chương 3 khảo sát, nghiên cứu địa chất công trình tuyến hầm

Chương khảo sát, nghiên cứu địa chất công trình tuyến hầm 3.1 mục đích nhiệm vụ công tác điều tra, nghiên cứu địa chất Hầm xây dựng lòng đất, khác với công trình xây dựng mặt đất, điều kiện tự nhiên tầng đất nơi xây dựng công trình ngầm có ảnh hưởng đến thiết bị xây dựng, thời hạn xây dựng, phương pháp xây dựng, hình thái cấu tạo vỏ công trình Từ đó, ta thấy mức độ phức tạp công tác thăm dò, điều tra, nghiên cứu địa chất công trình thiết kế xây dựng hầm Chính thế, cần phải điều tra kỹ trạng thái địa tầng nơi xây dựng công trình công tác yếu tố đảm bảo cho việc xây dựng hiệu quả, công việc trọng yếu công việc trọng yếu Mục đích việc điều tra địa chất với khu vực xây dựng hầm nhằm có đầy đủ liệu cần thiết để bố trí xác vị trí công trình, lựa chọn xác cấu tạo vỏ, lựa chọn xác phương pháp thi công Để nghiên cứu đầy đủ khối địa tầng, nghiên cứu địa chất công trình cần bao quát nội dung sau: - Xác định độ ổn định khối địa tầng mà hầm cắt qua - Phân tích tính chất lý đất đá bao quanh hầm - Đặc điểm nước ngầm vùng xây dựng hầm - Đặc điểm khí ngầm - Xác định nhiệt độ hầm - Đặc điểm áp lực địa tầng Việc nghiên cứu tỷ mỷ tất tài liệu địa chất khu vực, số liệu nghiên cứu trước việc làm cần thiết có ích cho việc nghiên cứu tuyến hầm Càng nghiên cứu kỹ vấn đề địa chất khu vực, kết luận nghiên cứu sau xác Từ số liệu nghiên cứu sơ để có khái niệm chung cấu tạo địa chất khu vực, đề xuất chương trình phương pháp nghiên cứu tỷ mỷ Mục đích công tác khảo sát ĐCCT hầm nhằm: - Lựa chọn vị trí đặt hầm mặt mặt cắt dọc (tuyến - cao độ đặt hầm) - Lựa chọn hình dáng mặt cắt hang, chọn kết cấu vỏ hầm hợp lý - Chọn phương án thi công phù hợp - Xác định thời hạn xây dựng giá thành công trình Việc khảo sát địa chất chung thường không đủ để giải vấn đề chọn tuyến hầm hợp lý đòi hỏi số liệu tỷ mỷ xác độ sâu nằm, chiều dày tính chất lớp địa tầng Để có số liệu phải nghiên cứu sâu vào lòng khối địa tầng 3.2 Các phương pháp nghiên cứu địa chất Có nhiều phương pháp khảo sát nghiên cứu địa chất phục vụ cho công tác xây dựng hầm: 3.2.1 Hố đào Đây phương pháp cổ điển đơn giản để khảo sát, nghiên cứu địa chất công trình Phương pháp có ưu điểm thấy trực tiếp loại đá đào qua nằm Nhược điểm chiều sâu hố đào hạn chế (chỉ vài chục mét) bao quát lớp đất đá bên 3.2.2 Giếng khảo sát Đây bước phát triển phương pháp hố đào Giếng có chiều sâu lớn (có lên tới hàng trăm mét) Phương pháp có ưu điểm cho số liệu đáng tin cậy cụ thể Nhược điểm yêu cầu nhiều thời gian chi phí tốn 3.2.3 Hang khảo sát Phương pháp thường áp dụng hầm đặt sườn núi, nhiên trường hợp này, hang thường đặt chéo với trục hầm góc Phương pháp cho số liệu tin cậy đào hang đòi hỏi chi phí lớn Trong số trường hợp hang đặt dọc tuyến hầm sử dụng làm hang dẫn sau 3.2.4 Khoan Khoan, chủ yếu dùng máy, phương pháp phổ biến nhanh kinh tế, có khả xâm nhập sâu vào khối địa tầng chiều sâu lớn Đường