Đề cương địa chất công trình có lời giải

TRÁI ĐẤT VÀ VỎ TRÁI ĐẤT Câu Trình bày đặc điểm điều kiện thành tạo, kiến trúc, cấu tạo đá magma? Từ nêu đặc tính xây dựng nó? Đá magma loại đá thành tạo đông cứng dòng dung nham magma nóng chảy phun nên từ lòng đất Dòng dung nham dung dịch silicat nóng chảy có thành phần phức tạp chứa loại khí, nước khác Dựa vào vị trí thành tạo, người ta chia đá magma thành loại: - Đá magma xâm nhập sâu: Vị trí thành tạo độ sâu km; - Đá magma xâm nhập nông: Được tạo thành độ sâu từ từ đến km; - Đá magma phun trào: Được thành tạo mặt đất Các loại đá magma thành tạo vị trí khác có đặc điểm khác thành phần, cấu trúc, tính chất,… b, Kiến trúc nghiên cứu đá magma, mức độ kết tinh, tức độ lớn hình dạng tinh thể khoáng vật mức độ đồng sở đặc trưng cho kiến trúc đá.Kiến trúc đá phản ánh nguồn gốc chúng mức độ định đoán biết điều kiện nằm + Theo mức độ kết tinh có loại kiến trúc: - Kiến trúc tồn tinh: tất khoáng vật đá kết tinh, ranh giới phân cách chúng rõ rệt nhìn thấy mắt thường Kiến trúc đặc trưng cho đá xâm nhập - Kiến trúc pocfia: tháy mắt thường số tinh thể lớn rải rác tinh thể nhỏ ( tinh vi ) hay thủy tinh Kiến trúc thấy đá phun trào, mạch đá - Kiến trúc ẩn tinh: tinh thể nhỏ không phân biệt mắt thường thấy kính hiển vi - Kiến trúc thủy tinh: khoáng vật đá dạng thủy tinh + Theo kích thước hạt có loại kiến trúc : - Kiến trúc hạt lớn (d > 5mm) - Kiến trúc hạt vừa (d = 2-5mm) - Kiến trúc hạt nhỏ (d = 2-0,2mm) - Kiến trúc hạt mịn (d < 0,2mm) c, Cấu tạo + Theo định hướng khoáng vật đá chia ra: - Cấu tạo khối ( cấu tạo đồng ): khống vật tạo đá xếp khơng theo định hướng nào, theo hướng thành phần khoáng vật nhau; - Cấu tạo dải ( cấu tạo dòng): khống vật đá tập hợp thành dải theo phương dịch chuyển dòng dung nham + Theo mức độ xếp chặt sít chia ra: - Cấu tạo đặc sít: đá khơng có lỗ rỗng; - Cấu tạo lỗ rỗng: đá có lỗ rỗng tạo thành khí nước từ dòng dung nham Cấu tạo khối đảm bảo đẳng hướng tính chất vật lý, học đá.Các lọa cấu tạo dải, cấu tạo lỗ hổng tạo tính định hướng làm giảm cường độ, ổn định phong hóa d, Tính chất xây dựng Nhìn chung, hầu hết khống vật tạo thành đá magma liên kết với mối liên kết hóa trị bền vững tạo thành điều kiện nhiệt độ cao Do vậy, đá magma thường có độ bền cao, khơng hòa tan nước Độ lỗ rỗng đá nhỏ ( 0,9 với đá chịu nước ; 0,7 – 0,8 với đá chịu nước ; đá nửa cứng Km < 0,5; với đá không chịu nước ( bão hòa nước đá bở, tách lớp) Km = Ngun nhân gây hóa mềm : Khi bão hòa nước, đá chịu tác dụng cột nước mạnh, cột nước gây ứng xuất bên làm giảm độ bền học đá Hơi nước xâm nhập vào vi khe nứt lỗ rỗng gây áp lực chèn mành mỏng, đạt tới hàng chục hàng trăm kG/cm2 lớn làm giảm độ bền đá Do hòa tan, rửa lũa vật liệu gắn kết đá trầm tích Cũng nước ngấm không đều, sinh áp lực cục đá, gây nứt nẻ làm giảm độ bền đá Sự bão hòa, làm khơ, co ngót, lặp lặp lại nhiề lần gây ứng suất phs hủy đá, làm giảm khả ổn định loại nước loại đá Câu Trình bày tính chất nén lún đất? Câu Trình bày sức kháng cắt đất? NƯỚC DƯỚI ĐẤT Câu Thế điều kiện nằm tầng chứa nước? Phân loại nước đất theo điều kiện nằm? Vẽ hình minh họa? Câu Trình bày đặc điểm tầng chứa nước theo điều kiện nằm chúng? a) Tầng chứa nước thượng tầng Là tầng chứa nước nằm thấu kính sét đới thơng khí , thường gặp tầng đất rời, đới phong hoá nứt nẻ đá bị karst hố Địa hình thành tạo nước thượng tầng thuận lợi nơi địa hình phẳng hơi trũng, thềm sông, Ở nước ta gặp phổ biến đất đá vỏ phòng hóa vùng gò đồi miền trung du Hình 3.1: Nước thượng tầng 1-Tầng chứa nước thượng tầng; 2-Thấu kính sét; 3-Tầng chứa nước không áp Động thái nước thượng tầng phụ thuộc