainozoi T ng t nh v y, t á

t o thành trong kho ng th i gian 1 k/ -> g i là 1 h , th -> th ng, k0 -> b c:

T p h"p t á "c s p x p theo trình t thành t o s m mu n, ng th i g n v i niên bi u a ch t thì g i là “thang a t ng”: Ví d (trích a niên bi u và thang a t ng

K/

Creta (K)

H Creta (K) K/ Jura

Th mu n (T1) Th ng th "ng (T1)

Th gi'a (T2) Th ng trung (T2)

Th s m (T3)

Gi i Mesozoi (MZ)

H Trias (T)

Th ng h (T3)

Th mu n (P2) Th ng th "ng (P2)

K/

Permi (P) Th s m

(P1)

H Permi (P) Th ng h

(P1) K/

Carbon (C)

H Carbon (C)

i

Paleozoi

K/

Devon (D)

Gi i Paleozoi

H Devon (D)

4.2 Khoáng v t

Khái ni m: Khoáng v t là h"p ch t c a các nguyên t hoá h c t nhiên hay các nguyên t t sinh "c hình thành do các quá trình hoá lý khác nhau trong v# Trái t hay trên m t t

M t s c tính: (xem trong giáo trình a ch t công trình)

á MM baz

á MM siêu baz

- ng ph ng (a): Là giao tuy n gi'a m t ph!ng n*m ngang v i m t phân

l p ng ph ng th hi n ph ng kéo dài c a l p t á

- ng d c (b): Là n)a ng th!ng vuông góc v i ng ph ng, n*m trên m t l p á, kéo dài v phía th p h n c a m t l p á

- ng h ng d c (c): ng h ng d c là n)a ng th!ng vuông góc

v i ng ph ng, n*m trên m t ph!ng ngang, kéo dài v phía th p h n c a m t l p á

ng h ng d c chính là hình chi u c a ng d c lên m t ph!ng ngang i qua ng

ph ng ng h ng d c th hi n h ng c m c a l p á

- Góc d c (β): Là góc nh di n gi'a m t l p á v i m t ph!ng ngang, ng

th i c$ng là góc gi'a ng d c và ng h ng d c

- Góc ph ng v : Góc ph ng v c a m t h ng (m t tia trên m t ph!ng ngang) nào ó là góc h"p b i h ng b c c a a bàn – quay theo chi u kim ng h n

h ng c&n xác nh Góc ph ng v có giá tr t 0°-360° Góc ph ng v ch, xác nh cho các tia n*m trong m t ph!ng n*m ngang (song song v i m t t)

- Góc ph ng v ng ph ng (α1−α2): Là góc ph ng v c a 2 h ng (2 tia) c a ng th!ng bi u di1n ng ph ng Bi u di1n qua 2 giá tr trênh nhau 180° VD: 30°-210°

- Góc ph ng v ng h ng d c (α): Là góc ph ng v c a tia (n)a ng th!ng) bi u di1n ng h ng d c (Có g c n*m t i v trí i m l )

* Xác inh và bi u di1n:

- Quan h các y u t và các giá tr c n o:

Vì ng h ng d c (c) vuông góc v i ng ph ng nên α1,2 = α ± 90°

Vì v y trong th c t ch, c n xác nh 2 giá tr là “góc ph ng v ng h ng d c (α)” và “góc d c (β)” là mô t các y u t th n*m c a 1 l p t á Ngoài th c a

- K ng bi u di1n ng ph ng: K ng th!ng i qua g c t a , vuông góc v i tia bi u di1n ng h ng d c, s "c ng th!ng bi u di1n ph ng v

ng ph ng Trên ng th!ng ó, l y 1 o n 8-12 mm có trung i m là g c t a O

- quy c bi u di1n ng ph ng (a)

Sau ó t(y b# ph n hình ph tr" (tr c t a ) ta còn l i hình bi u di1n th n*m c a

Khái ni m: t là h phân tán g m ba pha: pha r n, pha l#ng và pha khí

t "c thành t o do k t qu c a quá trình phong hoá các lo i á g c Chúng là nh'ng m nh v n ch a "c g n k t v i nhau trong quá trình tr m tích

Các ki u phong hóa Phân i v# phong hóa Nghiên c u x) lí phong hóa, nh

h ng c a phong hóa trong xây d ng…

Phân lo i? Nguyên nhân? X) lý? (S h c k+ h n BC2)

7 Ôn l i v v t li u xây d ng t nhiên

V t li u xây d ng?

