CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CÓ LIÊN QUAN ĐẾN CỌC KHOAN NHỒI
2.4. THỐNG KÊ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CƠ BẢN CỦA MỘT MẶT CAẫT ẹềA CHAÁT TIEÂU BIEÅU
2.4.1 Phương pháp thống kê : 2.4.1.1 Chổ tieõu tieõu chuaồn :
Theo TCVN 45-78: trị số tiêu chuẩn của một chỉ tiêu A nào đó của đất (ký hiệu Atc) được xác định theo công thức:
- 41 -
n
A A
A
n
i i
tc ∑
= =
= 1 (2-3) Trong đó: Ai : trị số riêng lẽ của chỉ tiêu
n : số lượng trị số riêng của tập thống kê.
2.4.1.2 Chỉ tiêu tính toán:
Chỉ tiêu tính toán là một trị số đặc trưng cơ học, vật lý của lớp đất dùng trong thiết kế nền móng.
Với biến độc lập:
n A t
Att = tc ± ασ (2-4)
Với biến c, ϕ :Att = Atc ±tασ (2-5)
Với Ctt =Ctc−tασ (2-6)
∑=
= ∆ n
i i
c P
1
1 2
στ
σ (2-7)
( )
∑=
−
− +
= n
i
i TC TC
itg C
n 1 P
2
2
1 ϕ τ
στ (2-8)
φ ασ ϕ
ϕ tg
TC
tt tg t
tg = − (2-9)
Trong đó :Pi : ứng suất pháp trong thí nghiệm cắt trực tiếp.
= ∆n
tgφ στ
σ (2-10)
Ji : ứng suất tiếp trong thí nghiệm cắt trực tiếp.
t" : hệ số tra bảng phụ thuộc vào n và "
Khi tính nền theo cường độ (trạng thái giới hạn thứ nhất) chọn α =0,95.
Khi tính nền theo biến dạng (trạng thái giới hạn thứ hai) chọn α =0,85.
Theo TCVN 45-78: trong tính toán nền móng, mọi chỉ tiêu phải dùng chỉ tiêu tính toán. Nhưng đối với dung trọng thể tích γ, các thông số C, ϕ được xác định theo biểu thức
ρ
= ± 1
1 Kd
còn các chỉ tiêu khác cho phép lấy Kd =1, tức là Att= Atc. Xác định trị số tiêu chuẩn của sức chống cắt C và ϕϕϕϕ:
) 1 (
1 1 1 1
2
i n
i
n
i i n
i i n
i i i
tc p p p
C ∑ ∑ ∑ ∑
= = = =
∆ −
= τ τ (2-11)
∑ ∑ ∑
∑= = = =
∆ −
= n
i
n
i i n
i i i
n
i i i
tc p p p
tg
1 1 1
2 1
) 1(
τ τ
ϕ (2-12)
Trong đó: 2
1 1
2
−
=
∆ ∑ ∑
=
=
n
i i n
i
i p
p
n (2-13)
τi,pi : trị số sức chống cắt τi ở cấp áp lực nén pi.
Mặt khác chú ý rằng,độ lệch γ (của tập hợp thống kê của nó)tính theo
biểu thức: σA = n1−1∑ (A−Ai)2 (2-14)
Còn đối với c,ϕ (trị số trung bình được xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất) thì độ lệch của chúng tính qua độ lệch của τ theo biểu thức:
= ∆n
tgϕ στ
σ ; ∑
∆ −
= n
n
pi 1
1 2
στ
σ (2-15)
Trong đó: ∑ ( )
−
−
− +
= n
n
i tc tc
itg c
n 1 p
2
2
1 ϕ τ
στ (2-16)
2.4.2 Kết quả khảo sát địa chất công trình NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN CẦN THƠ – TRÀ NÓC – TỈNH CẦN THƠ:
2.4.2.1 Mục đích của công tác khảo sát địa kỹ thuật :
- 43 -
Cung cấp các số liệu cần thiết về địa chất phục vụ cho công tác Khảo sát và Thiết kế mở rộng nhà máy nhiệt điện Cần Thơ do trung tâm Năng lượng thực hiện .
a) Công tác hiện trường :
- Khoan địa chất công trình 4 hố khoan tại các vị trí dự kiến bố trí các tua- bin khí và bồn dầu, các hố khoan sâu 60m. Toàn bộ công tác khoan được thực hiện trong thời gian từ 19/7 đến 15/8/1998 .Công tác khoan được thực hiện bằng máy khoan XJ-100 do Trung Quốc sản xuất tiến hành theo phương pháp khoan rửa, đường kính khoan 91mm. Trong quá trình khoan tiến hành lấy mẫu nguyên dạng và tiến hành thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT cách 2m một lần . Mẫu nguyên dạng được lấy bằng cách đóng búa, ống lấy mẫu cò đường kính 76mm dài 600÷900mm .
