Bài giảng Địa chất công trình: Tài liệu đầy đủ (86 trang)

CHCHƯƠƯƠNG I NG I

GiGiỚỚI THI

I THIỆỆU MU MÔÔN HN HỌỌCC

LOLOÀÀI NGI NGƯƯỜỜI SI SỐỐNG VNG VÀÀ

XXÂÂY DY DỰỰNG CNG CÔÔNG TR

NG TRÌÌNH NH ỞỞ ĐÂĐÂU ?U ?

TRTRÁÁI I ĐĐẤẤT- HT- HÀÀNH TINH DUY NH

T TRONG HỆỆ M MẶẶT TRT TRỜỜII

NH TINH DUY NHẤẤT TRONG H C CÓÓ T TỒỒN TN TẠẠI SI SỰỰ S SỐỐNGNG



 



Hệ mặt trời gồm có 9 hành tinh (sao) và nhiều tiểu hành tinh quay quanh mặt trời: sao Thuỷ, sao Kim, Trái Đất, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao hải Vương và sao Diêm Vương. Chỉ có trái đất có sự sống và con người là sinh vật cao cấp nhất trên Trái Đất. Con người đã, đang và sẽ xây dựng nhiều công trình nhằm phục vụ cho đời sống ngày càng phát triển của mình. Các công trình xây dựng nằm trên mặt đất và trong lớp vỏ Trái đất nên chịu nhiều tác động do biến vị của chúng.

ĐĐẶẶC C ĐĐiiỂỂM CM CÁÁC HC HÀÀNH TINH TRONG H

NH TINH TRONG HỆỆ M MẶẶT TRT TRỜỜII

TT

Tên hành tinh

Số vệ tinh

Đường kính so với Trái đất

Chu kỳ quay quanh mặt trời

Chu kỳ quay quanh bản thân

1 Sao Thuỷ

0,38

88 ngày

59 ngày

0

2 Sao Kim

~1,0

255 ngày

243 ngày

0

3 Trái đất

1,0

365 ngày

24 giờ

1

4 Sao Hoả

0,52

678 ngày

25 giờ

2

5 Sao Mộc

11,27

12 năm

10 giờ

16

6 Sao Thổ

9,44

29 năm

10 giờ

18

7 Sao thiên Vương

4,1

84 năm

16 giờ

15

8 Sao Hải Vương

3,88

165 năm

18 giờ

8

9 248 năm

1 Sao Diêm Vương

0,12-0,3

6,4 ngày

TRTRÁÁI I ĐĐẤẤT CT CÓÓ C CẤẤU TU TẠẠO NHO NHƯƯ TH THẾẾ N NÀÀO ?O ?

KhKhíí quy

quyểểnn

t (5-70km) VVỏỏ Tr Tráái i đđấất (5-70km)

n ( Sima) (70-900km) VVỏỏ tr trêên ( Sima) (70-900km)

i( manti ) (900-2900km) VVỏỏ d dưướới( manti ) (900-2900km)

ng (2900-5100km) NhNhâân ln lỏỏng (2900-5100km)

n trong (5100-6371km) NhNhâân trong (5100-6371km)

MMỘỘT ST SỐỐ ĐĐẶẶC C ĐĐIIỂỂM VM VẬẬT LT LÝÝ C CỦỦA TRA TRÁÁI I ĐĐẤẤTT

 Khối lượng thể tích của các lớp đất đá tăng theo chiều sâu

 Áp lực bên trong lòng đất tăng theo chiều sâu



Nhiệt độ trong lòng đất tăng theo chiều sâu. Nhiệt trong lòng đất sinh ra do 2 nguồn :

 Do bức xạ từ Mặt trời- Thay đổi theo không gian và thời gian. Chỉ ảnh

hưởng trong một chiều sâu nhất định, dưới chiều sâu này không ảnh hưởng , gọi là lớp thường ôn (15-40m; VN là 30m)

 Do các phản ứng hoá học và nhiệt hạch trong lòng đất. Đặc trưng quá trình

tăng nhiệt này bằng 2 khái niệm : địa nhiệt cấp: số mét xuống sâu để tăng 1 độ và Gradien địa nhiệt : số độ oC tăng lên khi xuống sâu 100m

 Trọng trường và từ trường :

 Lực hút vào tâm trái đất, giá trị thay đổi do mật độ phân bố vật chất khác

nhau

 Từ lực giữa 2 cực. Từ tính thể hiện cao nơi có chứa nhiều quặng sắt

VVÌÌ SAO PH

SAO PHẢẢI NGHI

I NGHIÊÊN CN CỨỨU VU VỀỀ TR TRÁÁI I ĐĐẤẤT ?T ?

 Các công trình được xây dựng trên hoặc trong lớp vỏ trái đất  Lòng đất, mặt đất luôn có nhiều biến đổi, làm ảnh hưởng tới bền vững của

 Sụp lở (Ground collapse)

 Địa chấn (Earthquake)

 Núi lửa phun (Volcano)

 Sóng thần (tsunami)

công trình, những tác động từ trái đất có thể là :

NNỘỘI DUNG V

I DUNG VÀÀ NHI

ĐĐỊỊA CHA CHẤẤT CT CÔÔNG TR

NHIỆỆM VM VỤỤ M MÔÔN HN HỌỌC C NG TRÌÌNHNH

 Nghiên cứu sự hình thành và biến đổi của các loại đất, đá trên vỏ trái đất, từ đó xét tới các ảnh hưởng do sự biến động của chúng tới sự ổn định các công trình xây dựng .

 Nghiên cứu đặc tính và khả năng ứng dụng của các loại đất,

đá vào việc sản xuất vật liệu xây dựng và xây dựng công trình.

 Nghiên cứu về sự hình thành, tồn tại và di chuyển của nước dưới đất, các ảnh hưởng của chúng tới công trình xây dựng cũng như khả năng khai thác nước ngầm như một tài nguyên thiên nhiên.

 Nghiên cứu các phương pháp khảo sát địa chất nhằm làm rõ các đặc điểm của chúng từ đó ứng dụng vào thiết kế và xây dựng công trình ổn định, bền vững.

 Phần các tính chất cơ học của đá được nghiên cứu trong môn “Cơ học đá” và phần nghiên cứu về các tính chất cơ học của đất được nghiên cứu trong môn “Cơ học đất”

CCÁÁC PHC PHƯƠƯƠNG PH

P NGHIÊÊN CN CỨỨU U NG TRÌÌNHNH

NG PHÁÁP NGHI ĐĐỊỊA CHA CHẤẤT CT CÔÔNG TR 1. Phương pháp thực nghiệm hiện trường- phương pháp địa chất học: đào hố, khảo sát vết lộ, khoan thăm dò, lấy mẫu phân tích thực nghiệm.

2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : căn cứ các đặc tính của đất đá, tính toán ra những yếu tố chưa biết như tính lún, tính ổn định của công trình, tính lượng nước chảy vào hố móng…

3. Phương pháp nghiên cứu mô hình và tương tự địa chất: dựa vào sự tương tự giữa các trường vật lý khác nhau mà có thể thay thế môi trường địa chất của khu vực xây dựng bằng môi trường vật lý có điều kiện tương tự nhưng đơn giản hay có kích thước nhỏ hơn, như tải trọng lên công trình, áp lực nước lên kết cấu…

4. Nghiên cứu địa chất phân ra địa chất công trình, địa chất

khoáng sản và địa chất dầu khí

ĐĐẤẤT T ĐÁĐÁ H HÌÌNH TH

NH NHƯƯ TH THẾẾ N NÀÀO ?O ?

CHCHƯƠƯƠNG IING II NH THÀÀNH NH

MMỘỘT ST SỐỐ ĐĐẶẶC TC TÍÍNH CNH CỦỦA KHO

A KHOÁÁNG VNG VẬẬTT



Khoáng vật là hợp chất các nguyên tố hoá học tự nhiên hay các nguyên tố tự sinh, được hình thành do các quá trình lý, hoá khác nhau trong vỏ Trái Đất hay trên mặt đất.



