Địa chất công trình

TS LÊ TẤN QUỲNH Bài giảng ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2012 BÀI MỞ ĐẦU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ NHIỆM VỤ CỦA NĨ 1.1 Khái niệm địa chất cơng trình Địa chất cơng trình mơn khoa học địa chất chun nghiên cứu vận dụng tri thức địa chất vào việc: - Xây dựng cơng trình; - Cải tạo lãnh thổ (tháo khô, làm ướt, chống trượt ); - Khai thác mỏ khoáng sản; - Dự báo khả thay đổi điều kiện địa chất tự nhiên tác dụng cơng trình xây dựng; - Lựa chọn biện pháp đảm bảo ổn định sử dụng bình thường cho cơng trình 1.2 Nhiệm vụ địa chất cơng trình Mơn khoa học địa chất cơng trình nảy sinh u cầu xây dựng khai thác lãnh thổ nên có nhiệm vụ sau: - Xác định điều kiện địa chất cơng trình khu vực xây dựng, lựa chọn vị trí xây dựng biện pháp cơng trình; - Nêu điều kiện thi cơng, dự đốn tượng địa chất thi cơng sử dụng cơng trình; - Đề biện pháp phòng ngừa cải tạo điều kiện địa chất khơng có lợi 1.3 Điều kiện phát triển khoa học địa chất cơng trình Sự phát triển địa chất cơng trình phụ thuộc vào điều kiện: - Điều kiện sở: Sự phát triển khoa học địa chất – ngành khoa học chuyên nghiên cứu thành phần, tính chất, cấu tạo lịch sử phát triển vỏ trái đất Khoa học địa chất phát triển có điều kiện để cung cấp tri thức cần thiết cho khoa học địa chất công trình; - Điều kiện lơi kéo thúc đẩy: Sự phát triển quy mô kỹ thuật xây dựng, khai thác tài nguyên đặt yêu cầu cao địa chất cơng trình Địa chất cơng trình mơn khoa học trẻ có phát triển nhanh chóng giới nước Ở nước ta, trước năm 1945, địa chất cơng trình thực dân Pháp nghiên cứu để phục vụ cho việc khai thác tài nguyên xây dựng cơng trình qn Tuy nhiên, việc nghiên cứu khơng mang tính hệ thống, thiếu kế hoạch, khối lượng nhỏ nhiều trường hợp chưa đủ độ tin cậy Từ hồ bình lập lại (năm 1954) sở kế hoạch phát triển kinh tế, quốc phòng khoa học kỹ thuật đất nước, khoa học địa chất địa chất cơng trình phát triển nhanh chóng tồn diện, góp phần đáng kể vào việc giải nhiệm vụ quan trọng đất nước khai thác mỏ sâu, phát triển giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện, xây dựng công nghiệp dân dụng NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH Đối tượng nghiên cứu địa chất cơng trình đất đá, nước đất, tác dụng qua lại chúng với với mơi trường bên ngồi Việc nghiên cứu đối tượng nêu tiến hành với nội dụng chủ yếu sau: 1, Nghiên cứu đất đá dùng làm nền, làm môi trường làm vật liệu xây dựng cơng trình, cụ thể là: - Sự phân bố xếp đất đá; - Ảnh hưởng nguồn gốc, điều kiện thành tạo môi trường đến đất đá trước, sau xây dựng cơng trình; - Đề biện pháp cải thiện tính chất đất đá phục vụ cho việc xây dựng sử dụng công trình 2, Nghiên cứu tượng địa chất (trượt đất, đất chảy, xói mịn, karst, phong hóa ); tìm hiểu nguyên nhân phát sinh điều kiện phát triển chúng để đề biện pháp xử lý chúng xây dựng sử dụng cơng trình 3, Nghiên cứu nước dướt đất nhằm: - Khắc phục khó khăn nước dướt đất gây q trình thi cơng sử dụng cơng trình; - Khai thác nước đất phục vụ cho đời sống sản xuất 4, Nghiên cứu phương pháp khảo sát địa chất nhằm thăm dò, đánh giá điều kiện địa chất cơng trình khu vực cách đầy đủ, xác, nhanh chóng tiết kiệm nhất; 5, Nghiên cứu địa chất cơng trình khu vực phục vụ công tác quy hoạch: - Quy hoạch xây dựng công nghiệp dân dụng; - Quy hoạch thủy lợi; - Quy hoạch giao thông PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH Đối tượng nghiên cứu địa chất cơng trình đa dạng phức tạp nên phương pháp nghiên cứu đa dạng, tổng hợp thành phương pháp chủ yếu sau: 3.1 Các phương pháp địa