Đề cương ôn tập: Địa chất công trình

Chia sẻ: Tong Van Chung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

1.039
lượt xem 243
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm giúp các bạn chuyên ngành Kiến trúc - Xây dựng có thêm tài liệu tham khảo trong quá trình học tập và ôn thi, mời các bạn cùng tham khảo đề cương ôn tập "Địa chất công trình" dưới đây. Nội dung đề cương gồm 16 câu hỏi bài tập có hướng dẫn lời giải. Hy vọng đề cương sẽ giúp các bạn đạt kết quả cao trong kỳ thi sắp tới.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề cương ôn tập: Địa chất công trình

Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 ÑEÀ CÖÔNG OÂN TAÄP ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH 1) Em hãy trình bày điều kiện thành tạo, kiến trúc, cấu tạo và tính chất xây dựng của đá magma? 2) Em hãy trình bày điều kiện thành tạo, kiến trúc, cấu tạo và tính chất xây dựng của đất đá trầm tích? 3) Em hãy trình bày điều kiện thành tạo, kiến trúc, cấu tạo và tính chất xây dựng của đá biến chất? 4) Trình bày phân loại đất đá theo mục đích xây dựng? 5) Em hãy trình bày và viết biểu thức toán học của các định luật nén đất không nở hông, định luật Cuolomb về sức chống cắt của đất và định luật thấm đường thẳng Darcy? 6) Tại sao vỏ phong hóa lại có tính phân đới theo chiều sâu? Theo chiều sâu, vỏ phong hóa được phân thành các đới nào? Đặc điểm của các đới? 7) Em hãy nêu nguyên nhân và các biện pháp phòng chống trượt đất đá trên sườn dốc? 8) Em hãy phân biệt hiện tượng cát chảy thật và cát chảy giả? 9) Em hãy trình bày hiểu biết của mình về quá trình xói ngầm theo nội dung sau: a) Tiêu chuẩn dùng để dự báo xói ngầm theo E.A. Jamazin và V.X. Ixtomina? Các biện pháp phòng chống xói ngầm? b) Trong các loại đất dưới đây, loại nào có khả năng xảy ra xói ngầm? A. Sét đồng nhất ở trạng thái cứng; B. Sét đồng nhất ở trạng thái dẻo mềm; C. Sét đồng nhất ở trạng thái dẻo chảy; D. Cuội sỏi không lẫn cát; E. Cuội sỏi lẫn cát; F. Cát mịn tuyệt đối đều hạt; G. Cát mịn không đều hạt có d60/d10 > 20. 10) Em hãy nêu các kiểu nguồn gốc chủ yếu của nước dưới đất? 11) Em hiểu như thế nào về điều kiện thế nằm của tầng chứa nước? Em hãy phân loại tầng chứa nước theo điều kiện thế nằm của chúng? 12) Nêu lên những đặc tính lý hoá học và gọi tên nưới dưới đây: HCO343 SO264 M 2,5 Br0,04 H 2 S0,02 pH 7T17Q100 Ca33 Mg 26 13) Trình bày điều kiện địa chất công trình của một khu vực xây dựng? 14) Em hãy cho biết các giá trị cần đo trong các thí nghiệm nén tĩnh nền, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn và thí nghiệm xuyên tĩnh? 1 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 15) Em hãy viết và giải thích các biểu thức xác định modul tổng biến dạng của đất theo thí nghiệm nén không nở hông, thí nghiệm nén tĩnh nền và thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)? 16) Trình bày mục đích và nội dung các giai đoạn khảo sát địa chất công trình cho xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp? 2 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 Câu 1: Em hãy trình bày điều kiện thành tạo, kiến trúc, cấu tạo và tính chất xây dựng của đá magma? a) Điều kiện thành tạo Đá magma là loại đá được thành tạo do sự đông cứng của dòng dung nham magma nóng chảy phun lên từ trong lòng đất. Dòng dung nham này là dung dịch silicat nóng chảy có thành phần phức tạp và chứa các loại khí, hơi nước khác nhau. Dựa vào vị trí thành tạo, người ta chia đá magma làm 3 loại: - Đá magma xâm nhập sâu: Vị trí thành tạo > 3km; - Đá magma xâm nhập nông: Được thành tạo ở độ sâu từ 0 đến 3km; - Đá magma phun trào: Được thành tạo trên mặt đất. Các loại đá magma thành tạo ở những vị trí khác sau sẽ có các đặc điểm khác nhau về thành phần, cấu trúc, tính chất,… c) Cấu trúc * Kiến trúc + Theo mức độ kết tinh có các loại kiến trúc (hình 1.31): - Kiến trúc toàn tinh: - Kiến trúc pocfia: - Kiến trúc ẩn tinh: - Kiến trúc thuỷ tinh: + Theo kích thước hạt có các loại kiến trúc: - Kiến trúc hạt lớn (d > 5mm). - Kiến trúc hạt vừa (d = 2 - 5mm). - Kiến trúc hạt nhỏ (d = 2 - 0,2mm). - Kiến trúc hạt mịn (d < 0,2mm). + Theo kích thước tương đối của các hạt có: - Kiến trúc hạt đều: Các hạt có kích thước gần như nhau; - Kiến trúc hạt không đều: Các hạt có kích thước