Khoáng vật có thể ở thể khí, thể lỏng,hay thể rắn. Đa số các khoáng vật ở thể rắn và kết tinh. Người ta đã biết trong tư nhiên có khoảng hơn 3000 khoáng vật, nhưng trong đó chỉ có khoảng 50 khoáng vật tham gia vào thành phần chính của đá, gọi là khoáng vật tạo đá.



Các khoáng vật tạo đá mácma chủ yếu:thạch anh, fenspat, mica…và khoáng vật màu: amphibol, pyroxen, olivin…



Tính dễ tách (cát khai): có thể rất hoàn toàn (mica), hoàn toàn(dùng búa đập nhẹ khoáng vật vỡ theo các mặt phẳng), trung bình, không dễ tách và rất khó tách.



Độ cứng: khả năng chống lại tác dụng cơ học bên ngoài lên bề mặt của khoáng vật ( 10 cấp độ từ Talc -> Kim cương)



Tỷ trọng: Nhẹ < 2,5 (thạch cao), trung bình 2,5-4 (thạch anh, Calcit), nặng > 4 (pyrit, magnetit). Trung bình khoáng vật có tỷ trọng 2,5-3,5.

HHÌÌNH NH ẢẢNH VNH VỀỀ M MỘỘT ST SỐỐ KHO KHOÁÁNG VNG VẬẬTT

ch anh ThThạạch anh

Muscovit Muscovit

Flourit Flourit

HHìình nh ảảnh vnh vềề t tíính cnh cáát khai c

t khai củủa kho

a khoááng vng vậậtt

n Khóó t táách R

ng hoààn ton toààn Kh

n Khôông ho

HoHoààn ton toààn Kh ch Rấất kht khóó t táách ch (mica) (Halit) (Octocla) (Manhetit) (mica) (Halit) (Octocla) (Manhetit)

CCÁÁC LOC LOẠẠI I ĐÁĐÁ

ĐÁĐÁ BiBiẾẾN CHN CHẤẤTT

ĐÁĐÁ MACMA MACMA

ĐÁĐÁ TRTRẦẦM TM TÍÍCHCH

MAGMA PHÚÚN XUN XUẤẤTT MAGMA PH Tạo thành do sự đông cứng của dòng dung nham nóng chảy phun ra từ lòng đất.

Đá phun trào được tạo ra trên mặt đất, do nguội nhanh và áp suất thấp nên không kết tinh, có nhiều lỗ rỗng (bazan, đá bọt)

Sự nguội nhanh làm co thể tích và phát sinh nứt, dạng cột, dạng nêm, dạng hình cầu…không phân cách khối đá mà chỉ làm giảm độ bền

MAGMA XÂÂM NHM NHẬẬPP MAGMA X Khi dung nham nóng chảy không phun trào ra bề mặt, chúng bị nén ép và nguội đi trong lòng đất, gọi là magma xâm nhập.

Đá xâm nhập được tạo thành trong điều kiện áp suất cao, đông cứng từ từ nên các khoáng vật có điều kiện kết tinh, tạo nên đá kết tinh hoàn toàn, ở dạng khối, chặt sít và ít khe nứt (granit, gabro…)

Thế nằm thường là dạng nền, không xác định được chân, có chiều dài, chiều rộng rất lớn. Các nhánh của thể nền gọi là dạng cán

MAGMA CCÁÁC C ĐĐẶẶC TC TÍÍNH CNH CỦỦA A ĐÁĐÁ MAGMA

Thành phần khoáng vật: Khoáng vật chủ yếu gồm felspat, amphibol, pyroxen, thạch anh và mica. Ngoài ra còn chia thành đá sẫm màu (amphibol,pyroxen,olivil…) và đá sáng màu (thạch anh, felspat, granit)

Kiến trúc: chia ra theo mức độ kết tinh, theo kích thước hạt và theo mức độ đồng đều của hạt.

Cấu tạo: có cấu tạo khối, cấu tạo dải, cấu tạo chặt sít, cấu tạo lỗ rỗng và cấu tạo hạnh nhân(lỗ rỗng lấp đầy bằng khoáng vật thứ sinh)

Thế nằm: Dạng nền, dạng cán (nhánh), dạng nấm, dạng lớp phủ và dạng vòm phủ

Phân loại một số magma chính : 5.

Magma axit : Granit, Porphyr thạch anh 

 Magma trung tính : Syenit, Pocphyr orthoclas, Điorit…

 Magma bazơ : Gabro, Điabas, Bazan

ĐĐẶẶC C ĐĐiiỂỂM CM CỦỦA A ĐÁĐÁ TR TRẦẦM TM TÍÍCHCH

Các loại đá trên mặt đất bị gió, nước, nhiệt độ, sinh vật, hoá chất làm cho tơi vụn, bào mòn rửa trôi và lắng đọng. Dưới áp lực của nước hay các lớp bên trên nén lại, gắn kết thành đá trầm tích.

Đá trầm tích chỉ chiếm 5% khối lượng vỏ Trái Đất nhưng bao phủ 75% diện tích mặt đất, chiều dày mọi chỗ không giống nhau.

Thành phần đá trầm tích gồm khoáng vật và chất

gắn kết.

 Khoáng vật gồm thạch anh,felspat, miaca và một số khoáng vật thứ sinh như cancit, thạch cao…

 Chất gắn kết thường là silic, carbonat,sét, hợp chất chứa sắt.

Kiến trúc đa dạng: khối (tảng), sỏi, cuội, cát,

bụi…

Cấu tạo chủ yếu dạng lớp hay dòng và thường có độ xốp lớn nên dễ thấm nước hoặc chứa nước.

Trong đá trầm tích thường có hoá thạch, nhờ đó

xác định được niên đại của lớp.

THTHẾẾ N NẰẰM CM CỦỦA A ĐÁĐÁ TR TRẦẦM TM TÍÍCHCH

Khi hình thành, do lắng đọng nên các lớp

đá trầm tích có thế nằm ngang.

Do quá trình vận động của vỏ Trái đất, các

lớp này có thể bị trồi lên hay thụt xuống tạo thành các lớp đá nằm nghiêng.

Để xác định vị trí và thế nằm của lớp đá,

dùng các khái niệm sau :  Đường phương là đường giao giữa mặt lớp đá với mặt phẳng nằm ngang. Góc hợp bởi đường phương với phương Bắc gọi là góc phương vị.  Đường thẳng nằm trong mặt phẳng lớp đá, vuông góc với đường phương gọi là đường hướng dốc, góc hợp với hình chiếu của nó trên mặt phẳng nằm ngang gọi là góc dốc.

ĐÁĐÁ TR TRẦẦM TM TÍÍCH CCH CƠƠ H HỌỌCC

Tạo thành từ những sản phẩm phá huỷ của đá

macma, đá biến chất và trầm tích đã có trước đó. Chúng là những mảnh vụn gắn kết với nhau, tuỳ theo kích thước cỡ hạt mà chia ra :

 Cuội kết: các hạt cuối gắn lại bằng CaCO3, silic

hoặc sét

 Cát kết: các hạt cát gắn kết bởi sét, silic, vôi.

Theo thành phần khoáng vật chia thành cát kết thạch anh, cát kết silic hay felspat.

 Bột kết (aleurolit): chủ yếu là trầm tích lục địa

do sét pha hay cát pha tạo thành. Nếu chất kết dính kém bền thì dễ bị phong hoá

 Sét kết(argilit): được gắn kết bằng silic nên độ bền cao. Khi bị phân lớp gọi là phiến sét. Khi bị thấm nước độ bền giảm đi rất nhiều.

