Bài giảng Địa chất công trình: Chương 7 - Nguyễn Trung Kiên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Địa chất công trình" – Chương 7: Các hiện tượng địa chất hiện đại liên quan đến xây dựng công trình trình bày các quá trình địa chất đang diễn ra hoặc mới xảy ra trong thời gian gần đây, có khả năng ảnh hưởng đến an toàn và ổn định của công trình xây dựng. Nội dung bao gồm các hiện tượng như: sụt lún đất, xói mòn, trượt lở đất, động đất, lũ quét, xâm thực mặn và phong hóa đá. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Địa chất công trình: Chương 7 - Nguyễn Trung Kiên

CHƯƠNG 7. CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT HIỆN ĐẠI LIÊN QUAN ĐẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Hiện tượng địa chất tự nhiên Hiện tượng địa chất công trình
Nguyên nhân:  Động đất do đất sụt  Động đất do núi lửa  Động đất do các chuyển động kiến tạo là loại động đất rất phổ biến, có cường độ mạnh và phạm vi ảnh hưởng lớn nhất. 7.1. HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT
P-wave, S-wave, surface waves (Rayleigh, Love)
Rayleigh waves Ocean waves
Sơ đồ truyền sóng động đất
Theo Trung tâm Vật lý địa cầu thuộc Viện khoa học Việt Nam, những vùng có khả năng xảy ra động đất mạnh bao gồm: 1. Vùng đông bắc trũng Hà Nội: cấp 7 2. Vùng sông Hồng, sông Chảy cấp 7 - 8 3. Vùng sông Đà cấp 8 4. Vùng sông Mã cấp 8 - 9 5. Vùng biển Trung Bộ cấp 7 6. Vùng biển Nam Bộ và vùng sông Đồng Nai, sông Cửu Long cấp 7
Cấp Mô tả tình trạng động đất Thang độ Richter amax (cm/s2) v (cm/s) I -Không cảm nhận được Từ 1 đến 3 độ Richter II -Cảm thấy rất nhẹ III -Động đất yếu IV Động đất nhận rõ: bàn ghế, đồ đạc trong nhà rung chuyển V -Thức tỉnh: mọi người trong nhà đều nhận 12-25 thấy, người ngủ bị thức giấc, đồ vật bị rung mạnh (v=1-2) VI -Kinh hãi: nhiều người đang ở trong nhà tỏ ra sợ hãi và chạy ra đường Từ 3 đến 3,75 độ 25-50 Richter (v=2,1-4) VII -Hỏng nhà: nhiều nhà bị hư hại, đôi khi trượt đất ở sườn dốc, có vết nứt ở Từ 3,75 đến 5,9 50-100 đường đi độ Richter (v=3,1-8) VIII -Nhà bị hư hại nặng Từ 5,9 đến 6,5 độ 100-200 Richter (v=8,1-16) IX -Hư hỏng hoàn toàn nhà cửa, đường sắt bị uốn cong, nền đất nứt rộng đến 200-400 10 cm (v=16,1-32) X -Phá hoại hoàn toàn nhà cửa, nền đất bị nứt đến vài dm, có thể trượt đất lớn Từ 6,5đến 7,75 độ 400-800 ở bờ sông Richter (v=32,1-64) XI -Thảm hoạ: hư hại nặng cả những nhà kiên cố, đường, đê. Nền đất bị biến dạng to thành vết nứt rộng, đứt gãy…. XII -Thay đổi địa hình: hư hại nặng và phá huỷ thực sự mọi công trình trên và Từ 7,75 đến 8,25 dưới mặt đất độ Richter -Đất nứt lớn, bị di động đứng và ngang, núi sông sụt lở, xuất hiện hồ, thác,… Mức độ ảnh hưởng động đất
Đại lượng biểu hiện động đất Gia tốc địa chấn a là một đặc trưng cho lực động đất. Đó là lượng dịch chuyển của bề mặt Trái đất trong một đơn vị thời gian. Gia tốc địa chấn a có thể biểu thị qua biên độ dao động A của sóng địa chấn và chu kỳ dao động T: 4π 2 a=A 2 T Ví dụ 7.1. Biên độ dao động: A = 35 mm và chu kỳ T = 0,5 s đo được khi động đất, gia tốc địa chấn: 4π 2 4π 2 a= 2 = ⋅ A 35 2 = mm / s 2 5527 T 0,5 Phổ động đất Hay: a = 5,5 m/s2