khác nhau. 3 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 * Cấu tạo + Theo sự định hướng của các khoáng vật trong đá chia ra: Cấu tạo khối (cấu tạo đồng nhất) và cấu tạo dải (cấu tạo dòng). + Theo mức độ sắp xếp chặt sít chia ra: Cấu tạo đặc sít và cấu tạo lỗ rỗng. e) Tính chất xây dựng Nhìn chung, hầu hết các khoáng vật tạo thành đá magma liên kết với nhau bằng mối liên kết hóa trị bền vững và được thành tạo ở điều kiện nhiệt độ cao. Do vậy, các đá magma thường có độ bền cao, không hoà tan trong nước. Độ lỗ rỗng của đá rất nhỏ (< 1%), riêng đá phun trào có độ lỗ rỗng thay đổi lớn từ 19 - 60% ở tuf núi lửa (loại đá phun trào chứa vật liệu núi lửa), dùng làm nền thiên nhiên cho nhiều công trình đều rất ổn định. Nhưng cần lưu ý đến mức độ phong hoá và nứt nẻ của đá vì chúng làm độ bền của đá giảm đi đáng kể, ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình trên nó. Câu 2: Em hãy trình bày điều kiện thành tạo, kiến trúc, cấu tạo và tính chất xây dựng của đất đá trầm tích? a) Điều kiện thành tạo Dưới tác động của các nhân tố bên ngoài Trái đất như khí hậu, các axit, sinh vật,… các loại đất đá gần bề mặt Trái đất sẽ bị phá hủy, một phần bị hòa tan tạo thành các dung dịch, một phần tạo thành những mảnh vụn có kích thước khác nhau. Các vật liệu này bị gió hoặc nước mang đi, sau đó tích tụ lại tạo thành đất đá trầm tích. Như vậy, đất đá trầm tích được tạo thành do kết quả tích tụ và biến đổi tiếp theo của các vật liệu trầm tích có nguồn gốc khác nhau. Quá trình thành tạo đất đá trầm tích được chia thành 4 giai đoạn: - Giai đoạn 1 - Sinh thành vật liệu trầm tích: Do phong hóa, do núi lửa, từ vũ trụ. - Giai đoạn 2 - Di chuyển và lắng đọng trầm tích: Dưới tác động của gió và nước, các vật liệu trầm tích được vận chuyển và phân dị thành các lớp hạt vụn hoặc bùn sét hoặc kết tủa dung dịch - trầm tích mềm rời. - Giai đoạn 3 - Gắn kết tạo đá: Dưới tác dụng của áp lực, trọng lực và các dung dịch kết tủa trong nước, các trầm tích mềm rời được nén chặt hoặc gắn kết lại thành đá, gọi là giai đoạn hóa đá của trầm tích. - Giai đoạn 4 - Hậu sinh và biến chất sớm: Đá trầm tích có thể tiếp tục bị biến đổi dưới tác dụng của nhiều nhân tố khác. b) Cấu trúc 4 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 * Kiến trúc của đá trầm tích vụn cơ học và sét Đất đá trầm tích vụn gồm hai phần là hạt vụn và xi măng gắn kết. Mỗi thành phần có những nét kiến trúc riêng. Kiến trúc của các hạt vụn chủ yếu dựa vào kích thước và hình dáng hạt: - Theo hình dáng hạt có các loại kiến trúc: hạt sắc cạnh, nửa sắc cạnh (hạt nửa tròn cạnh), hạt tròn cạnh và hạt rất tròn cạnh. Trong trầm tích vụn cơ học ngoài thành phần hạt vụn còn có thành phần gắn kết các hạt vụn với nhau, gọi là xi măng. Nó thường có nguồn gốc tự sinh, lắng đọng từ dung dịch thật hay ngưng keo với thành phần phổ biến là cacbonat, silic, photphorit. . * Kiến trúc của đá trầm tích sinh hoá Chủ yếu dựa vào hình dạng, gồm các loại cơ bản sau: - Kiến trúc vô định hình: thường gặp trong các loại đá trầm tích do sự ngưng keo như trầm tích nhôm, sắt, mangan. - Kiến trúc tha hình, thường gặp trong các loại đá vôi, hạt méo mó không có hình dạng nhất định. - Kiến trúc tự hình, thường gặp trong các loại trầm tích Dolomite, sunfat, KV có dạng tự hình, đều đặn. - Kiến trúc sinh vật, là kiến trúc của đá do sinh vật tạo nên, di tích sinh vật còn bảo tồn tốt, loại này thường gặp trong đá vôi, silit. - Kiến trúc mảnh sinh vật, là loại kiến trúc cũng do sinh vật tạo nên, nhưng di tích của sinh vật đã bị cà nát, vỡ vụn thành những mảnh nhỏ khó lòng xác định ngay cả dưới kính hiển vi. * Cấu tạo của đá trầm tích Cấu tạo của đá trầm tích có các loại chủ yếu sau: - Cấu tạo khối: Loại này rất phổ biến trong đá trầm tích vụn cơ học. Chúng hình thành do trầm tích lắng đọng nhanh, vật liệu vận chuyển tới liên tục, nước luôn luôn bị khuấy động. Cấu tạo này làm cho đá đồng nhất, bền vững. - Cấu tạo dòng: Được hình thành khi các hạt sắp xếp, định hướng theo phương dòng chảy, hướng gió. Đá trầm tích có tính dị hướng. - Cấu tạo lớp: Đây là cấu tạo đặc trưng nhất của đá trầm tích. Các lớp có thể khác nhau về thành phần khoáng vật, thành phần hạt, các tạp chất,… phát sinh do sự thay đổi trầm tích có chu kỳ 5 