ĐÁĐÁ TR TRẦẦM TM TÍÍCH HO

CH HOÁÁ H HỌỌCC

Do sự lắng đọng của các chất kết tủa bởi các phản ứng hoá học do khí CO2 trong tự nhiên. Một số đá trầm tích hoá học:

 Đá vôi cancit: thành phần chính là CaCO3 có màu trắng xám. Dùng cho nung vôi hay sản xuất xi măng.

 Đá vôi Đolomit: tạo thành thừ đolomit,

thạch cao, màu trắng đục. Cấu trúc dạng hạt, độ bền cao, thường dùng trong XD

 Thạch cao: gồm những khoáng vật có

thành phần hoá học là CaSO4.H2O, màu trắng, độ bền thấp.Thường làm phấn, đắp tượng.

 Muối mỏ (NaCl hay KCl): màu trắng đục,

dễ tan trong nước.

ĐÁĐÁ TR TRẦẦM TM TÍÍCH HCH HỮỮU CU CƠƠ

Hình thành do tích tụ các di tích động thực vật.

Có thể kể đến :

 Đá vôi : có nguồn gốc vỏ sò, vỏ ốc hay san hô. Nhiều rạn san hô lớn tạo thành các đảo san hô ( có dạng vành khuyên, trăng khuyết)

 Đá từ xác thực vật như than bùn, than đá

Hầu hết các đá trầm tích hưu cơ có độ rỗng lớn, ngậm nước cao, cường độ thấp. Những đá trầm tích hưu cơ thực vật có khả năng cháy, sinh nhiệt

CCÁÁC DC DẠẠNG NG ĐÁĐÁ Bi

BiẾẾN CHN CHẤẤTT

Tạo thành do sự biến đổi sâu sắc của đá macma, đá trầm tích dưới tác dụng củ nhiệt độ Cao, áp suất Lác n và các chất có hoạt tính hoá học.

Theo nhân tố tác động chủ yếu, chia ra :

1- BiBiếến chn chấất tit tiếếp xp xúúcc: xảy ra ở khu vực macma nóng chảy và các đá xung quanh

2- BiBiếến chn chấất t đđộộng lng lựựcc: tạo ra dưới áp lực không chỉ của trọng lượng đất đa bên trên mà còn do nén ép bởi sự vận động của vỏ Trái Đất.

t khu vựựcc thường

3- BiBiếến chn chấất khu v xảy ra dưới sâu do tác động đồng thời của nhiết độ cao và áp suất lớn.

ĐĐẶẶC C ĐĐiiỂỂM CM CỦỦA A ĐÁĐÁ Bi

BiẾẾN CHN CHẤẤTT

1.

2. Về thành phần: gần giống với thành phần khoáng vật của đá macma, phổ biến như thạch anh,felspat, pyroxen, mica…Ngoài ra có thêm một số khoáng vật chỉ đá này mới có như clorit, disthen, andalusit, granat… Về kiến trúc:

 



Kiến trúc biến tinh : kết tinh lại do nhiệt độ cao, trong đá biến chất tiếp xúc Kiến trúc milonit: đặc trưng của biến chất động lực: bị nghiền nát rồi được liên kết lại bằng khoáng vật khác. Thường không ổn định với nước. Kiến trúc vảy : khi biến chất các khoáng vật dạng vảy được định hướng theo một phương nào đó. Kém ổn định với phong hoá. Kiến trúc tàn dư: còn giữ được kiến trúc của đá ban đầu như gneis (granit) 

3. Về cấu tạo:

   Cấu tạo dạng khối Cấu tạo gneis (cấu tạo dải) Cấu tạo phiến

4. Về thế nằm : giống với dạng đá ban đầu (lớp, nền, nấm, mạch). Đá biến chất tiếp xúc thường vây quanh khối macma nên có dạng vành đai. Tính chất cơ lý của đá khác nhau trong những vành đai khác nhau.

MMỘỘT ST SỐỐ LO LOẠẠI I ĐÁĐÁ Bi

BiẾẾN CHN CHẤẤTT

SSỰỰ H HÌÌNH TH

NH THÀÀNH CNH CỦỦA A ĐĐẤẤTT

1.



Do kết quả phong hoá vật lý và hoá học của các loại đá gốc, những hạt vụn chưa gắn kết lại với nhau trong quá trình trầm tích. Chia ra : Trầm tích thềm lục địa:  Đất tàn tích  Đất sườn tích  Đất bồi tích  Đất lũ tích  Đất hồ tích  Đất phong thành (dụn cát do gió

thổi)



Trầm tích vũng, vịnh : là dạng đặc biệt của trầm tích thềm lục địa( cửa sông, châu thổ…). Có lớp dày, đôi khi có thấu kinh Trầm tích biển: chỗ biển nông và biển sâu. Chiều dày lớn và chiều rộng rất lớn

MMỘỘT ST SỐỐ ĐĐẶẶC C ĐĐiiỂỂM CM CƠƠ B BẢẢN CN CỦỦA A ĐĐẤẤTT

1. Các thành phần chủ yếu của đất



Hạt khoáng vật rắn của đất (pha rắn): tuỳ theo kích thước hạt mà gọi tên là cuội, sỏi, sạn, cát, bụi, sét Nước trong đất (pha lỏng) : gồm  Nước liên kết  Nước tự do Khí trong đất (pha khí) 

Kiến trúc và cầu tạo Kiến trúc hạt đơn Kiến trúc tổ ong Kiến trúc dạng bông (tổ ong kép)   

  Các loại đất Đất rời Đất dính

CCÁÁC TC TÍÍNH CH

NH CHẤẤT CT CƠƠ B BẢẢN CN CỦỦA A ĐĐẤẤT (1)T (1)

ng cho hààm lm lưượợng tng tưươơng ng đđốối gi

i giữữa a



1.1. ĐĐặặc trc trưưng cho h c pha củủa a đđấấtt ccáác pha c  TrTrọọng lng lưượợng th

 w

 QQ n V

k 

ng thểể t tííchch • Trọng lượng riêng (phần hạt) • Trọng lượng thể tích ướt • Trọng lượng thể tích khô

Q h V h Qh V

 ĐĐộộ r rỗỗng vng vàà h hệệ s sốố r rỗỗngng

. %100

• Độ rỗng (n) :

V r V

• Hệ số rỗng (e)

e 



e 

n 

V r V h n quan đđếến pha l

 ChChỉỉ ti tiêêu liu liêên quan

n pha lỏỏng cng củủa a đđấấtt

W 

Q n Q h

V n S  r V

 Độ ẩm  Độ bão hoà nước  Giới hạn Atterberg Cứng  Dẻo : Wp Dẻo  Chảy : Wi

CCÁÁC TC TÍÍNH CH

NH CHẤẤT CT CƠƠ B BẢẢN CN CỦỦA A ĐĐẤẤT (2)T (2)

1.1. CCáác chc chỉỉ ti tiêêu tru trạạng th

Đất rời : ID < 0,33

ng tháái ci củủa a đđấấtt e 

I D

 ĐĐộộ ch chặặtt

max 

 e

max

min

 ĐĐộộ s sệệtt

 WW



Đất cát chặt vừa : ID = 0,33-0,67

 WW i

Đất cát chặt : ID = 0,67 – 1,0

2.2. TTíính ch

nh chấất ct cơơ h họọc cc củủa a đđấấtt





1( 

)

 TTíính nnh néén ln lúún vn vớới ti tảải pi pii

S i h

. 

tg 



 SSứức chc chốống cng cắắt ct củủa a đđấấtt

 TTíính nh đđầầm chm chặặt ct củủa a đđấất: t: ĐĐộộ ch chặặt (K) t (K)

 k





max

CCÁÁC TC TÍÍNH CH

NH CHẤẤT CT CƠƠ B BẢẢN CN CỦỦA A ĐÁĐÁ

1. Trọng lượng thể tích : như đã nêu với đất 2. Độ rỗng

 Đá có độ rỗng thấp n = 1-5%  Đá có độ rỗng trung bình n= 5-15%  Đá có độ rỗng cao : n =15-30%  Cát kết : n =0-40%  Đá vôi : n= 0-35% Bột kết : n=1-40% Đolomit : n= 2-35%

3. Độ bền

Pmax

)

n 

P max MPa ( F o



637

(

MPa

)

 k

 Độ bền nén

P max hd .



