Nghiên cứu đặc tính địa chất công trình của đất tàn tích trên đá bazan hệ tầng túc trưng (bn2 q1tt) khu vực đăk sin, đăk r`lấp, tỉnh đăk nông sử dụng làm vật liệu đắp đập

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất Nguyễn thị lan anh Nghiên cứu đặc tính địa chất công trình đất tàn tích đá bazan hệ tầng túc trng (n2q1tt) khu vực đăk sin, đăk rlấp, tỉnh đăk nông sử dụng làm vật liệu đắp đập Chuyên ngành: Địa chất công trình MÃ số: 60.44.65 luận văn thạc sĩ kỹ thuật Ngời hớng dẫn khoa học PGS.TS Lê Trọng Thắng Hà Nội - 2010 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất Ngun thÞ lan anh Nghiên cứu đặc tính địa chất công trình đất tàn tích đá bazan hệ tầng túc trng (n2q1tt) khu vực đăk sin, đăk rlấp, tỉnh đăk nông sử dụng làm vật liệu đắp đập Chuyên ngành: Địa chất công trình luận văn thạc sĩ kỹ thuật Ngời hớng dẫn khoa học GS TSKH Phạm Văn Tỵ Hµ Néi - 2010 -1- LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luật văn thạc sỹ kỹ thuật kết nghiên cứu thân, sở kế thừa kết nghiên cứu người trước (có trích dẫn đầy đủ), khơng chép từ cơng trình nghiên cứu khác Tơi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Học viên Nguyễn Thị Lan Anh -2- MỤC LỤC Lời cam đoan……………………………………………………………… Mục lục…………………………………………………………………… Danh mục ký hiệu dùng luận văn……………………………… Danh mục khác…………………………………………………………… Mở đầu……………………………………………………………………… 12 Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đất có nguồn gốc phong hóa làm vật liệu xây dựng…………………………………………………………… 16 Chương 2: Điều kiện tự nhiên, đặc điểm địa chất vỏ phong hóa khu vực nghiên cứu…………………………………………………………… 22 2.1 Đặc điểm địa chất…………………………………………………… 22 2.2 Đặc điểm vỏ phong hóa khu vực nghiên cứu……………………… 26 2.2.1 Đá bazan……………………………………………………… 26 2.2.2 Xếp loại bazan khu vực nghiên cứu…………………………… 29 2.2.3 Các kiểu vỏ phong hóa đá bazan………………………… 32 Chương 3: Nghiên cứu đặc tính địa chất cơng trình đất tàn tích phong hóa đá bazan hệ tầng Túc Trưng (βN2-Q1tt) đánh giá khả sử dụng làm vật liệu đắp…………………………………………… 41 3.1 Đặc tính địa chất cơng trình đất tàn tích phong hóa đá bazan hệ tầng Túc Trưng khu vực Đăk Sin………………………………… 41 3.1.1 Thành phần hóa học thành phần khống vật……………… 41 3.1.2 Thành phần hạt………………………………………………… 53 3.1.3 Tính chất vật lý………………………………………………… 56 3.1.4 Tính chất học……………………………………………… 57 3.2 Đánh giá khả sử dụng đất tàn tích phong hóa đá bazan hệ tầng Túc Trưng khu vực Đăk Sin làm vật liệu đắp đập…………………… 65 3.2.1 Các yêu cầu đất đắp đập…………………………… 65 3.2.2 Đánh giá khả đầm chặt………………………………… 65 3.2.3 Đánh giá tính chất lý đất sau chế bị…………………… 70 -3- 3.2.4 Đánh giá tính chất nước đất sau chế bị…………… 76 Chương 4: Kiến nghị biện pháp cải tạo để sử dụng có hiệu đất tàn tích phong hóa đá bazan hệ tầng Túc Trưng (βN2-Q1 tt) làm vật liệu đắp đập………………………………………………………………… 80 4.1 Phân loại tổng quát lựa chọn phương pháp cải tạo……………… 80 4.1.1 Phân loại tổng quát…………………………………………… 80 4.1.2 Lựa chọn phương pháp cải tạo……………………………… 80 4.2 Biện pháp cải tạo đất cách bổ sung hạt thô…………………… 81 4.2.1 Một số phương pháp thiết kế hỗn hợp đất tối ưu……………… 81 4.2.2 Lựa chọn thông số thí nghiệm ban đầu……………………… 90 4.2.3 Tính chất lý đất sau cải tạo cách trộn hạt thô…………………………………… 95 4.3 Biện pháp cải tạo đất cách thay đổi độ ẩm làm chặt học 103 4.3.1 Tăng cường độ chặt đất cách giảm độ ẩm tự nhiên… 103 4.3.2 Tăng cường độ chặt đất phương pháp lựa chọn máy thi cơng thích hợp…………………………………………………………… 106 Kết luận……………….