25 năm cơ học đất và địa kỹ thuật công trình

cứu trong bài toán dự báo lún. Luận án Tiến sỹ địa chất, Hà Nội 2003.<br /> 2. Đoàn Thế Tường và nnk Tính chất lưu biến của đất. Báo cáo tổng kết đề tài, 2004.<br /> 4. Larsson R. Consolidation of soft soil. Linkoping, 1986.<br /> 6. Goldstein M.N. Mekhanhitsexkiie xvoixtva gruntov. Moxkva 1977.<br /> 7. Mextsian X.R. Mekhanhitsexkiie xvoixtva gruntov i laboratornưie metodư ikh opredelenhiie.<br /> Moxkva 1974.<br /> 8. Pekomendatsiii po opredelenhiiu parametrov polzutsexti i konxolidatsii gruntov<br /> laboratornưmi metodami. PNIIIX Goxxtroia XXXR, Moxkva 1989.<br /> <br /> <br /> ----------------------------------------------------<br /> <br /> <br /> 25 năm cơ học đất và địa kỹ thuật công trình<br /> Nguyễn Trƣờng Tiến*<br /> Phó Chủ tịch kiêm Tổng thư ký Hội cơ học đất và ĐKT<br /> Tel:090.3405769; Email: truongtien@gmail.com<br /> <br /> <br /> 25 years of soil mechanics and geotechnical engineering (SMGE)<br /> Abstract: This paper make the summary of experiences and analysis on<br /> achievements, weakness, challenges, and opportunities of SMGE in Vietnam<br /> during last 25 years. Proposals for new model and activities to develop<br /> Vietnam society of SMGE as well as lesson learned are presented. The role of<br /> soil mechanics, geotechnical engineering for planning, design,<br /> implementation, maintenance of projects, protection of environment,<br /> prevention and mitigation of natural disasters are discussed.<br /> <br /> <br /> 1. Mở đầu<br /> Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình là một chuyên ngành kỹ thuật, áp dụng những kiến thức,<br /> định nghĩa, khái niệm của toán học, vật lý, hoá học, cơ học, động lực học, thuỷ lực, dao động, môi<br /> trường, sinh vật học … vào kỹ thuật xây dựng. Cơ học đất vốn được xây dựng trên kinh nghiệm,<br /> nghệ thuật và trở thành một môn kỹ thuật với sự đóng góp của Terzaghi cách đây hơn 70 năm. Đối<br /> tượng nghiên cứu, các lời giải kỹ thuật và giải pháp công nghệ của cơ học đất và địa kỹ thuật công<br /> trình là Đất, đá, nước, khí với tác động của tải trọng, lực, năng lượng, dòng chảy, áp lực do con<br /> người và thiên nhiên tạo nên. Con người xây dựng nhà, trường, văn phòng, bệnh viện, cầu đường,<br /> bến cảng, nhà máy, sân bay, đập chứa nước, đường hầm, khai thác mỏ … đều cần đến cơ học đất<br /> và địa kỹ thuật. Con người chôn lấp phế thải, nạo vét sông ngòi, biển cả, lấn biển, tôn nền, làm sạch<br /> đất, nước, không khí, đều cần có các kiến thức và kinh nghiệm về Địa kỹ thuật và Địa kỹ thuật công<br /> trình. Trượt lở đất tự nhiên, trượt lở bờ sông, bờ biển, xây dựng đê điều, đào kênh mương thuỷ lợi,<br /> phòng chống bão lụt, động đất, sóng thần … với mục đích giảm nhẹ thiên tai đều cần các lời giải Địa<br /> kỹ thuật và kiến thức về cơ học đất. Ngành cơ học đất, nền móng, Địa kỹ thuật công trình, Địa kỹ<br /> thuật môi trường của thế giới và Việt Nam đã có những bước tiến vượt bậc trong 25 năm qua. Lấy<br /> mốc 25 năm vì vào thời điểm 1980 – 1981 Việt Nam tiếp nhận nhiều thiết bị khảo sát hiện trường,<br /> phòng thí nghiệm, quy trình, quy phạm, sách, tạp chí, thông tin, từ chương trình UNDP của Liên hiệp<br /> quốc dành cho Liên hiệp khảo sát Bộ xây dựng và chương trình hợp tác giữa Viện KHCN xây dựng<br /> với Viện Địa kỹ thuật Thuỵ Điển. Mặt khác sau 5 năm giải phóng miền Nam, nhiều phương pháp thí<br /> nghiệm (thí dụ SPT), quy trình quy phạm và sách giáo khoa của các nước phương Tây bắt đầu có sự<br /> giao lưu với nền cơ học đất và địa kỹ thuật của miền Bắc, vốn là kiến thức và kinh nghiệm của Liên<br /> Xô cũ, Trung Quốc và các nước XHCN khác. Báo cáo trình bày những thành tựu đạt được trong lĩnh<br /> vực Cơ học đất và Địa kỹ thuật, một số tồn tại, thách thức và cơ hội cho sự phát triển.<br /> 2. Thành tựu<br /> 2.1 Khảo sát đất nền và quan trắc Địa kỹ thuật<br /> Với sự giúp đỡ của Viện SGI, Thuỵ Điển, EU từ những năm 1979 – 1980 nhiều thiết bị thí nghiệm<br /> trong phòng và hiện trường đã được nhập sang Việt Nam. Việt Nam cũng tự chế ra xuyên tĩnh XT80<br /> để khảo sát đất nền. Một số kết luận chính là:<br /> - Có thể lấy mẫu đất sét yếu nguyên trạng tại hiện trường bằng các kỹ thuật và công nghệ của<br /> Thuỵ Điển, Canada, Nhật, Anh, Pháp.<br /> - Có thể xác định khá chính xác độ lún của nền, sức kháng cắt của nền đất yếu, dự tính lún theo<br /> thời gian, độ lún thứ phát … bằng thí nghiệm nén cố kết trong phòng thí nghiệm, xuyên côn và nén<br /> ba trục.<br /> Xuyên tĩnh là thiết bị thích hợp để xác định địa tầng, sức kháng xuyên đầu mũi và ma sát<br /> <br /> - bên thích hợp để dự tính sức chịu tải của cọc, của nền và dự tính độ lún của móng trên nền cát.<br /> - Xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng cho phép xác định được khả năng thoát nước, hệ số thấm<br /> và tiện ích cho thiết kế các loại cọc cát, bản nhựa, tầng hầm, và độ cố kết.<br /> - Cắt cánh là thiết bị thích hợp để xác định sức kháng cắt không thoát nước của nền sét yếu.<br /> - Xuyên động (SPT) có thể dùng để phân tầng, xác định sức chịu tải của nền, của cọc<br /> - Nén ngang trong hố khoan cho phép xác định môđun biến dạng, cường độ, sức chịu tải của nền<br /> và của cọc.<br /> - Thí nghiệm xác định sức chịu tải của cọc, của nền bằng nén tĩnh cho phép đánh giá chính<br /> xác hơn khả năng chịu lực của cọc và của nền.<br /> - Thí nghiệm thử đóng cọc bằng lý thuyết truyền sóng CAPWAP cho phép xác định khá chính xác<br /> sức chịu tải của cọc, phân bổ ma sát bên, phản lực mũi cọc và quan hệ Tải trọng - Độ lún.