V t li u xây d ng t nhiên? 4u nh "c i m?

- Quan sát v phong hoá t á, nghiên c u hi n t ng phong hoá;

- Quan sát hi n t ng d ch chuy n t á trên b d c;

- ánh giá nh h ng c a lo i t á, hi n t ng phong hoá và s d ch chuy n t á trên b

d c i v i xây d ng

1.1.1 Quan sát mô t á:

Các á tr m tích ây g m có: cát k t, b t k t, sét k t- c u t o phân l p m#ng, n*m xen k nhau (th n*m 210∠40) á thu c h t ng “h Trias - th ng Th "ng”, thành ∠

t o trong th i gian “k/ Trias - th mu n” (Ký hi u là T3)

Lo i á Khái ni m Mô t M t s ch, tiêu

n=5-8%

γ=24,5-25,2

kN/m3

σn=50-55 MPa E=750-800 MPa

n=10-15%

σn=20-25 MPa E=600-800 MPa

* : TCVN5747-1993

1.1.2 Ý ngh%a i v i xây d ng:

phân l p nghiêng thúc (y quá trình tr "t b d c, kém n nh

- B n thân á có th khai thác làm v t li u p

1.2 Hi n t ng phong hóa

1.2.1 Quan sát mô t v& phong hóa

T i ây quan sát "c hi n t "ng phong hóa x y ra i v i á tr m tích c h c (cát – b t – sét k t)

1 i th nh 'ng: sét pha, màu nâu

#, nâu vàng, xám, l&n h'u c , dày 0,3 – 0,5 m;

2 i v' m n: sét pha l&n s n, màu nâu

5 i nguyên th : không quan sát th y

M t vài ch, tiêu v t lý – c h c trung bình c a t tàn tích:

n=25-35 %, γ=18,5-19,2 kN/m3, ΕΟ=15-25 MPa, R0=0,15-0,35 MPa

1.2.2 Nghiên c u phong hóa

M c phong hóa: nh tính: So sánh s thay i c a s n ph(m phong hóa so v i

y u t nhi t v a là tác nhân gây phong hóa v t lý, v a là y u t nh h ng quan tr ng

i v i t c ph n ng trong phong hóa hóa h c

Tác nhân gây phong hóa: n c, không khí, nhi t , sinh v t?

1.2.3 Ý ngh%a, nh h ng i v i xây d ng

- Phong hóa làm gi m b n, t ng tính bi n d ng c a t á (gi m j, c ) gây

m t n nh b d c, lún nhi u, lún không u…

- i v- m n và v- d m c a l p v# phong hóa á tr m tích c h c có th làm

v t li u p ng r t t t

1.3 Hi n t ng d ch chuy n t á trên s n d c

1.3.1 Quan sát mô t

Có nguy c gây m t n nh ng giao thông, gây tr ng i giao thông trên ng

và m t an toàn cho ng i và ph ng ti n i l i trên ng

2 i m l 2: Bên ph i QL6 h ng Hà N i i Hoà Bình, t i km 44+200

M c ích:

- Quan sát, mô t và ánh giá s b m t s c i m á tr m tích hoá h c ( á vôi tu i T2);

- ánh giá kh n ng s d ng á vôi làm v t li u xây d ng;

- Quan sát m t tr t c a t gãy ki n t o, mô t c i m, xác nh các y u t th n m c a m t

tr t t gãy;

- Quan sát và phân tích c i m m t s hình thái c a hi n t ng karst;

- ánh giá nh h ng c a á, hi n t ng karst và t gãy ki n t o i v i xây d ng

n=5-7 %, γ=25,0-25,8 kN/m3, σn=45-55 MPa, E=103-104 MPa

á vôi "c dùng r ng rãi làm nhi u lo i v t li u xây d ng nh có th dùng làm vôi, xi m ng; v t li u p, r i ng, kè; c t li u trong BTCT