chất học Đây phương pháp nghiên cứu quan trọng nhất, dùng để nghiên cứu nội dung sau: - Nghiên cứu phát sinh phát triển hiên tượng địa chất khứ có liên quan đến tạo thành dạng địa hình, tính chất quy luật phân bố đất đá khu vực nghiên cứu; - Đánh giá điều kiện địa chất khu vực dự đoán tượng địa chất xảy tương lai Để thực nội dung nghiên cứu nêu trên, trước tiên cần tiến hành cơng tác thăm dị địa chất với công việc sau: - Khảo sát thăm dò địa chất, thu thập tài liệu phân bố, xếp đất đá, mẫu vật hoá thạch theo mặt cắt địa chất định; - Tiến hành thí nghiệm phịng ngồi trời để xác định tính chất vật lý, học đất đá, thu thập tài liệu địa chất phương pháp địa vật lý phương pháp địa chấn, phương pháp trọng lực, phương pháp địa từ 3.2 Các phương pháp tính tốn lý thuyết Việc nghiên cứu tính tốn lý thuyết nhằm thiết lập mối tương quan thể chất vật lý tượng địa chất, đặc trưng vật lý, học đất đá Từ đó, sở đặc trưng biết tính tốn để tìm đặc trưng chưa biết cách nhanh chóng Trong số trường hợp, phương pháp tính tốn lý thuyết sử dụng thay phương pháp khảo sát thăm dị địa chất hay thí nghiệm để tiết kiệm kinh phí thời gian, sử dụng trường hợp mà phương pháp khác khơng thực (tính lún, tính ổn định nền, tính lượng nước chảy đến hố móng, tính tốc độ phá hoại bờ ) 3.3 Các phương pháp thí nghiệm mơ hình tương tự địa chất a, Phương pháp thí nghiệm mơ hình Phương pháp thí nghiệm mơ hình dựa sở tương tự trường vật lý khác ta thay mơi trường địa chất khu vực môi trường vật lý có điều kiện tương tự đơn giản hơn, kích thước nhỏ để dễ nghiên cứu Ví dụ: Sự tương tự trường chuyển động nước đất với trường dẫn điện; trường chịu lực đất đá với trường chịu lực môi trường đàn hồi Phương pháp giúp ta dự đốn tượng địa chất xảy cơng trình thi cơng sử dụng tác động nhân tố môi trường (tải trọng cơng trình, áp lực nước ), giải toán điều kiện biên phức tạp b, Phương pháp tương tự địa chất Phương pháp tương tự địa chất phương pháp có tính chất kinh nghiệm, dựa nguyên lý là: Đất đá hình thành điều kiện nhau, trải qua trình ĐC giống có đặc trưng vật lý, học tương tự Trên sở ta sử dụng tài liệu địa chất khu vực nghiên cứu đầy đủ cho khu vực khác có điều kiện địa chất tương tự Phương pháp tương tự địa chất giúp ta giảm bớt khối lượng công tác khảo sát địa chất cho vùng dự định xây dựng cơng trình Phương pháp có độ tin cậy khơng cao, nên sử dụng giai đoạn quy hoạch, thiết kế sơ Giới hạp áp dụng, kết thu phương pháp phụ thuộc nhiều vào khả năng, kinh nghiệm người sử dụng mức độ phức tạp điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu Nghiên cứu địa chất cơng trình công tác phức tạp Việc phân phương pháp nghiên cứu để thuận tiện cho việc xem xét thực Khi áp dụng vào thực tế cần phải kết hợp chặt chẽ loại phương pháp nghiên cứu địa chất cơng trình nhằm đạt kết cách đầy đủ, xác nhanh chóng MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ NHIỆM VỤ CỦA NÓ 1.1 Khái niệm địa chất cơng trình 1.2 Nhiệm vụ địa chất cơng trình 1.3 Điều kiện phát triển khoa học địa chất cơng trình NỘI DUNG NGHIÊN TRÌNH CỨU CỦA ĐỊA CHẤT CÔNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 3.1 Các phương pháp địa chất học 3.2 Các phương pháp tính tốn lý thuyết 3.3 Các phương pháp thí nghiệm mơ hình tương tự Địa chất Chương 1: ĐẤT ĐÁ 1.1 VỎ QUẢ ĐẤT VÀ CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT DIỄN RA TRONG NÓ 1.1.1 Cấu tạo đất 1.1.2 Các trường vật lý đất 1.1.3 Các tượng địa chất vỏ đất 10 1.2 KHÁI NIỆM VỀ KHOÁNG VẬT VÀ KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ 11 1.2.1 Khái niệm khống vật 11 1.2.2 Một