<br /> - Các thiết bị quan trắc lún, quan trắc nghiêng, đo áp lực, biến dạng, chuyển vị … đo cho phép<br /> hiển thị đúng đắn sự làm việc của nền, móng, tầng hầm, tường chịu lực …<br /> 2.2 Xử lý nền đất yếu<br /> Nền đất yếu có thể xử lý bằng các phương pháp:<br /> - Bản nhựa thoát nước và gia tải trước bằng đất đắp hoặc hút chân không.<br /> - Cọc vôi đất, cọc xi măng đất (cường độ thấp).<br /> - Cọc cát đầm chặt theo công nghệ của Nhật Bản.<br /> - Đất có cốt, vải địa kỹ thuật nhằm phân bổ ứng xuất đều hơn, ngăn cản sự trộn lẫn giữa đất cát<br /> và bùn, đồng thời tăng khả năng chịu lực kéo.<br /> - Các loại cọc tre, cọc tràm, cọc bê tông ngắn, cọc ống nhựa, ống thép, ống bê tông … được sử<br /> dụng để xử lý nền đất yếu. Các loại cọc ngắn (khoảng 3 – 4m) được thiết kế như nhóm cọc và khối<br /> móng quy ước. Các loại cọc nhỏ (có tiết diện nhỏ hơn 25cm) được thiết kế như các loại cọc truyền<br /> thống.<br /> - Thay thế đất xấu bằng đất tốt hơn và được đầm chặt.<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br />  - Cố kết động: (Sử dụng quả nặng rơi từ độ cao lớn) cho phép tăng quá trình cố kết, giảm độ lún<br /> và tăng khả năng chịu tải của nền thích hợp cho các dự án lấn biển, xây dựng cụm, tuyến dân cư.<br /> 2.3 Nền móng<br /> - Các loại móng băng giao nhau, móng đơn, móng vỏ nón, móng bè … được sử dụng khá thành<br /> thạo để làm móng cho các công trình nhà ở và hạ tầng kỹ thuật, xã hội.<br /> - Cọc đóng, cọc ép, cọc khoan nhồi, cọc khoan đóng tường móng, tường trong đất, neo đất … đã<br /> trở thành giải pháp kỹ thuật và công nghệ phổ biến.<br /> - Cọc bê tông kết hợp với cọc thép (đóng và khoan) đã được sử dụng để xử lý hang động kast.<br /> - Cọc đường kính nhỏ (( < 25cm) bằng bê tông, thép, ống nhựa, luồng … phục vụ cho việc xây<br /> chen trong thành phố, chống lún, gia cường … đã thực sự trở thành một giải pháp kỹ thuật và công<br /> nghệ có nhiều ưu điểm:<br /> ( Tiết kiệm vật liệu và năng lượng;<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br />  ( ít gây chấn động.<br /> ( Sử dụng vật liệu tối ưu. Tăng ma sát bên;<br /> ( Thiết kế, thi công và kiểm tra hết sức dễ dàng.<br /> ( Phù hợp với điều kiện kỹ thuật – công nghệ – kinh tế – xã hội Việt Nam.<br /> 2.4. Địa kỹ thuật môi trƣờng<br /> Từ thập kỷ 90, chúng ta đã bắt đầu quan tâm đến lĩnh vực này và thu được những bài học kinh<br /> nghiệm quý về:<br /> - Nhiễm bẩn đất, nước, khí và các giải pháp phòng ngừa.<br /> - Nhiễm bẩn nguồn nước uống do amoniac.<br /> - Nhiễm bẩn đất và nước do tro xỉ.<br /> - Giải pháp ngăn ngừa và bảo vệ ảnh hưởng của các bãi rác và phế thải công nghiệp.<br /> - Kinh nghiệm và kỹ thuật sử lý phế thải, rác thải.<br /> - Lún sụt đất do khai thác nước ngầm.<br /> - Nền móng cho vùng có lún sụt mặt đất.<br /> 2.5. Địa kỹ thuật với bảo vệ, phòng chống và giảm thiểu thiên tai.<br /> Các chuyên gia cơ học đất, địa kỹ thuật đã nghiên cứu, đề xuất nhiều giải pháp<br /> - Cơ chế trượt lở mái dốc, bờ sông, bờ biển, hầm lò, đất đắp …<br /> - Giải pháp chống trượt lở.<br /> - Kỹ thuật và công nghệ làm nhà trong vùng ngập lụt, lũ quét và động đất.<br /> - Nền móng các công trình chịu tả i trọng lớn.<br /> 3. Hạn chế và yếu kém<br /> - Thiếu các sách giáo khoa mới, thiếu thông tin, chậm đổi mới giáo trình và chương trình giảng<br /> dạy.<br /> - Chất lượng đào tạo chuyên gia cơ học đất, Địa kỹ thuật còn thấp. Thiếu hụt đội ngũ kế cận. Trình<br /> độ các Tiến sĩ, Thạc sĩ chuyên gia còn hạn chế. Các luận án cao học và Tiến sĩ còn ít gắn với thực<br /> tiễn và nhu cầu phát triển.<br /> - ít các công trình về cơ học đất và địa kỹ thuật được công bố.<br /> - Thiếu cơ hội học tập, thực tập, tham dự Hội nghị quốc tế và đào tạo ở trình độ cao hơn.<br /> - Thiếu tiêu chuẩn chuyên ngành.<br /> - Thiếu thư viện Địa kỹ thuật được cập nhật.<br /> - Chưa phát huy được vai trò của Hội nghề nghiệp. Thiếu kinh phí hoạt động.<br /> - Thiếu sự hợp tác giữa các Trường – Viện – Doanh nghiệp.<br /> - Năng lực chuyên môn, trình độ ngoại ngữ, khả năng sử dụng máy tính, giao lưu quốc tế còn<br /> nhiều hạn chế. Cản trở sự hội nhập.<br /> 4. Thách thức<br /> - Thất thoát, lãng phí, tham nhũng trong xây dựng do thiếu chuyên nghiệp, đạo đức nghề nghiệp<br /> (lương tâm nghề nghiệp) thiếu trách nhiệm với xã hội, nhà dân, đồng nghiệp và sự an toàn.<br /> - Tụt hậu, thiếu khả năng cập nhật, thiếu sự sáng tạo và động năng để phát triển.<br /> - Kiến thức và kinh nghiệm nghèo nàn, không thường xuyên học tập, nghiên cứu, trao đổi thông<br /> tin.<br /> - Thiếu sự quan tâm của xã hội, của Nhà nước… về sự cần thiết và vai trò của kỹ thuật và kỹ sư.<br /> - Chưa hình thành được thị trường cho Khoa học – Kỹ thuật – Công nghệ, tư vấn, giáo dục đào<br /> tạo. Không tạo được động lực cho sự tự nguyện cá nhân.<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br />  - Chủ nghĩa bằng cấp, chủ nghĩa quyền lực, chủ nghĩa cá nhân, chủ nghĩa cầu danh, cầu lợi, suy<br /> thoái đạo đức, coi trọng đồng tiền đã cản trở sự phát triển của KHKT, giáo dục đào tạo, kinh tế, nói<br /> chung và chuyên ngành Cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình nói riêng.<br /> - Thoả mãn, bằng lòng với kiến thức, kinh nghiệm, thiếu ý chí học tập vươn lên.<br /> - Thiếu tính cộng đồng để chia sẻ thông tin, kiến thức, kinh nghiệm. Thiếu sự hợp tác.<br /> - Chất lượng con người, chất lượng công trình và sản phẩm còn thấp. Các giá trị không được đề<br /> cao.<br /> 5. Cơ hội<br /> Chuyên ngành Cơ học đất và Địa kỹ thuật là nền móng cho một công trình, đồng thời cũng là nền<br /> tảng cho sự phát triển. Cơ học đất và Địa kỹ thuật làm việc với đất (Mẹ) với không khí, trời (Cha) với<br /> nước (Anh em, bạn bè). Vì vậy chúng ta phải tôn trọng và bảo vệ tự nhiên, môi trường và đa dạng<br /> sinh học. Vì sự nghiệp xoá đói giảm nghèo, phát triển bền vững và Hội nhập kinh tế quốc tế.