 .

(

MPa

)



 Độ bền kéo

4. Tính biến dạng

P .2 max  . hd .  

h  h

CCÁÁC TC TÍÍNH CH

NH CHẤẤT CT CƠƠ B BẢẢN CN CỦỦA KHA KHỐỐI I ĐÁĐÁ

 fNCfNN

 .





1.1. TTíính nh ổổn n đđịịnh (v

nh (vữững ch

ng chắắc)c)

C N

 Hệ số kiên cố



.01,0

hay



;

đât





 n

 n 300

 n 30

C  n

 Độ mài mòn : tỷ lệ % khối lượng của cỡ hạn < 1,6mm

 Độ vỡ vụn: kv= Vv / Vk

phong hoáá : :

phk 

ph 

2.2. MMứức c đđộộ phong ho  Hệ số phong hoá :  Mức độ phong hoá tăng thì độ

bền giảm

%100.

n  k

S n S

3.3. TTíính nnh nứứt nt nẻẻ  Hệ số nứt nẻ  Kích thước khe nứt

4.4. TTíính lnh lưưu biu biếếnn

 Độ bền của đá giảm theo thời



gian đến

độ bền lâu dài, ký hiệu

I NiỆỆM CM CƠƠ B BẢẢN VN VỀỀ N NƯƯỚỚC DC DƯƯỚỚI I ĐĐẤẤT(1)T(1)

KHKHÁÁI Ni 1.1. NGUNGUỒỒN GN GỐỐC HC HÌÌNH TH

NH THÀÀNHNH  Nước trầm tích: nước trong lỗ rỗng của tầng

cuội sỏi, tầng cát

 Nước gốc sơ sinh: Do hơi nước ngưng đọng

trong các khe rỗng của đá

 Nước thấm: do nước mưa, nước tưới thấm

xuống

2.2. CCÁÁC LOC LOẠẠI TI TẦẦNG CH

NG CHỨỨA NA NƯƯỚỚCC  Tầng nước thổ nhưỡng: do mao dẫn, không có

 Nước có áp – nước không áp

lớp cách nước

 Tầng nước trên: Trên nó không có tầng cách

nước

 Tầng nước ngầm: Dưới nó có tầng cách nước  Tầng nước áp lực: nằm giữa 2 tầng cách nước  Tầng nước khe nứt: trong các đá có nứt nẻ hay

hang động (Karst)

HHÌÌNH NH ẢẢNH VNH VỀỀ C CÁÁC DC DẠẠNG NNG NƯƯỚỚC TRONG

C TRONG ĐĐẤẤTT

CÁC TẦNG NƯỚC TRONG ĐẤT

NƯỚC THẤM TỚI GiẾNG ĐÀO

NƯỚC CÓ ÁP PHUN TRÀO

TẦNG NƯỚC NGẦM

VVÒÒNG TU

NG TUẦẦN HON HOÀÀN CN CỦỦA NA NƯƯỚỚCC

1. Mưa (Rơi) 2. Thấm 3. Chảy 4. Bốc hơi 5. Ngưng đọng => Rơi

KHKHÁÁI Ni 1.1. THTHÀÀNH PH

I NiỆỆM CM CƠƠ B BẢẢN VN VỀỀ N NƯƯỚỚC DC DƯƯỚỚI I ĐĐẤẤT(2)T(2) NH PHẦẦN HON HOÁÁ H HỌỌC VC VÀÀ T TÍÍNH CH

NH CHẤẤTT  Thành phần hoá học nước dưới đất : khoảng 10 loại ion có trong vỏ

-, SO4

2+, Na+, K+, Ca2+, Fe2+…Khi lượng Ion kim loại trái đất: Cl-, HCO3 lớn có nước cứng. Khi có Ion H+ trong nước làm nó có tính axit, nồng độ ion H+ biểu thị bằng độ pH= - lg(H+). Nước trung tính có pH=7.  Tính chất vật lý của nước dưới đất: phụ thuộc lượng khoáng hoá

 Ăn mòn hoá học đối với bê tông

 Tỷ trọng  Nhiệt độ  Độ trong suốt, Màu, mùi vị  Tính dẫn điện  Tính phóng xạ

 Ăn mòn Sulfat  Ăn mòn bicarbonat  Ăn mòn axit  Ăn mòn magie

CCÁÁC YC YẾẾU TU TỐỐ THU THUỶỶ ĐĐỘỘNG NG

CCỦỦA DA DÒÒNG TH

NG THẤẤM (1)M (1)

 z



p 

v .2

1.1. TTỔỔNG NG ÁÁP LP LỰỰC CC CỘỘT NT NƯƯỚỚCC





p 

 Nước chảy được nhờ chênh cao áp lực  Áp lực nước tại 1 điểm xác định theo Bernoulli do tốc độ thấm nhỏ nên  Chiều dày tầng nước là h = p/ do đó H = h+z

2.2. GRADIEN THU GRADIEN THUỶỶ L LỰỰCC

  tg



dy dx

 Độ dốc mặt nước= gradient thuỷ lực



 y  x

 HH 1  x x 1

 Nếu dòng nước chảy đều:

CCÁÁC YC YẾẾU TU TỐỐ THU THUỶỶ ĐĐỘỘNG NG

CCỦỦA DA DÒÒNG TH

NG THẤẤM (2)M (2)

1.1. NH QUÂÂN VN VÀÀ V VẬẬN TN TỐỐC THC THỰỰC TC TẾẾ D DÒÒNG NG NG NGẦẦMM

VVẬẬN TN TỐỐC BC BÌÌNH QU  Nước di chuyển qua một mặt cắt, phần nước chui qua lỗ rỗng có vận tốc

u, phần nước chảy qua bình quân trên toàn mặt cắt có vận tốc là v

 Lưu lượng Q = u.Fr trong đó Fr là diện tích lỗ rỗng trên mặt cắt  Mặt khác Q = v.F ; với F là diện tích mặt cắt  Do vây u.Fr = v.F  v = u. Fr / F; Định nghĩa độ rỗng của đất n = Fr / F Vậy v = n. u; Thực tế thường tính theo vận tốc bình quân v

2.2. C THUỶỶ ĐĐỘỘNG CNG CỦỦA DA DÒÒNG NNG NƯƯỚỚC NGC NGẦẦMM



p tđ

.2 n

 HH 1 L 

ÁÁP LP LỰỰC THU  Xét thỏi nước ngầm 1x1x L  Áp lực thuỷ động của dòng nước:

CCÁÁC YC YẾẾU TU TỐỐ THU THUỶỶ ĐĐỘỘNG NG

CCỦỦA DA DÒÒNG TH

NG THẤẤM (3)M (3)

1.1. ĐĐỊỊNH LU

NH LUẬẬT THT THẤẤM CM CƠƠ B BẢẢNN  Năm 1856 Darcy làm thí nghiệm thấm qua đất cát

trong ống hình trụ.

