CHƯƠNG 4 CHỌN CHIỀU SÂU HỢP LÝ KẾT CẤU TƯỜNG KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
4.1 Đặc điểm địa chất khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh
Do thời gian thực hiện luận văn có hạn, nên không thể thu thập cho tất cả các trường hợp địa chất của khu vực nghiên cứu vì vậy chỉ lựa chọn một số loại địa chất điển hình của khu vực để áp dụng. Qua tham khảo, nhận thấy số liệu địa chất của dự án tuyến metro : Tham Lương – Bà Quẹo – CMT8 – Chợ Bến Thành và Ngã Sáu Cộng Hòa - Bến xe Miền Tây do TEWET và Trung tâm Nghiên cứu Phát triển GTVT phía Nam thực hiện mang tính điển hình chung của khu vực, các số liệu thí nghiệm khá đầy đủ nên được chọn dùng làm địa chất nghiên cứu .
Căn cứ vào thống kê số liệu địa chất ở các dự án trên, địa chất khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh tới độ sâu 50-60m có thể được chia thành 5 lớp khác nhau, tính chất của các lớp đất được trình bày sơ bộ như sau::
- Lớp A: Lớp đất sét và á sét rất mềm và mềm (Holocene)
- Lớp B: Lớp sét mềm tới cứng, cát sét và sét cát, (Pleistocene thượng) - Lớp C: Cát và á cát từ rất xốp cho đến chặt vừa (Pleistocene thượng)
- Lớp D: Sét béo từ rất cứng cho đến cứng, sét gầy và cát sét (Pleistocene trung và thượng)
- Lớp E: Sét cát từ chặt đến rất chặt, á cát và cát hỗn hợp vơi á cát.
(Pleistocene trung và thượng)
Trong tất cả các lỗ khoan thăm dò trong khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh đất tự nhiên đều được phủ bởi một lớp dày từ 0,2 đến 4 mét đất phủ hoặc đất mượn.
Thông số các lớp đất như sau :
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 91 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY v Lớp A: Lớp đất sét và á sét rất mềm và mềm (Holocene) :
Tầng trên của địa tầng địa chất TP.HCM được cấu tạo bởi một lớp sét béo, sét mịn, có hàm lượng hữu cơ cao, á sét đàn hồi và á sét giàu hữu cơ mềm đến rất mềm, màu xám, bên dưới là các thớ hoặc các lớp mỏng á cát, á cát mịn, cát hạt trung cũng như sỏi lẫn cát và á cát xen lẫn trong các lớp trầm tích.
Trần của lớp A được tìm thấy có độ sâu từ 0,2 – 4m dưới mặt đất. Chiều dày lớp thay đổi từ 0,2 – 32,4m. Bề dày trung bình của lớp A là 8,5m.
Bảng 4.1 : Đặc tính địa chất công trình của lớp A Kết quả Đặc tính cơ lí của đất
Toỏi thieồu Toỏi ủa Trung bỡnh
Thành phần hạt
- seùt (% ) 6.5 88.9 34.28
- buứn (% ) 18.0 72.8 36.9
- cát (% ) 1.4 58.0 28.6
- cuội sỏi(% ) 0 2.4 0.2
Tỷ trọng, γ (kN /m3) 13.1 21.4 15.8
Dung trọng hạt, ρs (g/cm3) 2.58 2.72 2.66
Heọ soỏ roóng, ε 0.476 2.972 1.779
Độ ẩm tự nhiên, W (% ) 15.8 109.7 63.4
Độ bão hoà nước, S (% ) 83.3 99.9 92.8
G iới hạn chảy, wL (% ) 17.4 101.0 56.1
G iới hạn dẻo, wP (% ) 8.9 52.7 30.2
Chổ soỏ deỷo, Ip (% ) 8.5 42.6 26.7
Độ đồng nhất, Ic 0 0.188 0
Hệ số nén cải tiến, Cc/1 + e0 0.18 0.25 0.22
Hệ số cố kết theo phương đứng, Cv (m2/a) 1.10 4.07 2.26
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 92 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY
Thớ nghieọm neựn 3 truùc (CU )
- j’ (0) 1042 19000 ~ 50
- c’ (MN/m2) 0.06 0.117 0.085
Heọ soỏ thaỏm, k (cm/s) 2.10 x 10-8 5.66 x 10-8 4.21 x 10-8 Đặc tính cơ bản nhất của lớp A là độ ẩm tự nhiên của nó rất cao (63.4%) và độ dẻo lớn (30,2%) và khả năng bị nén. N30 giá trị lấy từ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) có giá trị từ 0-8 nhưng phổ biến nhất là 0-2. Giá trị hệ số thấm k nhỏ cho thấy lớp A hầu như không thấm.
v Lóp B: đất sét dẻo, á sét và á sét từ mềm dến rất cứng (Pleistocene thượng) :
- Bên dưới lớp A là lớp B có trạng thái từ mềm cho đến rất cứng hình thành từ sét gầy, sét béo, bùn sét và á cát.