<br /> Đất nước là cả một công trường lớn, tìm được sự cân bằng giữa Phát triển và Bảo vệ môi trường<br /> cần có các lời giải thông minh của kỹ sư địa kỹ thuật.<br /> Phát triển bền vững được hiểu là thế hệ hôm nay phải sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên để có<br /> thể dành quyền lợi cho các thế hệ tương lai. Đất, nước, không khí đa dạng sinh học, tài nguyên thiên<br /> nhiên … phải được sử dụng một cách thông minh, khôn khéo trên cơ sở các kiến thức Khoa học –<br /> Kỹ thuật – Công nghệ – Văn hoá vững vàng và có trách nhiệm.<br /> Cơ hội đặt ra cho các nhà Cơ học đất và Địa kỹ thuật là:<br /> - Có hiểu biết sâu sắc hơn và ứng xử đúng đắn hơn với các loại đất nền Việt Nam. Đặc biệt là đất<br /> sét yếu.<br /> - Tham gia vào công tác quy hoạch sử dụng đất và nước.<br /> - Tư vấn kỹ thuật các giải pháp xử lý đất yếu, chống trượt lở mái dốc, bờ sông, bờ biển, đê điều …<br /> - Tư vấn kỹ thuật cho các giải pháp nền móng tiết kiệm, giảm chi phí và tăng hiệu quả.<br /> - Thiết kế và thi công công trình ngầm.<br /> - Thiết kế và thi công công trình ven biển, trên hải đảo, vùng sâu vùng xa.<br /> - Bảo vệ môi trường.<br /> - Phòng chống và giảm nhẹ thiên tai.<br /> - Giải pháp phòng chống động đất.<br /> - Kỹ thuật mới, công nghệ mới, vật liệu mới trong ngành địa kỹ thuật.<br /> - Phương pháp tính, phần mềm, MTĐT, công nghệ thông tin… để đẩy nhanh quá trình nghiên<br /> cứu.<br /> - Nâng cao trình độ đào tạo. Xuất bản sách, tạp chí, báo chí.<br /> - Xây dựng phòng thí nghiệm hợp chuẩn, phòng thử ly tâm, phòng thí nghiệm môi trường … để có<br /> thể hiểu biết sâu hơn về các giải pháp kỹ thuật.<br /> - Phát triển các thiết bị đo, quan trắc, định vị (GPS) nhằm cung cấp các thông tin kịp thời, chính<br /> xác phục vụ cho lời giải kỹ thuật và giải pháp công nghệ.<br /> - Phòng chống nhiễm bẩn, làm sạch đất và nước bị nhiễm bẩn, bảo vệ sự lan toả, phân bón trong<br /> đất và nước của đioxin …<br /> - Lập quy trình quy phạm về Địa kỹ thuật.<br /> - Viết sách, đổi mới giáo trình, chương trình học tập.<br /> - Tranh thủ sự giúp đỡ quốc tế.<br /> - Tham gia vào chương trình đào tạo.<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br />  6. Đề xuất về mô hình tổ chức và nội dung hoạt động của Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật<br /> công trình (2006 – 2009)<br /> 6.1 Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam (VSSMGE) tiếp tục duy trì là thành viên<br /> chính thức của Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình quốc tế (ISSMGE). Tích cực tham gia hoạt<br /> động của ISSMGE. Mở rộng quan hệ quốc tế với Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình của các<br /> nước thành viên.<br /> 6.2 Ban chấp hành Hội tập hợp đủ đại diện các Trường, Viện, Doanh nghiệp … đảm bảo có đủ<br /> mạng lưới các chi hội và các chuyên gia.<br /> 6.3 Thường trực của Ban chấp hành có 15 người để kịp thời đưa ra các quyết đ ịnh đúng đắn.<br /> 6.4 Quỹ của các thành viên đóng góp là nguồn chính cho hoạt động. Vận động cac nhà tài trợ<br /> giúp đỡ.<br /> 6.5 Tổ chức hoạt động nghiên cứu, dịch vụ tư vấn, đào tạo, chuyển giao công nghệ … để phát<br /> huy được năng lực của đông đảo hội viên và có Quỹ cho hoạt động của Hội.<br /> 6.6 Bảo trợ và giúp đỡ các hoạt động của Công ty AA – Corp., Viện Địa kỹ thuật và một số đơn vị<br /> khác trong công tác tư vấn, đào tạo, nghiên cứu khoa học, xuất bản phẩm và phát triển công nghệ.<br /> Hoạt động của các đơn vị trên góp phần cho sự phát triển của Hội.<br /> 6.7 Hội sẽ thành lập các Tiểu ban kỹ thuật để phối hợp các Hội viên giải quyết một nội dung cụ<br /> thể. Thí dụ xây dựng một tiêu chuẩn.<br /> 6.8 Hội sẽ tiếp tục tham gia nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ, tư vấn, phản biện xã<br /> hội, đào tạo, giáo dục, phổ biến kiến thức, tham gia chương trình đăng bạ kỹ sư.<br /> 6.9 Hội sẽ tiếp tục phát triển các chương trình, các đề tài Hợp tác quốc tế. Tranh thủ cao nhất sự<br /> giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp nhằm nâng cao kiến thức trình độ, kỹ năng và cơ hội học tập,<br /> nghiên cứu.<br /> 6.10 Hội sẽ xây dựng chương trình đào tạo và nâng cao trình độ cho kỹ sư Địa kỹ thuật. Tham gia<br /> xây dựng chương trình đào tạo Cao học và Tiến sĩ về Địa kỹ thuật.<br /> 7. Bài học kinh nghiệm<br /> 7.1 Sự phát triển của chuyên ngành cơ học đất và Địa kỹ thuật trong 25 năm qua là nhờ có sự cố<br /> gắng nhiệt tình, yêu nghề, yêu đất nước của một thế hệ của một số bộ môn, một số cá nhân. Thiếu<br /> những người chủ chốt, các sáng kiến và sự năng động sẽ bỏ qua cơ hội.<br /> 7.2 Phải tôn trọng các chữ sau đây trong quan hệ hợp tác và hoạt động nghề nghiệp: Tôn trọng<br /> (Respect), Kết hợp (Combination), Trao đổi thông tin (Communication), Nâng cao năng lực<br /> (Competence), Cam kết (Commitment), Có đạo đức nghề nghiệp (Ethics), Trách nhiệm<br /> (Responsibility), Tường minh (Trasparency), Dân chủ (Democracy) và Chủ nghĩa nghề nghiệp, Tính<br /> chuyên nghiệp (Professionalism).<br /> 7.3 Biết kết hợp khai thác các giá trị của Văn hoá Đông phương với Văn minh phương Tây. Khai<br /> thác triệt để mối quan hệ và hợp tác Đông – Tây, tìm kiếm và khai thác được các mối quan hệ trên.<br /> Hình thành được chương trình hợp tác quốc tế với Thuỵ Điển, Canada, Mỹ, Pháp, Đức, Anh … Quan<br /> hệ giữa các cá nhân các nhà địa kỹ thuật Việt Nam và quốc tế là hết sức quan trọng.<br /> 7.4 Lựa chọn được những cán bộ chủ chốt hoạt động cho các chương trình hợp tác, nghiên<br /> cứu và đóng góp cho Hội. Họ phải là những người:<br /> - Có năng lực chuyên môn, tình yêu nghề nghiệp, có khả năng hợp tác và tổ chức thực hiện.<br /> - Có tầm nhìn lâu đài cho sự phát triển.<br /> - Có tính mục tiêu và xác định được nhu cầu phát triển.