vào lượng mưa nước thải ngấm xuống; phụ thuộc chiều dày, quy mô chiều sâu thấu kính cách nước Nước thượng tầng gây ảnh hưởng đến trạng thái, độ ổn định đất cơng trình, gây khó khăn cho cơng tác thi cơng hố móng, đường hầm, b) Tầng chứa nước không áp (nước ngầm) - Là tầng chứa nước thứ kể từ mặt đất, có liên hệ với đới thơng khí Phía khơng có tầng cách nước (nếu có tầng cách nước cục bộ), phía thường có tầng cách nước liên tục (hình 3.2) Hình 3.2: Mặt cắt, cấu tạo tầng nước khơng áp 1-Tầng nước khơng áp; 2-Đới thơng khí; 3-Mực nước; 4-Chiều dòng thấm; 5-Đáy cách nước; 6-Nước áp cục bộ; 7-Nước thượng tầng; 8-Mạch nước; A-Miền cung cấp; B-Miền thoát - - - Nước ngầm thường chứa trầm tích xốp rời, đá nứt nẻ đá bị karst hoá Khoảng cách từ mực nước ngầm đến đáy cách nước chiều dày tầng chứa nước, thường nhỏ, thay đổi từ vài mét đến chục mét, diện phân bố lại lớn, từ vài trăm mét đến vài nghìn mét Do khai thác sử dụng sinh hoạt Động thái nước ngầm (tức biến đổi mực nước, lưu lượng, nhiệt độ, thành phần của nước theo thời gian) thay đổi theo mùa phụ thuộc vào nước mưa, nước mặt ngấm xuống; miền cung cấp tàng trữ trùng nhau; nước ngầm có quan hệ mật thiết với bồn nước mặt Trong xây dựng, tầng nước ngầm thường vào độ sâu đặt móng cơng trình, nên thường gây trở ngại cho thi cơng bảo vệ móng cơng trình vùng sườn dốc, mái kênh, nước ngầm dao động gây xói ngầm sạt lở mái dốc b) Tầng chứa nước áp lực (nước actezi) Hình 3.3: Mặt cắt, cấu tạo tầng nước áp lực (actezi) 1-Tầng nước có áp; 2, 3-Tầng cách nước; 4-Mực áp lực; 5-Giếng phun; M-Chiều dày tầng chứa nước; H-Chiều cao cột áp lực; A-Miền cung cấp; B-Miền tàng trữ; C-Miền thoát - Là tầng chứa nước nằm tầng cách nước liên tục, có mực áp lực cao tầng chứa nước - đáy tầng cách nước bên trên, tạo áp lực khơng có mặt thống tự (hình 3.3) Tầng chứa nước thường hình thành vùng đất trũng dạng nếp lõm cấu tạo đơn nghiêng, hình thành trước đệ tứ - - Miền cung cấp tầng chứa nước áp lực thường xa tầng chứa nước sâu nên nước có độ cao, lưu lượng ổn định, động thái thay đổi theo mùa Chúng đối tượng tìm kiếm, khai thác phục vụ sinh hoạt công nghiệp Nước áp lực gây tượng bục đáy hố móng thi cơng, tạo áp lực nước đáy móng, áp lực lên vỏ áo cơng trình ngầm Hình 3.4: Ảnh hưởng nước áp lực tới hố móng Khi thi cơng, điều kiện đáy hố móng khơng bị bục trọng lượng tầng cách nước đáy hố móng phải lớn áp lực đẩy ngược nước áp lực (hình 3.4), tức là: γwt  γn(h + t) (3.1) đó: γw khối lượng thể tích đất tầng cách nước; t bề dày tầng cách nước đáy hố móng; γn khối lượng riêng nước; h độ cao mực nước áp lực đáy hố móng Câu Các thành phần hóa học chủ yếu nước đất? Phương pháp biểu diễn thành phần hóa học nước đất theo cơng thức Kurlov (Cuốc - lốp)? Thành phần hóa học: Trong thành phần hóa học nước đất có đến 60 nguyên tố bảng tuần hoàn Men-đê-lê-ép Các nguyên tố chứa nước dạng: - Ion: Na+, Ca2+, Mg2+ , Fe2+ , Cl- , HCO3-, SO42-, … - Phân tử: O2, CO2, H2S , CH4, N2,… - Keo: H2SiO3, Fe(OH)3,… Ngồi nước có chất hữu như: humin, bitum, phê-nơn,… Các chất khí nước Trong nước chủ yếu có loại khí: * Khí O2: hòa tan nước, cung cấp oxy từ khơng khí từ phản ứng quang hợp TV Hàm lượng giảm dần theo chiều sâu, nước có hàm lượng O cao làm tăng phản ứng oxy hóa gây ăn mòn kim loại * Khí CO2: cung cấp cho NDĐ từ khơng khí khí quyển, q trình tách CO2 từ phản ứng hóa học sinh học xảy lớp đất đá vỏ Trái đất Hàm lượng thường từ 15 ~ 40mg/L (ít vượt 150 mg/L) Sự có mặt CO2 làm tăng khả ăn mòn NDĐ bê tơng * Khí H2S (sunfua hydro): tồn NDĐ phân bố độ sâu lớn (kết trình khử sunfat môi trường Clorua hydro) khu vực đầm lầy (các chất hữu