Bài viết Phân tích ảnh hưởng của các dạng hệ khe nứt đến dịch động và phá hủy khối đá xung quanh công trình ngầm sử dụng chương trình UDEC giới thiệu một số kết quả nhận được về quy luật ảnh hưởng của các hệ khe nứt đến hiện tượng dịch động và phá hủy, khi sử dụng UDEC.
Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 39, 7/2012, (Chuyên đề Trắc địa mỏ), tr.55-58 PHN TCH NH HNG CỦA CÁC DẠNG HỆ KHE NỨT ĐẾN DỊCH ĐỘNG VÀ PHÁ HỦY KHỐI ĐÁ XUNG QUANH CƠNG TRÌNH NGẦM SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH UDEC NGUYỄN QUANG PHÍCH, NGUYỄN VĂN MẠNH, NGUYỄN VĂN QUYỂN, NGƠ DỖN HÀO, NGUYỄN CHÍ THÀNH, ĐỖ NGỌC THÁI, VƯƠNG TRỌNG KHA, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Các q trình dịch động phá hủy xảy khối đá xung quanh công trình ngầm đa dạng phức tạp ảnh hưởng điều kiện địa chất phức tạp biến động khơng gian UDEC chương trình tính ý có mặt hệ khe nứt khối đá Bài báo giới thiệu số kết nhận quy luật ảnh hưởng hệ khe nứt đến tượng dịch động phá hủy, sử dụng UDEC Code) [6,7] chương trình cho phép mơ Đặt vấn đề Trong khối đá rắn cứng thường tồn có mặt loại khe nứt khối hệ khe nứt khác thực tế cho thấy, đá Trong trình bày số kết phân tích có mặt hệ khe nứt khác thường ảnh hưởng hệ khe nứt khác đến dẫn đến trình dịch động, phá hủy khối trình dịch động tượng phá hủy đá khác Nói chung tính đa dạng cuả khối đá xung quanh công trình ngầm, sử điều kiện địa chất, nên đến dụng chương trình UDEC trình biến đổi thường khơng kiểm sốt Mơ hình mơ kết dẫn đến dạng cố, tai biến khác Do biến đổi địa chất nhiều năm, nên [1,2,3,4,5] Nghiên cứu nhằm dự báo khả khối đá môi trường địa chất phức xuất quy mô loại tai biến này, tạp Trong thi công thường gặp khối đá với đưa biện pháp phòng chống hợp lý hệ khe nứt, đặc điểm khe nứt đa yêu cầu cần thiết Chương trình phần tử dạng, ví dụ hình [8, 9] rời rạc UDEC (Universal Distinct Element Hình chiếu Mặt cắt dọc Mặt cắt ngang Hình Một số dạng hệ khe nứt xây dựng công trình ngầm 55 Tùy thuộc vào vị trí nằm, trạng thái bề mặt, chất lấp nhét…của khe nứt với đặc trưng học đá liền khối, dẫn đến tượng dịch động, sập lở đa dạng, phức tạp khối đá xung quanh khoảng không gian ngầm sau khai đào Để phân tích ảnh hưởng này, sử dụng chương trình UDEC, khảo sát khoảng khơng gian ngầm với đường hầm dạng tròn, bán kính 2m, cho bốn trường hợp với dạng hệ khe nứt khác khối đá, thể hình - Trường hợp (hình 2a): khối đá có hệ khe nứt K1 với góc nghiêng 800, chiều dài xuyên suốt, khoảng cách trung bình 1,85m vết nứt cắm thẳng đứng hầm Mặt khe nứt có đặc điểm học là: hệ a) c) số độ cứng pháp tuyến tiếp tuyến 100MPa/m, góc ma sát 250 - Trường hợp (hình 2b): khối đá có thêm hệ khe nứt thứ (K2), với góc cắm 300, thơng số khác tương tự hệ khe nứt K1 - Trường hợp (hình 2c): Khối đá có ba hệ khe nứt Hai hệ khe nứt K1 K2 có dặc điểm chung tương tự trường hợp1 2, song góc cắm dao động hệ K1 800200 hệ K2 300100 - Trường hợp (hình 2c): Tương tự trường hợp 3, song khối nứt coi mơi trường biến dạng, ba trường hợp trên, khối nứt mô cứng tuyệt đối b) d) Hình Mặt cắt ngang đường hầm với hệ khe nứt khác 56 Phân tích q trình biến đổi học, ý đến tác động lực rọng trường cho kết sau (hình 3): - Trường hợp (hình 3a): đào, khối nứt (phần đá cứng nằm khe nứt), dịch chuyển tức thời đạt đến trạng thái cuối với dộ lún tuyệt đối đỉnh hầm 1,99cm sau giữ trạng thái ổn định - Trường hợp (hình 3b): khối nêm phía trai gần đỉnh vòm khối nêm nhỏ phía phải bắt đầu rơi tự xuống hầm Lún sụt xuất bề mặt khối đá phía đỉnh hầm Trạng thái cuối đạt sau 12500 bước tính a) - Trường hợp (hình 3c): sau đào, khối nêm tiếp khối nứt phía vai trai dịch chuyển, sập vào khoảng trống, lún sụt xuất mạnh mặt đất Phía hầm có vài khối nứt tách khỏi (khơng tiếp xúc) Trạng thái cuối hình 3c) nhận sau 15000 bước tính - Trường hợp (hình 3d): với giả thiết khối nứt môi trường biến dạng, nên hình cho thấy ngồi di chuyển tuyệt đối khối nứt, nhận thấy rõ khối nứt biến dạng Vùng phá hủy sau 15000 bước tính lớn so với trường hợp