Độ Richter (M) trong đánh giá mức độ động đất được biểu diễn bằng biểu thức: M = log(A) – log(Ao) = log(A/Ao) ở đây: Ao – biên độ dao động tiêu chuẩn ứng với động đất rất nhỏ, Ao = 0,001 mm. A – biên độ dao động lớn nhất khi động đất. Ví dụ 7.2. Xác định độ Richter khi biên độ dao động A = 12 mm. Xác định biên độ dao động lớn nhất ứng với M = 5,1. - Độ Richter: M = log(A/Ao) = log(12/0,001) = 4,1 - Do: A/Ao = 10M = 105,1 = 158500 Nên A = 158,8 mm
Hiện tượng đất đá bị vỡ vụn, biến đổi thành phần trong khí quyển dưới tác dụng của dao động nhiệt độ, nước, các chất hòa tan,… gọi là hiện tượng phong hóa. Các kiểu phong hóa: phong hóa vật lý; phong hóa sinh hóa Phân đới thẳng đứng vỏ phong hóa Có thể chia thành 4 đới phong hóa từ trên xuống: 1. Đới vụn bột hoặc đới hạt mịn 2. Đới vụn nhỏ hoặc đới hạt 3. Đới dạng tảng 4. Đới nguyên khối Các đá mẹ là các đá axit thì các đới phong hóa thay đổi dần dần, còn các đá mẹ là các đá bazơ thì không thấy chuyển biến dần dần như vậy mà có sự thay đổi đột ngột từ đá mẹ cứng chắc sang vỏ phong hóa tươi xốp ngay. 7.2. TÁC DỤNG PHONG HÓA
Khi các hố móng và các công trình bị bóc lộ, cát hạt mịn, hạt nhỏ, cát chứa bụi và nhiều bụi chứa nước có thể tự chảy – hiện tượng cát chảy. Cát chảy xảy ra do áp lực thủy động khi: ith = γsub/ γw = ρsub/ ρw trong đó: ith –gradient tới hạn Để phân tố đất không bị cát chảy: dh γ wi = γ w < γ sub Hay: ‘ithực tế < ‘ith dl 7.3. HIỆN TƯỢNG ĐẤT CHẢY (HAY CÁT CHẢY)
Cát làm thí nghiệm có e = 0,680; ρs = 2.660 ∆H g/cm3. Chiều dày lớp cát trong h bình L = 0,4 m . Bề dày lớp nước trên bề mặt L lớp cát h = 0,2 m. Xác định giá trị độ chênh cột nước H khi cát trong bình sôi lên và bắt đầu chảy? Ví dụ 7.3
∆H Xét trạng thái ứng suất ở điểm A h σzg L A Ứng suất do trọng lượng bản thân: ‘u σzg = γsand-sat..L + γw.h Áp lực nước: ‘u = γw.(L + h + ∆H)
Để điểm A ổn định - tồn tại ứng suất hữu hiệu, tức là: σ’ = σ - u ≥ 0 γsand-sat.L - γwL - γw∆H) ≥ 0 γ sandsat − γ w ∆H ≥ γw L Đặt giá trị ith – gradient tới hạn = γ sandsat − γ w γ sub ρ sub ith = = γw γw ρw ∆H Gradient thực tế = itt L Để phân tố đất không bị cát chảy: ‘ithực tế < ‘ith Áp dụng bằng số bài ví dụ, lưu ý ρs − ρw ρ sub = 1+ e
∆H h L A A SƠ ĐỒ BÀI TOÁN THỰC TẾ
Xói ngầm là hiện tượng các hạt đất đá bị lôi cuốn khỏi vị trí ban đầu dưới tác dụng của nước thấm; trong đất đá dần dần hình thành các khe hổng; xói ngầm nếu phát triển lớn có thể gây sụt lún mặt đất, hư hỏng công trình. Điều kiện phát sinh 1) Về đất đá: D60 ≥ 20 D10 2) Về nước thấm: ith = (Gs − 1)(1 − n ) + 0,5n Biện pháp xử lý xói ngầm - Điều tiết dòng thấm - Gia cố đất đá - Tạo lớp đất chống xói ngầm 7.4. HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM
7.5. HIỆN TƯỢNG KARST Karst là hiện tượng nước trên mặt và nước dưới đất hòa tan đất đá tạo nên các khe rãnh, các hang động ngầm. Hiện tượng này liên quan đến các loại đá có khả năng hòa tan và nước 1 2 4 3
7.6. HIỆN TƯỢNG TRƯỢT ĐẤT ĐÁ Trượt đất đá là hiện tượng di chuyển của các khối đất đá (thường là đất loại sét) với các đất đá nằm trên nó, theo một mặt trượt nào đó ở các sườn dốc. Sự di chuyển đó xảy ra với các tốc độ khác nhau, từ vài mm/day đến vài m/h, rất ít khi hàng chục m/h.
Trượt trong tự nhiên
Trượt do đào, đắp nhân tạo