phân hủy MT thiếu xy) Có tính ăn mòn bê tông nên XD khu vực đầm lầy cần ý phân tích thành phần hóa học NDĐ * Các khí khác: ngồi nước có chất khí khác Mêtan (CH 4), Nitơ (N2), khí (Hêli, Neon, Argon ) - Mặc dù chiếm hàm lượng không đáng kể, nhiên có mặt chất khí NDĐ lại dấu hiệu quan trọng việc phản ánh môi trường địa hóa mà tồn tại, hàm lượng số chất khí ảnh hưởng đến mức độ hòa tan muối NDĐ, đồng thời tiêu quan trọng để đánh giá giá trị sử dụng nước đất Các cation: Các cation Đặc điểm chủ yếu Nguồn cung cấp nước biển đại dương, q trình phong hóa đá xâm nhập, phản Na+ ứng hòa tan vỉa muối , phản ứng trao phản ứng trao đổi, hàm lượng biến thiên rộng từ vài mmg/l đến vài chục g/l K+ Ít gặp NDĐ, thường biến đổi trao đổi chất sinh vật hấp phụ sét Gặp NDĐ có độ khống hóa cao, phụ thuộc vào hòa tan muối chứa Ca, Ca2+ trao đổi hấp phụ với Na Mg2+ Hàm lượng không đáng kể anion Các anion chủ Đặc điểm yếu Phân bố rộng rãi NDĐ hàm lượng không đáng kể, nguồn cung cấp chủ yếu bồn chứa nước Cl  biển đại dương, sản phẩm hoạt động giới sinh vật, phân giải hợp chất Clo Tương đối phổ biến NDĐ, đặc biệt nước khống hóa yếu Nguồn cung cấp hòa tan thạch SO42cao anhydrite, xy hóa hợp chất lưu huỳnh có đất khoáng vật sufat HCO3, CO32- Phân bố phổ biến nước nhạt nước mặn, hàm lượng không đáng kể Nguồn cung cấp rữa lũa đá vơi,Đá đơlomit Biểu diễn kết phân tích nước cơng thức Kurlov Để biểu diễn thành phần hóa học nước đất, người ta thường dùng công thức M.G Kurlov, công thức biểu diễn dạng phân số: tử số mẫu số ghi hàm lượng ion âm (anion) ion dương (cation) có hàm lượng lớn 10% theo thứ tự giảm dần Phía trước phân số theo thứ tự từ trái sang phải, ghi độ khống hóa (kí hiệu chữ M(g/l) thành phần đặc biệt gồm thành phần khí vi nguyên tố (biểu diễn g/l) Phía sau phân số ghi nhiệt độ (ToC), độ pH lưu lượng nước (Q - m3/ngày) - M(g/l)CO2 (g/l) Anion > 10mgdl/l T22 ( o C)pH Q(m /ng) Cation > 10mgdl/l (3.2) Nhìn vào cơng thức Kurlov gọi tên nước theo thứ tự từ trái sang phải, từ xuống bỏ qua hàm lượng < 20%mgdl Ví dụ mẫu nước lấy Vĩnh Tuy vào tháng 8/2000 độ sâu 15m cho kết quả: 0.0044 CO HCO783 M 0.23 pH 2 ( Na  K ) 47 Ca46 Tên nước là: Bicacbonat - natri, canxi - Câu Nêu kiểu nguồn gốc chủ yếu nước đất? Khái niệm: Nước đất bao gồm loại nước có lỗ rỗng, khe nứt hang hốc lớp đất đá Nước tham gia vào thành phần cấu tạo mạng tinh thể khoáng vật tạo đá Nước co nguồn gốc khí (nước thấm) Được thành tạo nước khí ngấm vào đất đá, nước sông hồ…,chảy theo khe nứt, lỗ hổng đất đá nơi xâm nhập từ không khí ngưng tụ lại Nước thành tạo q trình trầm đọng trầm tích bồn chứa nước xếp vào nguồn gốc Tuy nhiên thấm nước mưa, nước mặt có ý nghĩa quan trọng việc thành tạo nước có nguồn gốc khí người ta gọi nước có nguồn gốc khí cong gọi nước thấm Q trình định thành phần hóa học nước có nguồn gốc thấm hòa tan rửa lũa đất đá, hòa lẫn với nước có nguồn gốc khác nhau, trầm đọng muối, đặc bốc hơi, q trình hóa lí hóa keo hoạt động vi sinh vật Nước có nguồn gốc biển(nước trầm tích) Nước hình thành trình thành tạo đất đá trầm tích đại dương, biển, vũng vịnh Khác với nước mưa, nước sơng, nước đại dương đại có thành phần clorua natri, chứa hàm lượng ion sunfat magie cao - Động đất trung gian : Chấn tiêu nằm độ sâu 70-300km ( chiếm khoảng 23,5%) Động đất sâu : chấn tiêu nằm độ sâu 300-720km Câu 10 Trình bày giai đoạn phát triển mương xói? Các biện pháp phòng chống mương xói chủ yếu? Mương xói dạng địa hình hình thành sườn dốc, đỉnh phân thuỷ, cắt sâu vào sườn đồi, kéo dài quanh co rẽ nhánh, tao đường nét riêng biệt cho địa hình Mặt cắt ngang có dạng chữ V, sau phát triển thành dạng