- Độ sâu trung bình của trần lớp B là 2,7m dưới mặt đất. Bề dày lớp thay đổi từ 1,7–10,2m với bề sâu trung bình là 4,84m.
- Giá trị SPT trung bình từ 7-12 búa, giá trị trung bình là 9,4 búa. Độ ẩm tự nhiên, độ dẻo, độ nén thấp rõ nét so với lớp A.
- Hệ số thấm của lớp B cũng thấp, giá trị tương ứng vào khoảng 10-8cm/s.
Bảng 4.2 : Đặc tính địa chất công trình của lớp B Kết quả Đặc tính cơ lí của đất
Toỏi thieồu Toỏi ủa Trung bỡnh
Thành phần hạt
- Seùt (% ) 6.1 43.8 28.8
- Buứn (% ) 5.0 26.8 15.5
- Cát (% ) 29.2 85.0 55.5
- Cuội sỏi (% ) 0 13.4 2.1
Tỷ trọng, γ (kN /m3) 17.1 21.5 20.0
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 93 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY
Dung trọng hạt, ρs (g/cm3) 2.63 2.74 2.68
Heọ soỏ roóng, ε 0.419 1.136 0.633
Độ ẩm tự nhiên, W (% ) 14.5 48.0 21.58
Độ bão hoà nước, S (% ) 88.1 98.1 93.8
G iới hạn chảy, wL (% ) 19.0 67.0 31.9
G iới hạn dẻo, wP (% ) 12.0 27.0 16.7
Chổ soỏ deỷo, Ip (% ) 6.0 42.2 15.6
Hệ số đồng nhất, Ic 0 1.237 0.61
Hệ số nén cải tiến, Cc/1 + e0 0.05 0.06 0.06
Hệ số cố kết theo phương đứng, Cv (m2/a) 8.0 10.3 9.15 Cường độ kháng nén (một trục), qu (kPa) 25 153.1 91.67
Thớ nghieọm neựn ba truùc (CU )
- j’ (0) 9013 28054 ~ 170
- c’ (MN/m2) 0.065 0.673 0.248
Heọ soỏ thaỏm, k (cm/s) 9.17 x 10-8 1.68 x 10-7 5.44 x 10-8 v Lớp C: Cát có độ chặt từ thấp đến trung bình Pleistocene thượng) :
- Bên dưới lớp B là lớp trầm tích có độ chặt từ thấp đến vừa, màu hơi vàng có thành phần á cát, cát bùn, chủ yếu là cát hạt mịn và hạt trung.
- Đỉnh lớp C nằm từ 3,5-33,9m dưới mặt đất. Độ sâu trung bình của đỉnh lớp là 9.1m. Bề dày lớp cát thay đổi từ 13,2-35,5m, bề dày trung bình là 26,9m.
- Giá trị N30 thay đổi từ 2-50 nhưng phổ biến là từ 8-25 búa cho thấy là đất rời rạc đến chặt vừa. Giá trị trung bình của N30 là 16,6 búa.
- Các lớp cát thuộc lớp C là lớp ngậm nước thứ nhất trong khu vực TP. Hồ Chí Minh.
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 94 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY Bảng 4.3 : Đặc tính địa chất công trình của lớp C
Kết quả Đặc tính cơ lí của đất
Toỏi thieồu Toỏi ủa Trung bỡnh
Thành phần Hạt
- Seùt (% ) 0 10.9 7.1
- Buứn (% ) 0 14.1 7.0
- Cát (% ) 71.3 94 82.2
- Cuội sỏi(% ) 0 11.4 3.6
Tỷ trọng, γ (kN /m3) 20.4 21.6 20.6
Dung trọng hạt, ρs (g/cm3) 2.65 2.74 2.67
Heọ soỏ roóng, ε 0.456 1.57 0.62
Độ ẩm tự nhiên, W (% ) 15.6 24.6 18
Độ bão hoà nước, S (% ) 40.0 99.6 79.5
G iới hạn chảy, wL (% ) 19.4 20.6 20.14
G iới hạn dẻo, wP (% ) 13.2 15.6 14.08
Chổ soỏ deỷo, Ip (% ) 5.6 6.6 6.07
Độ đồng nhất, Ic 0.51 0.63 0.57
Cường độ kháng nén (một trục), qu (kPa) 46.7 109.6 72.4
Thớ nghieọm neựn ba truùc (CU )
- j’ (0) 20020 34070 ~ 210
- c’ (MN/m2) 0.086 0.138 0.92
Thí nghiệm cắt trực tiếp
- j (0) 14.7 40.2 29.7
- c (kN /m2) - - -
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 95 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY v Lớp D: Sét gầy từ rất cứng cho đến rắn (Pleistocene trung) :
- Nằm dưới lớp cát thuộc lớp C là lớp sét gầy và béo từ rất cứng cho đến rắn màu vàng đỏ và xám lốm đốm. Ở một vài tầng sét thấy có laterite, cát hạt mịn và hạt trung, túi cát…
- Đỉnh của lớp D ở độ sâu 27,5-44,5m dưới mặt đất, độ sâu trung bình lớp là 33,9m. Lớp D có chiều dày từ 2,6-18,8m với độ dày trung bình là 12,6m.