<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br />  - Biết Quản lý điều hành, lập kế hoạch và chương trình hoạt động.<br /> - Nhạy cảm, hiểu biết, cởi mở, chân thành, trong sáng, có độ linh động cao. Biết mình là Ai? Và có<br /> thể làm được gì. Sống đạo đức, khiêm tốn, tín, nghĩa …<br /> - Có tính chuyên nghiệp cao, có chuyên môn sâu giao tiếp tốt bằng tiếng Anh, sử dụng thành thạo<br /> Máy tính điện tử, internet … cho các mục đích học tập, giảng dạy, nghiên cứu khoa học.<br /> - Đóng góp tự nguyện cho sự phát triển của Hội, của chuyên ngành.<br /> - Dễ dàng hợp tác với tất cả.<br /> - Có hiểu biết về lịch sử, văn hoá và giá trị (Giá trị = chất lượng/giá thành)<br /> 7.5 Những yếu tố quan trọng đã phát triển<br /> - Phải có con người có chất lượng - Man MAN<br /> - Phải có kinh phí để hoạt động - Money MONEY<br /> - Phải có thiết bị - Machinery MACHINERY<br /> - Phải có phương pháp hoạt động - Methods METHODS<br /> - Phải biết quản lý điều hành - Management MANAGEMENT<br /> - Phải biết tiết kiệm từng phút - Minnocite MINUTE<br /> Tức là nguyên lý 6M<br /> Yếu tố con người là quan trọng nhất, theo nguyên lý thiên địa nhân. Kỹ sư Địa kỹ thuật phải có<br /> hiểu biết về triết học, văn hoá đông phương, phong thuỷ, dịch lý, ngũ hành, âm dương … Vì họ phải<br /> ứng xử hành ngày với đất, nước, khí.<br /> 7.6 Phải hình thành được các mô hình tổ chức, hoạt động kết hợp hài hoà các mục tiêu.<br /> Nghiên cứu (Viện) + học tập giảng dạy (Trường) + sản xuất kinh doanh, tư vấn (Công ty)<br /> Phát triển các Công ty – các doanh nghiệp khoa học kỹ thuật – Công nghệ để cung cấp các dịch<br /> vụ kỹ thuật, công nghệ, giáo dục đào tạo, chuyển công nghệ, tư vấn đầu tư, xuất nhập khẩu kỹ thuật,<br /> công nghệ với chât lượng cao.<br /> 7.7 Đặc biệt quan tâm tới tổ chức Hội thảo, lớp học, xuất bản, thông tin trên trang web. áp dụng<br /> công nghệ tin học để giao lưu trực tuyến, xuất bản tuyển tập dưới dạng CD.<br /> 7.8 Trang thủ sự giúp đỡ của báo chí, cơ quan ngôn luận … để định hướng đúng đến dư luận xã<br /> hội và hiểu biết về nghề nghiệp.<br /> 8. Kết luận và kiến nghị<br /> 8.1 Vai trò của cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình là hết sức quan trọng trong quy hoạch, thiết<br /> kế xây dựng khai thác, bảo dưỡng, sử dụng công trình.<br /> 8.2 Cơ học đất và Địa kỹ thuật là chuyên ngành quan trọng để bảo vệ, giữ gìn, khai thác hợp lý<br /> đất, nước, khí môi trường và tài nguyên thiên nhiên.<br /> 8.3 Cơ học đất và địa kỹ thuật công trình cung cấp các lời giải kỹ thuật và công nghệ để phòng<br /> chống và giảm thiểu thiên tai: Trượt lở đất, lũ lụt, bão, động đất, lũ quét.<br /> 8.4 Thành tựu, hạn chế, thách thức, cơ hội, nội dung và tổ chức hoạt động, bài học kinh nghiệm<br /> đã được phân tích, kiến nghị để các hội viên đóng góp.<br /> Cần thiết tổ chức lại Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam, lựa chọn được ban chấp<br /> hành mới thông qua điều lệ mới và định hướng cho sự phát triển.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br />  Đƣờng cong ứng suất biến dạng của đá<br /> và ứng dụng để lựa chọn các điều kiện giới hạn<br /> Nghiêm Hữu Hạnh*<br /> <br /> <br /> The stress-strain curve of rock and applications for choosing the limit conditions<br /> Abstract: In this paper the author analyzes the relationships of stress and strain state of rock on<br /> stress-strain curve, remarks on some limit conditions, as: elastic limit point, long-term strength, peak<br /> strength and ultimate strength. Different chooses of limit conditions for estimate of stability of<br /> constructions are recommended.<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề ứng suất biến dạng và các điều kiện đặc trưng<br /> Mối quan hệ ứng suất biến dạng của đá phản của nó, từ đó trao đổi về việc lựa chọn điều kiện<br /> ánh sự ứng xử của đá dưới tác dụng của tải giới hạn trong tính toán ổn định công trình.<br /> trọng. Đây thường là mối quan hệ phi tuyến. Tuy 2. Đặc điểm đƣờng cong ứng suất-biến<br /> nhiên, trong nhiều bài toán kỹ thuật thường giới dạng của đá<br /> hạn ở vùng biến dạng tuyến tính của đá để áp Đường cong ứng suất - biến dạng được xác<br /> dụng các lời giải của lý thuyết đàn hồi. Trong khi định bằng thí nghiệm nén các mẫu đá, thường là<br /> đó, kết quả nghiên cứu của rất nhiều tác giả ở hình trụ có chiều cao bằng 2 lần đường kính.<br /> trong và ngoài nước [1, 2, 3, 6, 9, 10] đều thấy Trong quá trình thí nghiệm người ta ghi được tải<br /> rằng đối với nhiều loại đá, đặc biệt đá trầm tích, trọng nén và tương ứng với nó là biến dạng tuyệt<br /> giới hạn đàn hồi chỉ chiếm khoảng 40-50% độ đối theo phương dọc và ngang của mẫu, từ đó xác<br /> bền của đá. Điều này có nghĩa là khả năng chịu lập được biểu đồ “ứng suất: (-biến dạng tương đối:<br /> tải của đá đã không được sử dụng được hết. Đối (” có trục tung thể hiện ( và trục hoành - ( để đơn<br /> với nhiều công trình có thời gian sử dụng ngắn giản từ đây gọi ( là biến dạng. Vật thể được gọi là<br /> hạn, như các đường hầm khảo sát, các bờ dốc đàn hồi nếu khi dỡ tải về không biến dạng cũng<br /> của các mỏ khai thác khoáng sản, các lò chợ quay trở về không. Trong thực tế hầu như hiếm có<br /> trong khai thác than bằng phương pháp hầm loại đá nào thoả mãn điều kiện đàn hồi lý tưởng<br /> lò…khi lấy giới hạn đàn hồi làm căn cứ để đánh đó.