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 hoặc do tích tụ gián đoạn. Ví dụ trầm tích thay đổi theo mùa: về mùa lũ, nước sông mang đến các hạt lớn (cuội, sỏi,…); còn mùa khô, nước sông mang đến các hạt nhỏ hơn (cát, sét,…). Kết quả là sẽ hình thành các lớp sét, cát,… xen kẽ nhau. c) Khả năng xây dựng Vì đất đá trầm tích có nguồn gốc đa dạng, nên tính chất và trạng thái của chúng biến thiên trong phạm vi rộng lớn. Khi xây dựng trên loại đất đá này, nhất là trên đất trầm tích, cần tiến hành khảo sát thận trọng, phù hợp với từng công trình cụ thể. Câu 3: Em hãy trình bày điều kiện thành tạo, kiến trúc, cấu tạo và tính chất xây dựng của đá biến chất? a) Điều kiện thành tạo Đá biến chất được thành tạo do sự biến đổi sâu sắc của đá magma và đất đá trầm tích dưới tác dụng áp lực lớn, nhiệt độ cao và các chất có hoạt tính hoá học. Các tác nhân gây biến chất chủ yếu là nhiệt độ, áp suất và dung dịch biến chất, có thể tác dụng đồng thời hoặc riêng rẽ. Dựa vào tác nhân biến chất chủ yếu, người ta chia ra 3 kiểu biến chất cơ bản sau: * Biến chất động lực (cà nát) Loại này xảy ra dưới áp lực cao. Do vậy, đất đá bị mất nước, độ rỗng giảm và độ liên kết giữa các hạt tăng lên. Ví dụ đá dăm kết kiến tạo. * Biến chất tiếp xúc Loại này xảy ra dưới tác dụng của khối dung dịch magma nóng chảy xâm nhập vào các khối đá có trước. Nhiệt độ, khí, thành phần dung nham,… làm biến đổi cơ bản thành phần và tính chất của đá tiếp xúc với nó. Nếu sự biến đổi đó chỉ do nhiệt độ cao của magma gây ra thì gọi là biến chất tiếp xúc nhiệt (trầm tích cacbonat bị biến chất tiếp xúc nhiệt thì tạo thành đá hoa), nếu sự biến chất có kèm theo sự trao đổi thành phần hoá học của khối magma và đá vây quanh thì gọi là biến chất tiếp xúc trao đổi (đá trầm tích cacbonat bị biến chất tiếp xúc tạo thành đá scacnơ có thành phần chủ yếu là silicat - vôi). * Biến chất khu vực Là loại biến chất xảy ra ở dưới sâu dưới tác dụng đồng thời của áp lực lớn và nhiệt độ cao. Nó liên quan chặt chẽ với các hoạt động của vỏ quả đất. Ví dụ các đá phiến. b) Cấu trúc * Kiến trúc Phổ biến có các kiểu kiến trúc: 6 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 - Kiến trúc biến tinh: các tinh thể khoáng vật tái nóng chảy kết tinh lại ở các mức độ khác nhau. - Kiến trúc milonit: do tác dụng của lực ép kiến tạo, các tinh thể bị miết, nghiền nát và có thể được các khoáng vật khác gắn kết lại. - Kiến trúc vẩy: thể hiện trong quá trình biến chất hình thành các khoáng vật dạng vảy, dạng phiến, định hướng dưới tác dụng của áp lực. * Cấu tạo Cấu tạo cũng là dấu hiệu nhận biết quan trọng của đá biến chất. Đặc trưng nhất là các cấu tạo: - Cấu tạo khối: các khoáng vật phân bố đều đặn trong đá, không có sự định hướng, thường xảy ra trong đá biến chất tiếp xúc. - Cấu tạo phân phiến: các hạt khoáng vật có dạng phiến mỏng kéo dài và sắp xếp song song nhau, thường hình thành trong biến chất khu vực. - Cấu tạo gneis (cấu tạo dải): các dạng khoáng vật có dạng trụ, dạng tấm xếp định hướng thành các dải song song, giữa các dải thường là khoáng vật dạng hạt. Loại này đặc trưng cho đá biến chất cao. c) Tính chất xây dựng Đá biến chất không thấm nước, không hoà tan trong nước, nó có đặc trưng biến dạng dưới tác dụng ngoại lực như vật thể giả đàn hồi. Khi sử dụng đá phân phiến làm nền công trình, cần chú ý đến tính dị hướng của chúng. Câu 4: Trình bày phân loại đất đá theo mục đích xây dựng? Đất đá được chia ra thành 5 nhóm chủ yếu sau: * Đá cứng - đá rắn chắc Gồm đại bộ phận các đá magma, trầm tích và biến chất gắn kết chắc không bị phong hóa. Độ bền nén từ 500-4000kG/cm2, modul tổng biến dạng lớn hơn 100.000kG/cm2, hệ số bền chắc f lớn hơn 8. Đá có độ ổn định cao, biến dạng nhỏ, thấm nước ít, rất thuận lợi để xây dựng các loại công trình. * Đá nửa cứng - đá tương đối rắn chắc 7 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 Gồm các loại đá cứng đã bị phong hóa, nứt nẻ. Đá có độ bền nén nhỏ hơn 500, modul tổng biến dạng từ 20.000-100.000, hệ số bền chắc f=2-8. Đá có độ bền và độ ổn định thấp hơn đá cứng, độ biến dạng lớn hơn, độ ngấm nước đáng kể hoặc cao. * Đất rời xốp Được cấu tạo từ những hạt cứng chắc, ổn định, có cường độ cao nhưng giữa chúng hầu như không có liên kết. Đất rời như cát, cuội, sỏi, dăm, sạn,… có độ rỗng