Lún sụt mặt đất lệch hẳn phái trái, tương ứng với hình thành vùng phá hủy lòng khối đá b) c) d) Hình Dịch động sập lở khối đá xung quanh khoảng trống ngầm 57 Kết luận Từ kết khảo sát qua bốn mơ hình đơn giản cho thấy rõ nét ảnh hưởng phức tạp hệ khe nứt (các đặc điểm tính chất chúng), vật liệu đá (khối nứt) đến dịch động phá hủy xảy khối đá xung quanh cơng trình ngầm Có thể nhận định sơ là: dịch chuyển phá hủy mãnh liệt khối đá nhiều hệ khe nứt, hệ khe nứt biến động (ví dụ góc cắm) khối nứt mềm yếu (cứng biến dạng) Các kết hoàn toàn phù hợp với nhận định thu thực tế Song điều quan trọng là, phân tích hợp lý mơ hình trước thi cơng, dự báo dịch động vùng phá hủy xảy Trên sở đưa đề xuất phương pháp khắc phục, hạn chế hợp lý giai đoạn thiết kế Tuy nhiên, để có mơ hình với kết gần thực tế cần thiết phải xác định đặc điểm hệ khe nứt tính chất học đá, khối đá xác Đây yêu cầu khó khăn, khắt khe nay, kết phân tích khơng hồn tồn xác so với biểu thực tế Song quy luật nhận có ý nghĩa định tính, định hướng cho công tác nghiên cứu Kết hợp với cơng tác trắc địa q trình thi cơng phân tích ngược (back analysis) chắn cho phép có mơ hình phân tích thỏa đáng tương lai Cơng trình hồn thành với tài trợ Bộ Khoa học Công nghệ Việt Nam, đề tài nghiên cứu mã số ĐT.NCCB-ĐHƯD.2011G/13 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Quang Phích, 2005 Dự báo phòng ngừa tượng phá hủy cơng trình ngầm (Bài giảng cao học ngành Xây dựng cơng trình ngầm mỏ) Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội [2] Nguyễn Quang Phích, Đỗ Ngọc Anh, Nguyễn Mạnh Khải Rủi ro thi cơng xây dựng cơng trình ngầm máy khoan hầm (TBM) giải pháp hạn chế Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất Số 12(10-2005) Tr 60-64 [3] Nguyễn Quang Phích, Đỗ Ngọc Anh Sự cố ngun nhân xây dựng cơng trình ngầm thành phố Tạp chí KHCN Mỏ-Địa chất, số 14 (4-2006) Trang 82-85 [4] Nguyễn Quang Phích Sự cố xây dựng cơng trình ngầm-ngun nhân giải pháp hạn chế Tạp chí khoa học kỹ thuật MỏĐịa chất Số 16, 10-2006 Tr.69-72 [5] Nguyễn Văn Quyển Dự báo, phòng ngừa, khắc phục tai biến kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm giảng cao học Trường Đại học Mỏ-Địa chất 2009 [6] UDEC Manuals 2012 http://www.itascacg.com/UDEC [7] Nguyễn Quang Phích, Nguyễn Văn Mạnh, Đỗ Ngọc Anh, 2007 Phương pháp số - Chương trình Plaxis 3D UDEC Nhà xuất xây dựng Hà Nội [8] Manfred Kühne.Untersuchung von Einflussfaktoren zur Ortsbruststabilität und Vortriebsgeschwindigkeit beim Tunnelbau im Rheinischen Schiefergebirge Diss JohannesGutenberg-Universität Mainz 2003 [9] Nguyễn Quang Phích Cơ học đá Nhà xuất Xây dựng 2007 SUMMARY Investigation on the effect of joint sets on the displacement and collaps in the rock mass around underground opening by using UDEC Nguyen Quang Phich, Nguyen Van Manh, Nguyen Van Quyen, Ngo Doan Hao, Nguyen Chi Thanh, Do Ngoc Thai, Vuong Trong Kha University of Mining and Geology Displacements and collaps in the rock mass surrounding the underground opening are manifold phenomena caused by the effects of complicated and varied geological conditions UDEC is a numerical code allowing the considering of joint sets in the rock mass The paper presents some investigation results of the effects of joint sets and mechanical properties of intack rocks on displacements and collaps, happened around underground opening and also on the earth surface 58 ... chúng), vật liệu đá (khối nứt) đến dịch động phá hủy xảy khối đá xung quanh công trình ngầm Có thể nhận định sơ là: dịch chuyển phá hủy mãnh liệt khối đá nhiều hệ khe nứt, hệ khe nứt biến động (ví dụ... khai đào Để phân tích ảnh hưởng này, sử dụng chương trình UDEC, khảo sát khoảng khơng gian ngầm với đường hầm dạng tròn, bán kính 2m, cho bốn trường hợp với dạng hệ khe nứt khác khối đá, thể hình... Trường hợp (hình 2b): khối đá có thêm hệ khe nứt thứ (K2), với góc cắm 300, thông số khác tương tự hệ khe nứt K1 - Trường hợp (hình 2c): Khối đá có ba hệ khe nứt Hai hệ khe nứt K1 K2 có dặc điểm