 Rút ra: lưu lượng thấm tỷ lệ thuận với hiệu mực

 FkQ

 H L

nước và tỷ lệ nghịch với chiều dài cột đất

 Với I = H/L nên Q= k.I.F

“ Lượng nước thấm qua 1 mặt cắt trong 1 đơn vị thời gian tỷ lệ với gradient thuỷ lực và diện tích mặt cắt”

 Chia 2 vế cho F có : Q/F = k.I

mà Q/F = v Vậy v = k. I

 k – hệ số tỷ lệ , gọi lả hệ số thấm, tính bằng đơn

vị m/ ngày.đêm

TTÍÍNH TO

NH TOÁÁN CHO D

N CHO DÒÒNG NNG NƯƯỚỚC NGC NGẦẦMM

CH THUỶỶ N NẰẰM NGANG M NGANG .. FIkQ

2 2



1.1. TRTRƯƯỜỜNG HNG HỢỢP P ĐÁĐÁY CY CÁÁCH THU  Lưu lượng nước ngầm:  Với F=B.y; chia 2 vế cho B và

đặt Q/B=q là lưu lượng đơn vị, ta được: 2 1  H L .2

2.2. TRTRƯƯỜỜNG HNG HỢỢP P ĐÁĐÁY CY CÁÁCH THU CH THUỶỶ N NẰẰM NGHI M NGHIÊÊNGNG



.. hk

 HH 1 L

 Lưu lượng tính theo (h=h1=h2)

 Phương trình biểu diễn đường mặt nước có

(





H x

 ). xHH L

dạng:

TTÍÍNH TO

NH TOÁÁN CHO D

N CHO DÒÒNG NNG NƯƯỚỚC C ÁÁP LP LỰỰCC

1. TRƯỜNG HỢP CHIỀU DÀY TẦNG CHỨA NƯỚC KHÔNG ĐỔI

Từ công thức Darcy : Q=k.I.F

 Trong đó

F = B.M, I= - dy/dx



. MBk .

hay





. Mk

dy dx

dy Q dx B Lấy tích phân 2 vế, được:

)

(



Mk .

(

ngày

mđê

)

 HH 1 L

Thay vào công thức trên, có :

(

)

 Hy



 HH 1 L

Phương trình đường mực nước:

TTÍÍNH TO

NH TOÁÁN CHO D

N CHO DÒÒNG NNG NƯƯỚỚC C ÁÁP LP LỰỰCC

1. TRƯỜNG HỢP CHIỀU DÀY TẦNG CHỨA NƯỚC THAY ĐỔI Phương trình vi phân có dạng:



. Mk

Mvói





)( x

dy dx

 MM 2 L



(

ngày

mđê

)

 MM 2  ln M

1 M

 HH 1 L

Lấy tích phân 2 vế, được:

 Hy



ln ln

M M

 

ln ln

M M

 HH 1 L

 MM 2 MM  x

Phương trình đường mực nước:

TTÍÍNH LNH LƯƯU LU LƯƯỢỢNG NNG NƯƯỚỚC CHC CHẢẢY VY VÀÀO CO CÔÔNG NG P TRUNG TRTRÌÌNH LNH LẤẤY NY NƯƯỚỚC TC TẬẬP TRUNG

1. GiẾNG HOÀN CHỈNH TRONG TẦNG CHỨA NƯỚC KHÔNG ÁP

 Lưu lượng theo công thức

. IFkQ ,.



trong

đó



Fvà

 .2

.. yx

dy dx

Darcy:

 

.. k

H ln

2  h rR /



..366,1 k

 Thay I và F vào công thức Darcy, tích phân 2 vế được:

.2( ln

 ssH ).  r ln R

 Thay h=H-s và =3,14; ta có:

TTÍÍNH LNH LƯƯU LU LƯƯỢỢNG NNG NƯƯỚỚC CHC CHẢẢY VY VÀÀO CO CÔÔNG NG P TRUNG TRTRÌÌNH LNH LẤẤY NY NƯƯỚỚC TC TẬẬP TRUNG

1. GiẾNG HOÀN CHỈNH

  .2

.. Mk

TRONG TẦNG CHỨA NƯỚC CÓ ÁP  Áp dụng I=dy/dx và F=2.M.x vào công thức Darcy và tích phân 2 vế, ta có :  ( ) hH rR ln /

..73.2

s / rR

..2

. kHs

 Thay h=H-s và = 3,14, ta có

 Bán kính ảnh hưởng:

..10

 Theo I.P.Kuxakin Theo Sichardt:

TTÍÍNH LNH LƯƯU LU LƯƯỢỢNG NNG NƯƯỚỚC CHC CHẢẢY VY VÀÀO HO HỐỐ ĐÀĐÀOO

1. KÊNH, MƯƠNG THOÁT NƯỚC  KÊNH HOÀN CHỈNH KHÔNG ÁP 2 h



 R 2

 kLQ ..

 R  KÊNH KHÔNG HOÀN CHỈNH

2 a

2 h a



 R

2 a

2 h a

 kLQ ..

 R

TTÍÍNH LNH LƯƯU LU LƯƯỢỢNG NNG NƯƯỚỚC CHC CHẢẢY VY VÀÀO HO HỐỐ ĐÀĐÀOO

1. NƯỚC CHẢY VÀO HỐ

MÓNG  Hố móng hình chữ nhật

)

. BkBqQ



2  R





366,1

.. k



F 

 Hố móng hình vuông



..5,0



)

H R

2 H s L

 Hố móng gần sông

TTÍÍNH LNH LƯƯU LU LƯƯỢỢNG NNG NƯƯỚỚC CHC CHẢẢY VY VÀÀO HO HỐỐ ĐÀĐÀOO

1. ỔN ĐịNH ĐÁY MÓNG TRÊN

TẦNG NƯỚC CÓ ÁP  Áp lực nước dưới đáy móng (  MH



). n

( 

). n

 Với H-M=t+h nên

 Áp lực đất dưới đáy móng :

.t

pn 

 Từ đó :



__Không ổn định

  n 

th 

__Móng cân bằng th 





).  t  n

__Mất ổn định

 .(  n th  .(



  n

 Bỏ qua lực kháng cắt của đất, có: ( ht  p

NG IV CHCHƯƠƯƠNG IV

VVẬẬN N ĐĐỘỘNG Ki

NG KiẾẾN TN TẠẠO CO CỦỦA TRA TRÁÁI I ĐĐẤẤTT

1. CÁC CHUYỂN ĐỘNG KiẾN TẠO  Dao động thẳng đứng hay vận động

thăng, trầm của vỏ trái đất

 Bên dưới lớp vỏ Trái đất là lớp nhân lỏng,

có áp suất lớn

 Lớp vỏ trái Đất chiều dày không đồng nhất, có nhiều vết nứt nên có thể bị đảy trồi lên ở chỗ này, làm thụt xuống ở chỗ khác

 Bề mặt Trái đất bị đảy trồi lên tạo thành núi,

lõm xuống tạo thành vực sâu

 Hiện tượng trồi, tụt của vỏ trái đất có thể

xảy ra nhiều lần

 Chuyển động ngang hay chuyển động

uốn nếp tạo núi và đứt gãy

 Các mảng đất đá vỏ trái đất bị chia cắt bị xô đảy, trôi nổi trên lớp dung nham chảy lỏng.

