Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
3.3 Khối đá bazan poorphyrit nền đập công trình Thủy điện Sơn La
3.3.1 Thành phần thạch học
Toàn bộ tuyến đập nằm trong khối địa chất Pa Vinh được giới hạn bởi các đứt gãy Hủa Non và Bản Mòn. Cấu trúc địa chất khối Pa Vinh là một thể lớn magma mafic á phun trào thành phần là bazan porphirit tương đối đồng
nhất của phức hệ nỳi lửa Triat trung – thượng (β-àT2-3) đó được búc lộ trong quá trình thi công nền tuyến đập.
Phức hệ nỳi lửa Triat trung - thượng (β-àT2-3)
Phức hệ gồm các thành tạo đá á núi lửa và núi lửa chủ yếu là thành phần mafic với diện phân bố rộng, chiếm phần lớn diện tích nghiên cứu vùng tuyến (> 3km2).
Dựa vào thành phần thạch học có thể chia các thành tạo mafic ra thành hai tướng: tướng phun trào và á phun trào.
+ Tướng phun trào:
Thành phần thạch học chủ yếu là đá bazan porphiarit, bazan hạnh nhân và tuff. Đá có màu xanh, xám xanh, các bantinh chiếm khối lượng nhỏ và kích thước không lớn. Hàm lượng ban tinh trong đá bazan thường từ 5-10% bao gồm olivin, pryroxen và plagiocla. Kích thước ban tinh thường từ 0.3-0.5mm, ít khi đạt 1mm, phân phối rải rác không định hướng. Phần nền chủ yếu gồm thủy tinh và một lượng nhỏ vi tinh (5-20%) piroxen và plasgiocla. Tập dăm kết dung nham, cuội kết tuff, cát kết tuff, thành phần basalt màu xám tím và bột kết tuff, đá phiến tuff màu tím gụ thuộc phần đáy.
+ Tướng á phun trào:
Thành phần của thể á phun trào chủ yếu là bazan porphiarit, bazan bị biến đổi nền ẩn tinh ít vi tinh thuộc tướng phun trào phân bố ở phía trên, trong phạm vi đới tiếp xúc với đá trầm tích lục nguyên phân hệ tầng dưới Mường Trai. Càng xa đới tiếp xúc và càng xuống sâu đá có nền chuyển dần từ vi tinh đến hạt tinh thể rõ, trở thành bazan – diabaz, diabaz gabro có kiến trúc microdiabaz, diabaz và ofit.
3.3.2 Khe nứt, dứt gãy kiến tạo
Trong phạm vi nền tuyến đập, đá gốc bị chia cắt bởi hàng loạt các đứt gãy bậc IV, khe nứt lớn bậc V. Dựa vào yếu tố thế nằm có thể chia thành các hệ thống chính sau: Hệ thống Tây Bắc – Đông Nam là hệ thống đứt gãy chủ đạo trùng với phương cấu trúc của vùng; hệ thống Đông Bắc – Tây Nam là
hệ thống đứt gãy có đường phương cắt vuông góc với phương cấu trúc chính của vùng và trùng với phương ép phiến của đá bazan porphiarit bờ phải; hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến là hệ thống đứt gãy thứ yếu có đường phương vuông góc với hướng ép phiến của đá bazan. Đặc biệt trong khu vực là sự có mặt của đứt gãy bậc III có chiều dài phát triển lớn, chiều rộng đới ảnh hưởng lên đến hàng chục mét.