kính lỗ khoan không nhỏ 75mm Có thể dùng loại đường kính lỗ khoan sau đây: Chiều sâu khảo sát (m) Đường kính lỗ khoan (cm) 100  150 10  15 150  200 20  25 200  400 25  30 Khoan cho kÕt xác xác so với hang khảo sát cho phép nhận kết gần với thực tế 3.2.5 Các phương pháp khác Ngoài phương pháp nêu trên, năm gần sử dụng phương pháp địa vật lý, phương pháp siêu âm, carota Tuy nhiên phương pháp thường phải dùng hỗn hợp với phương pháp khác Đổi với hầm nằm sâu (lớn 600m) phương pháp xâm nhập trực tiếp được, khó khăn đòi hỏi chi phí tốn phương pháp địa vật lý trở thành phương pháp gần cho ta số liệu bổ xung vào tài liệu nghiên cứu khác để dự báo địa chất công trình Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu khối lượng công tác chủ yếu phụ thuộc vào chiều sâu đặt hầm chiều dài Ngoài ra, mức độ xâm nhập khu công trình áp dụng phụ thuộc vào chiều sâu đặt hầm Chiều sâu đặt hầm Phương pháp khảo sát, nghiên cứu địa chất CT Hầm đặt nông 75 m Đào hố, giếng hang, khoan lỗ thăm dò Hầm đặt sâu trung bình từ Đào giếng, hang, khoan thăm dò, địa vật lý 75300 m Hầm đặt sâu từ 300600 m Đào hang, khoan thăm dò địa vật lý Hầm đặt sâu > 600 m Đào hang ®Þa vËt lý 3.3 Néi dung ®iỊu tra khu vùc xây dựng công trình hầm 3.3.1 Tính chất học, vật lý đất, đá Tính chất đất, đá điều kiện nằm chúng vị trí xây dựng công trình hầm có ý nghĩa quan trọng việc thiết kế cấu tạo vỏ công trình ngầm lựa chọn phương pháp thi công.Việc giải vấn đề áp lực địa tầng, phương pháp đào, dạng kết cấu tiết diện vỏ tiến hành sở hiểu biết cặn kẽ tính chất lý địa tầng Tính chất học, vật lý đất, đá bao gồm: tỷ trọng, dung trọng, độ rỗng, độ ẩm, tính nở, tĩnh nén chặt, đặc tính nhiệt độ, độ bền chịu kéo, nén, cắt, uốn Đối với tầng đất, tính chất ra, cần điều tra để biết hệ số ma sát trong, góc nghiêng tự nhiên địa tầng 3.3.2 Điều kiện cấu tạo địa chất Chịu tác dụng điạ chất thời gian lâu nên địa tầng bị phá hoại, biến dạng với nhiều mức độ khác Trong công tác xây dựng hầm, việc điều tra xác cấu tạo địa chất địa tầng nơi xây dựng công trình quan trọng Trong việc điều tra cấu tạo địa chất, phải đặc biệt ý đến tượng uốn tầng, đoạn tầng, góc nghiêng hướng chủ yếu địa tầng Bởi tuỳ thuộc vào quan hệ tuyến hầm với trục uốn tầng, góc nghiêng, hướng địa tầng mà độ lớn, phương tác dụng áp lực đất, lượng nước ngầm chảy vào hầm khác Cần điều tra kỹ có hay tượng đoạn tầng nơi xây dựng công trình hầm, hướng chính, góc nghiêng, bề day khu vực bị đoạn tầng Độ lớn, hướng, góc nghiên vết nứt cần đo đac, xác định trực tiếp hầm đào điều tra 3.3.3 Điều kiện thuỷ văn Công tác điều tra địa chất thuỷ văn vị trí xây dựng công trình ầhm quan trọng muốn có biện pháp thoát nước trình sử dụng, biện pháp phòng chống ẩm, biện pháp thi công vỏ hầm tốt cần phải biết lưu lượng nước chảy tính chất hoá học nước Công tác quan trọng xây dựng công trình khu vực có nước, xây dựng hầm đứng, hầm nghiêng Nội dung công tác điều tra thuỷ văn bao gồm: - Lưu lượng, nguồn nước, mực nước, thành phần hoá học nước ngầm - Qui mô, ảnh hưởng nguồn nước gần vị trí xây dựng công trình - Tính thẩm thấu, trạng thái vết nứt đá 3.3.4 Điều kiện khí tượng địa hình Mục đích công tác điều tra địa hình khu vực xây dựng công trình hầm để có đủ sở đánh giá điều kiện thuận lợi khó khăn việc lựa chọn vị trí xây dựng, lựa chọn thiết bị thi công xây dựng công trình 3.4 Đặc điểm khảo sát điều kiện thành phố Khi thiết kế tuyến hầm điều kiện thành phố, xây dựng theo phương pháp đào lộ thiên, cần phải có khảo sát bổ xung khác Khi chiều rộng hố đào lớn 20m có mặt cắt địa chất theo trục hầm chưa đủ đáy hầm cấu tạo từ lớp đất đá có mật độ khác theo chiều ngang Điều cần ý chọn hệ vách chống kết cấu hầm Cần thiết phải khoan bổ xung để xác định sau vẽ mặt cắt địa chất dọc theo hai mép hố đào Các mặt cắt ngang cách 25m Nếu hầm qua đất đá yếu, ổn định bão hoà nước, cần khảo sát kỹ lưỡng địa chất địa chất thủy văn phạm vi hố đào cách đào hố đến lớp địa chất không thấm nước cách 50m Chiều sâu mặt cắt địa chất dọc theo tuyến hầm cần phải đủ để xác định lớp địa chất không thấm nước Những số liệu đo khảo sát trường phòng thí nghiệm sở để xác định đặc trưng lý lớp đất đá khác nằm thấp công trình hầm phạm vi chống hố đào theo chiều đứng Những số liệu để tính toán sức kháng môi trường đất đá Trong trình khảo sát cần thiết phải xác định quy hoạch đứng mặt đất bên tương lai, mức độ có ảnh hưởng tới tuyến kết cấu vỏ hầm chỗ giao cắt với đường hầm khác có thành phố: nước, nhiệt, điện Các loại đường hầm thường nằm độ sâu 0,5 10 m Nếu công trình ngầm nằm phạm vi mặt cắt hầm, cần thiết phải chuyển công trình, dẫn tới thiệt hại kinh tế thời gian Nếu có công trình ngầm (loại lớn) nằm thấp đáy đường hầm, cần có giải pháp kết cấu tránh làm hư hại cho công trình ngầm khác, ví dụ đặt công trình hộp thép Hầm BTCT cho người có giếng cần đặt cách tường hầm 10 15m Nếu có đường hầm nằm phía công trình cần có biện pháp chống đỡ kiểu treo Câu hỏi ôn tập: Trình bày mục đích nhiệm vụ công tác điều tra, nghiên cứu địa chất phục vụ xây dựng công trình hầm giao thông Trình bày phương pháp nghiên cứu địa chất thường dùng Nêu ưu, nhược điểm phạm vi áp dụng phương pháp Trình bày đặc điểm công tác điều tra, nghiên cứu địa chất phục vụ xây dựng công trình hầm giao thông điều kiện thành phố  ... dò, địa vật lý 7 530 0 m Hầm đặt sâu từ 30 0600 m Đào hang, khoan thăm dò địa vật lý Hầm đặt sâu > 600 m Đào hang địa vật lý 3. 3 Nội dung điều tra khu vực xây dựng công trình hầm 3. 3.1 Tính chất học,... đoạn tầng Độ lớn, hướng, góc nghiên vết nứt cần đo đac, xác định trực tiếp hầm đào điều tra 3. 3 .3 Điều kiện thuỷ văn Công tác điều tra địa chất thuỷ văn vị trí xây dựng công trình ầhm quan trọng... (cm) 100  150 10  15 150  200 20  25 200  400 25  30 Khoan cho kết xác xác so với hang khảo sát cho phép nhận kết gần với thực tế 3. 2.5 Các phương pháp khác Ngoài phương pháp nêu trên, năm