 Chúng rời ra nhau tạo thành khe nứt  Chúng chờm lên nhau tạo thành các đứt

gãy

VVẬẬN N ĐĐỘỘNG Ki

NG KiẾẾN TN TẠẠO CO CỦỦA TRA TRÁÁI I ĐĐẤẤTT

1. CÁC DẠNG BiẾN VỊ CỦA ĐẤT ĐÁ

 Nếp uốn

 Đứt gãy

 Đơn tà  Bối tà  Hướng tà

 Khe nứt

 Thuận  Nghịch  Chờm  Ngang

 Sinh kèm uốn nếp  Sinh kèm đứt gãy

VVẬẬN N ĐĐỘỘNG Ki

NG KiẾẾN TN TẠẠO CO CỦỦA TRA TRÁÁI I ĐĐẤẤTT

1. ẢNH HƯỞNG CỦA KiẾN TẠO TỚI CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG  Giảm cường độ đất đá, giảm tính

đồng nhất

 Tăng tính thấm  Tạo nứt nẻ, dễ trượt lở  Công trình lún không đều, nghiêng

lệch, sập đổ

 Công trình bị di chuyển vị trí, bị xé

đứt

 Công trình ngầm bị sập lở, nước

chảy vào công trình

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG NG ĐĐỘỘNG NG ĐĐẤẤTT

1.KHÁI NiỆM CHUNG VỀ ĐỘNG ĐẤT  Do áp suất lớn trong lớp nhân lỏng, làm

dung nham trào lên qua các khe nứt  Do các mảng địa tầng dịch chuyển va

chạm vào nhau

 Do va chạm của thiên thạch

2.ĐỘ MẠNH CỦA ĐỘNG ĐẤT VÀ

NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG

 Chia theo thang độ Richter, có 10 cấp độ  Động đất có thể gây ra đất lở, đất

nứt, sóng thần, nước triều giả, đê vỡ, và hỏa hoạn. Tuy nhiên, trong hầu hết các trận động đất, sự chuyển động của mặt đất gây ra nhiều thiệt hại nhất

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG NG ĐĐỘỘNG NG ĐĐẤẤTT

1.BiỆN PHÁP XÂY DỰNG TRONG VÙNG ĐỘNG ĐẤT

 Bằng phẳng, ổn định, cấu tạo địa chất đơn giản. Móng đặt sâu vào tầng đá

 Chọn vị trí xây dựng

 Loại nhẹ, tính đàn hồi cao  Chu kỳ dao động riêng khác với chu kỳ động đất

q- Trọng lượng đơn vị kết cấu

l – Chiều dài kết cấu



Tct

g – Gia tốc trọng trường

ql . gJE .

K – Hệ số gián tiếp giữa móng và nền

 Chọn vật liệu xây dựng

 Chọn kết cấu xây dựng  Chắc chắn, đối xứng  Trọng tâm kết cấu thấp  Mái dốc đắp đất giảm đi  Dùng phương pháp chấn động trước áp dụng cho nền, móng

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG PHONG HO

NG PHONG HOÁÁ ĐĐẤẤT T ĐÁĐÁ

1. CÁC KiỂU PHONG HOÁ

 Phong hoá vật lý  Phong hoá hoá học  Phong hoá sinh vật

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG PHONG HO

NG PHONG HOÁÁ ĐĐẤẤT T ĐÁĐÁ

1.TẦNG TÀN TÍCH VÀ ĐẶC ĐiỂM ĐỊA

CHẤT CÔNG TRÌNH  Đới thổ nhưỡng  Đới vỡ vụn  Đới vỡ dăm  Đới dạng khối  Đới nguyên thể

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG PHONG HO

NG PHONG HOÁÁ ĐĐẤẤT T ĐÁĐÁ

1.NGHIÊN CỨU VÀ XỬ LÝ TẦNG PHONG

HOÁ TRONG XÂY DỰNG

 Mức độ và tính chất của sản vật phong hoá  Tốc độ phong hoá  Nhân tố gây phong hoá  Bóc bỏ lớp phong hoá không đạt yêu cầu  Che phủ bằng vật liệu chống phong hoá  Trung hoà các nhân tố gây phong hoá  Cải tạo tính chất của sản phẩm phong hoá

NG KARST HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG KARST

1.ĐiỀU KiỆN PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN

KARST

Đá có khoáng vật dễ hoà tan Đá có nhiều nứt nẻ Nước tiếp xúc với đá có tính xâm thực Nước phải luôn vận động

2.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI PHÁT

TRIỂN KARST

Điều kiện địa lý tự nhiên Cấu trúc địa chất khu vực Chế độ tân kiến tạo Giảm dần theo chiều sâu và chiều cao Phát triển mạnh ở gần thung lũng sông Có liên quan chặt chẽ với thạch học và đứt

gãy kiến tạo

NG KARST HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG KARST

1.CÁC HÌNH THÁI KARST

 Karst mặt  Karst ngầm

2.CÁC GiẢI PHÁP XỬ LÝ KARST

 Làm lớp phủ bề mặt  Khoan phụt lấp đầy  Làm sập karst rồi xây dựng  Chống hang động bằng cọc thép, BTCT  Chèn lấp hang động bằng đá hộc  Điều tiết dòng nước ngầm ra khỏi khu

vực nứt nẻ

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG CNG CÁÁT CHT CHẢẢYY

1.ĐiỀU KiỆN PHÁT SINH CÁT CHẢY

 Dòng bùn cát chảy ngầm dưới tác động của áp

lực thuỷ động

 Thành phần đất : rời C=0, lỗ rỗng chứa nước  Áp lực thuỷ động của dòng nước ngầm và

1)(









)

 

 (  n

  n

đn

suy

đn ra



đn

 Có 2 điều kiện chính:

2.CÁC LOẠI CÁT CHẢY

 Cát chảy giả  Cát chảy thật

3.CÁC BiỆN PHÁP XỬ LÝ CÁT CHẢY

 Cát chảy gây lún, sụt, trượt nền móng công trình  Tháo khô, hạ mực nước ngầm,  Ngăn chặn bằng vòng vây kín, khít  Làm thay đổi tính chất vật lý của đất

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG XNG XÓÓI NGI NGẦẦMM

1.ĐiỀU KiỆN PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN

 Đất rời, cỡ hạt không đồng nhất, có lỗ rỗng lớn D/d >

20; hệ số thấm của 2 lớp đất K1/K2 >2



(



2 dgn . . o  18

 Năng lượng dòng thấm đủ lớn I > 5

2.CÁC BiỆN PHÁP XỬ LÝ XÓI NGẦM

 Điều tiết dòng thấm  Gia cố độ chặt của đất  Tạo lớp chống thầm : tầng lọc ngược  Dùng kết cấu móng sâu , móng cọc…

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG TR

NG TRƯƯỢỢT LT LỞỞ

1. CÁC DẠNG CHUYỂN DỊCH ĐẤT ĐÁ

TRÊN SƯỜN DỐC  Đá lăn, đá đổ  Đất đá trượt theo mặt lớp  Đất sập lở  Đất sụt  Đất trượt

NG TRƯƯỢỢT LT LỞỞ

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG TR 1.ĐiỀU KiỆN VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY TRƯỢT LỞ  Điều kiện chuyển dịch sườn dốc: Hiệu quả giảm



 .

45(



H   x

 ) 2

ứng suất S tính theo : S

 Đất dính thì mặt trược cong parabol, đất rời mặt

trượt phẳng

(Hồ thuỷ điện)

 Tải trọng bề mặt tăng (kè Phong Điền)  Chấn động do nổ mìn  Sự thay đổi độ bền của đất theo thời gian (Phong

hoá, lưu biến)

 Nguyên nhân gây chuyển dịch sườn dốc :  Nước dưới đất làm giảm cường độ liên kết,  Nước mặt tạm thời thấm, xói  Nước mặt thường xuyên xâm thực bờ, gây áp lực

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG TR

NG TRƯƯỢỢT LT LỞỞ

1.ĐÁNH GIÁ SỰ ỔN ĐịNH CỦA SƯỜN DỐC  Phương pháp tiêu chuẩn hoá  Phương pháp xác định hệ số ổn định sườn

dốc là đất dính

 Phương pháp xây dựng mái dốc ở trạng thái

cân bằng

HiHiỆỆN TN TƯƯỢỢNG TR

NG TRƯƯỢỢT LT LỞỞ

1.CÁC BiỆN PHÁP Ổn ĐỊNH MÁI DỐC

 Biện pháp phòng ngừa  Thiết kế độc dốc thoải  Có vật liệu gia cố mái đốc  Không chặt cây, trồng trọt trên mái dốc  Không đọng nước, tăng tải trên đỉnh dốc  Không nổ mìn nơi sường dốc