chữ U, dạng hình thang Mặt cắt dọc phát triển theo giai đoạn, nhìn chung chúng thoải dần phía cửa dốc dần phía đỉnh Qua nghiên cứu, người ta chia q trình phát triển mương xói thành giai đoạn: rãnh xói; hạ thấp đầu mương; đạt mặt cắt cân dọc ngừng phát triển * Giai đoạn rãnh xói: đầu tiên, dòng chảy tạm thời chảy theo đường trũng ngoàn nghèo tự nhiên bề mặt địa hình bào xói mặt đất, tạo nên rãnh nơng có chiều sâu từ 0.3 đến 1m, mặt cắt ngang có dạng hình chữ V, mặt cắt dọc đáy mương giống mặt cắt sườn dốc Càng sau mương xói mở rộng sâu hơn, mặt cắt ngang chuyển dần sang hình chữ U, đáy mương chưa có tích tụ vật liệu * Giai đoạn hạ thấp đầu mương: đến giai đoạn này, đỉnh mương xói cắt sâu xuống nhanh chóng, vách đầu mương bị sập lở, đỉnh mương xói dần dịch chuyển phía đỉnh phân thuỷ, mương xói dài ra, tồn suốt chiều dài mương xói bị khoét sâu xuống chưa đạt tới trắc diện cân bằng, cửa mương chưa đạt đến mức xâm thực địa phương, mặt cắt ngang chuyển sang dạng hình thang, đáy mương bắt đầu có vật liệu tích tụ Giai đoạn phát triển đến vách đứng đầu mương * Giai đoạn đạt mặt cắt cân dọc: giai đoạn đầu mương xói đạt tới gốc xâm thực địa phương, mặt cắt dọc đáy dần tới cân Do tác dụng xâm thực ngang, lòng mương mở rộng, hai bên vách tương đối dốc, đáy mương có vật liệu tích tụ nhiều Sự phát triển mương chậm dần * Giai đoạn ngừng phát triển: mương phát triển đến trạng thái cân vách đầu mương thoải dần ổn định, đáy mương có vật liệu tích tụ b) Các biện pháp phòng trừ mương xói - Trồng cải tạo đất, hạn chế tốc độ động dòng chảy - Xây dựng cơng trình điều tiết dòng chảy: thu nước, góp nước giữ nước - Gia cố cụ thể chỗ bị xói: đóng cọc, đổ đá, xây lát - Ngăn chặn đào bới sườn dốc, khai thác mỏ bừa bãi Câu 11 Hãy trình bày vấn đề tượng trượt lở sườn dốc theo ý sau: a) Phương trình biểu diễn điều kiện ổn định phân tố sườn dốc giải thích ký hiệu? b) Giải thích nguyên nhân dẫn đến tượng trượt? a) Phương trình biểu diễn điều kiện ổn định phân tố sườn dốc giải thích ký hiệu? (1 điểm) Đối với đất rời, cường độ chống cắt đất phụ thuộc góc ma sát (lực dính kết C  0) Xét phân tố A sườn dốc Phân tố chịu tác dụng trọng lượng thân P Lực tác dụng lên phân tố gồm hai thành phần P: Lực kéo xuống gây trượt T lực giữ chống trượt Q (hình 1.16) b) c) Hình 1.16: Lực tác dụng lên phân tố A Trong đó: Từ hình vẽ cho thấy: T = P.sin; N = P.cos Theo định luật Coulomb: Q = N.tg = P.cos.tg (từ  = .tg + C) P - Trọng lượng phân tố A  - Góc dốc sườn dốc  - Góc ma sát đất vị trí A Q - lực chống trượt vị trí A Ở điều kiện cân giới hạn, ta có: T = Q Hay: P.sin = P.cos.tg  tg = tg   =  b) Giải thích nguyên nhân dẫn đến tượng trượt? (1 điểm) Nguyên nhân Có nhiều nguyên nhân gây trượt, gộp lại thành nhóm sau: - Nhóm nguyên nhân làm thay đổi hình dạng, kích thước sườn dốc: cắt xén sườn dốc, khai đào xói lở thi cơng, - Nhóm nguyên nhân làm giảm độ bền đất đá sườn dốc: biến đổi trạng thái vật lý ẩm ướt, trương nở, phong hố, - Nhóm ngun nhân gây tải trọng phụ lên sườn dốc: nổ mìn, xây dựng cơng trình, áp lực thuỷ động, Câu 12 Phong hóa có ảnh hưởng đến cơng tác xây dựng cơng trình? Trình bày biện pháp phòng chống phong hóa chủ yếu? Khái niệm Trong tự nhiên, đá bị lộ ngồi, khơng thể giữ nguyên trạng ban đầu mà bị biến đổi đa dạng bị tác động nhiều yếu tố Đó q trình phong hố Nghiên cứu phong hóa Phong hóa làm phá vỡ đất đá, làm biến đổi trạng thái vật lý tính chất lý đất đá, làm giảm độ ổn định, giảm tính đồng nhất, giảm độ bền, tăng tính thấm, tính biến dạng,… Do xây dựng cơng trình khu vực đất đá bị phong hóa cần phải nghiên cứu nội dung sau: Mức độ phong hóa: Ở mức độ phong hóa khác nhau, đá có đặc điểm địa chất cơng trình riêng Để đánh giá mức độ phong hóa, người ta bố trí hố đào vị trí nghiên cứu Tiến hành mơ tả theo vách hố đới từ xuống thành phần hạt, thành phần khoáng vật, màu sắc, trạng thái, lấy mẫu phân tích thạch học mẫu thí nghiệm xác định tiêu lý Trên sở phân chia đới phong hóa, xác định bề dày tính chất đặc trưng đới Để đánh giá mức độ phong hoá người ta dùng hệ số phong hố, xác định theo cơng thức: k ph   ph  (1.3) đó: γph - trọng lượng thể tích đá bị phong hóa; γ - trọng lượng thể tích đá chưa bị phong hóa Dựa vào hệ số phong hóa, người ta chia ra: Đá khơng phong hóa: kph = 1; Đá phong hóa nhẹ: kph = - 0,9; Đá phong hóa vừa: kph = 0,9 - 0,8; Đá phong hóa mạnh: kph < 0,8 Tốc độ phong hóa: Để đo tốc độ phong hóa lợi dụng hố đào, đường hầm có Căn vào bề dày mức độ biến đổi tầng đá phong hóa sau thời gian tính từ ngày khai đào, ta xác định tốc độ phong hóa Nhân tố phong hóa: Nhân tố gây phong hóa nhiệt độ, nước,… Mỗi loại nhân tố khác cần có biện pháp xử lý thích hợp Các biện pháp phòng chống phong hố Tuỳ thuộc vào cơng trình đặc điểm phong hố người ta phòng chống tác dụng phong hố với đất phương pháp: - Tạo lớp phủ chống phong hoá: nhằm ngăn cản tác nhân gây phong hóa - Tiêu nước: Nước khơng tác nhân phong hố mà mơi trường cho tác nhân khác hoạt động Để ngăn không cho nước mặt nước đất tiếp xúc với đất đá cần phải sử dụng phương pháp san phẳng chỗ trũng, xây lát, làm rãnh thoát nước mặt,… - Cải tạo đất đá phong hoá: cách phun vào đất đá dung dịch hố học có tác dụng lấp nhét lỗ rỗng tăng cường độ đất đá Câu 13 Khi xây dựng công trình vùng có phân bố tượng Karst cần lưu ý vấn đề gì? Các biện pháp phòng chống Karst chủ yếu? Câu 14 Hãy trình bày tác dụng xâm thực chủ yếu dòng chảy sơng? Các biện pháp phòng chống tác dụng xâm thực sơng? Hiện tượng xâm thực tích tụ sơng Sơng có tác dụng xâm thực, vận chuyển tích tụ ĐCCT chủ yếu nghiên cứu tác dụng xâm thực tích tụ sơng, phát quy luật phát triển để dự báo có biện pháp ĐCCT để ngăn chặn a) Tác dụng xâm thực sông Đặc điểm động lực tác dụng xâm thực ngang Giả thiết có khối đất (đá) nhơ dòng sơng hình vẽ 1.19 Khi áp suất thuỷ động dòng chảy tác dụng lên khối đất (đá): v2 P   na hl 2g đó: γn khối lượng riêng nước; g gia tốc trọng trường; a hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào hình dạng khối đất (đá) (1.7) b h S l P v Hình 1.19: Khối đất đá nhơ dòng sơng Dưới tác dụng áp lực P, khối đất (đá) hình thành ứng xuất cắt: S P v2 l   na bh 2g b (1.8) Mặt khác sức kháng cắt đất (đá) là: τ = σtgφ+c (σ: ứng suất vuông với mặt cắt) - Nếu v tương đối nhỏ s < τ, không xảy xâm thực - Khi s = τ: khối đất đá trạng thái cân giới hạn, vận tốc dòng nước lúc gọi v gh ; vgh biểu thị cường độ xâm thực đất (đá) loại đất (đá) đặc trưng vgh vgh  gb ( tg  c)  n al (1.9) Đá cứng có c lớn, vài trăm kG/cm2 Nếu coi γn=1, a ≈ 1, b = l, đá cứng có vgh = 100 - 150m/s, mà thực tế chưa có dòng chảy có tốc độ > 50m/s Do bờ sơng cấu tạo đá cứng liền khối khơng bị xâm thực Đất sét có vgh = - 8m/s Đất rời có vgh = 0,5 - 0,8m/s Đất mềm, rời có vgh nhỏ trị số C nhỏ Khi tốc độ dòng chảy lớn vgh ứng với đất (đá) cấu tạo bờ bờ bị xâm thực ngược lại Đặc điểm động lực tác dụng xâm thực sâu Dòng sơng chưa đạt trạng thái cân bằng: Giả thiết dòng sơng có tiết diện chảy ω, tốc độ dòng chảy v Khi đạt tới trạng thái cân sơng có tiết diện ω’ tốc độ vgh Nếu khoảng thời gian điều kiện thuỷ văn thay đổi khơng đáng kể ta có: v.  vgh  ' �  '  v. vgh Sau xâm thực, tiết diện sông tăng:    '    ( v  1) vgh Nếu bên bờ sông cấu tạo đá cứng xây dựng kè, mố cầu khơng xảy xâm thực