Bài giảng Địa chất công trình: Chương 4 Các đặc trưng kỹ thuật của đất và đá cung cấp cho người học những kiến thức như: Nguồn gốc hình thành đất; Các tính chất cơ lý của đất; Tính chất cơ lý của mẫu đá; Các hệ thống khe nứt ở trong đá và ảnh hưởng của chúng; Tính chất cơ lý của khối đá; Phân loại đất đá trong xây dựng công trình; Các vấn đề cần lưu ý khi khảo sát, đánh giá nền đá. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trường Đại học Thủy lợi Bộ môn Địa kỹ thuật Bài giảng mơn học Địa chất cơng trình Chƣơng CÁC ĐẶC TRƢNG KỸ THUẬT CỦA ĐẤT VÀ ĐÁ Giảng viên: Dr.-Ing Nguyễn Quang Tuấn Nội dung: 4.1 Nguồn gốc hình thành đất 4.2 Các tính chất lý đất Một số tính chất đặc thù đất 4.3 Tính chất lý mẫu đá 4.4 Các hệ thống khe nứt đá ảnh hưởng chúng 4.5 Tính chất lý khối đá 4.6 Phân loại đất đá xây dựng cơng trình Các loại đất đặc biệt vấn đề cần lưu ý khảo sát, thiết kế 4.7 Các vấn đề cần lưu ý khảo sát, đánh giá đá 4.1 NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH ĐẤT Nội dung: Đất tàn tích Đất trầm tích Đất sườn tích, sườn tàn tích Khái qt hình thành loại đất theo nguồn gốc Đá Phong hóa Nằm nguyên chỗ, chưa bị di dời chỗ khác Đất tàn tích (eQ) Vận chuyển dịng tạm thời Tích tụ sườn dốc chân sườn dốc (dQ) Đất trầm tích Đất sườn tích (dQ) Đất tàn tích Nguồn gốc: Được hình thành q trình phong hố đá, phụ thuộc chặt chẽ vào loại thành phần đá gốc ban đầu Đất phong hoá từ đá magma thành phần tính chất Đất phong hố từ đá trầm tích vụn keo kết xen kẹp khơng đồng Đất phong hố từ đá biến chất đồng khơng, phụ thuộc thành phần đá gốc Đặc điểm chung: Trong đất thường chứa nhiều hạt thơ với kích thước hàm lượng tăng dần theo chiều sâu Thành phần tính chất đất biến đổi mạnh theo không gian theo chiều sâu Một số loại đất phong hố thường có tính chất đặc biệt (lún sập, trương nở) Phong hoá hoá học đá magma cho sản phẩm đồng Silicate minerals weather by hydrolysis to form CLAY Feldspar alters to clay (kaolinite) plus dissolved materials (ions) Phong hố khơng lớp đá trầm tích xen kẹp Chú ý: Khi khảo sát, đánh giá cần hiểu biết chất đất, đặc điểm quy luật biến đổi tính chất đất, đặc biệt khảo sát đất làm vật liệu xây dựng, để bố trí hố khoan, lấy mẫu hợp lý 10 o Bùn thành tạo yếu, việc xây dựng chúng thực với điều kiện phải áp dụng biện pháp chuyên môn, nhằm cải tạo tính chất bùn (nén chặt, gia cố, nước giếng cát…) 116 Than bùn đất dạng than bùn Phân loại đất có chứa tàn tích thực vật, dựa vào hàm lượng hữu q: q 60% than bùn Khi nhận xét đánh giá than bùn mặt xây dựng, cần phải xét đến mức độ phân giải di tích thực vật tạo nên than bùn, độ ẩm, độ sệt, tính thấm nước, độ bền, tính biến dạng…của than bùn biến đổi theo mức độ phân giải 117 Đất nhiễm muối Đất cát đất loại sét, lượng muối 0.3% khối lượng đất khơ, đất coi có nhiễm muối Khi có rửa lũa muối ngồi biến đổi tính chất đất, thành phần tính chất nước thẩm thấu thay đổi Nước trở thành có tính ăn mịn xi măng kim loại Khi có muối kết tinh lấp đầy lỗ rỗng đất có tăng biểu kiến độ chặt đất, ẩm ướt, muối lại bị hịa tan, thể tích hạt khống đơn vị thể tích đất, trở nên nhỏ so với đất khơng bị nhiễm muối, phát sinh tượng lún ướt (lún sập) 118 Khi thiết kế xây dựng cơng trình vùng đất bị nhiễm muối, cần phải biết: - Mức độ nhiễm muối đất - Thành phần muối dễ hòa tan hòa tan trung bình - Chế độ ẩm chế độ muối, điều kiện nhiễm muối chúng 119 Đất lấp – đất nhân sinh Lãnh thổ thành phố, diện tích xây dựng lớn…thường phủ lên lớp đất đắp nhân tạo Tính chất chúng phụ thuộc thành phần cấu trúc loại đất đắp, mà vào thành phần trạng thái tính chất lớp đất nằm Độ chặt kết cấu độ ổn định loại đất đá khác nhau, phụ thuộc vào thành phần thời gian tồn chúng Cần phải đánh giá ổn định, thiết kế biện pháp cơng trình để đề phòng biến dạng trượt, 120 Bài tập: Kết thí nghiệm mẫu đất cho bảng sau, Mẫu Độ ẩm tự Giới hạn Giới hạn nhiên chảy dẻo 44,2% 78,6% 