…………………………………………………… 112 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………… 114 Phụ lục……………………………………………………………………… 116 -4- DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN B1 : Độ bền vững đá B2 : Khả tích lũy Al2O3 B : Khả tạo quặng bauxit đá mẹ γs : Khối lượng riêng Wo : Độ ẩm tự nhiên γw : Khối lượng thể tích tự nhiên γc : Khối lượng thể tích khơ εo : Hệ số rỗng no : Độ lỗ rỗng G : Độ bão hòa WL : Độ ẩm giới hạn chảy WP : Độ ẩm giới hạn dẻo IP : Chỉ số dẻo B : Độ sệt Kth : Hệ số thấm C : Lực dính kết ϕ : Góc ma sát an-1÷n : Hệ số nén lún Cu : Hệ số đồng thành phần hạt đất γđ : Khối lượng thể tích đất thí nghiệm Wop : Độ ẩm tối ưu γcmax : Khối lượng thể tích khơ lớn γcb : Khối lượng thể tích đất chế bị α : Hệ số đầm nện γccb : Khối lượng thể tích khơ chế bị εcbn : Hệ số rỗng đất chế bị cấp áp lực εcbm : Hệ số lún ướt -5- ncb : Độ lỗ rỗng đất chế bị Gcb : Độ bão hòa đất chế bị Kcb : Hệ số thấm đất chế bị DTr.n : Độ trương nở thể tích WTr.n : Độ ẩm trương nở DTr : Độ tan rã N : Khối lượng đất cần bổ sung vào hỗn hợp w 0T : Giới hạn chảy tốt có so với tỷ lệ phần cho w1T : Giới hạn chảy đất cần cải tạo A w T2 : Giới hạn chảy đất cát B : Số kể đến điều chỉnh ma sát khối nón với hạt cát thí nghiệm xác định w T2 dK.Hh : Khối lượng thể tích khơ hỗn hợp, đất lẫn sỏi dK : Khối lượng thể tích khơ đất hạt mịn (thành phần lọt qua lỗ sàng 5mm) δs : Khối lượng riêng sỏi (thành phần hạt không lọt qua lỗ sang 5mm) m : Tỷ lệ trọng lượng sỏi hỗn hợp ρ : Khối lượng riêng đá M : Hàm lượng hạt thô (thành phần hạt không lọt qua lỗ sang 2mm) ∆ct : Khối lượng riêng đất sau cải tạo Wct : Độ ẩm đất cải tạo γct : Khối lượng thể tích đất sau cải tạo γcct : Khối lượng thể tích khơ đất sau cải tạo εct : Hệ số rỗng đất sau cải tạo Kct : Hệ số thấm đất sau cải tạo Cct : Lực dính đất sau cải tạo Cctbh : Lực dính đất sau cải tạo điều kiện bão hòa ϕct : Góc ma sát đất sau cải tạo -6- ϕctbh : Góc ma sát đất sau cải tạo điều kiện bão hòa a1-2ct : Hệ số nén lún đất sau cải tạo F : Diện tích tiết diện ngang mẫu thí nghiệm thấm l : Chiều cao mẫu thí nghiệm thấm fo : Diện tích tiết diện ngang ống nước có áp h2-h1 : Hiệu số cột nước t2-t1 : Thời gian hạ cột nước ai÷(i+1)(HH) : Hệ số nén lún vật liệu chứa hạt to tải trọng nén từ cấp i÷i+1 ai÷(i+1)d : Hệ số nén lún vật liệu chứa toàn hạt nhỏ tải trọng nén từ cấp i÷i+1 no : Độ lỗ rỗng ban đầu vật liệu toàn hạt nhỏ nhd(HH) : Độ lỗ rỗng hiệu dụng vật liệu chứa tồn hạt thơ γs m : Khối lượng riêng vật liệu toàn hạt nhỏ γs t : Khối lượng riêng vật liệu chứa tồn hạt thơ γc(HH) : Khối lượng thể tích khơ hỗn hợp γ(t) : Khối lượng thể tích phần hạt thơ ϕhh : Góc ma sát hỗn hợp đất mịn trộn hạt thô Chh : Lực dính hỗn hợp đất mịn trộn hạt thơ ϕd : Góc ma sát phần đất mịn ϕt : Góc ma sát phần đất hạt thơ Cd : Lực dính phần đất hạt mịn Ct : Lực dính “giả” phần đất hạt thơ M : Hàm lượng hạt thơ theo thể tích Mth : Hàm lượng tới hạn hạt thô theo thể tích γcmax(hh.t) : Khối lượng thể tích khơ lớn riêng nhóm hạt thơ (d>2mm) σmax : Áp lực lớn đầm lăn tác dụng lên mặt đất hne : Chiều dày lớp đất nén chặt e : Hệ số độ cứng lốp xe Pω : Áp lực khơng khí lốp k1 : Hệ số độ ẩm