lớn, giữ nước kém, đa số thấm nước mạnh (có thể >30m/ngày), modul biến dạng từ 20-100kG/cm2, đất dễ bị biến dạng do tác động cơ học, nhất là với tải trọng động. * Đất mềm dính Gồm các loại sét, sét pha, cát pha và hoàng thổ, giữ ẩm nhiều, thấm nước kém (< 0,1m/ngày), modul biến dạng từ 20-100kG/cm2, có tính dính, độ bền phụ thuộc độ chặt và độ ẩm. * Đất đá có thành phần, trạng thái và tính chất đặc biệt Như đá vôi bị karst hoá mạnh, đất nhiễm mặn, đất lún ướt, than bùn,... Đặc trưng của chúng là rất yếu về mặt xây dựng, sự biến đổi tính chất của chúng diễn ra phức tạp, nên cố gắng tránh những khoảnh đất loại này khi chọn vị trí công trình. Câu 5: Em hãy trình bày và viết biểu thức toán học của các định luật nén đất không nở hông, định luật Cuolomb về sức chống cắt của đất và định luật thấm đường thẳng Darcy? * Định luật Culông về sức chống cắt của đất - Đối với đất rời: Sức chống cắt cực hạn của đất rời là sức cản ma sát của đất, tỷ lệ thuận với áp lực nén chặt pháp.    tg trong đó:  - Áp lực pháp tuyến;  - Góc ma sát trong (độ), tg là hệ số ma sát. -Đối với đất dính: Sức chống cắt cực hạn của đất dính là hàm số bậc nhất của áp lực nén chặt pháp gồm hai thành phần: tg tỷ lệ thuận với áp lực nén chặt pháp và lực dính kết c không phụ thuộc vào áp lực nén chặt pháp.    tg  c trong đó: c - Lực dính kết (kG/cm2) 8 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 *Định luật Darcy: Lưu lượng nước Q thấm qua đất đá trong một đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với cột nước hạ thấp ΔH, với diện tích tiết diện dòng thấm F và tỉ lệ nghịch với chiều dài đường thấm ΔL: H Q  k. .F l Mặt khác: Q H v  k.  k .I F L Như vậy, định luật Darcy còn được phát biểu như sau: Vận tốc thấm tỷ lệ bậc nhất với gradien thủy lực của dòng thấm. Câu 6: Tại sao vỏ phong hóa lại có tính phân đới theo chiều sâu? Theo chiều sâu, vỏ phong hóa được phân thành các đới nào? Đặc điểm của các đới?  Lớp vỏ mỏng ngoài cùng của Trái đất bao gồm các sản phẩm phong hóa tại chỗ (các tàn tích - eluvi) và lớp đất trồng (lớp thổ nhưỡng) được gọi là vỏ phong hóa. Dựa theo mức độ nứt nẻ của đất đá, màu sắc và sự phá huỷ khoáng vật nguyên sinh, sự thay đổi tính chất cơ lý của đất đá, người ta chia vỏ phong hoá thành các đới từ trên xuống dưới như sau. - Đới thổ nhưỡng: thường có màu xám đen, trong thành phần có cát, sét lẫn các di tích thực vật. - Đới I - Đới vỡ mịn: chủ yếu là khoáng vật thứ sinh (tạo thành đất sét và sét pha), chứa các mảnh vụn nhỏ hơn 1cm. - Đới II - Đới vụn thô: có khoáng vật thứ sinh nhiều hơn khoáng vật nguyên sinh tạo thành đất cát, cát pha; chứa các mảnh vụn kích thước từ 1- 10cm, màu sắc khác hoàn toàn đá gốc. 9 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 - Đới III - Đới đá tảng: chủ yếu là những tảng đá kích thước lớn hơn 10cm, nứt nẻ nhiều, vẫn giữ được cấu trúc nguyên thuỷ, có sức chịu tải lớn hơn nhiều so với các đới trên. - Đới IV - Đới nguyên khối: xuất hiện rất ít khe nứt nhỏ, khó phân biệt với đá gốc. Câu 7:Em hãy nêu nguyên nhân và các biện pháp phòng chống trượt đất đá trên sườn dốc? a) Khái niệm:Trượt đất đá là hiện tượng khối đất đá trên sườn dốc hay mái dốc dưới tác dụng của trọng lực, nước mưa và nước dưới đất, của địa chấn và tác động nhân tạo,... bị mất trạng thái cân bằng vốn có và dịch chuyển chậm chạp hoặc đột ngột xuống chân dốc. b) Nguyên nhân Có rất nhiều nguyên nhân gây trượt, nhưng có thể gộp lại thành các nhóm sau: - Nhóm nguyên nhân làm thay đổi hình dạng, kích thước sườn dốc: cắt xén sườn dốc, khai đào hoặc xói lở khi thi công,... - Nhóm nguyên nhân làm giảm độ bền của đất đá sườn dốc: do biến đổi trạng thái vật lý khi ẩm ướt, trương nở, phong hoá,... - Nhóm nguyên nhân gây tải trọng phụ lên sườn dốc: nổ mìn, xây dựng công trình, áp lực thuỷ động,... c) Các biện pháp phòng, chống trượt * Nguyên tắc: - Biện pháp phòng chống trượt phải xuất phát từ nguyên nhân gây ra trượt và các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu tới quá trình phát triển trượt. - Phải xác định được cấu trúc khối trượt, hình dạng, thế nằm mặt trượt, đặc điểm địa chất công trình của khối trượt, để từ đó bố trí các công trình phòng chống trượt thích hợp. 10 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 - Sử dụng