số đặc tính khống vật 12 1.1.3 Phân loại Khống vật mơ tả số Khống vật tạo đá 15 1.3 KHÁI NIỆM, KIẾN TRÚC, CẤU TẠO VÀ THẾ NẰM CỦA ĐẤT ĐÁ 24 1.3.1 Khái niệm đất đá 24 1.3.2 Kiến trúc đất đá 24 1.3.3 Cấu tạo đất đá 26 1.3.4 Thế nằm đất đá 26 1.4 ĐÁ MAGMA 27 1.4.1 Sự hình thành phân loại 27 1.4.1.1 Khái niệm hình thành 27 1.4.1.2 Phân loại 28 1.4.2 Thành phần khoáng vật đá magma 29 1.4.3 Kiến trúc đá magma 29 1.4.4 Cấu tạo đá magma 31 86 1.4.5 Thế nằm đá magma 33 1.5 ĐÁ TRẦM TÍCH 35 1.5.1 Sự hình thành phân loại 35 1.5.1.1 Khái niệm hình thành 35 1.5.1.2 Phân loại 36 1.5.2 Thành phần khống vật đá trầm tích 37 1.5.3 Kiến trúc đá trầm tích 37 1.5.4 Cấu tạo đá trầm tích 40 1.5.5 Thế nằm đá trầm tích 41 1.5.5.1 Thế nằm nguyên sinh 41 1.5.5.2 Thế nằm thứ sinh 42 1.5 ĐÁ BIẾN CHẤT 44 1.5.1 Sự hình thành phân loại 44 1.5.1.1 Khái niệm hình thành 44 1.5.1.2 Phân loại đá biến chất 45 1.5.2 Thành phần khoáng vật đá biến chất 46 1.5.3 Kiến trúc đá biến chất 47 1.5.4 Cấu tạo đá biến chất 47 1.5.5 Thế nằm đá biến chất 48 1.6 PHÂN LOẠI ĐẤT ĐÁ TRONG ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 48 1.6.1 Mục đích phân loại 48 1.6.2 Phân loại đất đá tổng quát F.P Xavalenxki 49 Chương 2: NƯỚC DƯỚI ĐẤT 51 2.1 KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 51 2.1.1 Khái niệm nước đất 51 2.1.2 Mục đích nghiên cứu nước đất 51 2.1.3 Nội dung nghiên cứu nước đất 51 2.2 CÁC TẦNG CHỨA NƯỚC DƯỚI ĐẤT 52 2.2.1 Nguồn gốc hình thành nước đất 52 2.2.2 Đặc điểm tầng chứa nước 52 2.2.3 Bản đồ mặt áp lực mặt nước 54 2.2.4 Phân loại tầng chứa nước theo điều kiện phân bố 55 2.3 CHẤT LƯỢNG VÀ TRỮ LƯỢNG CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT 58 2.3.1 Chất lượng nước đất 58 86 2.3.2 Trữ lượng nước đất 60 2.4 ĐỘNG THÁI CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT 61 2.4.1 Những nhân tố ảnh hưởng đến động thái nước đất 61 2.4.2 Các loại động thái nước đất 62 2.5 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT KHI TIẾP XÚC VỚI NƯỚC 63 2.5.1 Tính ngậm nước đất đá 63 2.5.2 Tính mao dẫn đất đá 66 2.5.3 Tính thấm nước đất đá 67 2.5.4 Tính khơng ổn định với nước đất đá 68 Chương 3: CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT TỰ NHIÊN 71 3.1 KIẾN TẠO ĐỊA CHẤT 71 3.1.1 Chuyển động kiến tạo địa chất 71 3.1.2 Các dạng cấu tạo (biến vị) địa chất 73 3.2 HIỆN TƯỢNG PHONG HÓA ĐẤT ĐÁ 73 3.2.1 Các loại phong hóa 75 3.2.2 Tầng tàn tích (eluvi – e) đặc điểm địa chất cơng trình 79 3.2.3 Điều tra xử lý tầng đá phong hóa xây dựng 83 3.3 HOẠT ĐỘNG ĐỊA CHẤT CỦA DÒNG NƯỚC MẶT 84 3.3.1 Hoạt động dịng nước mưa 84 3.3.2 Hoạt động dịng sơng 86 3.3.3 Địa hình lũng sơng 88 3.3.4 Trầm tích sông (aluvi – a) 89 3.3.5 Phân loại lũng sông theo quan điểm địa chất cơng trình 90 Chương 4: CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 93 4.1 HIỆN TƯỢNG ĐẤT CHẢY 93 4.1.1 Các loại đất chảy 93 4.1.2 Các biện pháp xử lý đất chảy 95 4.2 HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM ĐẤT ĐÁ 96 4.2.1 Điều kiện phát sinh phát triển xói ngầm 96 4.2.2 Các biện pháp xử lý xói ngầm 98 4.3 HIỆN TƯỢNG KARST (CACXTƠ) 98 4.3.1 Các hình thái karst 99 4.3.2 Điều kiện phát sinh phát triển karst 101 4.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình phát triển karst 102 86 4.3.4 Xử lý karst xây dựng 103 4.4 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT ĐẤT ĐÁ 105 4.4.1 Khái niệm 105 4.4.2 Nguyên nhân gây trượt đất đá 106 4.4.3 Đánh giá ổn định trượt mái dốc 108 4.4.4 Biện pháp xử lý trượt 112 Chương 5: KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 113 5.1 NỘI DUNG KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 113 5.1.1 Mục đích yêu cầu công tác khảo sát địa chất cơng trình 113 5.1.2 Nội dung khảo sát địa chất cơng trình 113 5.1.3 Các ngun lý khảo sát địa chất cơng trình 114 5.