4. Cỏch tiếp cận và phương phỏp nghiờn cứu
3.3.2. Biểu hiện biến đổi theo thời gian của đỏ
Với khối đỏ yếu, trong nhiều trường hợp, khối đỏ cú hiện tượng biến đổi giảm yếu, trương nở, tiếp tục biến dạng do nộn ộp, v.v... trong khoảng thời gian dài, thậm chớ hàng năm hay hàng chục năm sau khi đào đường hầm. Những loại đỏ cú những biểu hiện trờn hầu hết cú đặc điểm chung là chứa hàm lượng khoỏng vật sột cao như đỏ phiến sột, sột kết, đỏ bựn, v.v... Nước ngầm là yếu tố quan trọng tỏc động tới cỏc biểu hiện biến đổi theo thời gian của đỏ.
Biểu hiện mềm húa:
Đỏ cú chứa hàm lượng khoỏng vật sột lớn thường dễ bị mềm húa và tan ró do sự thay đổi độ ẩm dẫn tới làm giảm đỏng kể độ bền và làm rời rạc húa đỏ. Chớnh vỡ vậy, những loại đỏ này cần phải cú biện phỏp bảo vệ để trỏnh làm thay đổi độ bền của chỳng. Khả năng húa mềm của đỏ cú thể xỏc định thụng qua xỏc định độ bền của mẫu ngõm trong nước ở cỏc thời điểm khỏc nhau tương ứng với độ ẩm của mẫu khỏc nhau.
Biểu hiện nộn ộp:
Nộn ộp khối đỏ trờn biờn đường hầm biểu hiện qua sự dịch chuyển hội tụ lớn của biờn đường hầm theo thời gian trong quỏ trỡnh thi cụng. Điều này xảy ra khi cú sự kết hợp đặc biệt giữa cỏc thành phần ứng suất thứ sinh và tớnh chất của vật liệu (đỏ) dẫn tới hỡnh thành một số vựng biến dạng dẻo trong khối đỏ xung quanh đường hầm. Biến dạng trờn biờn cú thể kết thỳc ngay trong quỏ trỡnh thi cụng song cũng cú thể kộo dài trong một khoảng thời gian sau đú. Trờn hỡnh 3.6 miờu tả một trường
Hỡnh 3.6. Khối đỏ bị nộn ộp xung quanh đường hầm gõy
phỏ hủy khung chống
hợp nộn ộp khối đỏ xung quanh đường hầm dẫn tới phỏ hủy kết cấu chống bằng khung thộp.
Mức độ dịch chuyển hội tụ biờn đường hầm, tốc độ biến dạng và phạm vi vựng biến dạng dẻo xung quanh đường hầm tuỳ thuộc vào điều kiện địa chất, địa kỹ thuật, trạng thỏi ứng suất nguyờn sinh, độ bền của khối đỏ, ỏp lực nước...và cỏc tớnh chất của khối đỏ. Vỡ vậy, hiện tượng nộn ộp đồng nghĩa với quỏ trỡnh biến dạng dẻo theo thời gian; liờn quan trực tiếp tới kỹ thuật đào và chống giữ sử dụng. Nếu kết cấu chống được lắp dựng sau khi khai đào một khoảng thời gian nhất định, khối đỏ sẽ cú đủ thời gian để dịch chuyển vào khụng gian
đường hầm song song với quỏ trỡnh phõn bố lại ứng suất trong khối đỏ trờn biờn. Ngược lại, nếu biến dạng biờn đường hầm bị hạn chế, hiện tượng nộn ộp sẽ dẫn tới tải trọng tỏc dụng lờn kết cấu chống tăng dần theo thời gian.
Mặc dự đó cú nhiều nghiờn cứu được thực hiện xung quanh vấn đề nộn ộp xảy ra trong thi cụng cỏc đường hầm song những cơ chế dẫn tới xảy ra hiện tượng nộn ộp vẫn chưa được hiểu thấu đỏo. Tuy nhiờn, vẫn cú thể đưa ra một số đặc điểm liờn quan đến hiện tượng nộn ộp trong thi cụng đường hầm:
(1) Hiện tượng nộn ộp thường xảy ra trong khối đỏ cú độ bền thấp và tớnh biến dạng lớn như: gnai, đỏ sột, phiến sột, v.v...;
(2) Hiện tượng nộn ộp đồng nghĩa với vựng biến dạng dẻo xuất hiện xung quanh khoảng trống đường hầm kộo theo sự tăng đỏng kể độ dịch chuyển hội tụ biờn đường hầm và biến dạng tại gương (đẩy) với cường độ lớn phụ thuộc theo thời gian. Đõy là một trong những biểu hiện quan trọng nhất liờn quan đến nộn ộp đỏ trong đường hầm;
(3) Hướng nứt nẻ trong khối đỏ như cỏc mặt phõn lớp, phõn phiến, đúng vai trũ rất quan trọng ảnh hưởng đến sự xuất hiện và phỏt triển biến dạng lớn xung quanh đường hầm;
(4) Sự phõn bố ỏp lực nước lỗ rỗng và ỏp lực nước ngầm cú ảnh hưởng tới đặc tớnh ứng suất-biến dạng của khối đỏ;
(5) Biện phỏp kỹ thuật đào và chống giữ (trỡnh tự đào, số lượng giai đoạn đào, biện phỏp ổn định khối đỏ sử dụng). Núi chung, ỏp dụng cỏc giải phỏp hạn chế biến dạng trờn biờn đường hầm sớm được coi là yếu tố quan trọng nhất để kiểm soỏt biến dạng của đất đỏ.
Hiện tượng biến dạng, dịch chuyển lớn của đất đỏ trờn biờn đường hầm cũng gặp trong khối đỏ trương nở. Núi chung, rất khú để phõn biệt rừ ràng hai hiện tượng này vỡ chỳng cú thể xảy ra đồng thời và gõy ra những kết quả tương tự nhau.
Biểu hiện trương nở:
Trương nở xuất hiện trong khối đất đỏ xung quanh đường hầm do kết quả của hiện tượng đất đỏ tăng thể tớch khi gặp nước. Hiện tượng này chủ yếu xuất hiện trong đỏ cú thành phần khoỏng vật hạt mịn cú chứa lượng đỏng kể khoỏng vật sột. Trương nở cũng cú thể xảy ra do biến đổi húa học hoặc thủy nhiệt của một số khoỏng vật như felspat, tạo ra một loại khoỏng vật sột hoặc cũng cú thể do hiện tượng hydrat húa cỏc anhydrite tạo ra thạch cao cú tớnh trương nở khi gặp nước.