<br /> giá sự ổn định thì sẽ “bỏ phí” sức chịu tải của đá,<br /> lúc đó, bờ dốc có thể là qua thấp hoặc hầm lò<br /> được chèn chống quá nhiều. Bởi vậy, sử dụng<br /> hợp lý sức chịu tải của đá là một câu chuyện rất<br /> đáng được quan tâm. Khi nói đến sức chịu tải,<br /> độ ổn định…người ta thường chú ý ngay đến<br /> trạng thái ứng suất và các điều kiện giới hạn của<br /> chúng. Vậy thì, trong các bài toán thực tế có thể<br /> có bao nhiêu điều kiện giới hạn và nên chọn điều<br /> kiện nào cho từng lời giảI cụ thể. Tác giả của bài<br /> này trình bầy về mối quan hệ giữa đường cong<br /> <br /> * Viện Địa kỹ thuật Hình 1. Đường cong ứng suất-biến dạng của đá:<br /> 169 Nguyễn Ngọc Vũ - Hà Nội OA: biến dạng do khép kín các khe nứt,<br /> Tel: 5564524, 0913554386<br /> Email: nghiemhuuhanh@yahoo.com AB: Biến dạng tuyến tính, BC: Biến dạng đàn<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br />  dẻo, CD: Biến dạng sau giới hạn bền<br /> <br /> Đường cong “(-(” trong thí nghiệm nén ba trục<br /> (Hình 2) của Hallbauer và nnk [5] cho thấy sự<br /> hình thành các mặt nứt vỡ trong mẫu đá quartzit<br /> hạt mịn chứa sét kết. Tại đó, ở điểm B trong<br /> đoạn AB, những rạn nứt lẻ loi đầu tiên đã xuất<br /> hiện rời rạc, chủ yếu ở phần giữa của mẫu.<br /> Chiều dài của chúng có xu hướng chạy song<br /> song với trục ứng suất chính lớn nhất. Như vậy,<br /> tại đây đã xuất hiện các biến dạng không thuận<br /> nghịch biểu hiện cho sự bắt đầu phát triển các vi<br /> khe nứt và phá vỡ cấu trúc của đá. Nhiều nghiên<br /> cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy quá trình<br /> này diễn ra ngay cả khi lực nén tác dụng lên mẫu<br /> thí nghiệm là không đổi [1, 4]. Có thể đây là<br /> nguyên nhân cho sự hình thành biến dạng dẻo<br /> và biến dạng theo thời gian. Đến cuối đoạn BC Hình 2. Sự phát triển vi khe nứt trong<br /> đã có sự gia tăng vi khe nứt hợp sinh theo một quá trình thí nghiệm nén ba trục<br /> mặt ở phần giữa của mẫu. Tại điểm ứng suất lớn (Theo Hallbauer và nnk,1973)<br /> nhất, C, mặt vỡ vi khe nứt phát triển ở phần giữa<br /> của mẫu, lớn dần, tiến đến hai đầu của mẫu do Trên đường cong ứng suất biến dạng,<br /> sự nối tiếp các vi khe nứt với nhau. Cuối cùng, nhiều tác giả [1, 2, 4, 7, 9] chia ra các vùng<br /> trong đoạn CD, mặt vỡ phát triển đến hai đầu đặc trưng như vùng biến dạng tuyến tính,<br /> mẫu; hướng của nó thay đổi, có xu hướng chạy vùng biến dạng phi tuyến và vùng biến dạng<br /> chéo ra mép mẫu, chia mẫu làm hai phần, giảm phá huỷ. Một số nét đặc trưng của các vùng<br /> nhanh sức kháng của mẫu. Thể tích vi khe nứt, đó như sau:<br /> được đo ở trạng thái không tải sau đó, vào 1. Vùng biến dạng tuyến tính, môdun đàn<br /> khoảng 16-19%, được coi là đáng kể. hồi E, hệ số Poisson ( và giới hạn đàn hồi (e<br /> Các đoạn OA và AB rất gần với đường thẳng,<br /> nhưng khi tăng và giảm tải sự thay đổi cấu trúc<br /> hoặc tính chất của đá là không thuận nghịch. Tuy<br /> vậy, trong thực tế ứng dụng, vùng AB được xem<br /> như vùng biến dạng đàn hồi. Tại đây, biến dạng<br /> đàn hồi trong các tinh thể phát sinh do sự biến<br /> hình của các mạng tinh thể mà không phá huỷ<br /> cấu tạo chung của chúng. Đất đá nằm trong<br /> trạng thái đàn hồi nếu ứng suất trong nó chưa<br /> đạt đến một giới hạn được gọi là giới hạn đàn<br /> hồi (elastic limit) (e. Quan hệ giữa ứng suất -<br /> biến dạng tuyến tính (đoạn AB), biểu diễn trên hệ<br /> toạ độ Descartes, được thể hiện bởi định luật<br /> Hooke mở rộng:<br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br />  x 1   0 0 0 x<br /> y  1  0 0 0 y<br /> z 1   1 0 0 0 z<br />   (1)<br />  xy E 0 0 0 21    0 0  xy<br />  xz 0 0 0 0 21    0  xz<br />  yz 0 0 0 0 0 21     yz<br /> <br /> trong đó: (x, (y, (z, (xy, (xz, (zy (x, (y, (z -các Trong đoạn BC, đá ứng xử như một vật thể<br /> ứng suất pháp tuyến, tiếp tuyến và biến dạng dài đàn-dẻo [1, 8], E và ( không còn là hằng số nữa<br /> tương đối thành phần; (xy, (xz, (zy- các biến mà thay đổi phụ thuộc vào trạng thái của ứng<br /> dạng trượt tương đối, E, (- môđun Young và hệ suất. Có nhiều phương pháp để mô phỏng quan<br /> số Poisson, được coi là những hằng số. hệ ứng suất biến dạng trong đoạn phi tuyến này.<br /> 2. Vùng biến dạng phi tuyến, môdun dẻo D Kuzneshov [11] mô hình hoá biến dạng phi tuyến<br /> và độ bền nén e của đoạn BC gồm hai thành phần: biến dạng<br /> Vùng BC, thường bắt đầu ở khoảng 2/3 của đàn hồi ( và biến dạng dẻo (. Ông và thể hiện<br /> giá trị cực đại ở đá giòn và khoảng 1/3 - ở đá chúng như sau:<br /> dẻo[2, 6, 7, 9], có độ dốc của đường cong giảm<br /> dần đến không tương ứng với sự gia tăng ứng e x   x  x e xy   xy  xy<br /> suất. Trong vùng này sự biến đổi tính chất và e y   y  y e xz   xz  xz (2)<br /> cấu trúc đá là không thuận nghịch và các chu kỳ e z   z  z e zy   zy  zy<br /> tăng và giảm tải kế tiếp nhau vẽ nên các đường<br /> cong hoàn toàn khác nhau [3, 4, 58]. Một chu kỳ Các thành phần (x, (y, (z, (xy, (xz, (zy- được<br /> dỡ tải PQ (Hình 1) cho một giá trị biến dạng dư xác định theo công thức (1), các thành phần<br /> tương ứng của ( được xác định theo công<br /> (o. Nếu tiếp tục tăng tải, thì đường cong ứng thức, như sau:<br /> suất biến dạng QR của chu kỳ này không trùng<br /> với đường OABP, điểm R nằm cao hơn điểm P.<br /> <br /> x 1     0 0 0 x<br /> y  <br /> 1  <br /> 0 0 0 y<br /> z 1  <br />  <br /> 1 0 0 0 z<br />  <br />  xy D 0 0 0 <br /> 2 1  <br />  0 0  xy (3)<br /> <br />  xz 0 0 0 0 <br /> 2 1    0  xz<br />  yz 0 0 0 0 0 21      yz<br /> <br /> trong đó, theo Rose, D- môdun dẻo, (* huỷ, sử dụng giá trị này có thể là gượng ép.