đồng thời nhiều phương pháp phòng chống trượt, sau khi đã luận chứng khả năng kỹ thuật và kinh tế để chọn phương án hợp lý. * Các giải pháp phòng chống trượt được áp dụng: - Điều tiết dòng mặt:Nhằm làm giảm hoặc loại trừ quá trình làm ướt đất đá trên khu vực sườn dốc, bờ dốc. - Tháo khô đất đá bị sũng nước:Dẫn nước dưới đất ra khỏi khu vực trượt hoặc hạ thấp mực nước xung quanh các công trình tiêu nước. - Bảo vệ chân sườn dốc khỏi bị rửa xói: Lấp các rãnh xói, xây lát đá sườn dốc, làm rọ đá, xây kè… - Gia cố khối đất đá bằng công trình neo giữ, chắn đỡ: Tường chắn, bệ phản lực, trụ cọc, cột neo… - Cải tạo tính chất của đất đá: phụt xi măng, dung dịch sét… làm tăng cường độ bền, độ ổn định cho đất đá,hạn chế sự xâm nhập của nước ngầm. - Trồng cây, cỏ bảo vệ: rễ cây tạo liên kết giữa các khối nước. - Giảm độ dốc của sườn dốc: làm tăng lực chống trượt, giảm lực gây trượt. Câu 8: Em hãy phân biệt hiện tượng cát chảy thật và cát chảy giả? a) Khái niệm -Cát chảy là hiện tượng di chuyển của cả khối cát ra khỏi trạng thái tồn tại của nó dưới tác dụng của dòng thấm. -Hiện tượng cát chảy có thể xẩy ra chậm chạp thành từng lớp hoặc xảy ra nhanh, rất nhanh với quy mô lớn. Cát không những chỉ chẩy ra mà còn bị ép trồi lên dưới tác dụng của áp lực nước. b) Cát chảy giả: Thường xảy ra trong cát chứa ít các hạt mịn, hạt nhỏ. Dưới áp lực đủ lớn của nước, cát chảy ra ngoài, khi áp lực nước giảm, cát có thể nhanh chóng đạt tới trạng thái ổn định và để cho nước thấm qua dễ dàng. Dấu hiệu nhận biết đất cát chảy giả là, bốc nắm cát lên một tấm cứng phẳng, nước chảy ra đống cát trong và sau khi nước chảy ra hết, để lại đống cát có dạng hình chóp (hình 3.25a). c) Cát chảy thật: thường xảy ra trong cát hạt mịn, hạt bụi có tính linh động cao. Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, trong điều kiện bão hoà nước, cát có thể tự chảy khi lộ ra ngoài. Ở trạng thái tự nhiên (mới khai đào lên), cát chảy thật thường có màu xám sáng, xám lục, xám xanh đậm hay nhạt. Khi gặp không khí, mầu của chúng thay đổi nhanh chóng và không đều thành màu sáng hơn, phớt hồng, phớt vàng do bị ôxy hoá. Cát chảy thường có mùi mốc, bề mặt hơi nhám, độ chứa ẩm lớn và độ thải nước bé. 11 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 Dấu hiệu nhận biết cát chảy thật là, bốc nắm cát lên một tấm cứng phẳng, nước chảy ra đống cát đục và để lại đống cát có dạng hình cong khum, hay hình chiếc bánh dày (hình 3.25b). a) b) Hình 3.25: Cát chảy thật (a) và cát chảy giả (b) Câu 9: Em hãy trình bày hiểu biết của mình về quá trình xói ngầm theo nội dung sau: a) Tiêu chuẩn dùng để dự báo xói ngầm theo E.A. Jamazin và V.X. Ixtomina? Các biện pháp phòng chống xói ngầm? b) Trong các loại đất dưới đây, loại nào có khả năng xảy ra xói ngầm? A. Sét đồng nhất ở trạng thái cứng; B. Sét đồng nhất ở trạng thái dẻo mềm; C. Sét đồng nhất ở trạng thái dẻo chảy; D. Cuội sỏi không lẫn cát; E. Cuội sỏi lẫn cát; F. Cát mịn tuyệt đối đều hạt; G. Cát mịn không đều hạt có d60/d10 > 20. a)Tiêu chuẩn dự báo xói ngầm:  Theo E.A. Jamarin đối với đất cát không đồng nhất về thành phần hạt và không phân lớp thì xói ngầm sẽ xảy ra khi dòng thấm có độ dốc thủy lực Idn lớn hơn một giá trị tới hạn nhất định nào đó (Ith). Giá trị Ith được Jamarin xác định bằng biểu thức sau: I th     11  n   0, 5n Δ - tỷ trọng của hạt đất; n, e - độ rỗng và hệ số rỗng của đất.  Theo V.X. Ixtomina: Xói ngầm thường xảy ra trong đất hạt rời, không đồng nhất, không phân lớp. Trong trường hợp này điều kiện để xảy ra xói ngầm là: d 60   20; I dn  5 d10 trong đó: d60 - đường kính cỡ hạt có 60% hàm lượng hạt nhỏ hơn nó; b) Để phát sinh xói ngầm phải có đủ những điều kiện sau: - Đất không đồng nhất về kích thước hạt; - Tồn tại một miền xả vật liệu xói ngầm; - Áp lực thủy động của dòng thấm lớn hơn một giá trị nhất định nào đó.  Các loại đất có thể xảy ra xói ngầm. A, Không xảy ra, vì đồng nhất và ở trạng thái cứng. B, 12 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 C, D, F, G, Có xảy ra, Câu 10 : Em hãy nêu các kiểu nguồn gốc chủ yếu của nước dưới đất?  Khái niệm: Nước dưới đất là loại nước rất phổ biến trong tự nhiên, nó tồn tại ở 3 pha rắn, lỏng và khí, trong các lỗ rỗng, khe nứt của đất đá, ở bề mặt và bên trong các khoáng vật tạo đá.  