- Tiến hành thí nghiệm xuyên tĩnh, các hố xuyên được thiết kế xuyên đến độ sâu 60m nhưng được kết thúc ở độ sâu khoảng từ 48.5m đến 49m do tổng sức kháng xuyên quá lớn . Thiết bị tiến hành kiểu Gouda do Ấn Độ sản xuất sử dụng bộ ép thủy lực với tải trọng lớn nhất là 10 tấn. Mũi côn hình xuyên 60o với tiết diện đáy là 10cm2 được ép với tốc độ 1cm/s. Thí nghiệm được tiến hành theo các bước sau : ấn cần ép xuống khoảng 4cm và ghi nhận số đọc sức kháng mũi, sau đó ép cần xuống tiếp 4cm và ghi nhận số đọc đồng thời cả sức kháng mũi và ma sát thành. Cuối cùng ấn toàn bộ hệ thống cần và mũi xuyên xuống 12cm, sau đó tiếp tục ghi nhận số đo cho 20cm kế tiếp cho đến khi kết thúc hố xuyên .
- Tiến hành thí nghiệm cắt cánh tại hiện trường, các hố cắt cánh được thiết kế đến độ sâu 60m nhưng chấm dứt ở độ sâu 44m khi đi vào tầng đất có sức
kháng cắt cao . Thí nghiệm cắt cánh được thực hiện bằng thiết bị cắt cánh Vane Borer do Ấn Độ sản xuất, lưỡi cắt sử dụng có tiết diện hình chữ nhật, đường kính 5cm, chiều dài 10cm, cần cắt có đường kính 16mm. Sức kháng cắt không thoát nước được xác định căn cứ trên moment cắt và hệ số phụ thuộc vào hình dạng và kích thước lưỡi cắt
- Tiến hành thí nghiệm địa điện xác định điện trở suất của đất bằng hệ thống 4 điện cực Wenner .
b) Thí nghiệm trong phòng :
- Xác định thành phần hạt và tính chất của các mẫu đất tiến hành theo các tiêu chuẩn của Mỹ ASTM D2216-80 và D4318-84, thành phần hạt được tiến hành bằng rây và phương pháp tỉ trọng kế (ASTM D4422-72), các giới hạn Atterberg được xác định bằng phương pháp Casagrande .
- Thí nghiệm cắt trực tiếp bằng máy Trung Quốc và Mỹ theo sơ đồ cắt nhanh, không bảo hòa. Tùy theo loại và trạng thái của đất, áp lực nén tiêu chuẩn là các cấp 0.25 , 0.5 , 0.75 kg/cm2 ; 0.5 , 1.0 , 1.5 kg/cm2 ; hay 1.0 , 2.0 , 3.0 kg/cm2
- Thí nghiệm nén 1 trục bằng máy Trung Quốc theo sơ đồ nén nhanh, không thoát nước, bảo hòa nước, các cấp tải trọng là 0.25 , 0.5 , 1 , 2 , 4 và 8 kg/cm2 cho tất cả các mẫu. Ở mỗi cấp áp lực, lấy số đọc chuyển vị trong 2 giờ, chỉ có áp lực sau cùng duy trì trong 24 giờ.
- Thí nghiệm nén đơn (UC) được thực hiện bằng thiết bị của Mỹ và tuân thủ theo tieõu chuaồn ASTM D2166-85
- Thí nghiệm nén 3 trục : vì địa tầng của đất nền chủ yếu là đất dính, áp lực nước lỗ rỗng dư phát sinh do thi công và tải trọng công trình hoặc do dao
- 45 -
động của mực nước ngầm giảm chậm nên các thí nghiệm được thực hiện theo sơ đồ UU và CU. Trong thí nghiệm nén 3 trục việc xác định thông số kháng cắt không thoát nước được tiến hành đồng với việc đo áp lực nước lỗ rỗng trong suốt quá trình cắt. Thí nghiệm theo sơ đồ CU xác định các thông số kháng cắt có hiệu của đất sau khi cố kết .