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 115 5.2.1 Đo vẽ đồ địa chất cơng trình 115 5.2.2 Khoan đào thăm dị 116 5.2.3 Phương pháp thăm dò địa vật lý 117 5.3 THÍ NGHIỆM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 120 5.3.1 Thí nghiệm mẫu phịng 120 5.3.2 Thí nghiệm thấm ngồi trường 122 5.3.3 Thí nghiệm lý đất trường 125 5.3.4 Quan trắc dài ngày ngồi trường 129 5.4 XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TÍNH TỐN CỦA CÁC CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT ĐẤT ĐÁ 129 5.5 BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 130 5.5.1 Các loại đồ địa chất cơng trình nhiệm vụ 130 5.5.2 Nguyên tắc chung lập đồ địa chất cơng trình 132 5.5.3 Nội dung loại đồ địa chất cơng trình 133 5.5.4 Phương pháp thành lập đồ địa chất cơng trình 134 5.5.5 Các ký hiệu đồ địa chất 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 86 XUẤT BẢN TẠI THƯ VIỆN ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Địa chỉ: Xuân Mai – Chương Mỹ - Hà Nội Điện thoại: 0433.840822 Email: Thuvienlamnghiepcs1@gmail.com 86 Thiết bị để ép nước gồm có máy ép nước, ống nút Thí nghiệm ép nước tiến hành sau: Dùng thiết bị trám chuyên môn (nút) để cách ly đoạn đất đá lỗ khoan mà ta cần ép nước vào tiến hành ép nước với cột áp định trước đạt lưu lượng ổn định (Hình 5.4) Nếu lưu lượng lớn độ thơng nước tương ứng độ khe nứt, độ karst hóa tầng đất đá cao Giả sử khoan nhiều lỗ tuyến đập thiết kế lỗ khoan tiến hành ép nước thí nghiệm nhận xét tính thơng nước, độ khe nứt độ karst hóa đá suốt mặt cắt địa chất theo tuyến cơng trình thiết kế (Hình 5.5) Đơn vị đo độ thông nước tương ứng, đo mức độ nứt nẻ karst hóa đá ép nước thí nghiệm lượng hấp thụ nước đơn vị, tức lưu lượng nước 1m chiều dài lỗ khoan thí nghiệm cột nước 1m: q Q l P (5.1) Hình 5.4 Thí nghiệm ép nước vào lỗ khoan 1- Áp kế; 2- Cột ống công tác; 3- Nút; 4- Chiều dài Trong đó: q – Lượng hấp thụ nước đơn vị, l/ph.m; Q – Lưu lượng nước, l/ph; l – Chiều dài đoạn thí nghiệm, m; P – Trị số cột nước tác dụng bơm ép, m Hình 5.5 Mặt cắt địa chất kèm theo độ hấp thụ nước (l/phút): 1, 50 > 0,75 > 45 5.3.4 Quan trắc dài ngày trường Việc khảo sát thay đổi đặc trưng địa chất cơng trình vùng xây dựng theo thời gian khó khăn phức tạp thay đổi đặc trưng kéo dài nhiều ngày, chí nhiều năm, quy mơ rộng lớn, bị chi phối nhiều yếu tố, mà khả người chưa thể tạo mơ hình thí nghiệm thích hợp Do đó, quan trắc dài ngày trường vừa có tính cần thiết vừa có tính tất yếu khách quan Nội dung quan trắc thường trình chuyển dịch đất đá; thay đổi thành phần tính chất nước, mực nước, mực áp lực nước đất; diễn biến trượt, phát triển karst xói ngầm, q trình lún cơng trình, tượng xâm thực bồi tích biển sơng… Với đối tượng, mục đích điều kiện cụ thể có phương pháp quy trình quan trắc riêng (Quan trắc nước đất tiến hành hàng ngày cho hết năm khí hậu; Quan trắc trượt kéo dài hết mùa mưa; Quan trắc phong hóa đất đá thường phải kéo dài nhiều năm…) Một số nội dung quan trắc cần kéo dài suốt trình khảo sát xây dựng khai thác cơng trình Thực tế cho thấy quan trắc trường tổ hợp thí nghiệm phù hợp nhất, có kết xác rẻ tiền khảo sát địa chất cơng trình nói riêng điều tra thiên nhiên nói chung 5.4 XÁC ĐỊNH TRỊ SỐ TÍNH TỐN CỦA CÁC CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT ĐẤT ĐÁ Mỗi tiêu tính chất đất đá xác định thông qua