á vôi là á tr m tích hóa h c d1 b hòa tan nên khi s) d ng làm n n công trình gây ra hi n t "ng hang h c khe n t trong á (karst) làm m t liên t c kh i á nh h ng

l n n c tính ch u t i c a n n

- Là d u hi u cho th y l ch s) ho t ng ki n t o c a vùng Hòa Bình ã có chuy n

ng ki n t o c a v# Trái t theo ph ng ngang

G p hang h c trên s n núi á vôi

- Xem xét th y i m l có y 4 nguyên nhân phát sinh, phát tri n karst:

+ á d1 hòa tan: á vôi

+ á nhi u khe n t: Do t gãy t o ra

+ N c có tính xâm th c: N c m a có hòa tan CO2

+ N c luôn v n ng: trong các khe n t c a á

- Karst ng m: lún, s p công trình, làm t ng giá thành công trình

- Ngoài ra karst c$ng có nh'ng ý ngh2a tích c c nh : t o nên a hình c nh quan thiên nhiên p, t o i u ki n phát tri n du l ch Các khe n t, hang h c karst là n i

v n chuy n và l u tr' n c r t có ý khai thác s) d ng nh'ng vùng mi n núi…

3 i m l 3: Bên trái QL6 h ng Hà N i i Hoà Bình, t i km 50+300

M c ích:

- Quan sát, mô t và ánh giá s b m t s c i m các l p á tr m tích sét than (tu i T3) và các

tr m tích c h c có ngu n g c bi n xung quanh sét than;

- Xác nh các y u t th n m và bi u di n th n m c a các l p sét than;

- Phân tích nh h ng th n m c a các l p á n s n nh b d c

- Nghiên c u hi n t ng phong hóa di n ra tr n các lo i á tr m tích c h c và tr m tích h ! u c

- " nh h ng i v i xây d ng c a các l p á tr m tích sét than, ý ngh # a c a các l p á sét than trong nghiên c u a ch t khu v c

- Mô t , nghiên c u n p u n ki n t o quan sát c trên á tr m tích sét than, các y u t c a n p u n

- " nh h ng c a ho t ng u n n p n xây d ng công trình

trong khu v c

3.1.1 Quan sát mô t á

Tr m tích sét than là tr m tích h'u c , "c hình thành trong môi tr ng v$ng

v nh, ven b Có ngu n g c t xác th c v t b chôn vùi phân h y trong i u ki n y m khí

t o thành c i m: màu en, thành ph n g m khoáng v t sét và t p ch t h'u c (carbon), ki n trúc h t m n, c u t o l p (d ng th u kính trong á tr m tích c h c), tu i T3, th n*m 70∠40

Xung quanh l p sét than là các tr m tích c h c, màu vàng nâu, vàng xám (sáng màu); c u t o kh i (không phân l p), thành ph n h t t ng i ng u ( a s là c- h t cát, b t) ây là nh'ng c i m c a tr m tích bi n nông, ven b (Y/C SV gi i thích và phân bi t v i tr m tích bi n sâu, tr m tích sông?)

3.1.2 Phân tích ngu n g c (l ch s hình thành) và suy lu n v l ch s ki n t o khu v c

T thành ph n, ngu n g c c a tr m tích sét than, c$ng nh c i m c u t o có các á xung quanh là tr m tích bi n nông, v$ng v nh ven b cho phép ta suy oán, nh n nh:

a hình khu v c, c th t i v trí i m l – ban u là khu r ng ven ho c g n bi n ( t li n) – chính là ngu n cung c p v t li u t o tr m tích sét than – giai o n sau ó

a hình vùng h xu ng th p h n m c n c bi n (còn g i là giai o n/hi n t ng bi n

ti n) – chính là i u ki n cho r ng cây trên b chôn vùi, che l p b i các tr m tích c

h c là các v t li u t trong t li n theo sông ra bi n (t o thành tr m tích c h c bao quanh tr m tích sét than hi n nay) – và sau ó cho n hi n t i khu v c i m l ang là khu v c trung du-mi n núi – cao h n r t nhi u so v i m c n c bi n hi n t i t c là khu

v c ã "c nâng lên (còn g i là giai o n/hi n t ng bi n lùi)

Nh v y, s có m t c a tr m tích sét than t i i m l cho chúng ta th y b*ng

ch ng, d u hi u v chuy n ng th ng tr m (nâng lên – h xu ng) c a v# Trái t t i khu v c nghiên c u C th có th th y ít nh t có 2 l n ho t ng: h xu ng – nâng lên