<br /> =0,5 Mối quan hệ giữa môdun đàn hồi và môdun<br /> Chấp nhận (* =0,5, theo chúng tôi, có thể dẻo được xác định theo kết quả thí nghiệm<br /> hợp lý hơn cho trường hợp cận kề với vùng nén, được [1] xác định như sau:<br /> phá huỷ mẫu tại điểm C trên đường cong “(-(”, D = E/P (4)<br /> còn khi ứng suất chưa đạt được giới hạn phá trong đó: P – chỉ số dẻo xác định được từ<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br /> đường cong “(-(”. ứng suất thấp hơn ứng suất khi dỡ tải. Trong<br /> Khi tiếp tục tăng tải, đường cong “(-(” tiến trường hợp nén ba trục đối xứng trục, theo kết<br /> đến điểm C, điểm cực đại của đường cong quả nghiên cứu của nhiều tác giả [4, 5, 10],<br /> ứng suất biến dạng và tương ứng với độ bền chúng tôi thấy khi ứng suất (3 nhỏ (thường<br /> nén của đá. Đúng ra, đây là độ bền nén tạm dưới 100MPa), quan hệ giữa biến dạng và<br /> thời, thu nhận được trong thí nghiệm nén ứng suất có dạng gần giống với thí nghiệm<br /> thông thường. nén đơn trục. Trong tường hợp này tổng của<br /> 3. Vùng sau giới hạn bền, độ bền tới hạn ba biến dạng thành phần bằng biến dạng thể<br /> Đoạn CD đặc trưng bởi đường cong có góc tích.<br /> dốc âm, tg của góc này được gọi là mođun độ 5. Tính từ biến và độ bền lâu dài<br /> cứng [10]. Một chu kỳ dỡ tải ST thường dẫn Như ở trên đã đề cập, tại đoạn BC ngoài<br /> đến giá trị biến dạng dư rất lớn và sự tăng tải biến dạng đàn hồi, còn có biến dạng dẻo phụ<br /> kế tiếp sẽ vẽ nên đường cong ứng suất biến thuộc vào thời gian, nghĩa là trong đoạn này<br /> dạng TU tiến tới đường cong CD tại điểm U xẩy ra quá trình từ biến. Theo thuyết từ biến<br /> nằm thấp hơn điểm S. Vùng CD là đặc thù của di truyền, dựa vào phương trình từ biến phức<br /> trạng thái giòn. Khi đường cong tiến tới D biến hợp, hàm biến dạng theo thời gian được [1]<br /> dạng tăng nhanh đột biến, đá bị phá huỷ. ứng xác định như sau:<br /> suất tại điểm D được gọi là ứng suất tới hạn  i Pi<br /> (confining stress) [5], giá trị ứng suất được (t = 0[  + (/)*(p - e- t)], (5)<br /> E<br /> gọi là độ bền tới hạn (ultimate strength) (ult[4]. trong đó:<br /> Trong các thí nghiệm nén thông thường, độ Pi –chỉ số dẻo tương ứng với giá trị ứng<br /> cứng của hệ máy thí nghiệm-mẫu không đủ để suất (i, trên đường cong “(-(”;<br /> phản ánh vùng CD, các mẫu thường bị vỡ E/Pi = Di – môđun dẻo ứng với ứng suất<br /> ngay ở đoạn lân cận với điểm C. (i;<br /> 4. Tính dẻo và tính giòn  = 1+ [/(1-)]*t1(1- ) ; p = e-t1.<br /> Đá được coi là có đặc tính “dẻo” (ductile) Thời gian t1 được xác định theo công thức:<br /> khi nó có thể chịu được các biến dạng thông [/(1-)]*t1(1- ) = ( /)*(1- e- t1);<br /> thường mà không mất khả năng chịu tải của (, (, (, (, là các thông số từ biến, được xác<br /> mình, hoặc có đặc tính “giòn” (brittleness) khi định bằng thực nghiệm.<br /> khả năng chịu tải của nó giảm đi theo sự gia Nếu thay cho môdun đàn hồi E, môđun dẻo<br /> tăng biến dạng [4, 5] (không nên nhầm với D, ta sử dụng môdun từ biến MCR Modulus of<br /> vật liệu dẻo và giòn). Như vậy, ở vùng BC đá creep, thì môdun này có thể được thể hiện<br /> nằm ở trạng thái dẻo, còn ở vùng CD - trạng như sau:<br /> thái giòn. Độ dẻo hoặc độ giòn của vật liệu đá MCR = E/PA (6)<br /> được xác định bởi độ dốc của đường cong<br /> trong đó: A=  + (/)*(p - e- t).<br /> ứng suất biến dạng tương ứng. Trong trạng Hệ số poisson (t phụ thuộc vào ứng suất và<br /> thái dẻo, sau khi dỡ tải, nếu tăng tải nó có thể<br /> thời gian, có thể lấy trong khoảng (((0,5).<br /> chịu được ứng suất lớn hơn ứng suất đã có<br /> Lúc này phương trình trạng thái tổng quát<br /> khi dỡ tải. Ngược lại ở trạng thái giòn, sau khi của đá được thể hiện bởi công thức sau:<br /> dỡ tải, nếu tăng tải thì nó chỉ có thể chịu được<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br />  tx 1  t  t 0 0 0 x<br />  ty  t 1  t 0 0 0 y<br />  tz 1  t  t 1 0 0 0 z<br />  <br />  txy MCR 0 0 0 21   t  0 0  xy<br /> (7)<br />  txz 0 0 0 0 21   t  0  xz<br />  tyz 0 0 0 0 0 21   t   yz<br /> <br /> Phân tích họ các đường từ biến của đá, chuẩn đánh giá nó luôn là vấn đề được quan<br /> nhiều nhà nghiên cứu nhận định rằng khi ứng tâm hàng đầu. Từ đường cong ứng suất-biến<br /> suất trong đá chưa đạt được một giới hạn dạng có thể nhận ra 4 điểm đặc trưng có liên<br /> nào đó, được gọi là độ bền lâu dài (( biến quan chặt chẽ với việc đánh giá ổn định công<br /> dạng theo thời gian giảm dần, đá sẽ không bị trình, đó là: giới hạn đàn hồi, độ bền tức thời<br /> phá huỷ [1]. Khi khi ứng suất trong đá bằng (thường gọi là độ bền), độ bền lâu dài và độ<br /> hoặc lớn hơn độ bền lâu dài (( biến dạng của bền tới hạn.<br /> đá tăng theo thời gian và khi đạt được giá trị Như đã biết, sự phá huỷ đá xẩy ra theo cơ<br /> giới hạn đá bị phá huỷ. Theo [1], độ bền lâu chế kéo và trượt. Trong trường hợp chịu tác<br /> dài của đá được xác định theo công thức: dụng nén, điều kiện xuất hiện trạng thái ứng<br /> 1 suất giới hạn phụ thuộc vào sức kháng cắt<br />   (8)<br /> <br />    p  e  t  giới hạn ứng suất tác dụng. Đối với đá chúng<br />  ta đã rất quen thuộc với lý thuyết bền Mohr<br /> Kết quả thí nghiệm nén đơn trục trên mẫu cho điểm C trên biểu đồ đường cong ứng<br /> bột kết ở mỏ than Cọc 6 (Quảng Ninh) cho suất biến dạng:<br /> các thông số sau: ( = 0,37.10-6s-1; ( = 0,516. (s = (tg( + c, (9)<br /> 10-6s-1; ( = 0,0043-(1-(); ( = 0,73; ( = 1,104, trong đó:<br /> t1 = 12.104s. Các điểm giới hạn: (c<br /> c và ( là các thông số của sức kháng<br /> =13,5Mpa; (( =7,7 Mpa; (e =4,0 MPa,<br /> trượt, phụ thuộc vào trạng thái ứng suất,<br /> E=2,07.103 MPa, ( = 0,31. Phương trình từ<br /> được xác định bằng thực nghiệm, thường<br /> biến có dạng sau:<br /> được gọi là lực liên kết và góc nội ma sát của<br /> t <br /> P<br /> 2,07.10 4<br />   6<br /> 1,104  0,717 0,855  e 0,516.10 t  đá.