 Biện pháp chống trượt lở  Bạt dốc, đánh cấp  Rãnh đỉnh và rãnh biên  Xây tường chắn, đắp bệ phản áp, kè rọ đá  Thoát nước trong mái dốc có tầng lọc ngược  Xây kè điều chỉnh dòng nước  Gia cố bề mặt dốc  Neo giữ mái dốc vào địa tầng  Phụt vữa xi măng gia cố đất đá mái dốc

BiBiỆỆN PHN PHÁÁP CHP CHỐỐNG TR

NG TRƯƯỢỢT LT LỞỞ

NHINHIỆỆM VM VỤỤ V VÀÀ N NỘỘI DUNG KH

I DUNG KHẢẢO SO SÁÁT T

NG TRÌÌNHNH

ĐĐỊỊA CHA CHẤẤT CT CÔÔNG TR 1. NHIỆM VỤ CỦA KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

 Xác minh các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng  Dự đoán các hiện tượng địa chất phức tạp có thể xảy ra  Đề xuất các biện pháp xử lý  Thăm dò nguồn vật liệu xây dựng thiên nhiên gần khu vực xây dựng

2. NỘI DUNG KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH  Thu thập và nghiên cứu tài liệu địa chất công trình đã có  Khảo sát đo vẽ thực địa về địa hình, địa chất, thuỷ văn, địa mạo  Khoan, đào hay dùng các phương pháp thăm dò địa chất khu vực  Thí nghiệm mẫu trong phòng để xác định các chỉ tiêu, tính chất của

đất, đá

 Đề xuất các giải pháp nền móng thích hợp, các biện pháp xử lý  Quan trắc lâu dài để điều chỉnh cho phù hợp với thực tế

THTHĂĂM DM DÒÒ ĐĐỊỊA CHA CHẤẤTT

1.KHẢO SÁT VẾT LỘ

 Tình trạng chung về địa chất khu vực: loại đá, tình trạng phân bố, mức độ phong hoá

 Các thế nằm của đá, các đứt gãy  Tình trạng địa mạo  Địa điểm có khả năng cung cấp

vật liệu xây dựng

THTHĂĂM DM DÒÒ ĐĐỊỊA CHA CHẤẤTT

1. ĐÀO HỐ THĂM DÒ

 Khảo sát địa chất của lớp đất

gần mặt đất (3-5m)

 Có thể đào hào, đào giếng

thăm dò

 Cho phép quan sát trực tiếp, tình trạng nguyên thể của địa tầng

 Áp dụng cho công trình có

móng không sâu (nền đường, nhà trệt…)

 Có thể áp dụng các phương pháp thí nghiệm trực tiếp trong hố đào (chuỳ xuyên, bàn ép)

 Giá thành thấp

KHOAN THĂĂM DM DÒÒ ĐĐỊỊA CHA CHẤẤTT KHOAN TH

1. KHOAN THĂM DÒ

 Có khả năng thăm dò những lớp

đất rất sâu

 Có thể lấy mẫu của từng lớp đất dưới sâu. Mẫu nguyên trạng và mẫu không nguyên trạng

 Áp dụng để khảo sát cho các loại móng sâu, nhất là cọc khoan nhồi  Sau khi khoan, lấy mẫu có thể lập bản vẽ hình trụ lỗ khoan, mô tả cột địa tầng theo chiều sâu

 Có thể thí nghiệm trực tiếp trong lỗ khoan : SPT, nén ngang, hệ số thấm của nước ngầm…

 Với nhiều lỗ khoan liên tiếp có thể

vẽ được mặt cắt địa chất

HHÌÌNH TR

KHOAN NH TRỤỤ L LỖỖ KHOAN

THTHĂĂM DM DÒÒ ĐĐỊỊA VA VẬẬT LT LÝÝ

 Áp dụng nghiên cứu địa chất công trình rộng lớn, công trình ngầm,

nơi có địa chấp phức tạp

 Cơ sở là các lớp địa chất khác nhau sẽ có đặc trưng vật lý khác

nhau

 Ưu điểm là tiến hành từ xa, chiều sâu lớn, thu được nhiều thông tin

cùng lúc theo các hướng khác nhau, thiết bị gọn nhẹ

 Không thể xác định được tất cả các đặc trưng vật lý của đất đá  Hiện phổ biến nhất là phương pháp điện và phương pháp địa chấn

THTHĂĂM DM DÒÒ ĐĐỊỊA VA VẬẬT LT LÝÝ

1.PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐiỆN

  .

U I

 Các lớp đất đá khác nhau sẽ có điện trở suất biểu kiến khác nhau. Điện trở suất biểu kiến tính theo Wenner hoặc Schlumberger: 2  L l 2

II

UU

C1C1

CC22

P1P1

P2P2

2l

LL

 Bằng cách thay đổi khoảng cách các điện cực xác định được điện trở suất ở các chiều sâu khác nhau, suy ra tính chất của các lớp đất đá

THTHĂĂM DM DÒÒ ĐĐỊỊA VA VẬẬT LT LÝÝ

2.PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN

 Sóng địa chấn sẽ lan truyền với vận tốc khác



)



2   .2 V n  5,0 R 2 R  1

nhau trong những lớp đất đá khác nhau. Từ vận tốc lan truyền của sóng dọc và sóng ngang, tính được modun đàn hồi của đất đá:

 Trong đó :  – Hệ số Poisson

- Khối lượng thể tích của đất đá Vd – Tốc độ sóng dọc Vn – Tốc độ sóng ngang

với R = Vn / Vd

CCÁÁC PHC PHƯƠƯƠNG PH

NG PHÁÁP THP THÍÍ NGHI

NGHIỆỆM HiM HiỆỆN TRN TRƯƯỜỜNGNG

 C¸c thÝ nghiÖm hiÖn trêng ®îc thùc hiÖn nh»m thu ®îc những th«ng tin ®Çy ®ñ, chÝnh x¸c h¬n vÒ c¸c tÝnh chÊt cña ®Êt ®¸ trong khu vùc x©y dùng c«ng trinh vµ gióp kiÓm tra kÕt qu¶ cña c¸c thÝ nghiÖm trong phßng.

 Mét sè thÝ nghiÖm phæ biÕn sau:

1.ThÝ nghiÖm xuyªn tÜnh (CPT);

2.ThÝ nghiÖm xuyªn tiªu chuÈn (SPT);

3.ThÝ nghiÖm c¾t c¸nh (FVT);

4.ThÝ nghiÖm nÐn ngang (PMT);

5.ThÝ nghiÖm nÐn tÜnh nÒn (PLT);

6.ThÝ nghiÖm c¾t t¹i hiÖn trêng;

7.Mét sè thÝ nghiÖm ®Þa chÊt thuû văn.

 Có môn học riêng về các thí nghiệm địa chất tại hiện trường. Ở đây chỉ nêu những khái niệm chung về các phương pháp thí nghiệm đó

NH ( CPT) P XUYÊÊN TN TĨĨNH ( CPT)

PHPHƯƠƯƠNG PH

 Cone Penetration Test

NG PHÁÁP XUY Cone Penetration Test đánh giá Sức kháng xuyên của đất nền. Thí nghiệm chỉ sử dụng trong đất loại sét (đất dính) hoặc đất rời có hàm lượng các hạt lớn hơn 10mm không quá 25%.

 Xác định ranh giới các lớp đất và bề mặt lớp đất đá nửa cứng hay cứng;

 Xác định độ chặt của lớp đất loại cát;

 Đối chứng kết quả khảo sát và thí nghiệm trong phòng để phân loại đất.

 Sơ bộ xác định sức chịu tải của móng cọc.

 Đo sức kháng của đất khi ấn một mũi côn có

hình dạng và kích thước quy định vào trong đất.  Sức kháng của mũi côn được thể hiện qua biểu

thức: Qc= 4P/(3,14141.D.D)

Video: Thí nghiệm cắt cánh

 Ấn mũi côn xuống đất thường liên tục qua hệ thống cần tì, có các thiết bị dùng để đo lực ấn đó.

