4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1.2.3. Đặc điểm về thổ nhưỡng, địa chất, địa chất thủy văn
1.2.3.1. Đặc điểm thổ nhưỡng
Các vùng có cao độ từ +3 trở lên là đất thịt nhẹ, thịt pha cát, là đất ít chua (PH = 5,5 ÷ 6,5).
- Vùng trũng thấp thường bị ngập lụt, thành phần cơ giới là đất thịt nặng, thịt pha sét là đất chua có độ PH < 5,5.
- Đất cát ven biển thành phần chủ yếu là cát hạt vừa, cát hạt mịn, hạt sét rất ít. Đất kém giữ nước, khi đào sâu có cát chảy.
Luận văn thạc sĩ
- Đất ven đồi là đất thịt pha cát bị xói mòn, bạc màu.
- Các vùng ven sông Cấm là đất nhiễm mặn nhưng từ khi có cống Nghi Quang đã được ngọt hóa.
1.2.3.2. Địa chất công trình khu vực đầu mối
Theo tài liệu Báo cáo khảo sát địa chất công trình, địa tầng khu vực công trình đầu mối (cống lấy nước và âu thuyền) từ trên xuống bao gồm các lớp đất phân bố như sau:
- Lớp 1: Sét, sét pha xám nâu, xám vàng, trạng thái dẻo cứng, nửa cứng. Lớp có bề dày mỏng nhưng tương đối đều, có sức chịu tải trung bình đến nhỏ, tính nén lún trung bình, không thấm nước – thấm nước yếu (Ktb 3.8.10-5cm/s, φ=9o19’, C=0.15kg/cm2, a1-2=0.041cm2/kg). Áp lực xuyên tiêu chuẩn (SPT) N/30 = 5 búa;
- Lớp 2: Cát hạt nhỏ, hạt mịn, màu xám, xám vàng, xám đen, xốp bão hòa nước kẹp các lớp bùn sét pha. Đây là lớp đất rất dẽ gây mất ổn định, hiện tượng cát chảy, đất chảy sẽ xảy ra tại lớp này. Tuy nhiên lớp này thấm nước nhỏ (Ktb = 2.4.10-4cm/s, φ=2049’,C=0.06kg/cm2, a1-2 = 0.045cm2/kg), áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30 = 2 búa;
- Lớp 4: Sét màu xám, xám nâu, xám đen chứa hữu cơ, trạng thái dẻo chảy – chảy, phía dưới xen kẹp các lớp và ổ cát nhỏ. Đây là lớp đất yếu có thành phần tính chất đặc biệt: độ ẩm lớn, dung trọng nhỏ, tính nén lún lớn và lâu dài. Lớp này dễ gây hiện tượng mất ổn định như lún, trượt sạt, thấm nước nhỏ (Ktb = 5,1.10-5cm/s, φ=3049’, C = 0.088 kg/cm2/kg, a1-2=0.112 cm2/kg), áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30 = 2 búa;
- Lớp 4a: Cát, cát pha kẹp các lớp bùn sét, sét pha trạng thái xốp (cát), chảy (bùn sét). Áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30 = 6búa;
- Lớp 5: Sét xám , xám đen, xám ghi, dẻo chảy – chảy. Sét xám, xám xanh, xám đen, trạng thái chảy. Đây cũng là lớp đất yếu dễ gây mất ổn định khi mở hố móng. Hệ số thấm Ktb =5,5.10-5cm/s, φ=2024’, C=0.072 kg/cm2, a1-2=0.078cm2/kg, áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30=5.5 búa;
- Lớp 6a: Cát pha xám, xám trắng, xám vàng, trạng thái chảy, đôi chỗ lẫn ít dăm sạn, đây là lớp đất yếu. Hệ số thấm Ktb = 6,3.10-4cm/s, a1-2 = 0.0283cm2/kg, áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30 = 6.3 búa;
Luận văn thạc sĩ
gặp duy nhất trong mặt cắt hố khoan KT33. Áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30= 17 búa; - Lớp 7: Sét màut xám xanh, xám vàng lẫn kết vón Laterit trạng thái nửa cứng đến cứng. Đây là lớp đất có sức chịu tải chịu tải đáng kể nhưng có bề dày không đều và trong lớp có cường độ phân bố không đều, không thích hợp cho việc đặt móng cầu cống. Hệ số thấm Ktb=3,2.10-7cm/s, φ=1902’, C=0,627kg/cm2, a1-2 = 0,0244 cm2/kg, áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30=25 búa;
