Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
3.4 Khối đá phiến cát bột kêt nền đập công trình Thủy điện Sông Bung 4
3.4.1 Thành phần thạch học
Dựa trên cơ sở tài liệu địa chất đã có và tài liệu đo vẽ các loại bản đồ tỷ lệ 1:10000, 1:2000, tuyến đập nằm hoàn toàn trong phạm vi phân bố các thành tạo đá trầm tích cát bột kết xen kẹp tập 1, tập 2 của hệ tầng Sông Bung hạ (T1-2sb).
Thành phần thạch học:
- Tập 1 (T1-2sb1): Sạn kết, cát kết chứa sạn, chuyển lên chủ yếu là cát kết hạt nhỏ màu xám xanh xen ít thấu kính bột kết màu tím, thấu kính sét bột kết chứa vôi màu xám xanh.
- Tập 2 (T1-2sb2): Bột kết, cát bột kết màu xám tím phân lớp dày dạng khối. Ngoài ra, còn có một ít tập mỏng đá sét bột kết màu xám tro và ít thấu kính mỏng cát kết.
3.4.2 Khe nứt, đứt gãy kiến tạo
Trong phạm vi nền tuyến đập phát triển 3 hệ thống đứt gãy kiến tạo chính là hệĐông Bắc – Tây Nam, hệ Tây Bắc – Đông Nam và hệ á kinh tuyến.
- Phát triển nhất là các đứt gãy hệ Đông Bắc – Tây Nam, cắt chéo từ vai trái thượng lưu về vai phải hạ lưu gồm các đứt gãy IV-9, IV-1a, IV-1e và các đứt gãy nhỏ bậc V.
- Hệ Tây Bắc – Đông Nam có đứt gãy IV-2 cắt qua thượng lưu đập.
- Hệ á kinh tuyến có đứt gãy IV-1 ở gần bờ sông và các đứt gãy bậc V.
Khảo sát khe nứt tại các vết lộ bờ sông vị trí tuyến đập trong quá trình đo vẽ và khảo sát chi tiết gần 400 khe nứt tại hầm ngang HN1 cho thấy hệ thống khe nứt chủ yếu là á kinh tuyến, Bắc Tây Bắc – Nam Đông Nam, ngoài ra còn hệ thống khe nứt thứ yếu Đông Bắc – Tây Nam. Góc dốc các khe nứt khá lớn, thường trên 70°.
Bảng 3.4.1: Hệ thống khe nứt nền đập
TT Các thông số định hướng Các thông số hình học
1 Tên gọi hệ khe nứt Ký hiệu
Mức độ gặp
Hướng dốc
Góc dốc
Chiều dài, m
Bước, m
Khối cơ bản, m3 2 A' kinh tuyến Ib Phổ
biến 250-270 75-85 5-30 3.2 0.5 3 Bắc Tây Bắc – Nam
Đông Nam IIIb Phổ
biến 210-230 70-80 5-30 3.1 0.5 4 Đông Bắc – Tây Nam IVb Thứ yếu 290-310 80-90 5-10 1 0.5 5 Đông Bắc – Tây Nam IVa Thứ yếu 120-135 85-90 5-10 0.3 0.5
Hình 3.5: Đồ thịđẳng trị khe nứt trong hầm ngang 3.4.3 Địa chất thủy văn và tính thấm khối đá nền tuyến đập
Tuyến đập nằm trong phạm vi phân bố của phức hệ chứa nước trong các trầm tích hệ tầng Sông Bung (T1-2sb). Nước dưới đất chứa và vận động trong đới đá cát kết, bột kết nứt nẻ. Mực nước mùa khô ở độ sâu từ 20-40m.
Về mùa mưa mực nước ngầm dâng lên chỉ cách mặt đất một vài mét.
Bằng các phương pháp thí nghiệm hiện trường: đổ nước, múc nước, hút nước và ép nước trong hố khoan, tính thấm của khối đá nền đập được phản ánh theo các số liệu trong bảng dưới đây:
Bảng 3.4.2: Kết quả thí nghiệm thấm hiện trường
Khu vực Giá trị IA1 IA2 IB IIA IIB
k k Lu k Lu k Lu k Lu
Tuyến đập
Số lượng TN 41 4 1 5 42 7 70 5 67
Trung bình 0.22 0.22 0.61 0.28 8.39 0.11 7.83 0.03 2.80 max 0.50 0.46 0.61 0.48 31.72 0.16 45.3 0.07 24.9 min 0.03 0.10 0.61 0.09 0.42 0.06 1.38 0.01 0.01
3.4.4 Tính chất cơ lý của đá
Đập được đặt trên nền đá đới phong hóa nhẹ, nứt nẻ IIA. Đá cát bột kết nứt nẻ trung bình đến mạnh, khe nứt có độ mở nhỏ, bề mặt khe nứt đôi chỗ bám oxyt sắt. Thành phần thạch học của đá gốc chưa bị biến đổi, vẫn còn giữ được màu sắc ban đầu.