PHPHƯƠƯƠNG PH

NG PHÁÁP XUY

P XUYÊÊN TIN TIÊÊU CHU

N (SPT) U CHUẨẨN (SPT)

Standard Penetration Tes là thí nghiệm xuyên động, Standard Penetration Tes tiến hành trong suốt qua trình khoan để đánh giá:

 Độ chặt tương đối của cát.  Trạng thái đất loại sét.  Độ bền của đất loại sét ở trạng thái ứng suất một trục.  Kết hợp với công tác khoan lấy mẫu để phân loại đất.  Đóng ống tiêu chuẩn (d=35mm; D=50mm; L=457mm) ngập sâu 30cm bằng quả tạ 63kg, chiều cao rơi 76cm  Số lần đóng búa N cần thiết để hạ ống mẫu tiêu chuẩn

xuống độ sâu 30 cm gọi là chỉ số SPT

 Độ bền kháng nén của đất trong trạng thái ứng suất một trục có thể được xác định tuỳ thuộc vào giá trị N, căn cứ vào những tương quan sau đây :

Đất sét: qu = N / 4 Đất sét bụi: qu = N / 5 Đất sét pha cát và đất bụi: qu = N / 7,5

PHPHƯƠƯƠNG PH

NG PHÁÁP XUY

P XUYÊÊN TIN TIÊÊU CHU

N (SPT) U CHUẨẨN (SPT)

Đánh giá độ chặt tương đối của cát (theo Terzaghi và Pek)

Giá trị N (số búa)

Độ chặt tương đối của cát

Độ bền qu(kg/cm2)

Giá trị N (số búa)

Trạng thái đất

< 0,25

< 2

Chảy

Rất xốp (rất rời rạc)

0-4

Dẻo chảy

2 - 4

0,25 - 0,5

4-10

Xốp (rời rạc)

Dẻo mềm

4 - 8

0,5 - 1

10-30

Chặt vừa

8 - 15

1 - 2

Dẻo cứng

Chặt

30-50

Nửa cứng

15 - 30

2 - 4

> 50

Rất chặt

> 30

> 4

Cứng

Trạng thái đất và độ bền của đất loại sét trong trạng thái ứng suất một trục (qu) (theo Terzaghi và Pek)

PHPHƯƠƯƠNG PH

NH (FVT) NG PHÁÁP CP CẮẮT CT CÁÁNH (FVT)

Field Vane Test xác định sức kháng cắt không thoát nước và Field Vane Test độ nhậy của đất dính

Ấn vào trong đất một cánh cắt chữ thập qua hệ cần ty và thực hiện một ngẫu lực xoắn ở đầu cần ty cho đến khi đất bị cắt xoay tròn (phá hủy) xung quanh cánh cắt.

Cân bằng giới hạn của mô men kháng của lực dính xung quanh bề mặt cắt chính là bằng mô men xoắn. Cân bằng hai mô men trên có đượng sức kháng cắt không thoát nước.

Độ lín m« men yªu cÇu ®Ó c¾t ®Êt: T = Su x K

(1)

Gi¶ thiÕt sù ph©n bè søc kh¸ng c¾t lµ ®Òu trªn toµn bé hai mÆt ®¸y vµ mÆt xung quanh cña trô c¾t, trÞ sè K ®îc tÝnh nh sau :



2 HD



D H

1 2

 1 (2)  6 3 10

  

  

Khi tØ lÖ giữa chiÒu cao vµ chiÒu réng c¸nh c¾t lµ 2:1, trÞ sè K cã thÓ x¸c ®Þnh ®¬n gi¶n díi d¹ng:

(3)

66,3



 610





Tõ ®ã, søc kh¸ng c¾t cña ®Êt ®îc viÕt díi d¹ng

Su 

(4)

T K

Hay Su= k x T (5) ; trong ®ã: (m3)



1 K

THTHÍÍ NGHI

N NGANG (PMT) NGHIỆỆM NM NÉÉN NGANG (PMT)

 Pressure Meter Test

Pressure Meter Test cung cấp mối quan hệ ứng suất- biến dạng của đất ở hiện trường.

 Môđun biến dạng (Ep) và ứng suất tới hạn (PL) của đất được tính toán dựa vào mối quan hệ ứng suất-biến dạng này và được sử dụng cho công tác phân tích địa kỹ thuật và thiết kế nền móng.

 Thực hiện bằng cách tác dụng áp suất vào thành hố

khoan.

 Thiết bị thí nghiệm nén ngang gồm có 2 phần: hộp điều khiển thí nghiệm được đặc trên mặt đất và buồng thí nghiệm được đưa vào trong hố khoan đến độ sâu thí nghiệm.

 Khi buồng nén được đưa đến độ sâu thí nghiệm,

 Modun nén ngang xác định

theo Lame’: 1(2    E

)(

)

buồng đo được tăng áp lực bằng nước bơm phồng vào màng cao su dẻo của nó để tạo áp lực tác dụng lên thành hố khoan. Áp suất bên trong buồng đo được giữ không đổi trong khoảng 60 giây và thể tích tăng lên để duy trì áp suất không đổi sẽ được ghi lại.

 VV o m

 

p V

 Biểu đồ tải trọng – biến dạng sẽ được xây dựng dựa trên mối quan hệ áp suất và biến dạng được ghi lại trong suốt quá trình thí nghiệm.

 Áp suất giới hạn pLứng với thể tích tăng gấp 2 lần thể tích ban đầu (giá trị p1lấy với thể tích ban đầu 700cm3)

THTHÍÍ NGHI

NGHIỆỆM M ÉÉP TP TĨĨNH QUA B

NH QUA BÀÀN NN NÉÉNN

 Cho tác dụng tải trọng thẳng đứng theo từng cấp tải vào lớp đất nền thông qua bàn nén bằng thép, cho đến khi đạt đến cấp tải lớn nhất hoặc đất nền bị phá hoại.

 Độ lún của bàn nén theo từng cấp tải được đo bằng 3 hoặc 4 đồng hồ đo chuyển vị gắn cố định cách nhau từ 120o đến 90o trên bàn nén và tải trọng theo từng cấp được đo bằng đồng hồ đo áp lực của kích.

 Thí nghiệm nhằm mục đích xác định sức chịu tải tới hạn và mô đun biến dạng của lớp đất nền bên dưới bàn nén trong phạm vi chiều sâu từ 2 – 3 lần đường kính của tấm nén

 Đường cong tải trọng - độ lún được xây dựng dựa trên mối quan hệ tải trọng tác dụng và độ lún tương ứng theo từng cấp tải.

THTHÍÍ NGHI

NGHIỆỆM XM XÁÁC C ĐĐỊỊNH HNH HỆỆ S SỐỐ TH THẤẤMM

1. Phương pháp hút nước trong lỗ khoan 2. Phương pháp ép nước trong lỗ khoan 3. Phương pháp đổ nước trong lỗ khoan hay

hố đào

 Thí nghiệm hút nước từ hố khoan nhằm

xác định lưu lượng, hệ số thấm, kể cả của đất ở thành hố móng, độ dốc thuỷ lực và khả năng có thể sinh ra áp lực thuỷ động… phục vụ cho công tác thiết kế chống giữ và chống thấm cho thành và đáy hố móng, công tác thiết kế thi công hạ mực nước ngầm

 Thí nghiệm ép nước trong hố khoanđược dùng để xác định tính thấm nước, khả năng hấp thụ nước của đá gốc nứt nẻ. Bản chất của phương pháp thí nghiệm là cách ly từng đoạn hố khoan bằng các nút chuyên môn, sau đó ép nước vào các đoạn đất đá cách ly với các chế độ áp lực địnhtrước.