ngang mà có xâm thực sâu Coi sơng có tiết diện chữ nhật chiều rộng B, chiều sâu H thì:   BH ,  '  BH ' � H   v  H (  1) B vgh (1.10) n � �v � � 1  1�; n hệ số kinh nghiệm, n  � � � Trong thực tế lấy: H  H � �v � � � �gh � � � Dòng sơng đạt trạng thái cân bằng: Sơng có tiết diện dòng chảy  vận tốc dòng chảy vgh Do xây dựng cầu, kè đất đá trượt lở làm tiết diện dòng chảy thu hẹp lại thành ω với vận tốc dòng chảy v1 > vgh, xảy xâm thực sâu Gọi B, B1 chiều rộng sông lúc cân trước sau xây dựng cầu, kè, Sông bị xâm thực sâu để v1 giảm xuống vgh  tiến tới  nên ta có:   BH ;   B1H1 � H1  B B  B1 H � H  H1  H  H ( ) B1 B1 (1.11) (ΔH - xác định vị trí đặt móng) Các biện pháp ngăn ngừa tác dụng xâm thực sông - Gia cố trực tiếp vị trí bị xói lở đặt rọ đá, xây lát bờ, đặt bê tông lớn, trồng cỏ - Cải tạo hướng dòng chảy tốc độ dòng chảy cách xây dựng kè chắn ngang hay để chắn dòng với chiều dài, chiều cao hướng kè phù hợp với đoạn sông Câu 15 Hiện tượng trượt đất gì? Viết phương trình biểu diễn điều kiện ổn định phân tố sườn dốc Từ yếu tố phương trình phân tích nguyên chủ yếu gây ổn định trượt? Câu 16 Các tác dụng địa chất ngoại sinh gây tượng địa chất chủ yếu nào? Hãy trình bày hiểu biết anh (chị) tượng phong hóa? Hoạt động địa chất ngoại sinh Các trình địa chất xảy bề mặt Trái đất phần thạch tác nhân bên Trái đất gọi trình địa chất ngoại sinh hay hoạt động địa chất ngoại sinh Những tượng địa chất chủ yếu : Phong hóa đất đá Hiện tượng karst Hiện tượng trượt đất đá sườn dốc Hiện tượng mương xói Hiện tượng xâm thực tích tụ sơng Phong hố đất đá a) Khái niệm Trong tự nhiên, đá bị lộ ngồi, khơng thể giữ nguyên trạng ban đầu mà bị biến đổi đa dạng bị tác động nhiều yếu tố Đó q trình phong hố Như vậy, phong hố đất đá trình địa chất ngoại sinh làm phá vỡ phân hủy chỗ khoáng vật cấu tạo nên đất đá, xẩy phần vỏ Trái đất tác dụng tác nhân phong hoá nhiệt độ, nước, axit, sinh vật, Tác dụng phong hóa làm suy yếu độ bền đá, cơng trình xây dựng lên vào chúng, có ý nghĩa cơng tác xây dựng cơng trình b) Các kiểu phong hoá Dựa vào đặc trưng biến đổi tác nhân phong hố chia loại phong hoá: Phong hoá lý học Phong hố lý học q trình phá huỷ đất đá phương thức vật lý (hay học), làm cho đất đá bị vỡ vụn không bị biến đổi thành phần hoá học thành phần khoáng vật Yếu tố tác dụng chủ yếu q trình phong hố lý học biến thiên nhiệt độ, đông kết nước tác dụng kết tinh muối - Tác dụng nhiệt độ: - Tác dụng kết tinh muối: - Tác dụng đóng băng nước: Phong hố hố học Phong hố hố học q trình phá huỷ đất đá tác dụng hoá học, làm cho đất đá bị thay đổi thành phần, cấu trúc, tính chất - Tác dụng hồ tan: - Tác dụng ôxy hoá: - Tác dụng hợp nước (thuỷ hoá): - Tác dụng thuỷ phân: Phong hoá sinh học Là phong hoá lý học hoá học hoạt động giới sinh vật Sinh vật vừa phá hoại đá theo phương thức vật lý vừa phá hủy đá axit hữu Thơng thường q trình phong hóa xảy đồng thời, mạnh yếu trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố vị trí địa lý, thành phần đá độ sâu nằm đá, Vỏ phong hoá Lớp vỏ mỏng Trái đất bao gồm sản phẩm phong hóa chỗ (các tàn tích - eluvi) lớp đất trồng (lớp thổ nhưỡng) gọi vỏ phong hóa Nghiên cứu phong hóa Phong hóa làm phá vỡ đất đá, làm biến đổi trạng thái vật lý tính chất lý đất đá, làm giảm độ ổn định, giảm tính đồng nhất, giảm độ bền, tăng tính thấm, tính biến dạng,… Do xây dựng cơng trình khu vực đất đá bị phong hóa cần phải nghiên cứu nội dung sau: Mức độ phong hóa: Ở mức độ phong hóa khác nhau, đá có đặc điểm địa chất cơng trình riêng Để đánh giá mức độ phong hóa, người ta bố trí hố đào vị trí nghiên cứu Tiến hành mơ tả theo vách hố đới từ xuống