Nước dưới đất có 4 kiểu nguồn gốc chủ yếu sau: -Nước có nguồn gốc khí quyển (nước ngấm):Nước mưa và nước mặt ngấm vào đất đá qua các lỗ rỗng, khe nứt hoặc hơi nước xâm nhập vào đất đá từ không khí rồi ngưng tụ lại. -Nước có nguồn gốc biển (nước trầm tích):Hình thành trong thời kỳ thành tạo đá trầm tích, bên trên , làm nước bị ép đẩy ra từ đất đá bị nén chặt bên dưới. -Nước có nguồn gốc macma (nước nguyên sinh): Do phản ứng hóa học trong dung nhan macma thành tạo nước nguyên sinh. -Nước có nguồn gốc biến chất (nước thứ sinh):Trong quá trình biến chất , sự khử nước của khoáng vật tạo nên nước tái sinh hoặc nước được tách ra từ vỏ hidrat của hạt đất dưới tác dụng của nhiệt độ vá áp suất cao. Câu 11: Em hiểu như thế nào về điều kiện thế nằm của tầng chứa nước? Em hãy phân loại tầng chứa nước theo điều kiện thế nằm của chúng? -Điều kiện thế nằm được hiểu là điều kiện về vị trí phân bố trong không gian và quan hệ tiếp xúc của nước dưới đất với môi trương xung quanh. -Phân loại tầng chứa nước theo điều kiện thế nằm: +Nước trong đối thông khí: Gồm nước thổ nhưỡng, nước trên thấu kính cách nước(nửa cách nước), nước lầy. +Nước trong đới bão hòa: Gồm nước ngầm có mặt thoáng tự do(không có mái cách nước hoặc nửa cách nước bao phủ ở trên);nước giữa vỉa không áp và nước giữa vỉa có áp. 13 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 Câu 12:Nêu lên những đặc tính lý hoá học và gọi tên nưới dưới đây: HCO343 SO264 M 2,5 Br0,04 H 2 S0,02 pH 7T17Q100 Ca33 Mg 26 /* Hướng dẫn giải: Tính chất hoá học của nước dưới đất Trong thành phần hóa học của nước dưới đất có đến hơn 60 nguyên tố trong bảng tuần hoàn Men-đê-lê-ép. Các nguyên tố này chứa trong nước dưới các dạng: - Ion: Na+, Ca2+, Mg2+ , Fe2+ , Cl- , HCO3-, SO42-, … - Phân tử: O2, CO2, H2S , CH4, N2,… - Keo: H2SiO3, Fe(OH)3,… Ngoài ra trong nước còn có các chất hữu cơ như: humin, bitum, phê-nôn,… * Độ pH (chỉ số hydro): Độ pH là nồng độ ion H+ trong nước do sự phân ly của nước hoặc do sự có mặt của một số hợp chất chứa hydro (pH = -lg[H+]). pH quyết định chất của nước. pH = 7  nước trung tính; pH < 7  nước axit; pH > 7  nước bazơ. Nước dưới đất thường là nước bazo yếu, tại các vùng mỏ sắt, than, nước thường là axit, siêu axit. Nước có độ pH nhỏ gây nên sự ăn mòn các ống dẫn và hạ thấp chất lượng của nước uống. Nước có độ pH = 6 - 8,5 dùng cho mục đích ăn uống rất tốt. Độ pH có ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng các chất hòa tan trong nước: Khi pH < 4 thì HCO3 và CO32  thực tế xem như không có. Khi 7 < pH < 10 thì chủ yếu là HCO3 Khi pH > 10 thì chủ yếu là CO32  (pH = 8,4 bắt đầu có CO32  ) * Độ cứng của nước Tính chất của nước gây nên bởi sự có mặt Ca2+, Mg2+ được gọi là tính chất cứng của nước. Tính cứng biểu thị bằng độ cứng, là khả năng tạo thành cặn của nước. 14 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 Đơn vị đo độ cứng thường dùng là mgdl/l và độ Đức: 1 mgdl/l tương ứng với 20,04 mg/l Ca 2+ hay 12,16 mg/l Mg2+.; 10D = 10mg/l CaO = 7,2mg/l MgO; như vậy 1mgdl/l = 2,8040D. Các loại độ cứng: - Độ cứng toàn phần: là tổng hàm lượng các ion Ca2+, Mg2+ trong nước. - Độ cứng tạm thời: là hàm lượng ion Ca2+và Mg2+ trong cặn sau khi đun sôi nước. Thực chất là hàm lượng Ca2+và Mg2+ tạo kết tủa khi đun sôi nước. - Độ cứng vĩnh viễn: là hàm lượng ion Ca2+và Mg2+ không bị kết tủa khi đun sôi nước, là hiệu số giữa độ cứng toàn phần và độ cứng tạm thời. Nước cứng ảnh hưởng tới việc sử dụng trong sinh hoạt và công nghiệp. Theo độ cứng nước chia ra các nhóm theo bảng sau: Bảng 3.1: Phân loại nước theo độ cứng Loại nước Độ cứng chung mgđl/l 0 D Rất mềm < 1,5 < 4,2 Mềm 1,5 ÷ 3 4,2 ÷ 8,4 Hơi cứng 3÷6 8,4 ÷ 16,8 Cứng 6÷9 16,8 ÷ 25,2 Rất cứng >9 > 25,2 Nước dùng trong sinh hoạt cho phép độ cứng tới 7mgdl/l. * Độ tổng khoáng hoá của nước (kí hiệu M) Là tổng hàm lượng các ion, các phân tử và các hợp chất (trừ chất khí) chứa trong nước. Đơn vị đo độ tổng khoáng hoá là: g/l, mg/l, %. Độ tổng khoáng hoá thường được đánh giá bằng lượng cặn sấy khô là trọng lượng các chất còn lại sau khi đã trưng và sấy khô 1 lít nước ở nhiệt độ 105 - 1100C; lượng cặn sây khô tính bằng tổng hàm lượng các chất khoáng trừ đi một nửa lượng bicacbonat trong nước. Dựa vào M chia ra các loại nước sau: Nước siêu nhạt M < 0,2g/l Nước hơi mặn M = 3÷10g/l Nước nhạt M = 0,2÷1 g/l Nước mặn M = 10÷35g/l Nước lợ M = 1÷3g/l Nước muối M = >35g/l Độ tổng khoáng hóa của nước ngọt thường không quá 1g/l, nước uống không nên quá 0,5g/l. Nước biển phần nhiều là khoảng 35g/l. 15 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 * Biểu diễn kết quả phân tích nước bằng công thức Kurlov Để biểu diễn thành phần hóa học của nước dưới đất, hiện nay người ta thường dùng công thức của M.G. Kurlov, công thức này biểu diễn dưới dạng một phân số: tử số và mẫu số lần lượt ghi hàm lượng các ion âm (anion) và ion dương (cation) có hàm lượng lớn hơn 10% theo thứ tự giảm dần. Phía trước phân số theo thứ tự từ trái sang phải, ghi độ khoáng hóa (kí hiệu chữ M(g/l) các thành phần đặc biệt gồm cả thành phần khí và các vi nguyên tố (biểu diễn bằng g/l). Phía sau phân số ghi lần lượt nhiệt độ (ToC), độ pH và lưu lượng nước (Q - m3/ngày). Anion > 10mgdl/l M(g/l)CO2 (g/l) T22 (o C)pH7 Q(m3 /ng) (3.2) Cation > 10mgdl/l Nhìn vào công thức Kurlov có thể gọi tên của nước theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới và bỏ qua các hàm lượng < 20%mgdl. Ví dụ mẫu nước lấy tại Vĩnh Tuy vào tháng 8/2000 ở độ sâu 15m cho kết quả: HCO78 3 CO0.0044 2 M 0.23 pH 7 ( Na  K )47 Ca46 2 Tên nước là: Bicacbonat - natri, canxi. */ ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 16 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 17 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 Câu 13: Trình bày điều kiện địa chất công trình của một khu vực xây dựng? - Vị trí địa lý, dân cư và kinh tế khu vực xây dựng: yếu tố này quan trọng đối với công tác thiết kế quy hoạch, thiết kế cơ sở, lập luận chứng kinh tế kỹ thuật cho khu vực nghiên cứu. - Địa hình, địa mạo: thể hiện hình thái và cấu trúc của bề mặt địa hình. Cụ thể là độ cao tuyệt đối, tương đối, độ dốc, mức độ phân cắt, lồi lõm, nguồn gốc của các loại địa hình,... Yếu tố này có ảnh hưởng lớn tới việc lựa chọn vị trí công trình, sự ổn định của hố móng cũng như tổ chức thi công. - Cấu tạo địa chất: gồm các đặc điểm như thế nằm, nứt nẻ, đứt gãy, vỡ vụn,... của đất đá. Cấu tạo địa chất ảnh hưởng tới sự ổn định của nền, tính thấm của đất đá, sự phát triển của hiện tượng phong hoá, trượt, cactơ,... - Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các lớp đất đá: đây là yếu tố quan trọng nhất bởi vì đất đá được dùng làm nền, môi trường hay vật liệu xây dựng. Chúng đóng vai trò quyết định đối với sự ổn định của công trình. Đối với mỗi loại đất đá, cần nghiên cứu đặc điểm phân bố (chiều dày và sự biến đổi trong không gian), đặc điểm kiến trúc, thành phần, màu sắc, trạng thái và các đặc trưng cơ lý của chúng. - Đặc điểm ĐCTV khu vực: Nước dưới đất có ảnh hưởng tới độ bền, độ ổn định của đất đá cũng như khả năng thi công, cung cấp nước trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình. Khi nghiên cứu điều kiện ĐCTV, cần chú ý đặc điểm phân bố, chiều dày, tính thấm của đất đá, động thái, thành phần hoá học, tính chất ăn mòn cũng như mức độ phong phú của nước dưới đất. - Các hiện tượng địa chất động lực khu vực: Tuỳ trường hợp cụ thể mà các hiện tượng địa chất đóng vai trò khác nhau đối với sự ổn định cũng như hiệu quả xây dựng công trình. Cần làm sáng tỏ nguồn gốc phát sinh, quy mô phát triển, các yếu tố ảnh hưởng cũng như tác hại của chúng đối với việc xây dựng công trình. Từ đó đề ra các biện pháp ngăn chặn ảnh hưởng bất lợi của chúng. - Vật liệu xây dựng và khoáng tự nhiên: Đối với một số công trình như thuỷ lợi, giao thông có khối lượng đào đắp nhiều, yếu tố này có thể đóng vai trò quyết định tới việc lựa chọn loại, kết cấu, quy mô cũng như giá thành xây dựng công trình. Khi nghiên cứu vật liệu xây dựng, cần làm sáng tỏ chất lượng, trữ lượng, khả năng khai thác và vận chuyển đến công trình. Câu 14: Em hãy cho biết các giá trị cần đo trong các thí nghiệm nén tĩnh nền, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn và thí nghiệm xuyên tĩnh?  