thực nghiệm phương pháp thiết bị mẫu đất đá lấy xây dựng Trong thực tế thường xảy phân tán giá trị tiêu đo tính khơng đồng đất đá, khác chủng loại máy móc thiết bị, 129 lực tính chủ quan người làm thí nghiệm, phá hoại mức độ khác kiến trúc tự nhiên trạng thái mẫu đất đá chọn, vận chuyển bảo quản Bởi vậy, để tìm đặc trưng tính tốn sát thực cần phải tiến hành nhiều phép đo mẫu thử tiến hành lặp lại nhiều mẫu thử loại, sau tiến hành chỉnh lý kết thực nghiệm để lựa chọn trị số đắn cho tính tốn Nội dung chỉnh lý hiệu chỉnh số liệu khơng xác, tức số liệu không phản ánh đặc điểm thực tế mẫu muốn đo, hiệu chỉnh khả biến đổi đặc trưng mẫu thử so với thực tế xây dựng sử dụng cơng trình Có hai phương pháp chỉnh lý số liệu thí nghiệm thơng dụng xây dựng phương pháp trị số tiêu trung bình phương pháp giới hạn tin cậy, chúng gồm có bước sau: Lập đồ thị phân tán tất trị số quan trắc tiêu quan trắc Kiểm tra quy luật phân bố chuẩn trị số phân bố phân tán Xác định trị số trung bình số học, độ lệch bình phương trung bình hệ số biến đổi tiêu Loại bỏ trị số sai lệch đáng tập hợp số liệu quan trắc thực nghiệm tiêu Xác định lại trị số trung bình số học, độ lệch bình phương trung bình hệ số biến thiên sau loại bỏ trị số sai lệch đáng Xác định trị số hiệu chỉnh cho tiêu đại diện tổng quát Nội dung cụ thể bước trình bày tài liệu xắc suất thông kê lý thuyết quy hoạch thực nghiệm 5.5 BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 5.5.1 Các loại đồ địa chất cơng trình nhiệm vụ Bản đồ địa chất cơng trình xây dựng sở tổng hợp tài liệu đo vẽ đồ địa chất cơng trình, tài liệu phản ánh kết chủ yếu công tác đo vẽ, công tác thăm dị, thí nghiệm quan trắc dài ngày… Trên đồ trình bày yếu tố địa chất cơng trình cần thiết cho quy hoạch, thiết kế, xây dựng khai thác cơng trình, để thực biện pháp kỹ thuật khác 130 Thường có ba kiểu đồ địa chất cơng trình đồ điều kiện địa chất cơng trình, đồ phân khu địa chất cơng trình đồ địa chất cơng trình chuyên môn Mức độ chi tiết tỷ lệ đồ xác định theo yêu cầu công tác thiết kế mức độ phức tạp địa chất vùng + Bản đồ điều kiện địa chất cơng trình: Bản đồ điều kiện địa chất cơng trình thành lập cho tất loại cơng trình xây dựng mặt đất, dùng để đánh giá tổng quan điều kiện địa chất thiết kế xây dựng cơng trình + Bản đồ phân khu địa chất cơng trình: Bản đồ phân khu địa chất cơng trình phục vụ cho việc giải u cầu chung yêu cầu chuyên môn, sở tổng hợp điều kiện địa chất cơng trình phần lãnh thổ với phân chia chi tiết vùng, miền… Số khu phân chia tăng theo tỷ lệ đồ, cần thiết chia khu, khoảnh… + Bản đồ địa chất cơng trình chun mơn: Bản đồ địa chất cơng trình thành lập theo yêu cầu dạng cơng trình xây dựng gần giống Trên đồ phải đánh giá điều kiện địa chất cơng trình lãnh thổ dự đoán tượng địa chất xảy có ảnh hưởng tới ổn định cơng trình Ở vùng có cấu trúc địa chất phức tạp phải lập đồ phụ trợ đặc trưng cho yếu tố địa chất công trình (Bản đồ trượt, đồ karst, Bản đồ địa mạo, Bản đồ địa chất thủy văn, Bản đồ kiến tạo…) Theo công dụng mức độ chi tiết nội dung, đồ địa chất cơng trình chia thành bốn loại sau: + Bản đồ tỷ lệ nhỏ hay đồ khái quát: Bản đồ tỷ lệ nhỏ hay đồ khái quát có tỷ lệ ≤ 1/500.000, phản ánh quy luật chung thành tạo phân bố điều kiện địa chất cơng trình lãnh thổ rộng lớn (một nước, miền…) để phục vụ cho quy hoạch xây dựng + Bản đồ tỷ lệ vừa hay đồ khái quát trung bình: Bản đồ tỷ lệ vừa hay đồ khái qt trung bình có tỷ lệ 1/200.000 ÷ 1/100.000, dùng để thiết kế xây dựng dạng công trình khác khu dân cư, khu liên hợp công nghiệp, tuyến đường sắt, tuyến kênh dẫn