Bài giảng Địa chất công trình: Chương 2.2 Trượt lở mái dốc cung cấp cho người học những kiến thức như: Định nghĩa và các khái niệm; Các nguyên nhân gây trượt lở; Các yếu tố ảnh hưởng trượt lở; Phân loại trượt lở mái dốc; Các giải pháp phòng chống. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Địa kỹ thuật Bài giảng mơn học Địa chất cơng trình Chương CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT NGOẠI SINH Giảng viên: Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn BÀI TRƯỢT LỞ MÁI DỐC Nội dung: Định nghĩa khái niệm Các nguyên nhân gây trượt lở Các yếu tố ảnh hưởng trượt lở Phân loại trượt lở mái dốc Các giải pháp phòng chống Định nghĩa khái niệm Trượt lở đất dịch chuyển đất đá sườn dốc xuống chân dốc tác dụng trực tiếp trọng lực Trượt lở xảy mái dốc tự nhiên nhân tạo, với tốc độ dịch chuyển quy mơ khác nhau: • Tốc độ dịch chuyển từ vài milimet/ngày tới hàng chục mét/giờ • Quy mơ nhỏ khối trượt lở vài m3 quy mô lớn khối trượt đến hàng triệu m3 đất đá Trượt lở đất thường nhiều nguyên nhân khác Trợt đất xảy cân yếu tố gây trượt chống trượt, lực gây trượt vượt lực chống trượt Vách trượt Đặc trưng trượt dạng cung tròn Khe nứt đổ rời Khối trượt Mặt trượt Sống đất trượt Một số khái niệm liên quan tới trượt đất: Khối đất trượt; trượt Mặt trượt, vách trượt Khe nứt đổ rời Đỉnh trượt, chân trượt Sống đất trượt Mặt cắt dọc khu trượt dạng cung trịn điển hình yếu tố của trượt mái dốc Các ngun nhân gây trượt lở Ngồi ngun nhân trọng lực, trượt lở đất thường phát sinh phát triển nhiều nguyên nhân khác nhau: • Do áp lực nước đất đá bên sườn dốc (cả áp lực nước tĩnh áp lực thủy động dịng thấm đất đá) • Do mưa, làm nước ngầm đất đá dâng cao, vừa làm tăng trọng lượng thân đất đá sườn dốcDo đất đá bị giảm độ bền trình phong nước ngầm, nước mưa làm đất đá bị tẩm ướt • Do sườn dốc tự nhiên bị cắt xén, làm cân mái dốc: – Nước chảy xói chân dốc – Con người đào cắt chân dốc • Do chất tải mái dốc: – Do xây dựng đổ thải mái dốc • Do ảnh hưởng chấn động động đất, hoạt động nổ mìn Mưa lớn Ảnh hưởng nước đất bên mái dốc Do đào cắt xén chân dốc Sử dụng neo gia cố mái dốc Lắp đặt neo Sử dụng vật liệu đất có cốt cho mái dốc đắp Đánh giá ổn định trượt mái dốc Việc phân tích ổn định trượt mái dốc tùy thuộc vào loại đất đá dạng ổn định mái dốc Phương pháp thường sử dụng với mái dốc: • Phương pháp phân tích mặt trượt cung trịn hình trụ • Phương pháp phân tích mặt trượt phẳng 𝐹𝑆 = 𝑇ổ𝑛𝑔 𝑙ự𝑐 𝑐ℎố𝑛𝑔 𝑡𝑟ượ𝑡 (𝐹𝑅 ) 𝑇ổ𝑛𝑔 𝑙ự𝑐 𝑔â𝑦 