Các đặc trưng cơ lý của nền đá được nghiên cứu bằng các thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trường cho kết quả như dưới đây.
Thí nghiệm mẫu đá trong phòng
Mẫu đá lấy trong hố khoan, thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý theo TCVN 4572-2006, cường độ kháng nén, kháng kéo thỏi đá theo ASTM D2938, D3967-1995. Giá trị trung bình chỉ tiêu cơ lý theo đới đá được tổng hợp trong bảng dưới đây:
+ Đới đá phong hóa (IB):
Thí nghiệm 17 mẫu cơ lý cho kết quả trung bình như sau:
- Khối lượng thể tích tự nhiên 2.61g/cm3, bão hòa γn= 2.64g/cm3. - Cường độ kháng nén tự nhiên 392 kG/cm2, bão hòa 319 kG/cm2. - Cường độ kháng kéo tự nhiên 38 kG/cm2, bão hòa 32 kG/cm2. - Modul tổng biến dạng 260 000 kG/cm2.
- Điện trở suất biểu kiến ρ = 600-800Ωm.
+ Đới đá nứt nẻ (IIA):
Thí nghiệm 97 mẫu cơ lý cho kết quả trung bình như sau:
- Khối lượng thể tích tự nhiên 2.67 g/cm3, bão hòa γn= 2.68g/cm3. - Cường độ kháng nén tự nhiên 730 kG/cm2, bão hòa 620 kG/cm2. - Cường độ kháng kéo tự nhiên 72 kG/cm2, bão hòa 61 kG/cm2. - Modul tổng biến dạng 360 000 kG/cm2.
+ Đới đá tương đối nguyên vẹn (IIB):
Thí nghiệm 52 mẫu cơ lý cho kết quả trung bình như sau:
- Khối lượng thể tích tự nhiên 2.71 g/cm3, bão hòa γn= 2.71g/cm3. - Cường độ kháng nén tự nhiên 785 kG/cm2, bão hòa 677 kG/cm2.
- Cường độ kháng kéo tự nhiên 83 kG/cm2, bão hòa 69 kG/cm2. - Modul tổng biến dạng 360 000 kG/cm2.
Đặc trưng độ bền cắt của khối đá
Độ bền cắt khối đá được xác định bằng thí nghiệm đẩy trượt trụ đá trong hầm ngang theo qui trình ASTM D4554-90.
Bảng 3.4.3: Kết quả thí nghiệm đẩy trượt trụđá
Cắt trụ đá: Đ4, 5, 6, 7, 8
Khi phá hủy
Lực chống cắt biểu kiến khi áp lực pháp nhỏ hơn 1,955 MPa
τγϕα 1.697
ϕα 59°29'
Χα 0.87 MPa
Lực chống cắt biểu kiến khi áp lực pháp lớn hơn 1,955 MPa
τγϕβ 1.319
ϕβ 52°50'
Χβ 1.61 MPa
Sau khi phá hủy
τγϕρ 1.575
ϕρ 57°35'
Χρ 0.46 MPa
Cắt trụ đá: Đ12, 13, 14, 15, 16
Khi phá hủy
Lực chống cắt biểu kiến khi áp lực pháp nhỏ hơn 1,955 MPa
τγϕα 1.261
ϕα 51°35'
Χα 0.60 MPa
Lực chống cắt biểu kiến khi áp lực pháp lớn hơn 1,955 MPa
τγϕβ 1.005
ϕβ 45°08'
Χβ 1.23 MPa
Sau khi phá hủy
τγϕρ 1.100
ϕρ 47°44'
Χρ 0.43 MPa
Thí nghiệm nén tĩnh đo biến dạng bằng giãn kế
Công tác thí nghiệm tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM D4394-84. Thí nghiệm đo mođun biến dạng, mođun đàn hồi trong hầm ngang thăm dò
Bảng 3.4.4: Kết quả đo biến dạng khối đá trong hầm ngang
Đới đá Tên đá Modul biến dạng (MPa)
Modul đàn hồi (MPa)
IIA Granit 5.5 x 103 18 x 103
Phân loại khối đá
Sử dụng phương pháp phân loại chất lượng khối đá của Z.T.Bieniawski (RMR) nhưđã trình bày trong chương 1 để phân loại khối đá nền đập.
Bảng 3.4.5: Kết quả phân loại chất lượng khối đá
Đới đá Tên đá RMR
(Giá trị trung bình)
Chất lượng khối đá
IIA Granit 55 Khá - Tốt
Chương 4