nước… + Bản đồ tỷ lệ lớn: Bản đồ tỷ lệ lớn có tỷ lệ 1/50.000 ÷ 1/25.000, dùng để quy hoạch thành phố, đầu mối giao thông… 131 + Bản đồ chi tiết: Bản đồ chi tiết có tỷ lệ ≥ 1/10.000 ÷ 1/2.000, dùng để thiết kế nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật cơng trình đầu mối giao thông, đầu mối thủy năng… Mỗi đồ bao gồm thân tờ đồ, dấu hiệu quy ước, mặt cắt địa chất cơng trình thuyết minh, phụ lục kèm theo hồ sơ cơng trình thăm dị rõ đố Nội dung thuyết minh chủ yếu bổ sung giải thích thêm khơng phản ảnh đồ Bản đồ địa chất cơng trình thành lập sở phân tích địa hình phải ghi rõ đường đồng mức độ cao, mạng lưới thủy văn, điểm dân cư chính, đường giao thơng đối tượng khác có ý nghĩa địa chất cơng trình 5.5.2 Nguyên tắc chung lập đồ địa chất cơng trình Bản đồ địa chất cơng trình thường lập theo hai nguyên tắc Nguyên tắc thành hệ (phân chia thành hệ phức hệ địa chất – nguồn gốc đất đá) Nguyên tắc địa chất cơng trình thực thụ (phân chia nhóm, phụ nhóm đất đá khác tính chất) Bản đồ thành lập sở nguyên tắc thành hệ có nhiều hạn chế nên đáp ứng yêu cầu thực tiễn Các đồ địa chất cơng trình với tỷ lệ khác thường lập theo ngun tắc địa chất cơng trình thực thụ, có xét tới đặc điểm việc nghiên cứu địa chất cơng trình lãnh thổ, thực chất nghiên cứu địa chất tiếp tục nghiên cứu chung tiến hành trước với mức độ chi tiết theo quan điểm định Vì vậy, đồ địa chất cơng trình phải đáp ứng điều kiện chủ yếu sau: Cung cấp thông tin độc lập; dễ đọc; giải đáp trực tiếp rõ ràng vấn đề liên quan tới việc đánh giá điều kiện địa chất cơng trình khu vực nghiên cứu; có mức độ chi tiết phù hợp với tỉ lệ đồ Không lặp lại đồ địa chất, địa mạo, địa chất thủy văn loại đồ khác mà sử dụng số tài liệu biểu thị đồ cho mục đích địa chất cơng trình Khơng dựa vào phạm trù khoa học tranh cãi không xác định Phát triển thêm nội dung phương pháp thành lập đồ địa chất công trình dựa vào tài liệu nghiên cứu địa chất cơng trình (về đất đá, địa hình, nước đất, trình tượng địa chất, yếu tố tự nhiên khác), làm sở cho việc tìm giải pháp tối ưu sử dụng hợp lý bảo vệ môi trường địa chất quy hoạch, thiết kế thi cơng cơng trình xây dựng 132 5.5.3 Nội dung loại đồ địa chất cơng trình a, Bản đồ khái qt ( tỷ lệ ≤1:500000) Bản đồ khái quát cung cấp khái niệm chung điều kiện địa chất cơng trình khu vực địa chất, khu vực địa lý khu vực hành lớn chứa đựng dẫn liệu quy luật hình thành biến đổi điều kiện địa chất cơng trình khu vực b, Bản đồ tỷ lệ nhỏ (tỷ lệ 1:500000 ÷ 1:100000) Bản đồ tỷ lệ nhỏ thể đầy đủ điều kiện địa chất cơng trình, tài liệu cần thiết khu vực nghiên cứu để giải nhiệm vụ thực tiễn có liên quan tới việc quy hoạch bố trí dạng xây dựng sử dụng lãnh thổ, để định nội dung khảo sát địa chất cơng trình chi tiết Trên đồ cần làm bật đặc điểm quan trọng định điều kiện địa chất cơng trình việc đánh giá cục điều kiện xây dựng chọn nội dung, khối lượng phương pháp khảo sát c, Bản đồ tỷ lệ trung bình (tỷ lệ 1:200000 ÷ 1:100000) Bản đồ tỷ lệ trung bình cung cấp tài liệu đầy đủ xác điều kiện địa chất cơng trình khu vực, khác mang tính nguyên tắc vùng phân bố trình tượng địa chất nguy hại tồn có khả phát sinh khai thác lãnh thổ… Bản đồ cần thiết cho giai đoạn thiết kế nhiều dạng xây dựng, sở định hướng cho cán địa chất cán thiết kế việc chọn vùng xây dựng để tiến hành đo vẽ địa chất cơng trình chi tiết hơn, xác định khoảnh cần tiến hành cơng tác thăm dị để luận chứng cho thiết kế biện pháp bảo vệ, xác định thiệt hại việc xây dựng khai thác lãnh thổ gây d, Bản đồ tỷ lệ lớn (1:50000 ÷ 1:25000) Bản đồ tỷ lệ lớn thể đầy đủ xác điều kiện