32,1% 64,4% 80,4% 38,9% 60,3% 30,8% 45,7% 60,5% Hệ số rỗng Lƣợng hữu 1,56 1,82 1,24 1,02 2,01 5% 20% 18% 8% 65% 21,6% 30,2% 18,5% 30,1% 31,2% Hãy xác định tên mẫu đất đó? 121 Yêu cầu cần đạt đƣợc - Mục đích sở phân loại đất đá lĩnh vực xây dựng cơng trình - Phân loại đất đá tổng quát Xavarenxki - Phân loại đất theo tiêu chuẩn TCVN 9362: 2012 122 4.7 CÁC VẤN ĐỀ CẦN LƢU Ý KHI KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ NỀN ĐÁ 123 Nội dung Vấn đề ổn định mái đá Vấn đề ổn định thấm Vấn đề chất lượng đá sử dụng làm VLXD 124 Đá sử dụng xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện gồm: Làm xây dựng đập, nhà máy thuỷ điện Làm môi trường xây dựng đường hầm, nhà máy thuỷ điện ngầm Làm vật liệu đắp đập Các vấn đề cần ý đánh giá: Ổn định mái hố móng, mái vai đập, mái mỏ đá khai thác; ổn định ổn định lâu dài Ổn định thấm qua đập, vai đập, bờ hồ Chất lượng đá sử dụng làm vật liệu xây dựng 125 Vấn đề ổn định mái dốc đá Khi phân tích ổn định mái đá cần ý không bảo đảm ổn định mà ổn định đến hết tuổi thọ cơng trình, nghĩa tính tốn ổn định phải tính đến tốc độ phong hố (tốc độ suy giảm tính chất theo thời gian) Phải kiểm tra ổn định theo mặt đới yếu, ý có mặt đứt gãy hệ thống khe nứt làm ổn định mái, phong hoá nước thấm dọc theo khe nứt, đứt gãy Chú ý khả phát triển hệ thống khe nứt phong hoá, dỡ tải, nằm tầng đá cơng trình Cần phân biệt mái tạm vĩnh cữu, giải pháp bảo vệ 126 Vấn đề ổn định thấm Thấm qua đá, qua vai đập xuống hạ lưu, qua bờ hồ sang lũng sông bên cạnh Thấm xảy dọc theo: Các đứt gãy kiến tạo Các khe nứt mặt lớp Các khe nứt có ngót Các lịng sơng cổ, tầng sườn tích Các hang động karst Vì cần phải dự đốn để có giải pháp xử lý phịng ngừa từ đầu 127 Vấn đề chất lƣợng đá sử dụng làm VLXD Chất lượng đá phụ thuộc loại đá mức độ phong hố Khơng sử dụng đá có tính hồ tan làm vật liệu đắp Đá trầm tích thường xen kẹp nên thành phần không nhất, cần ý khai thác Phải lựa chọn loại bỏ đá xấu mỏ Khi khảo sát phải kỹ hơn, thí nghiệm mẫu nhiều hơn, khoanh vùng mỏ khai thác tiết Cần ý số loại đá trầm tích keo kết thấp đá biến chất hố mềm ngậm nước 128 Một số yêu cầu học Phải nắm vấn đề đánh giá ổn định mái đá (hiện lâu dài) lưu ý nằm, có mặt đứt gãy khe nứt, trường hợp mái tạm vĩnh cửu tính ổn định mái đá Biết nguyên nhân gây nước hồ chứa để tính tốn dự đốn trước có giải pháp xử lý hợp lý Hiểu nhớ lưu ý chất lượng đá sử dụng làm vật liệu xây dựng 129 Câu hỏi ôn tập chƣơng Lý thuyết Trình bày khái quát nguồn gốc đất Kể tên loại đất theo nguồn gốc Phân biệt đất tàn tích, đất trầm tích đất sườn tích Khái quát đặc điểm chung đất nguồn gốc tàn tích, trầm tích sườn tích? Kể tên loại khe nứt đá? Các ảnh hưởng khe nứt tới tính chất xây dựng đá? Các yếu tố khe nứt ảnh hưởng tới tính chất đá? Trình bày cách phân loại đất đá tổng quát theo Xavarenxki Các vấn đề cần ý đánh giá đá xây dựng cơng trình thủy lợi Các vấn đề cần lưu ý khảo sát đá : phục vụ đánh giá ổn định mái dốc, đánh giá ổn định thấm qua đá, đánh giá đá làm vật liệu xây dựng Bài tập Bài tập cách gọi tên đất trạng thái đất biết giá trị giới hạn chảy, dẻo, độ ẩm, thành phần hữu cơ, hệ số rỗng…(cần nắm rõ quy định loại đất: sét, sét, cát, cát, bùn sét, bùn sét, bùn cát, đất chứa hữu cơ, đất dạng than bùn than bùn) Bài tập học đá: thí nghiệm đá 130 ...Nội dung: 4. 1 Nguồn gốc hình thành đất 4. 2 Các tính chất lý đất Một số tính chất đặc thù đất 4. 3 Tính chất lý mẫu đá 4. 4 Các hệ thống khe nứt đá ảnh hưởng chúng 4. 5 Tính chất lý khối đá 4. 6 Phân... 0,005÷0, 0,05÷0, 2 Trọng lƣợng 20 ,4 14, 2 52,8 88,6 16,6 7 ,4 % nhóm hạt 10,2 12,1 21 ,4 44, 3 8,3 3,7 % tích luỹ 10,2 22,3 43 ,7 88,0 96,3 100 20 Biểu đồ cấp phối hạt đất 21 Ý nghĩa... tính khơng đồng thành phần tính chất 13 Yêu cầu học - Các kiểu hình thành đất, đặc điểm địa chất cơng trình (thành phần, tính chất, chiều dày, mức độ đồng ) loại đất - Giải thích mối liên quan đặc