thành phần hạt, thành phần khoáng vật, màu sắc, trạng thái, lấy mẫu phân tích thạch học mẫu thí nghiệm xác định tiêu lý Trên sở phân chia đới phong hóa, xác định bề dày tính chất đặc trưng đới Tốc độ phong hóa: Để đo tốc độ phong hóa lợi dụng hố đào, đường hầm có Căn vào bề dày mức độ biến đổi tầng đá phong hóa sau thời gian tính từ ngày khai đào, ta xác định tốc độ phong hóa Nhân tố phong hóa: Nhân tố gây phong hóa nhiệt độ, nước,… Mỗi loại nhân tố khác cần có biện pháp xử lý thích hợp Các biện pháp phòng chống phong hố Tuỳ thuộc vào cơng trình đặc điểm phong hố người ta phòng chống tác dụng phong hoá với đất phương pháp: - Tạo lớp phủ chống phong hoá: nhằm ngăn cản tác nhân gây phong hóa - Tiêu nước: Nước khơng tác nhân phong hố mà mơi trường cho tác nhân khác hoạt động Để ngăn không cho nước mặt nước đất tiếp xúc với đất đá cần phải sử dụng phương pháp san phẳng chỗ trũng, xây lát, làm rãnh thoát nước mặt,… - Cải tạo đất đá phong hoá: cách phun vào đất đá dung dịch hố học có tác dụng lấp nhét lỗ rỗng tăng cường độ đất đá Câu 17 Trình bày vấn đề động đất theo ý sau đây: a) Nguồn gốc gây động đất? b) Các loại sóng động đất? Khái niệm Sự rung chuyển đột ngột thạch khu vực lòng đất gây nên dao động lan truyền vùng lớn nhỏ gọi động đất (địa chấn) Nguyên nhân gây động đất Động đất xảy nguyên nhân sau: + Động đất đất sụt (chiếm khoảng 3%): Sinh khối đất đá hang động ngầm, hầm lò khai thác, bị sụt lún đột ngột Động đất loại thường xảy gần mặt đất, nơi có loại đá dễ hồ tan (thạch cao, đá vơi, ) Do đó, cường độ nhỏ, có ý nghĩa địa phương + Động đất núi lửa (chiếm khoảng 7%): Do nén ép khí núi lửa tạo nên Loại làm huỷ diệt vùng dân cư xảy với thành phố Pompei (Ý) thành phố khác Tuy nhiên, phạm vi ảnh hưởng động đất không lớn số lần xảy không nhiều + Động đất chuyển động kiến tạo (chiếm khoảng 90%): Loại động đất phổ biến, có cường độ mạnh phạm vi ảnh hưởng lớn Các trận động đất lớn xảy thuộc loại Sóng địa chấn (seismic waves): Các dao động truyền từ tâm địa chấn dạng sóng, gọi sóng địa chấn Theo quan hệ phương truyền sóng phương dao động vật chất, sóng địa chấn chia làm loại: - Sóng dọc (sóng nén - sóng Primary - sóng P): sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng Có đặc tính biên độ nhỏ, chu kỳ ngắn, tốc độ truyền sóng lớn, bình qn 5-6km/s Dựa vào sóng P biết hướng phân bố lò Nếu có trạm đo địa chấn xác định vị trí lò động đất - Sóng ngang (sóng cắt - sóng Secondary- sóng S): sóng có phương dao động vng góc với phương truyền sóng, có đặc điểm biên độ chu kỳ tương đối lớn, tốc độ truyền sóng tương đối nhỏ Sóng ngang lan truyền vật thể rắn với tốc độ nhỏ tốc độ truyền sóng dọc 1,7 lần - Sóng mặt (sóng Long - sóng L): từ tâm ngồi, nơi sóng đến sớm nhất, dao động truyền xung quanh theo sóng đồng tâm tựa dao động mặt nước có vật nặng rơi xuống, gọi sóng mặt đất Sóng có dạng hình sin tắt dần có tốc độ nhỏ tốc độ sóng ngang Nó gây lực phá hoại chủ yếu Các sóng P, S, L gây chấn động thẳng đứng, nằm ngang bề mặt Trái đất Trước tiên gặp chấn động thẳng đứng sau chấn động ngang đến chấn động mặt KHẢO SÁT ĐCCT - ĐCTV Câu Trình bày nội dung cần nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất cơng trình khu vực lãnh thổ? Câu Thế điều kiện địa chất cơng trình lãnh thổ? Hãy phân tích ảnh hưởng điều kiện địa hình - địa mạo đến cơng tác xây dựng cơng trình nói chung? Câu a) Trình bày nguyên lý mục đích thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)? b) Phạm vi áp dụng thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)? a) Nguyên lý mục đích thí nghiệm: Đóng ống lấy mẫu (đầu xun) tiêu chuẩn hố vào lòng