- Giá trị N30 thay đổi từ 9 đến trên 50 búa nhưng phổ biến là từ 22-40 búa cho thấy là đất trạng thái rất cứng đến rắn. Giá trị trung bình của N30 là 31,1 búa. Kết quả thí nghiệm độ thấm cho thấy lớp này về cơ bản là không thấm.
Bảng 4.4 : Đặc tính địa chất công trình của lớp D Kết quả Đặc tính cơ lí của đất
Toỏi thieồu Toỏi ủa Trung bỡnh
Thành phần hạt
- seùt (% ) 14.7 63.7 38.40
- Buứn (% ) 10.3 45.5 30.53
- Cát (% ) 20 49 30.96
- Cuội sỏi(% ) 0.1 5.9 0.34
Tỷ trọng, γ (kN /m3) 19.2 21.3 20.4
Dung trọng hạt, ρs (g/cm3) 2.67 2.75 2.71
Heọ soỏ roóng, ε 0.47 0.83 0.63
Độ ẩm tự nhiên, W (% ) 15.9 28.8 21.9
Độ bão hoà nước, S (% ) 81.0 98.0 92.0
G iới hạn chảy, wL (% ) 24.6 56.7 42.7
G iới hạn dẻo, wP (% ) 12.6 33 21.6
Chổ soỏ deỷo, Ip (% ) 9.0 53.53 20.86
Độ đồng nhất, Ic 0.73 1.43 0.95
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 96 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY
Hệ số nén cải tiến, Cc/1 + e0 0.06 0.08 0.07
Hệ số cố kết theo phương đứng, Cv (m2/a) 2.02 11.8 5.82 Cường độ kháng nén (một trục), qu (kPa) 51.2 544.2 190.1 Thớ nghieọm neựn ba truùc (CU )
- j’ (0) 10040’ 25000’ ~ 160
- c’ (MN/m2) 0.095 0.653 0.388
Heọ soỏ thaỏm, k (cm/s) 1.12 x 10-8 2.03 x 10-8 1.57 x 10-8 v Lớp E: Cát chặt cho đến rất chặt (Pleistocene trung) :
- Bên dưới lớp D là lớp E là một lớp cấu trúc bao gồm chủ yếu từ cát sét hạt mịn cho đến hạt trung, cát bùn, cát có thành phần hạt không đồng nhất trạng thái từ chặt đến rất chặt.
- Đỉnh lớp E có độ sâu từ 42 đến 56,8m dưới mặt đất. Vì không có lỗ khoan nào gặp đáy lớp E nên ghi nhận chiều dày lớp từ 3,5-17,95m là độ dày tối thiểu.
- Giá trị N30 thay đổi từ 11 đến trên 50 búa nhưng phổ biến là từ 29-42 búa cho thấy là đất trạng thái chặt đến rất chặt. Giá trị trung bình của N30 là 35,7 búa.
Các lớp cát của lớp E là lớp chứa nước thứ 2 trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh.
Bảng 4.5 : Đặc tính địa chất công trình của lớp E Kết quả Đặc tính cơ lí của đất
Toỏi thieồu Toỏi ủa Trung bỡnh
Thành phần hạt
- Seùt (% ) - - -
- Buứn (% ) 1.0 33.5 10.5
- Cát (% ) 66.5 100.0 89.1
- Cuội sỏi (% ) 0.6 2.5 0.54
Tỷ trọng, γ (kN /m3) 19.4 19.8 19.6
LUẬN VĂN THẠC SĨ - 97 -
HVTH : LÝ HOÀNG TRÂN GVHD : PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY
Dung trọng hạt, ρs (g/cm3) 2.66 2.68 2.67
Heọ soỏ roóng, ε 0.589 0.663 0.626
Độ ẩm tự nhiên, W (% ) 17.8 21.3 19.5
Độ bão hoà nước, S (% )
G iới hạn chảy, wL (% ) 26.0 26.0 26.0
G iới hạn dẻo, wP (% ) 16.0 20.0 18.0
Chổ soỏ deỷo, Ip (% ) 6.0 10.0 8.0
Thớ nghieọm neựn ba truùc (CU )
- j’ (0) 19041 23003 ~210
- c’ (MN/m2) 0.095 0.21 0.15