địa chất cơng trình vùng mà dự kiến dạng xây dựng hay khai thác kinh tế lãnh thổ Bản đồ tỷ lệ lớn thành lập với mức độ chi tiết cần thiết đủ để giải nhiệm vụ thực tiễn việc chọn vị trí xây dựng vùng xây dựng đợt đầu Bản đồ dùng làm sở cho việc quy hoạch vành đai ngoại ô thành phố lớn, để định việc thăm dò sơ quan trắc lâu dài, để xác định nội dung, khối lượng phương pháp khảo sát chi tiết 133 e, Bản đồ chi tiết (tỷ lệ 1:10000 ÷ 1:500) Bản đồ chi tiết chứa đựng tài liệu chi tiết điều kiện địa chất cơng trình khoảnh hay diện tích chọn để xây dựng cơng trình, thi công giếng mỏ hay khai thác lộ thiên, nơi phân bố karst, đất trượt… Bản đồ chi tiết sử dụng để quy hoạch chi tiết thành lập đồ thiết kế xây dựng thành phố, thị trấn chọn biện pháp bảo vệ bố trí cơng trình xây dựng… định kế hoạch thăm dị, thí nghiệm tổ chức quan trắc lâu dài Việc chọn tỷ lệ đồ chi tiết phụ thuộc vào đối tượng thiết kế xây dựng, kích thước diện tích mặt cơng trình, mức độ phức tạp cấu trúc địa chất… 5.5.4 Phương pháp thành lập đồ địa chất cơng trình Bản đồ địa chất cơng trình khái quát tỷ lệ nhỏ thành lập cách tổng hợp tài liệu có phịng, đơi kèm theo khảo sát sơ với khối lượng khơng lớn Bản đồ tỷ lệ trung bình, tỷ lệ lớn chi tiết thành lập q trình tiến hành cơng tác thực địa – đo vẽ địa chất cơng trình nhằm đảm bảo mức độ xác độ tin cậy theo quy định tỷ lệ đo vẽ Khi lập đồ địa chất cơng trình theo ngun tắc địa chất cơng trình thực thụ, điều kiện địa chất cơng trình thể đồ màu, đường gạch, ký hiệu thừa nhận chung giải khác theo nguyên tắc sau: Dùng màu sắc để biểu thị diện tích phân bố nhóm, phụ nhóm đất đá sau: - Đá cứng – Màu đỏ; - Đá nửa cứng, tương đối – Màu xanh nước biển; - Đất xốp rời – Màu vàng; - Đất mềm dính – Màu nâu; - Đất đá có thành phần trạng thái tính chất đặc biệt – Màu xám Khi cần phân chia chi tiết dùng mức độ đậm, nhạt khác màu để thể Dùng đường, nét gạch để biểu thị phân bố thạch học loại đất đá giới hạn nhóm phân chia Bằng cách thông tin đất đá môi trường địa chất mở rộng thêm với mức độ cụ thể định Diện phân bố nhóm đất đá (hoặc tổ hợp chúng) diện phân bố thạch học loại đất đá phạm vi khoanh vùng đường đen 134 Trong trường hợp nên biểu thị đất đá xuất lộ trực tiếp mặt đất nằm tầng đất trồng Đất đá lớp thứ hai lớp thứ ba khác đặc điểm thạch học thuộc vào nhóm khác, thể mặt cắt địa chất cột địa tầng Nguồn gốc tuổi đất đá biểu thị ký hiệu thừa nhận chung Mức độ chứa nước nhóm loại đất đá, độ sâu, nằm nước đất so với mặt đất, áp lực nước, độ phong phú nước đất đá mức độ ăn mòn nước… biểu thị dấu hiệu quy ước Các dấu hiệu quy ước màu đen tỷ lệ tỷ lệ dùng để biểu thị phân bố trình tượng địa chất có ý nghĩa địa chất cơng trình Trên đồ khái quát, đồ tỷ lệ nhỏ trung bình, trình tượng địa chất biểu thị dấu hiệu tỷ lệ Nếu tượng, q trình phân bố q gần khoanh diện phân bố lại Trên đồ tỷ lệ lớn chi tiết, khoảnh phân bố lớn tượng địa chất (trượt, sụt lở, phễu karst…) biểu thị tỷ lệ đưa lên đồ với độ xác cơng tác trắc địa – địa hình Những khoảnh nhỏ phân bố gần biểu thị dạng diện phân bố, xa biểu thị dấu hiệu tỷ lệ Những đặc điểm khác – ranh giới nhóm loại đất đá, đường đứt gãy phá hủy kiến tạo, đới địa chấn cao… biểu thị dấu hiệu quy ước định Phụ lục cho đổ biểu bảng, đồ thị tổng hợp, mặt cắt địa chất cột địa tầng bao hàm nội dung, kết cơng tác xác định tính chất địa chất cơng trình đất đá điều tra khảo sát + Mặt cắt địa chất: Mặt cắt địa chất hình chiếu cấu trúc địa chất lên mặt phẳng thẳng đứng, thể rõ cấu tạo địa chất khu vực theo chiều sâu Mặt cắt thể điều kiện địa chất cơng trình gọi