đất; lượng đóng (trọng lượng tạ chiều cao rơi tự nó) tiêu chuẩn hố; đếm số nhát đập (số lần tạ rơi tự do) để ống mẫu ngập vào đất chiều sâu tiêu chuẩn hố Kết thí nghiệm giải nhiệm vụ sau: - Kết hợp với công tác khoan lấy mẫu xác định địa tầng; - Xác định độ chặt đất rời trạng thái đất dính; - Xác định số tiêu lý đất góc ma sát đất rời, độ bền nén có nở hơng đất dính, mô đun biến dạng đất rời; - Dự báo sức mang tải móng nơng đất rời, sức mang tải cọc, đặc biệt cọc chống - Ngồi ra, thí nghiệm SPT đánh giá số tiêu động lực đất khả biến lỗng đất rời, tốc độ truyền sóng đất b) Phạm vi áp dụng: Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn nên sử dụng khảo sát địa chất công trình điều kiện địa tầng phức tạp, phân bố luân phiên lớp đất dính đất rời bao gồm chủ yếu lớp đất rời với độ chặt thành phần hạt khác Câu Trình bày nguyên lý mục đích thí nghiệm nén tĩnh nền? Thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm nén trục khơng nở hơng phòng có điểm giống khác gì? * Nguyên lý mục đích thí nghiệm: Đặt bàn nén cứng hình vng tròn lên bề mặt lớp đất muốn nghiên cứu, sau gia tải lên bàn nén, đồng thời đo độ lún Phân tích kết quan hệ tải trọng độ lún có thể: + Xác định mô dun tổng biến dạng đến chiều sâu vùng ảnh hưởng bàn nén + Thông qua đường cong nén xác định tải trọng giới hạn theo tiêu chuẩn quy định + Phục vụ cho thiết kế móng + Kiểm tra kết xử lý gia cố * Thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm nén trục khơng nở hơng phòng có điểm giống khác gì? - Giống nhau: xác định mối quan hệ ứng suất với biến dạng để làm sở đánh giá biến dạng lún cho đất tải trọng cơng trình - Khác nhau: nén tĩnh thực điều kiện nén nở hông nén trục phòng điều kiện khơng nở hơng Ngồi nén phòng thực mẫu nhỏ tính đại diện kết chịu ảnh hưởng yếu tố đồng nhất, nên kết xác định đặc trưng biến dạng nén tĩnh xác tin cậy Câu Trình bày nguyên lý thí nghiệm mục đích thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT)? Điều kiện áp dụng thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT)? * Nguyên lý thí nghiệm : Xuyên vào đất chuỳ xun mũi hình chóp nón, thân hình trụ lực ép tĩnh với tốc độ không đổi nhỏ để đo sức kháng xuyên đầu mũi (qc) ma sát thành đơn vị (fs) đo áp lực nước lỗ rỗng u (với thí nghiệm xuyên đại) * Mục đích thí nghiệm: Kết thí nghiệm xun tĩnh giải nhiệm vụ sau: - Phân chia chi tiết địa tầng thành lớp đất có chất lượng xây dựng khác nhau, đánh giá mức độ đồng đất nền; - Đánh giá độ chặt đất loại cát, trạng thái đất loại sét; - Xác định số đặc trưng độ bền biến dạng đất nền; - Cho phép xác định vị trí lớp đặt mũi cọc * Phạm vi ứng dụng: Chỉ áp dụng với đất sét (có trạng thái chảy, dẻo chảy, dẻo mềm, dẻo cứng) đất cát, phù hợp với đất yếu, xuyên cuội sỏi Câu Trình bày nguyên lý thí nghiệm cắt cánh hố khoan? Ứng dụng thí nghiệm cắt cánh xây dựng? Nguyên lý : Cánh cắt có dạng chữ nhật vát nhọn dưới, chúng có kích thước khác phụ thuộc vào tính chất đất Với đất yếu (  0.5 kG/cm2), dùng d = 75 - 100mm, với 0.5    1.0 kG/cm2 dùng d = 55 - 65mm, h = 2d Thí nghiệm cắt cánh thường tiến hành hố khoan, khoan đến độ sâu cần thiết thả thí nghiệm vào hố khoan, cánh cắm vào đất (0.3  0.5m) quay với tốc độ 0.1  0.20/s quanh trục đạt mô men xoắn ổn định (tương ứng với trạng thái kiến trúc đất bị phá hoại) Cường độ kháng cắt khơng nước đất:  max  M max d 1.57d (h  ) (kG / cm ) Với bùn yếu coi   0, Cu  max Với cát, Cu  0, u (góc ma sát khơng nước)  max Bondaric đưa tiêu độ bền liên kết kiến trúc để đánh giá ảnh hưởng việc phá vỡ kết cấu tự nhiên biến đổi độ bền L  M   max M max L = 1.0: Độ bền liên kết kiến trúc khơng có 0.5  L