- Lớp 8: Sét màu nâu vàng, nâu đỏ, xám trắng loang lổ dăm sạn phong hóa, trạng thái cứng. Đây là lớp đất chịu tải tương đối lớn nhưng không đồng đều trong toàn mặt cắt vì vậy không nên dung lớp này đặt móng công trình cầu. Hệ số thấm Ktb=1,7.10-8cm/s, φ=19002’, C=0.672kg/cm2, a1-2 = 0,0244 cm2/kg, áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30=25 búa;
- Lớp 9: Hòn mảnh vụn phong hóa lẫn sét, sét pha màu vàng, xám trắng trạng thái cứng (sản phẩm phong hóa từ đá cát bột kết sét kết). Lớp này có sức chịu tải tốt nhưng có bề dày mỏng. Áp lực xuyên tiêu chuẩn N/30>50 búa;
- Lớp 10: Đá két bột kết màu xám vàng, nâu vàng, trạng thái cứng, nứt nẻ vỡ vụn. Lớp này có sức chịu tải rất lớn thích hợp cho việc đặt móng công trình. C = 6.0 kg/cm2; φ=35045’;
1.2.3.3. Địa chất, thủy văn 1. Nước mặt
Nước mặt chỉ có trong các ao, ruộng trũng, nước mặt có quan hệ tủy lực với nước ngầm thông qua lớp 1.
Triều mùa kiệt ảnh hưởng tới Nam Đàn. Biên độ triều vùng ảnh hưởng chỉ đạt 0,1m÷0.2m. Biên độ triều tại Cưa Hội đạt 3,1m và tại Chợ Tràng tới 2,2m. Triều là tác nhân xâm nhập mặn và cũng thuận lợi cho tiêu thoát và lấy nước ở các cống vùng triều.
2. Nước ngầm
Nước dưới đất xuất hiện trong lớp 2: cát hạt nhỏ kẹp các lớp bùn, sét, sét pha, đây là tầng chứa nước đầu tiên từ trên mặt đất xuống, đôi chỗ có quan hệ thủy lực với nước mặt thông qua lớp 1 (ao, ruộng trũng). Hệ số thấm trung bình lớp 2: Ktb = 2,4.10-4cm/s.
Luận văn thạc sĩ
3. Đánh giá điều kiện địa chất công trình
a) Đánh giá khả năng chịu tải của đất nền
Đáy móng cống lấy nước và âu thuyền chủ yếu đặt trong lớp 4 là lớp sét chứa hữu cơ, trạng thái dẻo chảy - chảy, phía dưới là lớp xen kẹp các lớp và ổ cát nhỏ. Đây là lớp đất yếu có thành phần và tính chất đặc biệt: độ ẩm lớn, dung trọng nhỏ, tính nén lún lớn và lâu dài. Dưới lớp 4 là lớp 5 hoặc lớp 6a, 6b. Lớp 5 có bề dày thay đổi từ 2÷8m, sức chịu tải yếu, thấm ít nước. Lớp 6a có bề dày phân bố không đều từ 0,5÷3,7m, đây cũng là lớp đất yếu – bùn cát pha. Lớp 6b có sức chịu tải tốt hơn, giá trị áplực xuyên tiêu chuẩn N/30=17. Như vậy cần có biện pháp gia cố xử lý nền để đảm bảo an toàn cho công trình.
Nước dưới đất có quan hệ trực tiếp với nước sông vì vậy khi thi công trong mùa lũ và khi vận hành công trình cần đề phòng bục nền khi mực nước sông lên cao;
b) Đánh giá khả năng ổn định của mái
Cao độ đáy móng cống và âu thuyền đặt ở cao trình (-3,1m), đáy kênh dẫn thượng và hạ lưa ở cao trình (-1.4m), cao độ mặt đất tự nhiên hai bênh bơ kênh thay đổi từ +6,0m đến +4,5m. Như vậy hố móng cống và âu thuyền sẽ đào qua các lớp 1, 1a và 2, đáy kênh sẽ phải đào qua các lớp1, 2, 2a và 3 nên cần có biện pháp ngăn nước mặt và làm khô móng cống và âu. Đối với kênh, hiện tượng cát chảy, đất chảy sẽ xảy ra tại lớp 2, để giữ ổn định mái kênh phải dùng các biện pháp gia cố nền như cọc xi măng đất hay tường cừ bê tông dự ứng lực…