W đất -7- k2 : Hệ số độ chặt thiết kế đất Q : Tải trọng lu truyền lên bánh lv : Chiều dài vấu đầm lăn chân dê n : Số lượt đầm lăn σ1 : Áp lực đầm lăn lên mặt đất εd : Biến dạng dẻo tương đối đất γ0 : Khối lượng thể tích đất trước làm chặt γ0max : Khối lượng thể tích lớn đất α’ : Hệ số tính đến phần biến dạng dẻo Eđ : Mô đun đàn hồi đất γ ctk : Khối lượng thể tích khơ thiết kế K : Hệ số đầm nện thực tế Wđn : Độ ẩm đầm nén ∆W : Gia số độ ẩm -8- DANH MỤC KHÁC A DANH MỤC BẢN ĐỒ Bản đồ 2.1 : Bản đồ địa chất nhóm tờ Bến Khế - Đồng Nai (tờ Blao C – 48 – VI) B DANH MỤC ẢNH Ảnh 2.1 : Mặt cắt vỏ phong hóa đá bazan khu vực Đăk Sin Ảnh 3.1 : Ảnh nõn khoan – Vị trí lấy mẫu X = 1306082; Y = 387821 Ảnh 3.2 : Ảnh nõn khoan – Vị trí lấy mẫu X = 1307147; Y = 386514 Ảnh 3.3 : Ảnh nõn khoan – Vị trí lấy mẫu X = 1307295; Y = 386234 Ảnh 3.4 : Ảnh nõn khoan – Vị trí lấy mẫu X = 1307134; Y = 386511 Ảnh 4.1 : Cơng trình thủy điện Đăk Sin I (khu vực lấy mẫu) Ảnh 4.2 : Vị trí lấy mẫu đất đỏ bazan X = 1307406; Y = 387581 Ảnh 4.3 : Mẫu đá sử dụng làm cốt liệu, vị trí lấy mẫu X = 1304766; Y = 387581.5 Ảnh 4.4 : Màu sắc hình dạng hạt thơ, nhóm hạt có đường kính – 5mm Ảnh 4.5 : Màu sắc hình dạng hạt thơ, nhóm hạt có đường kính – 10mm C DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 2.1 : Một số đặc điểm đá bazan Tây Nguyên Bảng 2.2 : Thành phần hóa học thành phần khoáng vật đá bazan khu vực nghiên cứu Bảng 2.3 : Các tham số thống kê đặc trưng cho phân bố nguyên tố đá bazan Bảng 2.4 : Thành phần hóa học đá bazan khu vực Đăk Nơng Bảng 3.1 : Thành phần hóa học thành phần khoáng vật đất đỏ bazan theo % trọng lượng Bảng 3.2 : Thành phần hóa học (% trọng lượng) số khoáng vật vỏ phong hóa bazan Bảng 3.3 : Giá trị hệ số phân loại sản phẩm phong hóa theo tác giả khác Bảng 3.4 : Thành phần hóa học đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin - 102 - tích khơ cải thiện rõ rệt Bên cạnh đó, với hàm lượng hạt thơ >40% góc ma sát nâng cao so với đất điều kiện tự nhiên Riêng lực dính, nhận thấy, hàm lượng hạt thơ theo thể tích M20% – 50% tính thấm đất tăng mạnh, đất chuyển sang loại đất thấm vừa; - Với hàm lượng hạt thơ từ >50 – 60% tính thấm đất tăng mạnh, đất chuyển sang loại đất thấm mạnh Như để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tác giả đề nghị sử dụng phương pháp cải tạo cách trộn hàm lượng hạt thơ trộn mức ≤ 50% khối lượng Tuy nhiên, điều kiện thời gian có hạn, q trình hồn thành luận văn thạc sỹ tác giả nghiên cứu đến ảnh hưởng kích thước nhóm hạt hàm lượng hạt thơ đến tính chất lý đất Ngồi cịn có ảnh hưởng của đường kính hạt > 10mm, thành phần hóa học, khống vật, hình dạng hạt thơ; ảnh hưởng độ ẩm phần hạt mịn đến tính chất lý tồn mẫu đất cải tạo v.v bỏ ngỏ Phần thiếu sót tác giả bổ sung thêm đề tài nghiên cứu khoa học khác - 103 - 4.3 Biện pháp cải tạo đất cách thay đổi độ ẩm làm chặt học 4.3.1 Tăng cường độ chặt đất cách giảm độ ẩm tự nhiên Độ ẩm yếu tố quan trọng định đến trình làm chặt đất Trong trình nghiên cứu khả đầm chặt đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin, tác giả tiến hành thí nghiệm xác định độ ẩm tối ưu đất Kết thí nghiệm trình bày bảng 4.9 Bảng 4.9 Kết xác định độ ẩm tối ưu thiết bị Proctor Kí hiệu mẫu Đ13-1 Đ13-2 Đ13-3 Đ13-4 Đ13-5 Khối lượng Khối lượng Độ ẩm thí Độ ẩm tối thể tích khơ thể tích khơ nghiệm ưu thí nghiệm lớn W, % Wop γc, g/cm γcmax, g/cm3 26.1 27.2 29.1 31.3 34.0 1.360 1.406 1.442 1.444 1.370 30.5 1.45 Dựa vào bảng 4.9, xây dựng biểu đồ quan hệ độ ẩm với khối lượng thể Khối lượng thể tích khơ g c (g/cm ) tích khơ đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin 1.45 1.44 1.43 1.42 1.41 1.40 1.39 1.38 1.37 1.36 1.35 25.0 27.0 29.0 31.0 33.0 35.0 Độ ẩm thí nghiệm W (%) Hình 4.8 Biểu đồ thí nghiệm Protor đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin - 104 - Trên thực tế, đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin có độ ẩm tự nhiên trung bình (Wtn trung bình = 41%) cao nhiều so với độ ẩm tối ưu trung bình (Wop trung bình = 33%) Do đó, để tăng khối lượng thể tích khơ cần giảm độ ẩm đất đắp cho đất đắp đạt khối lượng thể tích khô lớn nhất, tương ứng với việc tăng hệ số đầm nén K≈1 K= γ ctk γ cmax Bằng phương pháp đầm nện Proctor, xác định phạm vi độ ẩm đầm nện để có khối lượng thể tích lớn Độ ẩm yêu cầu đầm nén thực tế đất biến đổi phạm vi: Wđn = Wop ± ∆W Gia số ∆W phụ thuộc vào loại đất Nếu đường đầm nện Proctor đất có đỉnh thoải ∆W lớn, có đỉnh dốc ∆W nhỏ Theo nhiều tài liệu từ cơng trình khác nhau, giá trị ∆W thay đổi theo nhóm đất đắp có cấp phối khác [9], [12]: - Với nhóm đất dính có thành phần hạt chủ yếu hạt mịn (d2mm, đỉnh đường Proctor thoải nên giá trị ∆W = – 5% (thường gặp đất bazan) - Với nhóm đất dính có chứa (20 – 30%) nhóm hạt thơ d>2mm đỉnh đường Proctor tương đối dốc, giá trị ∆W = – 4% - Với nhóm đất có chứa (50 – 60%) nhóm hạt thô d>2mm đỉnh đường Proctor dốc, giá trị ∆W = – 3% Theo tác giả Lê Quang Thế [9], hồ tích nước cần phải xét đến biến đổi độ bền đất tiếp xúc với nước Nếu xét điều kiện chống lún ướt, tăng khả chống thấm nước, giảm nhỏ mức độ trương nở, co ngót, tan rã chống xói rữa đất đắp, điều kiện yêu cầu hệ số đầm nén K≥0.95, cịn cần lựa chọn độ ẩm thích hợp đầm nén dịch phía nhánh phải đường Proctor có lợi hơn: Wđn = Wop + ∆W - 105 - Lựa chọn gia số độ ẩm 5% đỉnh biểu đồ thí nghiệm Proctor thoải, kết hợp với lựa chọn gia số độ ẩm giá trị cao khoảng giá trị để giảm thời gian sấy khô đất Từ công thức xác định độ ẩm đầm nện đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin sử dụng làm vật liệu đắp đập sau: Wop = 33% ∆W = 5% Wđn = 33% + 5% = 38% Như vậy, cần giảm độ ẩm đất tự nhiên từ giá trị Wtn = 41% độ ẩm đầm nện Wđn = 38% Trong q trình thí nghiệm để xác định khối lượng thể tích khơ lớn độ ẩm tối ưu xác định độ ẩm đầm nện để đạt giá trị γcb = 0.95γcmax, tác giả tiến hành giảm độ ẩm đất cách để đất khô tự nhiên ánh nắng mặt trời điều kiện nhiệt độ từ 30 – 35oC, độ ẩm không khí < 80%, thời gian thí nghiệm từ 9h00’ sáng đến 17h00’, nhận thấy: - Lớp đất mặt khô nhanh lớp đất sâu; - Với diện tích sấy đất, độ dày lớp đất khác thời gian giảm độ ẩm khác Tác giả Lê Quang Thế [9] tiến hành thí nghiệm nghiên cứu độ giảm ẩm đất trình thi cơng để tính tốn lượng nước tưới bổ sung cần thiết Các thí nghiệm trường tiến hành theo bước: - Cày xới đất rải đất thành lớp dày h = 35cm không đầm nén; - Theo thời gian lấy mẫu mặt lấy mẫu độ sâu cách mặt đất từ 15 – 20cm để xác định độ ẩm đất Mỗi nhóm theo thời gian thí nghiệm mẫu lấy giá trị trung bình; - Từ số liệu thí nghiệm, xác định đường cong quan hệ độ ẩm (W) theo thời gian (t) Từ việc tổng hợp kết nghiên cứu, tác giả Lê