mặt cắt địa chất cơng trình Đối với cơng trình xây dựng thường lập mặt cắt dọc theo trục cơng trình (trục đập, trục đường hầm, cầu, đường, kênh dẫn…) số mặt cắt ngang vng góc với trục cơng trình Mặt cắt thẳng hay gãy khúc tùy theo đặc điểm địa chất khu vực xây dựng đặc điểm cơng trình 135 Tỷ lệ ngang tỷ lệ đứng mặt cắt địa chất lựa chọn tùy theo biên độ phân cắt địa hình xuất phát từ yêu cầu mức độ xác việc phản ánh cấu trúc địa chất + Cột địa tầng tổng hợp: Trên cột địa tầng tổng hợp thể đặc tính địa chất cơng trình đất đá là: - Sự phân chia địa tầng đất đá trước Đệ Tứ (đến bậc – hay điệp) đất đá Đệ Tứ (đến thống), nêu tên gọi ký hiệu chúng (tuổi nguồn gốc) - Thành phần thạch học phức hệ đất đá, xắp xếp chúng vào thành hệ, tầng kiến trúc nhóm địa chất cơng trình tương ứng - Chiều dày đất đá phạm vi phức hệ (chiều dày lớn phổ biến nhất) - Mô tả thành phần đất đá tầng phân chia 5.5.5 Các ký hiệu đồ địa chất Đối với đồ trầm tích Đệ tứ, trầm tích có nguồn gốc khác nhau, đất đá có tuổi khác thể kí hiệu màu sắc bảng 5.3 5.4 Bảng 5.3 Kí hiệu nguồn gốc trầm tích Đệ tứ Nguồn gốc trầm tích Trầm tích hồ Trầm tích sơng (bồi tích) Trầm tích gió Sườn tích Tàn tích Kí hiệu lQ aQ eoQ dQ eQ Màu Xanh ngọc bích Xanh sáng Vàng Da cam Phớt tím Bảng 5.4 Kí hiệu tuổi đất đá Kỉ Tiền Cambri Cambri Odoviec Silua Devon Cacbon Pecmi Triat Jura Kreta Paleogen Neogen Đệ tứ Kí hiệu PR Cm O S D C T J K N Q 136 Màu Hồng Hồng – tím Nâu – xanh Xanh tối Nâu Xám Đỏ - nâu Tím nhạt Xanh Xanh Da cam Vàng Xám tro TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hồng Đức Cơ sở địa chất cơng trình & địa chất thủy văn cơng trình Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2006 Trần Thanh Giám Bài tập địa chất cơng trình Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2005 Trần Thanh Giám Giáo trình Địa chất cơng trình Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, Nguyễn Sỹ Ngọc, Trần Văn Dương Giáo trình Địa chất cơng trình Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội, 2010 Phạm Hữu Sy Giáo trình Địa chất cơng trình Trường Đại học thủy lợi Đỗ Tạo Địa chất cơng trình Nhà xuất Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2007 Đồn Thế Tường, Lê Thuận Đăng Thí nghiệm đất móng cơng trình Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội, 2004 Nguyễn Uyên, Nguyễn Văn Phương, Nguyễn Định, Nguyễn Xn Diến Địa chất cơng trình Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2002 Nguyễn Uyên Địa chất công trình Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2006 10 Nguyễn Uyên Khảo sát địa chất để thiết kế câc loại cơng trình Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2006 11 Nguyễn Uyên Thực tập tập địa chất cơng trình Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2007 12 Nguyễn Uyên Xử lý tượng địa chất xây dựng Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2007 137 ... ĐẦU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ NHIỆM VỤ CỦA NĨ 1.1 Khái niệm địa chất cơng trình Địa chất cơng trình mơn khoa học địa chất chuyên nghiên cứu vận dụng tri thức địa chất vào việc: - Xây dựng cơng trình; ... nghiên cứu địa chất cơng trình nhằm đạt kết cách đầy đủ, xác nhanh chóng MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ NHIỆM VỤ CỦA NĨ 1.1 Khái niệm địa chất cơng trình 1.2 Nhiệm vụ địa chất cơng trình. .. 5: KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 113 5.1 NỘI DUNG KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 113 5.1.1 Mục đích u cầu cơng tác khảo sát địa chất cơng trình 113 5.1.2 Nội dung khảo sát địa chất cơng trình 113