- Thí nghiệm hóa : thực hiện cho mẫu nước và nước chiết để đánh giá tính ăn mòn đối với kết cấu bêtông và thép .
2.4.2.2. Các đặc trưng cơ lý của đất :
a) Các lớp đất cơ bản và tính chất vật lý :
- Lớp 0 : lớp đất đắp, đất thổ nhưỡng : sét màu xám đen, chứa nhiều rễ thực vật, trạng thái dẻo mềm, bề dày khoảng 3m, độ ẩm tự nhiên của lớp thay đổi trong khoảng 43.9÷49%,dung trọng nằm trong khoảng 1.7÷1.8 kg/cm2
- Lớp 1 – OH : bùn sét bột màu xám xanh, xám đen, lẫn tàn tích hữu cơ . Bề dày lớp tương đối ít thay đổi trên toàn mặt bằng khảo sát. Thành phần hạt của lớp hầu hết là hạt mịn (chiếm 98%) trong đó hàm lượng bột chiếm khoảng 40%, độ ẩm của lớp thay đổi trong khoảng 64-76% và giảm dần theo độ sâu. Giới hạn chảy và giới hạn dẻo cao, đất có trạng thái chảy, hệ số rỗng dao động từ 1.7 đến hơn 2.0 .
- Lớp 2 – OL : Bùn sét cát màu xám xanh, xám đen, kẹp các dải, ổ cát mịn hay bột sét .
Lớp này phân bố bên dưới lớp bùn sét và có bề dày rất lớn đạt 28 ÷ 29m, độ ẩm cao dao động từ 35 ÷ 48%, dung trọng thay đổi từ 1.65 ÷ 1.80. Hàm lượng sét thay đổi từ 30 ÷ 50% với giá trị trung bình là 39%. Cát chiếm 8 ÷ 10%
thành phần hạt chủ yếu là hạt mịn tuy nhiên phân bố không đều, hàm lượng bột rất cao chiếm hơn 50% hàm lượng đôi khi chiếm tới 70% .
- Lớp 3 – CH : sét màu xám xanh, xám nâu, lẩm ít mùn thực vật, dẻo mềm đến dẻo chảy.
Là lớp cuối cùng trong số các lớp đất yếu của địa tầng khu vực, bề dày lớo doa động từ 3.9 ÷ 5m. Độ ẩm thay đổi từ 50 ÷ 70% trong khi dung trọng dao động trong khoảng 1.56 ÷ 1.68 g/cm3. Hàm lượng sét cao chiếm khoảng 70%
hàm lượng trong khi thành phần hạt cáu chỉ khoảng một vài phần trăm. Hệ số rỗng cao và dao động từ 1.5 ÷ 2.0, giá trị giới hạn chảy rất cao 60 ÷ 75%, giá trị chỉ số dẻo trung bình là 30.8%
- Lớp 4 – CL : sét cát màu xám xanh, xám vàng đến nâu vàng, kẹp ít sạn sỏi, dẻo mềm đến dẻo cứng .
Bề dày ít thay đổi, hàm lượng hạt thô chiếm từ 20 ÷ 30% trong đó chủ yếu là cát hạt mịn, độ ẩm 25 ÷ 30%, dung trọng từ 1.9 ÷1.97 g/cm3
- Lớp 5 – SC : cát hạt mịn màu xám nâu đến nâu vàng, kẹp các dãy bột sét, trạng thái dẻo.
Độ sâu các hố khoan chưa đủ để phát hiện bề dày lớp. Bề dày lớp phát hiện được thay đổi từ 9.9m ÷ 10.8m, cát hạt mịn chiếm từ 50 ÷ 70% hàm lượng, hàm lượng cát hạt trung đôi khi lên đến 15 ÷ 20% nhưng thường chiếm dưới 5%. Độ ẩm thay đổi từ 21 ÷ 28% (giá trị trung bình là 26%), dung trọng trung bình là 1.95 g/cm3
b) Các đặc trưng cơ học của đất :Các đặc trưng kháng cắt : giá trị sức kháng xuyên tiêu chuẩn N rất thấp trên toàn bộ khu vực khảo sát cho đến độ sâu 45m,bên dưới là các lớp có trị N lớn hơn
- 47 -
- Lớp đất đắp có giá trị N từ 2 đến 5 với giá trị trung bình là 3 . Bùn sét có giá trị kháng xuyên tiêu chuẩn N là 0 ÷ 1. Với bùn sét cát – lớp 2, giá trị N tăng dần theo độ sau từ 0÷1 ở mặt lớp đến 6÷7 ở đáy lớp .Giá trị trung bình là N= 3
- Lớp 3 – sét dẻo mềm, dẻo chảy có giá trị kháng xuyên tiêu chuẩn N thay đổi từ 8 ÷ 12 với giá trị trung bình là N = 9 .