Quang Thế [9] đưa kết luận: - Mức độ giảm ẩm đất mặt lớn - 106 ∆W =(1.12÷2.16)%h ∆t - Mức độ giảm ẩm đất độ sâu 10 – 20cm cách mặt lớp nhỏ ∆W =(0.42÷1.17)%h ∆t - Mức độ giảm ẩm trung bình tồn lớp là: ∆W =(0.87 ÷ 1.66)%h ∆t Dựa vào cơng thức thực nghiệm trên, tính tốn thấy, để giảm độ ẩm đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin từ độ ẩm tự nhiên Wtn = 41% xuống độ ẩm đầm nện Wđn = 38% điều kiện lớp đất rải khơng đầm nện có độ dày 35cm lựa chọn độ giảm ẩm trung bình 1.27%h, cần khoảng thời gian sau: ∆t= ∆W 41-38 = =2.4(h) 1.27 1.27 Để đạt độ ẩm đầm nện lớp cần sấy ánh nắng mặt trời khoảng thời gian 2.4 Như vậy, ngày thi công khoảng – lớp đất đắp Trên thực tế việc sấy đất để có độ ẩm đầm nện việc khó tiến hành ngồi thực tế số nguyên nhân sau: - Số lớp đất thi cơng ngày – lớp, cộng thêm thời gian vận chuyển đất từ nơi khai thác đến địa điểm đắp ngày thi cơng – lớp đất, việc kéo dài thời gian thi công, ảnh hưởng đến chi phí cơng trình 4.3.2 Tăng cường độ chặt đất đắp phương pháp lựa chọn máy thi cơng thích hợp Trên thực tế, để thi công đất đắp, người ta chủ yếu sử dụng loại đầm lăn Tùy thuộc trọng lượng lăn số lần đầm, làm chặt đất với độ dày lớp từ 50 – 60cm Đối với đầm lăn có khối lượng trung bình, chiều dày lớp đất làm chặt vào khoảng 15 – 20cm - 107 - Căn vào khối lượng đầm lăn, chia ba loại: loại nhẹ ≤5 tấn, loại trung bình ≤ tấn, loại nặng từ 10 trở lên Có ba loại đầm lăn thơng dụng: đầm lăn mặt nhẵn, đầm lăn bánh đầm lăn chân dê Trong điều kiện thi cơng cơng trình thủy điện, việc vận chuyển máy móc đến cơng trình gặp nhiều khó khăn Với cơng tác thi cơng đất đắp cơng trình thủy điện chủ yếu sử dụng đầm lăn bánh đầm lăn chân dê Ngoài công dụng thực tế, hai loại máy di chuyển đến cơng trình so với sử dụng đầm lăn mặt nhẵn Đầm lăn chân dê tạo nên ứng suất nén mặt đất lớn lớn cường độ giới hạn đất Vì nên sử dụng khu vực mà diện tích cơng tác nhỏ, không sử dụng đầm lăn bánh Tuy nhiên, đầm lăn chân dê có ưu điểm khơng gây tượng song, chất lượng đầm đồng đều, đảm bảo kỹ thuật Ngoài ra, đầm lăn chân dê tạo mặt nhám, tạo liên kết tốt lớp đầm với Đầm lăn bánh loại xe rơ mooc có hai trục bánh hơi, trục từ – bánh, mang tải trọng thay đổi tùy theo yêu cầu cơng tác đầm Trong q trình sử dụng máy, khơng có đất bị biến dạng mà bánh máy biến dạng Những lượt đầm đầu tiên, đất cịn trạng thái xốp biến dạng bánh nhỏ so với biến dạng đất; đến lượt sau, đất nén chặt tương đối tượng xảy ngược lại Khi làm chặt đất đầm lăn bánh phải tính tốn áp lực lớn σmax phát sinh tiếp xúc bánh đất Nếu áp lực lớn độ bền đất sinh tượng tạo song mặt đất Cơng thức tính tốn sau: σ max = Pϖ 1+e Trong giá trị hệ số độ cứng lốp xe tra theo bảng 4.10 - 108 - Bảng 4.10 Bảng giá trị e phụ thuộc vào áp suất không khí lớp Áp suất khơng khí 104 kg/cm2 e 9.8 19.62 29.43 39.24 49.05 58.86 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.15 Bảng 4.11 Bảng tra áp lực lớn theo loại đất Áp lực lớn σmax, kg/cm2 Loại đất Cát, cát pha 3–4 Sét pha 4–6 Sét pha nặng – 10 Sét – 10 Để tính toán số lượt đầm lăn chiều dày lớp đất đầm nện dùng đầm lăn bánh hơi, sử dụng công thức công thức gần sau: ⎡ εd ⋅ Ee ⎤ -β ⎥ ⎢ 0.5k(1+β) ⎣ α' ⋅ σ1 ⎦ γ εd = - γ 0max lgn = Các hệ số α’, k, Ee phụ thuộc vào mức độ nén chặt đất dính, tra theo bảng 4.12 - 109 - Bảng 4.12 Bảng tra hệ số α’, k, Ee Đặc