Cùng với các hệ thống đứt gãy phá hủy kiến tạo chính, trong phạm vi nền tuyến đập phát triển mạng lưới khe nứt nhỏ được phát hiện và tổng hợp từ tài liệu đo vẽ hầm thăm dò hai vai đập cũng như trong nõn khoan và tại các điểm lộ địa chất ven thung lũng sông tại vị trí tuyến đập. Mạng lưới khe nứt này có thể chia thành 4 hệ thống khe nứt chính theo tiêu chuẩn TCVN 4253-86 như trong bảng dưới đây:
Bảng 3.3.1: Hệ thống khe nứt chính vùng đập
Số hệ thống Đường phương Phương vị hướng dốc Góc dốc
I 340-355
a) 60-90 b) 80-90 c) 250-270
a) 50-85 b) 20-45 c) 45-90
II 80-120
a) 350-30 b) 160-200 c) 160-200
a) 60-80 b) 10-30 c) 40-85
III 310-340
a) 40-70 b) 220-240 c) 200-220 d) 210-230
a) 40-90 b) 10-20 c) 35-45 d) 50-65
IV 25-70 a) 290-330
b) 115-150
a) 40-50 b) 45-60
Hình 11
3.3.3 Địa chất thủy văn và tính thấm của khối đá nền
Trong phức hệ chứa nước trong các thành tạo phun trào và á phun trào, nước được chứa và vận động chủ yếu trong các khe nứt của đá gốc, nguồn cung cấp nước là nước mưa, nước mặt, miền thoát là sông Đà và các thung lũng suối cứt sâu vào đá gốc. Nước của phức hệ là nước không có áp, mực nước ngầm dao động mạnh theo mùa. Mùa mưa mực nước nằm cao ở độ sâu từ 10-50m. Mùa khô mực nước ngầm hạ thấp ởđộ sâu 30-70m.
Để xác định tính thấm của khối đá nền phạm vi tuyến đập đã tiến hành công tác thí nghiệm địa chất thủy văn trong các hố khoan nhưđổ nước, ép nước, múc nước và hút nước và kết quảđược trình bày như trong bảng dưới đây:
Bảng 3.3.2: Đặc trưng thấm của nền đá
Đới và
phụ đới phong hóa Vùng kiến tạo Đá basalt
K, m/ngđ q, Lugeon
IA2 0.4
IB a ( ngoài vùng ) 1,0
b ( trong vùng ) 2.0
IIA a 0.2 5
b 0.5 20
IIB a 0.04 1,5
b 0.15 5
Như vậy, theo tiêu chuẩn TCVN4253-86, nền đá vùng tuyến được chia thành các đới có mức độ thấm như sau:
- Đới thấm nước trung bình: Các đới đá IA2, IB, IIA (b).
- Đới thấm nước yếu: Các đới đá IIA(a), IIB(b).
- Đới không thấm nước: Đới IIB(a).
3.3.4 Tính chất cơ lý của đá
Đập được đặt trên nền đá đới phong hóa nhẹ, nứt nẻ IIA. Đá bazan porphyrit nứt nẻ trung bình đến nhẹ do các tác nhân phong hóa và sự phân bố
lại ứng suất tự nhiên của khối đá khi thung lũng bị cắt sâu. Khe nứt thường có độ mở nhỏ, bề mặt khe nứt đôi chỗ bám oxyt sắt, magan.
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:
Bảng 3.3.3: Kết quả thí nghiệm cơ lý của mẫu đá
Loại đá Đới đá Số lượng mẫu ρ, gr/cm3 ρck, gr/cm3 ρs, gr/cm3 W,
%
Wp,
%
n,
% f
Rn, MPa
Rk, MPa
E/Ey, 104 MPa
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Bazan porphyrit dạng khối
Vai trái IB 12 2,88
2,88 2,87 2,91 0,21 0,39 1,37 9,8 8,4
50,2 43,8
4,6 4,2
4,3 4,7 IIA 64 2,95
2,96 2,95 2,98 0,12 0,30 1,02 15,1 13,6
90,1 81,3
8,6 7,9
5,1 5,7 IIB 177 2,97
2,97 2,97 3,00 0,11 0,28 1,00 16,5 14,7
110 97,5
9,7 8,8
6,2 7,0 Lòng sông
IB 3 2,91
2,91 2,90 2,94 0,18 0,42 1,34 6,7 6,0
42,8 37,0
4,1 3,5
2,4 2,9 IIA 95 2,95
2,96 2,95 2,98 0,12 0,32 1,21 13,7 12,1
89,3 79,3
8,6 7,8
4,7 5,4 IIB 108 2,95
2,96 2,95 2,98 0,12 0,31 1,07 14,1 12,6
93,1 82,7
8,9 8,0
5,1 5,9 Vai phải
IB 35 2,81
2,81 2,80 2,85 0,27 0,53 1,67 7,4 6,3
46,3 40,3
4,6 4,0
3,4 4,4 IIA 99 2,91
2,92 2,91 2,95 0,14 0,33 1,19 13,6 11,8
79,9 71,5
7,5 6,8
4,3 5,0 IIB 215 2,91
2,92 2,91 2,95 0,13 0,32 1,18 14,1 12,3
94,3 84,8
8,5 7,8
5,1 5,9
Xác định đặc trưng biến dạng
Đặc trưng biến dạng của khối đá được xác định bằng thí nghiệm nén ngang trong hố khoan. Kết quả đo biến dạng được tổng hợp trong bảng 3.3.4.