Công tác thí nghiệm nén tĩnh nền: - Nghiên cứu đặc tính biến dạng của đất nền. - Xác định môđun tổng biến dạng và khả năng chịu tải của đất nền. - Nghiên cứu đặc tính lún ướt của đất có khả năng lún ướt. Trong khảo sát ĐCCT, nhiều trường hợp không lấy được mẫu nguyên dạng để xác định chỉ tiêu cơ lý (như đất chứa nhiều dăm sạn, nền đất rời, nền được gia cố bằng cọc tre, cọc cát, cọc xi măng, đất vôi hay đệm cát, hoặc công trình sử dụng lớp phủ như đường,...) thì thường sử dụng phương pháp này do diện tích bàn nén lớn. Ngoài ra, thí nghiệm này thường được sử dụng khi thiết kế móng nông cho công trình. 18 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15  Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn: Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard Penetration Test) được dùng để phân chia địa tầng, phát hiện các thấu kính đất, độ chặt của đất rời, dự báo sức mang tải của móng nông trên đất rời, sức chịu tải của cọc. Ngoài ra, thí nghiệm SPT còn đánh giá một số chỉ tiêu động lực như khả năng hoá lỏng của đất rời, tốc độ truyền sóng trong đất.  Thí nghiệm xuyên tĩnh: -Thí nghiệm xuyên tĩnh dùng để xác định ranh giới địa tầng, mức độ đồng nhất của đất đá, đối chứng với khoan thăm dò và thí nghiệm trong phòng để phân chia loại đất, xác định độ chặt của đất loại cát, sức chịu tải của móng cọc, kiểm tra chất lượng các công trình bằng đất đắp như đường, đê, đập,... Câu 15: Em hãy viết và giải thích các biểu thức xác định modul tổng biến dạng của đất theo thí nghiệm nén không nở hông, thí nghiệm nén tĩnh nền và thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)?  Thí nghiệm nén không nở hông: Ở trong phòng Eo thường được xác định theo thí nghiệm nén không nở hông theo công thức: 1  ei Eo (i i 1)   mk (2.75) a(i i 1) trong đó: ei - hệ số rỗng ứng với áp lực σi trên đường cong nén lún; ai÷i+1 - hệ số nén lún xác định ứng với áp lực i, i+1;  - hệ số chuyển đổi từ nén không nở hông sang nở hông và xác định theo hệ số nở hông  (Cát β = 0,80; Cát pha β = 0,74; Sét pha β = 0,62; Sét β = 0,40); mk - hệ số chuyển đổi từ thí nghiệm nén từ trong phòng ra ngoài hiện trường. Modul tổng biến dạng của đất đặc trưng cho khả năng chống lại biến dạng của nó khi chịu tác dụng của tải trọng ngoài.  Thí nghiệm nén tĩnh nền: Môđun tổng biến dạng được xác định như sau: P P E0  (1   2 ) d k S S  : là hệ số poatson, lấy bằng 0.27 cho đất đá vụn thô; 0.3 cho cát và 0.35 cho sét pha; 0.42 cho sét.  : là hệ số không thứ nguyên, bằng 0.79 đối với bàn nén tròn và cứng d : đường kính bàn nén, cm P : số gia tải trọng gây nên số gia độ lún S của bàn nén và được xác định theo đoạn thẳng trung hoà (theo phương pháp bình phương bé nhất). 19 | Đề cương Địa Chất Công Trình
Tong Van Chung-13x5-facebook.com/tongchungdb-29/09/15 K  (1   2 ) d , k là hằng số với bàn nén có kích thước nhất định và đất đá cùng loại.  Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn(SPT): - Mô đun tổng biến dạng được xác định như sau (theo Tassios, Anagnostopoulos): a  c( N 30  6) E0 = 10 Trong đó:a: Hệ số, được lấy bằng 40 khi N30 > 15; bằng 0 khi N30 < 15. c: Hệ số phụ thuộc vào loại đất, xác định như sau: + Đất loại sét: c = 3 + Cát hạt mịn, hạt nhỏ: c = 3.5 + Cát hạt trung, hạt vừa: c = 4.5 + Cát hạ thô: c = 7.0 + Cát lẫn sạn sỏi: c = 10.0 + Sạn sỏi lẫn cát: c = 12.0 Câu 16: Trình bày mục đích và nội dung các giai đoạn khảo sát địa chất công trình cho xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp? a. Khảo sát ĐCCT sơ bộ: - Nhằm phục vụ giai đoạn thiết kế cơ sở. Mục đích là chọn được vị trí xây dựng tốt nhất trên cơ sở các phương án đã đặt ra, đồng thời đưa ra thông số ban đầu nhằm phục vụ cho công tác bắt đầu thiết kế. -Nội dung: + Trước tiên cần thu thập các tài liệu ĐCCT, ĐCTV đã có sẵn, hệ thống hoá những tài liệu này và vạch ra phương án khảo sát. Cơ sở của phương án khảo sát ĐCCT dựa trên nhiệm vụ khảo sát. +Sau đó tiến hành khảo sát thực địa, đo vẽ ĐCCT ở mỗi khu đất (nếu cần thiết), đồng thời tiến hành khoan đào thăm dò. lấy các mẫu đất đá để thí nghiệm trong phòng và tiến hành các thí nghiệm ngoài trời (xuyên tiêu chuẩn, xuyên tĩnh,...). + Cuối cùng phải lập được mặt cắt ĐCCT của khu đất, luận chứng để chọn ra vị trí xây dựng tốt nhất. b. Khảo sát ĐCCT chi tiết trên khoảnh đất được chọn: -Mục đích: Nhằm phục vụ thiết kế cụ thể trên diện tích xây dựng được chọn, tương ứng với giai đoạn thiết kế kỹ thuật. Từ đó có thể đánh giá được sự ổn định của công trình với kết cấu móng thiết kế. 20 | Đề cương Địa Chất Công Trình