<br /> Tương tự như công thức (9), chúng ta có<br /> thể thiết lập được tiêu chuẩn đàn hồi dưới<br /> iii. Lựa chọn điều kiện tính toán thích<br /> dạng đường bao các vòng tròn Mohr ứng<br /> hợp<br /> suât tương ứng với các trạng thái ứng suất ở<br /> Vấn đề quan trọng bậc nhất trong xây<br /> điều kiện giới hạn đàn hồi và độ bền lâu dài<br /> dựng là công trình cần được ổn định trong<br /> của đá. Điều kiện đàn hồi có thể đươc xác<br /> suốt thời gian khai thác, vận hành. Sự ổn<br /> đinh theo công thức sau:<br /> định này thường được đánh giá theo trạng<br /> (e = (tg(e + ce, (10)<br /> thái ứng suất, do đó, độ bền và các tiêu<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br />  trong đó: Thông thường, các nhà thiết kế thường<br /> Điều kiện bền lâu dài của đá có thể được tính toán sao cho trong đá không xuất hiện<br /> xác định như sau: vùng biến dạng dẻo, nghĩa là ứng suất<br /> (( = (tg(( + c(, (11) thường không lớn hơn giới hạn đàn hồi. Giới<br /> trong đó: (e, ((, C( là những thông học phụ hạn này, theo kết quả thí nghiệm của nhiều<br /> thuộc vào trạng thái ứng suất và được xác phòng thí nghiệm, chỉ bằng 30% - 70% độ<br /> định bằng thực nghiệm. bền phụ thuộc vào từng loại đá. Chấp nhận<br /> điều này đồng nghĩa với việc không tận dụng<br /> hết độ bền của đá, không phù hợp với<br /> những quan niệm tiên tiến.<br /> Vấn đề đặt ra là sử dụng tối đa độ bền<br /> của đá như thế nào. Điều này phụ thuộc<br /> trước hết vào mục đích, thời gian sử dụng<br /> công trình và vào điều kiện cụ thể của đất<br /> đá cũng như trạng thái ứng suất trong nó.<br /> Khi công trình là vĩnh cửu, chúng tôi thấy<br /> rằng hoàn toàn có thể sử dụng độ bền lâu<br /> dài làm điều kiện giới hạn thay cho giới hạn<br /> đàn hồi. Nếu vậy độ bền của đá sẽ được<br /> phát huy thêm khoảng 15-20%. Khi công<br /> trình là bán vĩnh cửu hoặc sử dụng ngắn<br /> Hình 3. Các đường bao các vòng tròn hạn, phụ thuộc vào thời gian công tác và<br /> Mohr giới hạn: tính chất từ biến có thể sử dụng độ bền lâu<br /> 9-Đường bao các vòng tròn Mohr dài tương ứng với thời gian công tác làm<br /> ở trạng thái giới hạn bền, điều kiện giới hạn thay cho giới hạn đàn hồi.<br /> 11 – ở trạng thái giới hạn bền lâu dài, Lúc này độ bền của đá sẽ được phát huy<br /> 10- ở trạng thái giới hạn đàn hồi thêm khoảng 20-60% so với khi dùng điều<br /> kiện đàn hồi. Thậm chí, trong một số trường<br /> Các đường biểu diễn các công thức (9), hợp, như ở các mỏ khai thác ngắn hạn, có<br /> (10) và (11) được thể hiện trên hình 3. Từ thể dùng biến dạng sau giới hạn , nghĩa là<br /> đó có thể nhận xét như sau: tận dụng toàn bộ độ bền của đá<br /> ( Khi (  (e, đá ở trạng thái biến dạng đàn Hình 4 cho thấy mối quan hệ “( - (” của đá<br /> hồi. hoa [5]. Trên hình này chúng ta thấy rằng<br /> ( Khi (e  ( < (( đá ở trạng thái biến dạng nếu ứng suất (3 càng lớn thì độ bền của đá<br /> đàn dẻo, từ biến với biến dạng giảm dần càng cao. Điều đó có nghĩa là trong trường<br /> theo thời gian và không gây nên sự phá huỷ hợp có thể nên tạo ra ứng suất (3 để tăng<br /> đá, sức chịu tải của nền đá. Điều này phù hợp<br /> ( Khi ((  (  < (s đá ở trạng thái biến với công nghệ đào hầm kiểu NATM.<br /> dạng đàn dẻo, từ biến với biến dạng tăng<br /> theo thời gian và cuối cùng đá bị phá huỷ.<br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br />  nghiên cứu phát triển.<br /> 5000 4<br /> 290<br /> 0<br /> 165<br /> <br /> <br /> 60<br /> 32<br /> Tài liệu tham khảo<br /> <br /> 4000 1. Nghiêm Hữu Hạnh. Cơ học đá. Nhà<br /> xuất bản Giáo Dục. Hà Nội, 2001.<br /> 845 2. Nguyễn Sỹ Ngọc. Cơ học đá. Trường<br /> Đại học giao thông đường sắt đường bộ. Hà<br /> 3 , bar<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3000 685 Nội, 2005<br /> 500 3. Doãn Kim Thuyên, nnk., Nghiên cứu<br /> 1 -<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> trạng thái cơ học của khối đá và sự tập trung<br /> ứng suất biến dạng ở nền và xung quanh<br /> 2000<br /> công trình ngầm cho xây dựng thuỷ điện. Báo<br /> 235<br /> cáo tổng kết đề tài. Cong ty tư vấn xây dựng<br /> 0<br /> điện 1. Hà Nội, 2000.<br /> 4. Franklin J.A., Dusseeault M.B., Rock<br /> 1000<br /> Engineering. McGraw-Hill Publ. Comp.<br /> Singapore, 1989<br /> 5. Jeager J.C., Cook N.G.W.,<br /> Fundamentals of Rock mechanics. A Halsted<br /> book. New York, 1976<br /> Hình 4. Đường cong ứng suất – biến dạng 6. Manual on Rock Mechanics. Central Board of<br /> của đá trong trường hợp nén ba trục irrigation and power. New Delhi, 1988<br /> đối xứng trục đối với đá ở Carrara [5] 7. Baklashov. IC. Kartozia B.A. Các quá<br /> trình cơ học trong khối đá. M. Nedra, 1986<br /> iv. Nhận xét và kết luận (tiếng Nga)<br /> 1. Đường cong ứng suất-biến dạng của đá 8. Bulưshev N.X. Cơ học công trình ngầm.<br /> phản ánh ứng xử của nó dưới tác dụng của M, Nedra,1989 (Tiếng Nga)<br /> tải trọng. Giới hạn đàn hồi, độ bền lâu dài, độ 9. Ilnisaja E.I., nnk. Tính chất của đá và<br /> bền và độ bền tới hạn là các điểm đặc trưng phương pháp xác định chúng. M, Nedra,<br /> có ý nghĩa quan trọng khi thiết kế và đánh giá 1969 (tiếng Nga)<br /> ổn định công trình, cần được xác định trong 10. Kartashev Iu.M., nnk. Độ bền và biến<br /> quá trình khảo sát. dạng của đá. M. Nedra, 1979<br /> 2. Sử dụng hợp lý, sáng tạo đường cong 11. Kuzneshov G.N. Tính chất cơ học của<br /> ứng suất biến dạng giúp xác định được các đá. M. Ugletechzidat, 1948<br /> điều kiện giới hạn thích hợp, phát huy tối đa<br /> độ bền, tạo dựng và điều khiển ứng xử của<br /> đá sao cho công trình ổn định trong quá trình<br /> khai thác, vận hành là một nghệ thuật biểu<br /> hiện cho một xu hướng tiến bộ, nên được<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br /> ĐỘNG ĐấT VÁ SÓNG THẦN NGÀY 26 THáNG 12 NĂM 2004 Tại ẤN ĐỘ DƢƠNG<br /> VÀ KINH NGHIỆM RÚT RA ĐỐI VỚI VIỆT NAM<br /> Phan Trọng Trịnh*<br /> <br /> LTS. Động đất và sóng thần Sumatra là một thảm họa lịch sử đối với nhân loại. Nguy cơ của loại thiên tai này<br /> đối với Việt Nam là vấn đề đang được nghiên cứu. Bài viết của TSKH. Phan Trọng Trịnh đã được PGS.TSKH<br /> Phan Văn Quynh đọc phản biện. Giữa 2 nhà khoa học còn có những ý kiến chưa thống nhất. Tuy nhiên, để rộng<br /> đường trao đổi Tạp chí Địa kỹ thuật xin giới thiệu cùng Bạn đọc bài viết này.