Bảng 3.3.4: Kết quảđo biến dạng trong hố khoan
Vị trí thí nghiệm Đới khối đá Số lần thí nghiệm
Moldul biến dạng Modul đàn hồi
103MPa Vai trái, bazan porphyrite dạng khối
Hố khoan 90,92, 93, 95-97,99-101, 182
IIA 83 4.5-15.6
8.0 Đới IIA ảnh hưởng
kiến tạo 15 3.6-5.9
4.8 Lòng sống, bazan porphyrite dạng khối
Hố khoan 103-115, 148
IIA 276 4.3-14.9
6.7 Đới IIA ảnh hưởng
kiến tạo 76 3.2-5.7
4.1 Vai phải, bazan porphyrite dạng khối
Hố khoan 116-122, 125, 129, 130, 134, 136, 138, 142, 151
IIA 153 4.5-17.5
7.7 Đới IIA ảnh hưởng
kiến tạo 33 3.1-8.3
5.0
Đặc trưng độ bền cắt khối đá
Thí nghiệm cắt trượt trụ đá được tiến hành với 50 trụ đá trong hầm ngang số 3 bên vai phải và 25 trụ đá trong hầm ngang số 6 bên vai trái của tuyến đập. Kết quả thí nghiệm cắt trượt trên các trụđá ở dạng giá trị tới hạn độ bền cắt trượt trụđá τ và giá trị ứng suất pháp tuyến σđược nêu trong các bảng dưới đây:
Bảng 3.3.5: Kết quả cắt trượt trụđá trong hầm ngang số 3
Đới
khối đá Số lần TN Số hiệu trụ đá Giá trị τ / σ - MPa
IIA 20
NoNo 14-18, 30- 34, 35-39, 103-
107
1.66/1.03 ; 3.00/2.58 ; 3.39/3.09 ; 2.13/1.55 ; 2.60/2.06 3.55/2.07 ; 4.10/2.59 ; 4.73/3.10 ;
2.76/1.55 ; 2.13/1.04 3.23/2.07 ; 2.76/1.55 ; 3.94/2.59 ;
4.26/2.98 ; 1.89/1.04 3.56/2.53 ; 1.93/1.02 ; 2.40/3.04 ;
2.09/1.02 ; 3.17/2.03
Bảng 3.3.6: Kết quả cắt trượt trụđá trong hầm ngang số 6
Đới
khối đá Số lần TN Số lượng trụ đá Giá trị τ / σ - MPa
IIA 20
127-131, 139- 143, 148-151,
154, 158-162
2.17/1.04; 5.13/3.10; 4.63/2.5; 3.25/2.07;
3.25/1.56 ; 4.14/2.04; 5.13/2.56; 2.76/1.0 3.55/1.56; 5.32/3.11 ;4.14/2.07; 2.96/1.04;
3.65/2.5 ; 4.34/3.12; 2.56/1.55; 3.45/2.07;
3.94/2.52; 4.53/3.05 ,2.46/0.99; 3.25/1.53
Đặc trưng độ bền nén và kéo của khối đá
Để đánh giá độ bền nén một trục của khối đá cứng đã tiến hành thí nghiệm nén vỡ 3 trụđá trong hầm ngang số 6 theo tiêu chuẩn ASTM D4555.
Các đặc trưng cường độ kháng nén, kháng kéo của khối đá được tổng hợp trong bảng dưới đây:
Bảng 3.3.7: Kết quả thí nghiệm nén vỡ trụđá
Các yếu tố ĐCCT
của khối đá Độ bền nén 1 trục khối đá Độ bền kéo khối đá Loại đất đỏ Đới khối đỏ Tiờu chuẩn Rn, MPa Tiêu chuẩn Rk, (Rtxk) MPa
Bazan porphyrite
Vai trái
IIA 10.0 0.25 ()0.20
Phần lòng sông và vai phải
IIA 9.0 0.20 (0.15)
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 3.3.8: Kết quả phân loại chất lượng khối đá
Đới đá Tên đá RMR
(Giá trị trung bình)
Chất lượng khối đá
IIA Bazan porphyrit 60 Khá - Tốt