Bài giảng Cách nhận diện và phân loại đá cho người không chuyên - Một số vấn đề liên quan tới Cơ học đá công trình

Bài giảng Cách nhận diện và phân loại đá cho người không chuyên - Một số vấn đề liên quan tới Cơ học đá công trình với các nội dung cách nhận diện và gọi tên đá theo nguồn gốc (dành cho người không chuyên); một số vấn đề về cơ học đá trong xây dựng.

Nguyễn Quang Tuấn Cách nhận diện phân loại đá cho người không chuyên Một số vấn đề liên quan tới Cơ học đá cơng trình Đá xây dựng • Làm nền cơng trình • Làm mơi trường xây dựng cơng trình, vd: với cơng trình ngầm • Làm kết cấu cơng trình (tường, trụ, …) • Làm vật liệu xây dựng: cốt liệu cho bê tơng, làm vật liệu sản xuất xi  măng, vật liệu rải đường (móng đường, bê tơng nhựa mặt đường),  vật liệu ốp lát, trang trí, làm vật liệu trạm khắc tượng đài Nội dung trình bày • Cách nhận diện và gọi tên đá theo nguồn gốc (dành cho người khơng  chun) • Một số vấn đề về cơ học đá trong xây dựng Chu trình hình thành loại đá theo nguồn gốc trầm tích Phong hóa, vận chuyển tích tụ Nén chặt gắn kết (hình thành đá) Nâng kiến tạo, phong hóa, vận chuyển tích tụ Nguội đông cứng (kết tinh) Đá mắc ma nhiệt độ & áp suất Nóng chảy Đá trầm tích Biến đổi nhiệt độ áp suất Đá biến chất Nhận diện các loại đá dựa vào các đặc trưng • Thành phần khống vật: đá được tạo nên bằng các thành phần gì,  hàm lượng của các thành phần • Cấu trúc (kiến trúc và cấu tạo): Đặc điểm của các phần tử hợp thành  (hình dạng, kích thước của các hạt và đặc điểm liên kết giữa các hạt)  • Thế nằm: tư thế của đá ở ngồi tự nhiên (kích thước, hình dạng của  khối đá và quan hệ với đá khác).  Khi nhận diện đá có thể dựa vào nhiều đặc trưng khác như độ cứng,  thế nằm, đặc điểm của sản phẩm phong hóa từ đá đó… Phân loại đá mắc ma Tốc độ nguội và đơng cứng quyết định khả năng kết tinh các thành  phần khống vật trong đá. Dung dịch magma nguội càng chậm  các hạt tinh thể khống vật hình thành càng lớn Mắc ma xâm nhập – đông cứng dung dịch magma mặt đất Tốc độ nguội chậm  tinh thể hạt lớn, nhìn thấy mắt thường (kiến trúc hiển tinh) Mắc ma phun trào – đông cứng dung dịch magma mặt đất Tốc độ nguội nhanh  tinh thể hạt nhỏ, khơng nhìn thấy mắt thường (kiến trúc ẩn tinh), khơng hình thành tinh thể (kiến trúc thủy tinh) Đặc điểm chung của đá mắc ma • Thường cứng: do kv chủ yếu là  các khống vật nhóm silcat • Kiến trúc kiểu kết tinh. Các hạt  khống vật thường sắc cạnh,  nhìn bề ngồi các tinh thể  thường có các mặt phẳng  nhẵn, một số lấp lánh • Nếu kết tinh hạt lớn thì có  nhiều màu, các màu đan xen  kiểu “khảm” Kiến trúc hiển tinh Kiến trúc ban tinh Kiến trúc ẩn tinh Đơng cứng  nhanh Đá xâm nhập Đá phun trào Kiến trúc thủy tinh Đơng cứng  rất nhanh Mối liên hệ giữa điều kiện hình thành và đặc điểm kiến trúc và cấu tạo của đá mắc ma Kiến trúc thủy tinh, q trình đơng nguội nhanh chóng Kiến trúc thủy tinh, q trình nguội nhanh chóng Kiến trúc hạt vụn gắn kết (các mảnh vụn núi lửa) Phun trào Kiến trúc ẩn tinh magma nguội đông cứng nhanh Kiến trúc ban tinh magma đông nguội giai đoạn (ban đầu nguội chậm Xâm nhập sâu, sau nguội nhanh tới độ sâu tương đối nơng) Kiến trúc tồn tinh magma đông nguội chậm sâu Đá xâm nhập vs Đá phun trào Đá xâm nhập Đá phun trào Nơi hình thành Dưới mặt đất Trên mặt đất Tốc độ giảm nhiệt  giảm nhiệt chậm Giảm nhiệt nhanh Kiến trúc Toàn tinh ẩn tinh, thủy tinh Kích thước hạt Lớn Nhỏ Ví dụ: Granite Rhyolite Diorite Andesite Gabbro Bazan E. Thế nằm khe nứt A. Loại đá K. Số hệ khe nứt B,  J1, J2 I. Khoảng cách khe nứt J. Mức độ liên tục/chiều dài khe nứt M. Nước khe nứt L. Kích thước &  hình dạng thỏi đá B. Độ bền mặt khe nứt H. vật liệu lấp nhét,  bề dày D. Loại khe nứt (mặt lớp, đứt gãy…) L. Độ nhám 34 Khảo sát khối đá Xác định các thông tin đặc  điểm khối đá • Thơng tin về mức độ nứt  nẻ • Thơng tin về mức độ  phong hóa • Thơng tin về nước trong  khối đá  • V.v 35 Phân loại khối đá Một số phương pháp phân loại • Chỉ số RQD • Phương pháp Bieniawski: số RMR (Rock Mass Rating); số SMR • Phương pháp Barton - NGI (Norway Geotechnical Institute) - số Q / Hệ thống Q (Q System); Q-slope • Phương pháp Hoek Brown: số độ bền GSI (geological strength index) 36 Ví dụ • Vb: kích thước thỏi đá • Jc=độ bền khe nứt 10 mặt khe nứt điển hình có độ nhám bề mặt tăng dần (Barton and Choubey, 1977 ) Đánh giá khả năng mất ổn định mái dốc bằng phương pháp chiếu cầu Đinh mái dốc Vòng tròn lớn biểu  diễn bề mặt mái dốc Hướng trượt Trượt phẳng  Vòng tròn lớn biểu diễn mặt trượt ứng  với tâm của các điểm cực Đinh mái dốc Vòng tròn lớn biểu  diễn bề mặt mái dốc Hướng trượt Trượt nêm Vịng trịn lớn biểu diễn mặt trượt ứng  với tâm của các điểm cực 41 Độ bền khe nứt tự nhiên Thí nghiệm cắt đối với khe nứt Các tiêu chuẩn phá hủy Độ bền đỉnh Độ bền dư JRC= hệ số độ nhám khe nứt JCS= độ bền kháng nén của đá ở bề mặt khe  nứt r = góc ma sát dư Nguồn: Barton (2013) 42 Độ bền khe nứt Các tiêu chuẩn bền khe nứt: (1) Mohr-Coulomb (2) Patton (3) Barton - Bandis JRC= hệ số độ nhám khe nứt JCS = Độ bền thành khe nứt r=Goc ma sát dư khe nứt JRC JRS theo TN bật Schmidt 43 Sức chịu tải Sức chịu tải cho phép qa (MPa) Tính sức chịu tải  cho phép của nền đá theo chỉ số RQD Lưu ý: lấy qa