<br /> <br /> Earthquake and tsunami on 26 December 2004 in Indian Ocean and experiences for Vietnam<br /> Abstract: The great earthquake on 26 December 2004 is result of stress<br /> release caused by the subduction of Indian plate under Burma plate. With<br /> maximum displacement of 13.9 m along thrust fault zone and sallow<br /> hypocenter of 30 km, the earthquake provoked the tsunami with 15 m high at<br /> Sumatra and 10 m at Sri Lanka. On 28 March 2005, a massive earthquake with<br /> magnitude 8.7 struck off at 150 km southeast of the last earthquake, which<br /> generated the devastating tsunami. However, this earthquake did not generate<br /> the widely destructive tsunami. This is a result of transferred stress to another<br /> part triggered by last great earthquake on 26 December 2004. Although with<br /> low probability, Vietnam is faced to tsunami hazard due to the active<br /> subduction zone of Manila trench, west Philippine. It is necessary and urgent<br /> to study recent and active tectonics with the application of high technology<br /> like GPS measurement, Coulomb stress modeling before the installation of<br /> tsunami warning stations.<br /> <br /> <br /> Giới thiệu nhưng trận động đất này không gây ra sóng thần. Bài<br /> Trận động đất tại Sumatra ngày 26 tháng 12 năm viết này có mục đích cung cấp cho đọc giả những<br /> 2004 vào hồi 00:58:53 tính theo giờ quốc tế có toạ độ thông tin về nguyên nhân của trận động đất và sóng<br /> chấn tâm là 3.307 N 95.947 E, độ sâu chấn tiêu 30 thần xảy ra ngày 26 tháng 12 năm 2004 và trận động<br /> km. Theo tài liệu của Cục Địa chất Mỹ, magnitude đất ngày 28 tháng 3 năm 2005 từ đó có thế rút ra một<br /> động đất 9.0 độ richter. Chấn tâm cách thành phố số bài học đối với Việt Nam.<br /> Banda Aceh, Sumatra, lndonesia 250 km về phía nam Động Đất tại ranh giới xiết ép của hai mảng<br /> đông nam. Đây là một trong 6 trận động đất lớn nhất kiến tạo<br /> trên thế giới tính từ năm 1900 và là trận động đất lớn<br /> nhất từ 40 năm trở lại đây, kể từ sau trận động đất xảy<br /> ra năm 1964 tại Alaska. Sóng thần sinh ra từ động đất<br /> đã gây ra thảm hoạ chưa từng có trong lịch sử. Ngày<br /> 28 tháng 3, 16.09 giờ lại tiếp tục xảy ra một trận động<br /> đất magnitude 8.7 cách trận động đất trước 150 km về<br /> phía đông nam, trùng với đới cuốn chìm Sunda. Độ<br /> sâu chấn tiêu 30-32 km. Mặc dù cùng một cơ chế,<br /> * Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt<br /> Nam.<br /> Tel: 0904350034<br /> E-mail: pttrinh@ncst.ac.vn ,<br /> trinhphantrong@yahoo.com<br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br />  Hình 1: Vị trí trận động đất gây sóng thần ngày dịch về phía Đông Bắc với tốc độ 6 cm/năm.<br /> 26 tháng 12 năm 2004 và trận động đất kích Hướng chuyển dịch lệch chéo so với phương<br /> thích ngày 28 tháng 3 năm 2005. Mũi tên thể<br /> hiện hướng và tốc độ chuyển dịch của mảng ấn của máng sâu Sunda. Một phần chuyển dịch này<br /> Độ so với mảng Burma (theo cục địachats Hoa được điều chỉnh bới các đứt gãy trượt bằng và<br /> Kỳ, có sửa đổi). riftơ giữa mảng Sunda và mảng Burma. Vị trí của<br /> Trận động đất ngày 26 tháng 12 năm 2004 một loạt các dư chấn tiếp theo sau động đất<br /> xảy ra trong đới động đất đã được biết đến. Đây chính cho thấy gần 1000 km của ranh giới giữa<br /> là dải động đất kéo dài hơn nghìn km từ phía hai mảng đã chuyển dịch khi xảy ra trận động đất<br /> nam đảo Sumatra, lndonesia tới Myanma, ấn Độ. ngày 26 tháng 12 năm 2004. Các hoạt động dư<br /> Đây là ranh giới giữa mảng ấn Độ và mảng chấn phân bố ở phần trên của ranh giới mảng và<br /> Burma, trong đó mảng ấn Độ cắm dưới mảng kéo dài tới quần đảo Andaman.<br /> Burma. Các đảo Sumatra của lndonesia được là<br /> hệ thống vòng cung đảo, bị mảng ấn Độ cắm<br /> xuống dưới. Hệ thống núi lửa phân bố có qui luật<br /> thành một dải ở phía Đông Bắc của các chấn<br /> tâm động đất chính. Theo mặt cắt thẳng đứng,<br /> địa hình đáy biển thay đổi khá đột ngột, từ độ<br /> cao hơn 1700 mét ứng với đỉnh núi trên đảo<br /> Sumatra, chuyển nhanh chóng sang độ sâu gần -<br /> 4800 mét sau đó kéo dài hầu như không đổi.<br /> Phân bố chấn tiêu động đất chính và dư chấn<br /> theo mặt cắt cũng phản ánh hưởng cắm của<br /> mảng ấn Độ chúi xuống dưới mảng Châu á. Trận<br /> động đất là kết quả giải phóng ứng suất do mảng<br /> ấn Độ cắm chìm xuống dưới mảng Burma dọc<br /> theo máng nước sâu Sunda. Khung cảnh kiến<br /> tạo chung của khu vực khá phức tạp với sự tác<br /> động tương hỗ giữa các mảng ấn Độ, mảng Hình 2: Mặt cắt địa hình và chấn tiêu<br /> Burma cùng với các mảng úc, mảng Sunda và động đất theo phương ĐB-TN<br /> mảng Châu á. Mảng ấn Độ và mảng úc chuyển<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br />  Hình 3: Cơ cấu chấn tiêu động đất và kết quả tính chuyển dịch dọc đứt gãy bằng nghịch đảo<br /> tensơ moment động đất ( theo Yamanaka, Viện Nghiên cứu Động đất Tokyo, 2004)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4: Từ phân ích ảnh RADAR, có thể xác định được độ cao và vùng lan truyền sóng thần. Thời<br /> điểm chụp vào lúc 2 giời 05 phút sau khi động đất xảy ra, sóng đã vượt qua Sri Lanka<br /> (theo cơ quan khí tượng thuỷ văn Mỹ).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5: ảnh quickbirth phân giải 60 cm<br /> thể hiện nước biển rút ra trước khi sóng thần ập tới ở Siri Lanka<br /> <br /> Theo kết quả của viện nghiên cứu động đất thuộc trường đại học tổng hợp Tokyo, cơ cấu chấn<br /> tiêu động đất có mặt có hướng cắm