𝑡𝑟ựơ𝑡 (𝐹𝐷 ) Hiện nay, với toán ổn định mái dốc, thường sử dụng phần mềm tính tốn Vd: Geoslope, Plaxis Phương pháp mặt trượt cung trịn hình trụ 𝐹𝑆 = 𝑇ổ𝑛𝑔 𝑙ự𝑐 𝑐ℎố𝑛𝑔 𝑡𝑟ượ𝑡 (𝐹𝑅 ) 𝑇ổ𝑛𝑔 𝑙ự𝑐 𝑔â𝑦 𝑡𝑟ựơ𝑡 (𝐹𝐷 ) Lực chống trượt lực ma sát lực dính dọc theo mặt trượt Với toán phẳng, xét đơn vị chiều dài mái dốc, hệ số ổn định: 𝐹𝑆 = 𝑁𝑡𝑎𝑛𝜑 + 𝑐𝐿 𝑇𝑖 c = lực dính đơn vị f = tan = hệ số ma sát Ti = lực gây trượt N = lực pháp tuyến hướng tâm L = chiều dài cung trượt Phương pháp mặt trượt phẳng 𝑁𝑡𝑎𝑛∅ + 𝑐𝐴 𝐹𝑆 = 𝑇 Trường hợp mặt trượt có nhiều bậc phân chia khối để phân tích 𝐹𝑆 = 𝑁𝑖 𝑡𝑎𝑛∅ + 𝑐𝐴 𝑇𝑖 Ví dụ 1: Một khối đá hình hộp chữ nhật dài 5m nằm bề mặt đá dốc hình vẽ Trọng lượng riêng khối đá =24kN/m3 Góc ma sát mặt tiếp xúc =25o, lực dính đơn vị c=15kN/m2 Kiểm tra ổn định khối đá 2m =30o 1m Ví dụ 1: Một khối đá hình hộp chữ nhật dài 5m nằm bề mặt đá dốc hình vẽ Trọng lượng riêng khối đá =24kN/m3 Góc ma sát mặt tiếp xúc =25o Kiểm tra ổn định khối đá Bài giải: • Thể tích khối đá V = 5*2*1=10m3 • Trọng lượng khối đá W = V = 10* 24 =240 (kN) • Lực pháp tuyến N = Wcos = 207.8 (kN) • Lực theo phương tiếp tuyến T= Wsin = 120 (kN) Hệ số ổn định 𝐹𝑆 = 207,8𝑡𝑎𝑛25 120 2m 1m T= Wsin N= Wcos W =30o = 0,81 khối đá bị trượt Ví dụ 2: Một mái dốc đào đá trầm tích xen kẹp lớp mỏng đất sét hình vẽ Coi mái dốc dài vơ hạn lớp xen kẹp có hướng cắm trùng với hướng cắm mái dốc Trọng lượng riêng đá = 20.4 kN/m3 Chỉ tiêu lý lớp sét xen kẹp c= 36 kPa, f=0 Tính hệ số an toàn mái dốc 8m 8m 8m 8m 8m 8m © Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn Bài giải Do mái dốc dài vơ hạn, xét mặt cắt mái dốc có bề rộng 1m Xét ổn định trượt dọc theo mặt lớp sét bên (dễ ổn định hơn) 8m 8m 8m 8m 8m 8m Trọng lượng khối đá: W = ½*16*16**1*20.4 kN/m = 2611,2 (kN) Góc nghiêng mặt trượt: Lực gây trượt: = tan-1(16/32) = 26.6 FD = W sin = 1169.2 kN Lực chống trượt 𝐹𝑅 = cA = 36 ∗ ∗ 162 + 322 = 1288 (kN) Hệ số ổn định FS= FR/ FD = 1.1 mái dốc ổn định Ví dụ 2a: Một mái dốc đào đá có hệ khe nứt hình vẽ Coi mái dốc dài vơ hạn khe nứt có hướng cắm trùng với hướng cắm mái dốc Trọng lượng riêng đá = 25 kN/m3 Chỉ tiêu lý khe nứt c= 20 kPa, f=25o Tính hệ số an tồn mái dốc 16 m 16 m 16 m Khe nứt © Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn Ví dụ Phân tích ổn định mái dốc có góc dốc =45 độ, chiều cao mái dốc 100m, mặt trượt dự kiến khe nứt có góc dốc =35 độ Khe nứt có lực dính đơn vị 25kN/m2, góc ma sát 30 độ, trọng lượng riêng đá mái dốc 26 kN/m3 X= stt sinh viên Nếu stt