điểm đất theo Trạng thái đất Thông số tính tốn nén chặt Mơ đun đàn hồi Eđ, γ0 α’ k Ee, kg/cm2 kg/cm2 Hoàn toàn rời – 10 0.62 0.90 0.20 30 Rất rời 10 – 20 0.76 0.80 0.30 50 Rời 20 – 40 0.80 0.75 0.40 65 Hầu chặt 80 – 100 0.90 0.50 0.70 120 h ne = 0.2.k1.k Q.Pϖ 1+e k1 hệ số kể đến độ ẩm W đất Nếu W = Wop k1 = k2 hệ số kể đến độ chặt thiết kế đất Nếu γ ctk = 0.95γcmax k2 = Đối với đầm lăn chân dê số lượt đầm độ dày lớp đất đầm nén tính theo công thức: n = k⋅ S Fv m v h ne = 1.5l Nhìn chung, số lượt đầm cịn phụ thuộc vào loại đất, đất có tính dính lớn số lượt đầm phải tăng lên Do đó, đầm thức cần thiết phải tiến hành đầm thử nghiệm Theo tác giả Lê Quang Thế [9], thực tế việc chọn máy thi cơng thích hợp có ảnh hưởng lớn đến chất lượng khối đắp Có nhiều loại máy đầm có tải trọng khác nhau, chọn loại máy đầm tùy thuộc vào bãi vật liệu đất đắp khối lượng thể tích cần đầm nén quy định hồ sơ thiết kế Về - 110 - nguyên tắc phải tiến hành thí nghiệm đầm nén trường để lựa chọn loại máy đầm thích hợp xác định thông số kỹ thuật cần thiết phục vụ đắp đập như: - Chiều dày lớp đất rải trước đầm; - Độ ẩm yêu cầu đầm; - Số lần đầm tối thiểu (n) để đạt γ ctk cho loại máy đầm Trong khu vực Đăk Sin có cơng trình thủy điện Đăk Sin I bắt đầu thi cơng cịn thủy điện Đồng Nai chưa tiến hành khảo sát nên việc thí nghiệm trường loại máy móc thích hợp việc khơng thể thực Do đó, tác giả tham khảo kết thí nghiệm tác giả Lê Quang Thế [9] để lựa chọn loại máy khai thác đất đầm nện trường thích hợp Tùy thuộc vào diện tích hạng mục thi cơng mà lựa chọn loại máy, với diện tích thi công rộng cần chọn loại máy đầm cỡ lớn, sử dụng máy đầm cỡ nhỏ (đầm cóc, đầm chân dê) để kết hợp đầm nện khu vực có diện tích nhỏ chân khay, nơi tiếp giáp cơng trình đất cơng trình bê tơng Kết thí nghiệm đầm nén trường cơng trình hồ Lộc Quang (Lộc Ninh – Bình Phước) hồ Hà Ra Nam (Mang Giang – Gia Lai) tác giả Lê Quang Thế kết luận [9]: - Để đạt hệ số đầm nén từ K = 0.95 – 0.96 với máy đầm có trọng lượng 20 – 29 tấn, với chiều dày lớp rải trước đầm nện h = 30 – 35cm, cần có số lần đầm n≥ 10 – 14 lần đất bazan Kết thí nghiệm đầm nện trường theo tác giả Lê Quang Thế [9] trình bày chi tiết bảng 4.13 Trên thực tế có nhiều cơng trình khu vực Tây Nguyên sử dụng đất đỏ bazan (với khối lượng thể tích khơ γc = 1.30 – 1.41 g/cm3) để tiến hành đắp đập, nhiều tác giả kiểm nghiệm quan trắc chất lượng cơng trình nhiều năm [1], [8], [9], [10], [12] nhận thấy đất đỏ bazan sử dụng làm đất đắp đập chi phí đắp cao Đất bazan 1.48 1.53 1.39 32 - 34 1.41 Hồ Lộc Đất Quang (Lộc Ninh, bazan Bình Phước) Đập hồ Hà Ra Nam (Gia Lai) 1.34 35 - 36 1.69 Đất bazan Thủy điện Thác Mơ (Bình Phước) 1.45 1.33 1.30 0.97 0.96 0.95 Dinapac 25 ANCER A 30 Dinapac 22 30 - 35 30 - 35 30 - 35 25 - 30 26 - 36 32 - 39 Ghi ≥14 ≥14 Theo kết đầm nén trường Theo kết đầm nén trường Hàm lượng hạt 10+12 thô >2mm, N Kết đầm nện Thông số kỹ thuật đầm nén Khối Proctor lượng Loại đất Hệ số thể tích Chiều Cơng trình dùng đầm Độ ẩm Số lần khơ thiết dày rải đắp nén Máy đầm đầm nén đầm Wop γcmax kế đất Wđn, % n h, cm Bảng 4.13 Kết thí nghiệm đầm nén số cơng trình thực tế (theo tác giả Lê Quang Thế [9]) - 111 - - 112 - KẾT LUẬN Dựa kết nghiên cứu thân tác giả kết hợp với số liệu tổng hợp từ thành nghiên cứu số tác giả trước, rút số kết luận: Đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin có số tính chất đặc biệt so với đất tàn tích có nguồn gốc phong hóa từ đá khác điều kiện khí hậu, địa hình khác - Màu sắc, thành phần hóa học thành phần khoáng vật cho thấy đất chứa hàm lượng oxyt sắt nhôm cao khiến khối lượng riêng đất cao; - Đất có độ tơi xốp lớn, độ bão hòa cao, độ ẩm lớn khiến cho khối lượng thể tích khơ nhỏ; - Đất có hệ số rỗng lớn có tính lún ướt tính chất học lại tốt, cụ thể sức kháng cắt lớn; - Đất trạng thái cứng nửa cứng khác với đất hầu hết trạng thái chảy hệ số rỗng > 1; - Đất khơng trương nở, có tính tan rã lượng tan rã nhỏ thời gian kết thúc tan rã nhanh Bên cạnh tính thấm đất lại thấp so với số loại đất khác nguồn gốc Đất đầm nện chế bị điều kiện α = 0.95 có số tính chất cải thiện so với đất điều kiện tự nhiên - Đất làm chặt tốt hơn, độ lỗ rỗng giảm, độ tơi xốp giảm, khối lượng thể tích khơ tăng lên; - Tính thấm đất giảm đi; - Tính chất học cải thiện, tính nén lún giảm sức kháng cắt tăng Qua kết nghiên cứu cải tạo đất đỏ bazan khu vực Đăk Sin số liệu tổng hợp từ tài liệu nghiên cứu số tác giả trước, tác giả đưa số kết luận kiến nghị: - Phương pháp cải tạo cách bổ sung hàm lượng hạt thô cho kết khả quan hàm lượng hạt thô d>2mm phối trộn lên đến 50% khối lượng đất mà tính thấm điều kiện cho phép Tuy nhiên, phương pháp có - 113 - thể sử dụng điều kiện kết hợp tận dụng hàm lượng hạt thô nhỏ d = – 5mm trình nghiền đá phục vụ làm lớp subase đường để tiết kiệm chi phí Bên cạnh đó, phương pháp tiến hành phức tạp, địi hỏi q trình kiểm tra chặt chẽ chi phí thi cơng cao nên khơng thích hợp ứng dụng thực tế, sử dụng để so sánh để lựa chọn phương pháp cải tạo hợp lý kết hợp với phương pháp khác để đạt kết tối ưu - Phương pháp làm chặt đất cách sấy đất để đạt độ ẩm đầm nện phương pháp tương đối đơn giản địi hỏi q trình kiểm tra chặt chẽ để thực yêu cầu - Phương pháp làm chặt đất cách lựa chọn máy móc thích hợp phương pháp có tính ứng dụng cao đạt hiệu có độ ẩm đầm nén tốt cấp phối hạt đạt yêu cầu Để sử dụng tối đa ưu khắc phục triệt để nhược điểm phương pháp, tác giả kiến nghị sau: - Sử dụng cấp phối hạt thích hợp, tiến hành thêm thí nghiệm thực tế để sử dụng nhóm hạt có kích thước – 10mm với hàm lượng 10 – 20% (tận dụng từ đá 1x2 công tác thi công đường bộ) để cải tạo nâng cao khối lượng thể tích khơ đất đắp, nâng cao trọng lượng đập mà không thay đổi chiều cao hay chiều rộng thiết kết đập - Kết hợp việc khai thác đất đắp với việc trộn hạt thô sấy đất trình rải đất trước đầm nén để đạt độ ẩm đầm nén tốt - Kết hợp với việc sử dụng loại máy dây chuyền vận chuyển, thi cơng thích hợp để đạt độ chặt tốt với độ ẩm cấp phối hạt phối trộn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến PGS TS Lê Trọng Thắng (người hướng dẫn khoa học), thầy giáo mơn Địa chất cơng trình, khoa Địa chất, trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội; cơng ty TNHH tư vấn Long Thành; phịng thí nghiệm đất vật liệu công ty cổ phần Sơn Hải, trung tâm địa kỹ thuật thuộc tổng công ty tư vấn thiết kế giao thông vận tải; số tổ chức cá nhân khác giúp đỡ tác giả trình thu thập tài liệu, nghiên cứu trường, thí nghiệm phịng để hồn thành đề tài luận văn thạc sỹ - 114 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thanh Bình (1996), “Nghiên cứu sử dụng hợp lý loại đất lẫn hạt thô vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên Đông Nam Bộ làm vật liệu đắp đập”, Luận án Phó Tiến sĩ, Trường Đại học Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Văn Chiến (1977), “Thạch học đá magma”, Hà Nội [3] Nguyễn Văn Chiển chủ biên (1985), “Tây Nguyên, điều kiện tự nhiên, thiên nhiên”, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Phạm Văn Cơ (1981), “Đất phong hóa khả sử dụng chúng làm vật liệu đắp đập”, Luận án Phó Tiến sĩ khoa học kỹ thuật địa chất cơng trình, Trường Đại học Mỏ - Địa chất [5] Hồng Trọng Mai (1970), “Khống vật học”, Nxb Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội [6] Kiều Quý Nam (1992), “Các loại hình khoáng sản sét Tây Nguyên, điều kiện thành tạo, tiềm khả sử dụng”, Luận án Phó tiến sĩ khoa học địa lý – địa chất, Viện Địa Chất, Hà Nội [7] Mai Trọng Nhuận (1984), “Đặc điểm địa hóa – khống vật vỏ phong hóa đá bazan Tây Nguyên”, Luận án Phó Tiến sĩ khoa học địa chất – khoáng vật [8] Lê Xuân Roanh (2002), “Xây dựng đập đất vùng miền Trung với đất có tính chất lý đặc biệt”, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy Lợi, Hà Nội [9] Lê Quang Thế (2005), “Nghiên cứu chọn độ chặt – độ ẩm ban đầu hợp lý đất đắp công nghệ đầm nén thích hợp để nâng cao ổn định đập đất điều kiện miền Nam”, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy Lợi, Hà Nội [10] Phạm Văn Thìn (1991), “Nghiên cứu sử dụng đất đỏ bazan Tây Nguyên làm vật liệu đắp đập” Luận án Phó Tiến sĩ chun ngành Địa chất cơng trình, Trường Đại học Mỏ - Địa chất [11] Lê Thông chủ biên (2009), “Địa lý tỉnh thành phố Việt Nam Tập – Các tỉnh thành phố Duyên hải Nam Trung Bộ Tây Nguyên”, Nxb Giáo dục - 115 - [12] Nguyễn Văn Thơ, Trần Thị Thanh (2001), “Sử dụng đất chỗ để đắp đập Tây Nguyên, Nam Trung Bộ Đông Nam Bộ”, Nxb Nơng nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh [13] Đỗ Minh Toàn (1999), “Bài giảng cải tạo kỹ thuật đất đá – Dùng cho học viên cao học ngành địa chất cơng trình”, Hà Nội [14] Đỗ Minh Tồn (2006), “Giáo trình đất đá xây dựng”, Hà Nội [15] Đỗ Minh Tồn (2004), “Bài giảng hình thành đặc tính địa chất cơng trình đất – Dùng cho học viên cao học ngành địa chất cơng trình”, Hà Nội [16] Nguyễn Văn Toàn chủ biên (2005), “Giải pháp tổng thể sử dụng hợp lý bảo vệ đất bazan Tây Nguyên”, Nxb Nông nghiệp [17] Tài liệu khảo sát cơng trình Thủy điện Đăk Sin I, giai đoạn dự án đầu tư, công ty TNHH Tư vấn Long Thành [18] Friđland (1973), “Đất vỏ phong hóa nhiệt đới ẩm”, Bản dịch tiếng Việt Lê Thành Bá, Nxb Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội [19] Georges Post, Pierree Londe (1967), “Đập đất đầm nén”, Bản dịch tiếng Việt Nguyễn Nghệ, hiệu đính Hồng Quốc Nghi, Hà Nội - 116 - PHỤ LỤC ... Chương 3: Nghiên cứu đặc tính địa chất cơng trình đất tàn tích phong hóa đá bazan hệ tầng Túc Trưng (βN2-Q1 tt) đánh giá khả sử dụng làm đất đắp đập Đặc tính địa chất cơng trình đất tàn tích phong... CỦA ĐẤT TÀN TÍCH PHONG HĨA TRÊN ĐÁ BAZAN HỆ TẦNG TÚC TRƯNG (βN2-Q1tt) VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG LÀM VẬT LIỆU ĐẮP ĐẬP 3.1 Đặc tính địa chất cơng trình đất tàn tích phong hóa đá bazan hệ tầng Túc. .. đất tàn tích phong hóa đá bazan hệ tầng Túc Trưng khu vực Đăk Sin Đánh giá khả sử dụng đất tàn tích phong hóa đá bazan hệ tầng Túc Trưng khu vực Đăk Sin làm vật liệu đắp đập Chương 4: Kiến nghị