- Lớp 4 – sét cát dẻo cứng, giá trị N thay đổi trong khoảng từ 40 ÷ 48 với giá trị trung bình là 45. Các giá trị N ở đoạn chuyển tiếp giữa 2 lớp có giá trị thay đổi trong khoảng N = 16 ÷ 18 .
- Lớp 5 – cát sét hạt mịn có giá trị N thay đổi từ 35 và đạt tới trên 50, giá trị trung bình N = 44
Bảng 2 .2 : Các thông số kháng cắt của đất
Các đặc trưng kháng cắt Neùn
ủụn
UU CU Cắt trực tiếp Cắt cánh
Soá hieọu
lớp qU (kg/cm2)
ϕ ( o )
C (kg/cm2)
ϕ’
( o )
c’
(kg/cm2) ϕ ( o )
c (kg/cm2)
SU
(kg/cm2) Đấtđắp
1 2 3 4 5
0.195 0.290 0.647 1.645
6o24’
11o00’
10o49’
16o53’
19o29’
0.055 0.098 0.107 0.197 0.032
14o24’
20o51’
14o22’
25o42’
0.170 0.249 0.301 0.493
13o16’
3o30’
5o14’
8o18’
18o55’
21o57’
0.256 0.091 0.103 0.147 0.214 0.090
0.38 0.14÷0.23 0.18÷0.58 0.40÷0.75
2.4.2.3 Thống kê các đặc trưng cơ lý của các lớp đất : ( Phần này được trình bày trong Phụ Lục chương 2 )
2.4.2.3. Thống kê các đặc trưng cơ lý của các lớp đất :
Phần thống kê này được trình bày ở phần Phụ Lục (Chương 2) 2.4.3.. Một số kết luận về địa chất công trình khu vực :
Ta nhận thấy các giá trị tính toán của lực dính đơn vị c và hệ số ma sát tgϕ có một khoản giá trị, mà tùy vào phép tính cụ thể mà ta chọn giá trị lớn nhất hay bé nhất nhằm làm tăng tính an toàn cho công trình. Ví dụ khi tính xác định sức chịu tải của nền đất ta chọn các giá trị bé còn khi tính áp lực đất bị động ta chọn lực dính lớn nhất và góc ma sát lớn nhất .
Các lớp đất 1, 2, 3 – bùn sét, bùn sét cát, sét chảy – là các lớp đất có khả năng chịu tải kém chỉ thích nghi với các công trình có tải trọng nhỏ. Khi thi công
0.00
-10m
-20m
-30m
-40m
-50m
-60m
1
2
3
4 5
OL OH
SC CL CH -3,25
-11,96
-39,55 -44,55 -49,45
-59,25
Lớp 0 :Đất thổ nhưỡng-sét xám,
Lớp 2 :( dày27,5) Bùn sét cát mà xanh, xám đen, kẹp các dải, ổ hay bột sét; trạng thái chảy dẻ ẩm=35- %; dung trọng =1,65-1 số rỗng = 1,176 ; độ sệt = 1,17 54 %
Lớp 1 :( dày8,7) Bùn sét bột màu xanh, xám đen, lẫn tàn tích hữ thái chảy; độ %; dung trung bỡnh =1,542; heọ soỏ sệt = 1,33; độ rỗng %
Lớp 5 :(>10m) Cát sét hạt mịn m xám nâu đến nâu vàng, kẹp ca sét, trạng thái dẻo cứng; có độ 21- %; dung trọng=1,95;
rỗng=0,672 ; độ sệt = 0,56; độ
Lớp 3:(dày5,1m) Sét màu xám, xám nâu ít mùn thực vật, dẻo mềm-dẻo chảy Lớp 4:(4,9m)Sét cát màu xám xanh-nâu v kẹp ổ cát mịn,ít sỏi sạn,dẻo mềm-dẻo cứ
HK 1 HK 2
MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH