Hướng dẫn thiết kế nền nhà và công trình: Phần 1

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:191

Thêm vào BST

Báo xấu

169
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Chỉ dẫn thiết kế nền nhà và công trình bao gồm các hướng dẫn kèm theo các thí dụ tính toán nền. Cụ thể phần 1 bao gồm các chương sau: Quy định chung, tên đất nền, thiết kế nền. Hi vọng Tài liệu này sẽ là Tài liệu hữu ích phục vụ cho các cơ quan thiết kế, khảo sát và xây dựng nhà và công trình công nghiệp, nhà ở, nhà công cộng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hướng dẫn thiết kế nền nhà và công trình: Phần 1

VIỆN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NẾN VÀ CÔNG TRÌNH NGẦM MANG TÊN N.M. GHÉC XÊ VA N ố P CHỈ DẪN THIẾT KÊ NÊN NHÀ VÀ CÔNG TRÌNH (Tài bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NÔI -2011
LỜI NÓI ĐẦU Cuốn "Chi d ẫ n t h iế t k ế n ề n n h à và c ô n g t r ì n h ’ đưỢc p h á t triển trên cơ sở chương "Nền nhà và công tr in h ” của tiêu chuẩn C H uU .II.15-74 trong đó có nêu nhữ n g hướng dẫn đ ể chi tiết hóa n h ữ n g tiêu chuẩn về các m ặt: tên đ ấ t nền và phương ph á p xác đ ịnh các g iá trị và đặc trưng của đất; nguyên tắc thiết k ế nền và d ự báo sự hiến đổi m ức nước ngầm ; vấn đề độ sâ u đ ặ t móng; vấn đề tín h nền theo biến d ạ n g và theo khả n ăn g chịu tải; nh ữ n g đặc điểm thiết k ế nền nhà và công trin h xây trên các loại đ ấ t địa phư ơng củng n h ư trên vùng động đ ấ t và v ù n g k h a i thác mỏ. N goài n h ữ n g hướng dẫn trên còn kèm theo các th í d ụ tín h toán nền theo các m ặ t đã nêu trong chương tiêu chuản này, trừ n h ữ n g vấn đề có liên q u a n đến đặc điểm thiết k ế nền của cột điện, cầu cống. C hỉ d ẫ n này được soạn thảo ở Viện Nghiên cứu nền và công trinh ngầm (thuộc U B K T C B N N Liên Xô - Gasstrối), với sự tham gia của: Viện thiết k ế M óng thuộc Bộ Lắp ráp chuyên dụng (Minspetstrôi) Liên X ô - đả m nhận p h ầ n tư liệu tín h toán khả năng chịu tải của nền và lú n m óng cùng với tài liệu về đặc trưng của đất; Viện N ghiên cứu niìMHHC (thuộc Gasstrôi) - đảm n h ậ n p h ầ n d ự báo nước ngẩm; Học viện Xây dựng Dneprôpêtrôpsk (J-IHCH) thuộc Bộ Đ ại học Cộng hòữ Ucraina - chịu trách n hiệm p h ầ n các đặc điểm thiết k ẽ nền trên ưùng đăt êluưi. C hỉ d ẫ n được biên soạn dưới sự chủ biên của: Giáo sư, Tiến sĩ Khoa học Kỹ th u ậ t X orottran E.A, và các phó Tiến sĩ M ikheev Y.V; E phrêm ov M.G, V rônxki A .v . Các đoạn văn của C H un.ỉIJ5-74 dùng ở đãy được lùi vào m ột khoảng so VỚI đoạn khác và các công thức, các điều, bảng, hỉnh vẽ có hai ký hiệu số: thoạt đầu theo chỉ dẫn, sau đó theo CHuĩI. Trong trường hợp dùng lời văn của p h ụ lục CHuĩI th i kèm với s ố hiệu ghi trong ngoặc đơn, có s ố p h ụ lục. N ếu trong đoạn văn của CHiiỉI có ghi theo điểm nào đó của C H uĩỉ thi đoạn văn g iữ nguyền ký hiệu s ố theo CHuU và đ ế tiện sử dụng, trong ngoặc đơn g h i kèm s ố theo chỉ dẫn. H y vọng cuốn Chỉ dẫn này sẽ là tài liệu hữu ích phục vụ cho các cơ quan thiết kế, khảo sát và xăy dựng nhà và công trình công nghiệp, nhà ởy nhà công cộng.
Phẩn 1 QUY ĐỊNH CHUNG 1.1. Chỉ dẫn này được soạn ra nhằm phát triển chương 'Tiêu chuẩn thiết k ế nền nhà vù còiiỵ írình" - C H h ĩI.II-15-74, và dùng để thiết kế nền nhà và các công trình công nghiệp, nhà ở, nhà công cộng thuộc tất cả các lĩnh vực xâv dựng, trong đó có xây dựng đó thị. nông nghiệp, công nghiệp và giao thông vận tải. c:hi dẫn này không xét những vấn đề thiết kế nền của cột đường dây tải điện cao thế, ncn cẩu cống. - 1 .2 ( 1 .! ) - Tiẽu chuẩn này phải được tuân thủ khi thiết kế nền nhà và công trình. Chú thích: Trừ phẩn 2 "Tên đất nén", tiêu chuẩn này không dùng để thiết kế nền của còng trình thùỵ lợi, cầu đường, sàn bay xây trẽn đất đóng băng vĩnh cửu, cũng như nền móng cọc, trụ sâu và móng máy dưới tải trọng dộng. - 1.3 (1.2) - Nẻn nhà và công trình phải được thiết kế trên cơ sở: a) Kết quả khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy vãn vànhững số liệu về điều kiện khí hậu của vùng xây dựng; b) Kinh nghiệm xây nhà và công trình trong các điều kiện địa chất công trình tương tự; c) Những số liệu đặc trưng cho nhà và còng trình định xây, kết cấu của nó và tải trọng tác dụng lên móng cũng như các điều kiện sử dụng sau này; d) Điều kiện xây dựng địa phưcfiig; đ) So sánh tính kinh tế - kỹ thuật của các phương án giải pháp thiết kế để chọn giải pháp tối ưu, nhằm tận dụng dầy đủ nhất các đặc trưng biến dạng và đặc trưng bền cứa đất và các tính chất cơ lý cúa vật liệu làm móng (hoặc các phần ngầm khác của kết cấu), có kèm việc đánh giá các giải pháp theo chi phí quy đồng. -1.4. (1.3) - Nghiên cứu địa chất công trình của đất nền dưới nhà và công trình phải được tiến hành theo đúng yêu cầu của các tiêu chuẩn và quy phạm về xây dựng, vể khảo sát xây dimg và nghiên cứu đất cho xây dựng cũng như phải tính đến đặc điểm kết cấu và đặc điểm sử dụng nhà hoặc công trình. 1.5. Công tác khảo sát địa chất công trình và địa chất thủy văn phải được thực hiện theo dúng yêu cầu của các tiêu chuẩn và quv phạm sau; a) Nguyên tắc cơ bản về khảo sát cho xây dựng Hiện nay đã ban hành CH H n.II-9-78 (N.D).
h) "Quy phạm vể kháo sái clio \ày dựng dỏ lliỊ và nòng thỏii" Cíl 21 1-Ó2 \'à Quy pliạin vồ kháo sát cho xây dưnu cong nghiệp" CH 223- 62'''; c) Các tiêu chuẩn Nhà nước \'0 thử nghiệm đất: 5181-78 - Đất. Phưcmg pháp xác định tý trọng trong phòng thí nghiệm. 5182-78 - Đãì. Phương pháp xác định dung trọno Irong phòng thí nghiệm. 5180-75 - Đất. Phương pháp xác định độ ám trong phòng thí nghiệm. 12536-67 - Đất. Phương pháp xác định thành phan hạt trong phòno thí Ii2liiệm. 5183-77 - Đất. Phương pháp xác định giới hạn lãn trong phòng thí ngliiệin. 10650-72 - Than bùn. Phưưiig pliáp xác định mức độ phân hủy. 12248-66 - Đất. Phương pháp xác dịnh sức chống cắt cúa đất loại cál và loại sót Iion» diéu kiộn cố kết hoàn loàn ớ phòng thí nghiệm. 12374-77 - Đất. Phương pháp thí nghiệm ngoài trời bằng nén tải trọng tĩnh. 17245-71 - Đất. Phương pháp xác định sức chống nén tức thời một trục troiig pliòiig ihí nghiệm. 19912-74 - Đất. Phirơng pháp thí nghiệm ngoài trời bằng xuyên dộng. 20069-74 - Đất. Phương pháp ihí nghiêm ngoài trời bằng xuyên lĩnh. 20276-74 - Đất. Phưcmg phap xác định môđun biến dạng ớ ngoài Irò'i hằng nén nj’aiig (proixióniót). 23161-78 - Đất. Phươiig pháp xác dịnh các đặc trưng lún ưcýt trong pliòiiii thí nghiệm. 20522-75 - Đất. Phương phápxử Iv Ihốiig kẽ các kết CỊuả xác dinh dặc litnitỉ 1.6 . Số liệu vể điều kiệii khí hàu của vùng xây dựng phải lấy theo các cliỉdẫn của quy phạm vé khí liậu xây dựng và clia \'ật lý. 1.7. Đê có thẽ sử dụng nhữiiíí kinh nghiệm xây dỊmiĩ, khi thiêì kê nen phìti có nhữiig sỏ liệu \ ’ề: điều kiện địa chất cónu tiinh CLÌa vùng xây dựng, kết cấu nhà và công trình định xây. lái trọng, loại và kích thước móng, áp lực tác dụng lên đâi liền, độ biến dạng cúa nền và công irình đã được quan trắc. Những số liệu trên sẽ cho phép đánh giá dầy đủ điều kiện địa chất còiig trình cửa công tiinh định thiết kế, trong đó có các đặc trưng của đất cho phép chọn loại và kíeh thước móng hợp lý nhất, chọn chiều sâu đặl mónơ v.v... 1.8. Đế có thể tính toán đưọc diéu kiện xây dựng địa phương, phải cỏ đáy đù những số liệu về khả nãng thi công của tkm vị xây dựng, trang ihiết bị của don \'ị ấy, điểu kiên khí hậu dự kiến trong thời kỳ ihi cõng nền, móng và trong toàn bộ giai doạii xây dựng cot khỏng. Hiện nay dã ban hành CH-225 79 (N.D).
Những sỏ liệu nàv có thế giữ vai trò quvêì dịnh trong việc chọn kiểu móng (ví dụ như cliọn I1CI1 thiên nhiên hay móng cọc), chiều sáu đặt móng, phương pháp gia cố nền v.v... 1.9. ũ iái pháp kết cấu của nhà hoặc công trình định thiết kế và điểu kiện sử dụng sau này là nhữne điều cần tliiêì cho việc chọn kiểu móng và tính toán ảnh hưởng của các kết càu bc-ii trên đến sự làm việc của nen và cũng là cần thiết cho sự hiệu chỉnh những yêu cáu đũi với độ biến dạng clio phép v .v ... 1.10. Việc so sánh tính kinh tế - kỹ thuật các phương án của các giải pháp thiết kế ncn và inóna là cần thiếl dê cliọn dược giái pháp thiết kế tin cậy và kinh tế nhất, trừ trường liọp sau này phải hiệu chỉnh trong quá trình xây dựng với những chi phí bổ sung kliôii2 thê’ tránh khỏi vê vật iư. ihiếl bị và ihời gian. - 1.11 (1.4). Kết quả nghiên cứu địa chất công trình đất nền phải gồm các số liệu cần cho việc giải quyết các vân đề. - Chọn kiêu nền và móng, xác định chiều sâu đặt móng và kích thước móng có dự kiến đếii những thiỉy đối có the xảy ra (trong quá trình xây dựng và sử dụng) vé điéu kiện địa cliâì cõng trình và địa chất thủy văn, trong đó kể cả tính chất của dất. - Chọn các phương pháp cái tạo tính chất của đất nền (trong trường hợp cần thiết). - Quy định dạng và khối lượng các biện pháp thi công. - 1.12 ( 1.5). Không cho phép thiết kế ncn nhà và còng trình mà không có - hoặc có nhưng khổng đầy đủ - căn cứ địa chất công trình tương ứng để giải quyết các vấn đề nẽu ớ điểu 1.11 ( 1.4) của Chí dản này. 1.13. Kêì quả nghiên cứu địa chất công trình và địa chất thủy văn trình bày trong báo cáo kỹ thuật khảo sát phải bao gồm: u) Những số liệu vể vị trí vùng dự kiến xây dựng, điều kiện khí hậu và động đất của vùng ấy, cóng tác nghiên cứu đất và nước ngầm đã tiến hành trước đây; b)Những số liệu vể cấu tạo địa chất công trình và thành phần thạch học của các lớp đất, những hiện tượng địa chất vật lý, địa cliất công trình và những hiện tượng bất lợi khác quan trắc được (cactơ, trượt lở, lún ướt và trương nở của đất, khai thác mỏ v.v.. c) Những số liệu về điểu kiện địa chất thủy văn có nêu rõ độ cao xuất hiện và ổn định của mực nước ngầm, biên độ dao động mực nước và lưu lượng nước, quan hệ thủy lực giữa các tầng chứa nước với nhau và giữa nước ngầm với các dòng và khối nước mặt nằm gần nhcĩt, độ ãn mòn của nước đối với vật liệu kết cấu móng; d) Những số liệu vể đất ở khu vực xây dựng gồm: thứ tự địa tầng của các lófp đất bị nén dưới nển, hình dạng thế nằm của các lớp đất, kích thước của chúng theo diện và theo chicu sâu. tuổi, nguồn gốc và tên gọi, thành phần và trạng thái của các dạng đất khác nhau; đặc trưng cơ lý của các lớp đất đã phân chia. 7
Tùy thuộc vào dạng đất đá, đặc trimg cơ lý cần phải xác định là: - Tỷ trọng, dung trọng và độ ẩm đối với tất cả các dạng đất và đá; - Hộ số rỗng đối với đất không phải là đá; - TTiành phần hạt đối với đất vụn hòn iớn và đất loại cát; - Chỉ số dẻo, độ sệt và sức chống xuyên đơn vị đối với đất loại sét; - Góc ma sát trong, lực dính đơn \'ị và môđun biến dạng đối với tất cả các dạng đấit; - Hệ số thấm; - Hệ sô' cố kết đối với đất loại sét no nước khi độ sệt I, > 0,5, đối với đất than bùn và biùn; - Sức chống nén tức thời một trục, hệ số hóa mềm và độ phong hóa đối với đá; - Độ lún ướt tương đối, áp lực lún ướt ban đầu và độ ẩm tới hạn ban đầu đối ' ới đất lún ướt; - Độ trương nở iưong đối, áp lực trương nở và độ co ngót tuyến tính đối \ới clấi trương nở; - Hệ số phong hóa đối với đất éluvi hòn lớn; - Thành phần muối (định tính và định lượng) đối với đất nhiễm muối (muối hóas - Hàm lượng tàn tích thực vật đối với đất không thuộc loại đá (mức độ than bùn Ịnóa) và mức độ phân hủy của đất ihan bùn. Trong báo cáo kỹ thuật khảo sát, bắt buộc phải nêu rõ phương pháp xác định cic đặc trưng của đất ở ngoài trời và irong phòng thí nghiệm đã áp dụng. Kèm theo báo cáo kỹ thuật khảo sát, phải có các biểu, bảng tổng hợp các chỉ tiêiu cơ lý của đất, sơ đồ các thiết bị đã sử dụng khi thử nghiệm ở ngoài trời, cột trụ địa tầag các còng trình thărn dò và các mặl cắi địa chấl công trình. Trên các mặt cắt địa chấ' c:òiig trình, phải chỉ rõ tất cả các vị trí đã lấy mẫu đất và đã thí nghiệm đất ở ngoài trời. e) Bản dự báo sự thay đổi điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn cLa khu vực xây dựng, trong quá trình xây dựng và sử dụng nhà và công trình. Các đặc trưng của đất phải được biểu thị bởi các trị tiêu chuẩn; còn với lực dírh đem vị góc ma sát trong, dung trọng và sức chống nén tức thời khi nén một trục của đái thì phải có thêm cả trị tính toán. Nguyên tắc tính các trị tiêu chuẩn và trị tính toán trìrh bày ở các điểu 3.49 H- 3.65 (3.10 3.16) của Chỉ dẫn này. 1.14. Việc dự đoán khả nãng thay đổi điều kiện địa chất thủy văn trong quá trìr h xày dựng được thực hiện theo các chỉ dẫn nêu ở các điều 3.105 -ỉ- 3.112 (3.17 3.20) riiêng việc tính toán khả.năng thay đổi các tính chất xây dựng của đất được tiến hành th;o c;íc chỉ dẫn nêu ở điều 3.98 ^ 3.103. 8
Phần 2 TÊN ĐẤT NÊN - 2. ì (2.1). Khi thuyết minh kết quả khảo sát và thiết kế nền, móng và các phần khác nằm dưới mặt đất của nhà, công trình, phải nêu tên đất nền theo những quy định của phần này. Kèm theo tên đất, phải có tuổi địa chất và nguồn gốc của chúng. Trong trường hợp cần thiết, cho phép đưa thêm vào các tên gọi và đặc trưng phụ khác (thành phần hạt của đất loại sét, mức độ và tính chất của đất nhiễm muối, dạng đá đã hình thành đất êluvi; mức độ bị phong hóa khí quyển khi chúng lộ ra ngoài mặt đất, độ cứng khi khai đào v.v...), tính đến loại và đặc điểm xây dựng cũng như các điều kiện địa chất tại chỗ. Tên gọi và đặc trưng phụ không được mâu thuẫn với tên đất được quy định ớ phần này. 2:2. Khi thuyết minh kết quá khảo sát, dùng để lập thiết kế nền và móng của tất cả các dạng nhà và công trình, cần sử dụng một hệ thống tên đất thống nhất. Việc gọi đúng tên đất và xác định tất cả các đặc trưng trạng thái của đất là rất cần thiết cho việc giải quyết những vấn đổ sau: chọn loại móng kinh tế nhất, chọn phương pháp cải tạo tính chất đất nền và phương pháp thi công nền, móng v.v... Hệ thống tên đất thống nhât và thuật ngư thông nhát dùng khi mỏ lả trạng thái đất chcì phép có thể sử dụng một cách đầy đủ nhất những tài liệu lưu trữ về các kết quả khảo sát trước đây, nhờ đó giảm khối lượiig công tác khảo sát ngoài trời, đồng thời có thể tiến hành hệ thống hóa bằng phương pháp thống kê để lập bảng tổng hợp các đặc trưng đất. 2.3. Danh mục tên đất chỉ phản ánh những phân vị đất quan trọng nhất và những đặc trưng quyết định nhất về trạng thái của đất dưới tác dụng của tải trọng. Trong trường hợp cần thiết, cho phép đưa thêm vào danh mục các phân vị đất và đặc trưng phụ khác, nhưng không được mâu thuẫn với những quy định của phần này. Những phùn vị và đặc trưng phụ đó có kể đến loại và đặc điểm xây dựng và được nêu trong các t|uv phạm thiết kế các loại nhà và công trình tương ứng. T h í dụ. Khi chia đất loại sét thành những dạng khác nhau thì trong danh mục này (lùng chí số dẻo, và chia ra thành ba dạng sau: á cát, á sét và sét, Theo "Chỉ dẫn thiết kế nền đường sắt và đường bộ" (CH 449 - 72), đất loại sét được chia thêm thành những r i o ; i p a 3;ie jie H n e t r o n g n g u y ê n b ả n .
phân dạng khác nhau bằng cách, cìme với chỉ số dco, phải sử dụng cà nluTnc sô liêu phân tích thành phần hạt (xem bân” 2. 1). Bảng 2.1 Hàm lượng hạt cát có c5 hạl từ Dạng đâì Chi sổ dct) lj 2 dến 0.05m m {% theo trọng lượng) Nhẹ thỏ >50 Nhe > 50 0.01 < Ij s 0.07 A cát Bụi 20 - 50 Bụi nặng 40 0.07 < I ,ịS 0 .1 2 Bụi nhẹ i 40 0.12 < s 0.17 Bụi nặng 40 0 .17 < Ij < 0 . 2 7 Bụi ít hơn hạt bụi có cỡ hạt Cl>cl 0.05 - 0,005m m Mờ 1 Không quy định I, > 0.27 1 -J Chú thích: Đối với á cát nhẹ thỏ thi tính ca hàm lượng các hạt có kích thước 2 - 0,25mm. Chí dẫn này đã nhấn mạnh rằiiii, trong trường hợp có sự sai khác vé dạng đất, xác định theo hàm lượng hạt cát và theo chí sô' (lẻo thì phải nhận tên đất xác dịnli Ihco chi sô dco. Trong tiêu chuấn này đã bao gổin cả cách phân loại đất nhiỗm muối theo độ nhiổm muối (có xét đến đặc tính của nó \v mạt định tính). Phân loại này áp dụng cho việc xày dựng đường và đã tính tới những dặc điếm củíì loại xây dựng này. 2.4. Khi mô tả đất, trong báo cáo kỹ thuật khảo sát địa chất công trình phải có nhữiig số liệu vé tuổi địa chất và nguồn gỏc liình thành của đất. Những sô' liệu nàv rất cầii thiết cho việc sử dụng các bảng chỉ liêu về độ bền và biến dạng [xem các bảng 3.12 (1 pliụ lục 2) 3.14 (3 phụ lục 2)]. - 2.5 (2.2) - Đất đá được chia ra đá và đất. a) Đá gồm có: phún xuất, biến chất và trầm tích có mối liên kết cứng giữa các hạt (dính kết và ximăng hóa), nằm thành khối liên tục hoặc khối nứl nẻ; b) Đất gồm có: - Đất vụn hòn lớn, là loại đãt khòng có mối liên kết ximăng hóa, các hạt lớn hơn 2mm chiếm trên 50% lính theo trọng lượng của các hòn vụn đá kết tinh hoặc trầm tích; 10
- Đât loại cát là loại đát tơi, ở trạng Ihái khỏ chứa dưới 30% hạt lớn hơn 2mm theo trọng Urợng \'à không có tính dẻo (đất không lãn được thành sợi có đường kính 3inin hoặc chỉ số dẻo của nó lj < 0,01); - Đất loại sét là loại đất dính có chi số dẻo Ij > 0 ,0 1. Chú thích: Chi số dẻo cùa đất là hiệu số độ ẩm, biểu diẻn bàng số thập phân, ứng với hai trạng thái cúa đất: ở giới hạn nhão và ờ giới hạn lãn W j . 2.6. Đá và đất rất khác nhau về tính chất. Đá thực tế coi như khòng bị nén nhỏ lại ở tât ca (.'ác cấp tải trọng thường gặp trong xây dựng nhà, công trình công nghiệp dân dụng. Vì vậy, khi xây dựng trên nền đá, chỉ cần tiến hành tính toán cho trạng thái tới hạn thứ nhài theo khả nãng chịu lải của nền (độ bền). - Đát, ngược lại, do yếu và bị nén nhò lại nhiều hơn nên việc tính toán nền chủ yếu tión hành theo trạng thái tới hạn thứ hai - theo độ biến dạng; trong nhiều trường hợp, như tiêu chuẩn thiếl kế đã quy định, còn phải tính toán kiếm tra cả khả năng chịu tải cua ncn. Báng 2.2 (1) Dạng đá Chi tiêu A. l l ì c o sức cliống nén tức thời niội irục Rp (kG/m“) - Rai bcn R „> 1200 - Bẽii 1200 > R , > 500 - B cmi \'ĩi'a 5 { )0 > R ,,> 150 - ít ben 1 5 0 > R „ > 150 - Đá nửa cứiìg R „Kph>0,9 Pliong hóa - Đá nằm ihàiih từng đám bị nứt né: 0.9 > Kp|,>0,8 - Phong hóa mạnh (đá inác - nơ) - Đá nằm ihành từng đống vụn rời: K|,(, < 0,8 2.7 (2.3) - Đá được chia ra thành từng dạng khác nhau, theo báng 2.2 (1), tùy thuộc vào: Sức chốnơ nén tức thời một trục ớ trạng thái no nước R„; 11
- Hệ số hóa mềm Kp, (tý số giữa sức chống nén tức thời một trục ở trạng ihai .110 nước và ở trạng thái hong khô); - Độ phong hóa Kpi, (tỷ sò' aiửa trọng lượng thể tích của mẫu đã bị phong hóa \ ới trọng lượng thể tích cùa mầu chưa bị phong hóa của cùng đá ấy). Đối với đá có khả năng hòa tan trong nước (muối mỏ, thạch cao, đá vôi V.V.. ), cần phải xác định cả độ hòa tan của nó. 2.8. Dựa theo nguồn gốc sinh thành, đá được chia ra các loại: phún xuất (mácma), biến chất và trầm tích (bảng 2.3). 2.9. Độ bền của đá, được đăc trưng bằng sức chống nén tức thời một trục R„, thay đối trong một phạm vi rộng và phu thuộc vào điểu kiện thành tạo đá, thành phần khoáng vật của đá và thành phần chất gắn kết (ximãng) cũng như độ phong hóa. Dựa theo sức chống nén tức thời một trục ở Irạng thái no nước, đá được chia ra các dạng khác nhau theo bảng 2.2 ( 1). Báng 2.3 Nguồn gốc sinh thàiih của đá Tên đá - Macma (phún xuất) Graniu cĩiôrit, xiénịt, gabrố, liparit, trakhit, andêzit, pooc-phia, poíx:phi;u‘ii, điabaz. hayiiii. tuf. dăin kết tuf, v.v... - Biến chất Gímíii. quaczit. dá phiến kết linh, dá phiến sét. filit (đá là séỉ inica). dã sừng . - đố. hoa. ngọc bích v .v ... - 'lYám tích ^ Kí! (ximung lìóa); cuội kcì, clãni kcu cát kêĩ. bội kôì, SCI kết. iufu. B. Hóa học và sinli hóa: đảii bạch (gezơ), điatỏinit (đá táo cát), clá vôi. đôlòinii. đá pliấn, sct vôi. thạch cao. anhyđrit, m uối mỏ v.v... 2.10. Để đặc trưng cho mức đỏ eiảm độ bền của đá khi no nước, cần phải xác định hệ số hóa mềm của đá ở trong nước K,„. bằng cách thí nghiệm các mẫu đá ở 2 trạng thái là hong khô và no nước. Thuộc vào loại đá rất dề bị líiám dộ bền khi no nước (giảm đến 2 - 3 lần) gồm có: (lá phiến sét. cát kết có chất gắn kết là sét, bột kết, sét kết, sét vôi, đá phấn. Chúng thuộc loại đá nửa cứng. 2.11. Đối với đá bị hòa tan trong nước, cần phải xác định độ hòa tan của nó. Độ hòa tan của đá phụ thuộc vào thành phần hạt khoáng và thành phần ximăng gắn kết. Đá macma, đá biến chất và đá trầm tích được gắn kết bằng ximăng silic (cuội kết chứa silic, dãm kết, cát kết, đá vôi và đản bạch), không hoà tan trong nước. Những loại đá sau đây thuộc loại bị hòa tan và được liêt kê theo độ hòa tan tăng dần: - Klìó Ìì()a tan: đá vôi, đôlômít. cuội kết và cát kết chứa vôi. Độ hòa tan của những clá này đạt từ vài chục đến vài trăm milisam trong một lít nước; 12
- H(>a lan vửii: thạch cao, anhvcli il, cuội kết chứa thạch cao. Độ hòa tan cùa nhửntỉ đá này dat lới \'ài earn trong một lít nước; - Dc hòa lan: niuối inỏ, có dộ hòa tan hơn lOOg trons inộl lít nước. Do nước thăm qua nhúiití khc nứt cLia loại đá bị hòa tan trong nước nên có thể tạo thành nhũìig hang dộim cacíơ. 2.12. Chịu tác dụng cúa nhữim quá tiinh phong hóa tự nhiên, đá không còn đặc xít và n,!iu\ cn khối mà bị nứt né. sau dó bị phá húy \'ỡ vụn thành những hòn, mánh to nhó khác nhau. Khoáim cách giũa các hòn, mánh đó được lấp dáy bằii2 những \'ật liệu có cỡ hạt nho !n)H. ÜO phona hóa, lính chãi cúa đá bị xâu di. Đánh uiá đá theo độ phong hóa Kpi, bàng cách so sánh trọng lượng thế tích của mẫu d.i t!ã bị p h o n g h ó a ớ dicu kiện thiên nhiên Yi với trọn g lư ợn a Ihê tích c ủ a m ẫ u đ á c h ư a bi phoni! hóa (ngLiyéii khối) 7,,,. Đôi \'ới đá macma, trọng lượng ihể tích có thể lấy baiiiz trọng luọìm riêng của nó \'à tham kháo trong các SÜ tay hướng dẫn chuyên mồn. i 'h í du: Khi kháo sát tại một \'ị trí xây dựna, ớ độ sâu 8m dưới lớp phú đệ tứ, đã phát hicii dá \'ôi iLiổi cacbon. Phán trẽn đá vòi bị phoiiH hóa inạnli hơn. sau đó chuven sane daiiíz khối dá nứt né và cuối cìins là dạna đá neuvẽn khối, không phong hóa. Trong ba dói ko trẽn đéu đã làv mầu tic xác định sức chốim nén lức thời một trục \’à trọno lượng llio lícli. O lứp đá vôi trên cùn2, bị phon» lióa mạnh nhât, đã lấy 9 mầu đá dể xác định tiọnu lượnti Ihẽ lích \'à thu được kếi t|uá Iiliư sau: y|(g/cm'): 2.02: 2,09; 1.81; 1.96; 2.12; 2,34: 2.21; 2.(K); 1.92. Tmng bìnli la 2,03g/cm '. Đôi \'ới dá \'ỏi nguyên khối không phong hóa, đã lấv 7 mẫu và thu được trọng lượng tliẽ lícli như sau: (g/cm'): 2,58; 2.68; 2,54: 2.65; 2,84; 2,78; 2,98. TrLin» bình là 2.72g/cm '. Ti sổ siữa Ỵ| và Ynj, cúa đá \’ôi là 0.73. nhỏ hưn 0,8. Do đó. phần trên của đá vôi thuộc loại đá hị pliong hóa mạnh. 2.13. Đối vứi những loại đất đá nằm ở ranh giới phân cliia giữa đá và đất (ví dụ đá nứa CÚÍ11Z \ ’à đất sét cứiig bổn \ữno). cho phép dựa vào kinh nahiệiTi địa phương khi nghiên cứu và xàv dựng ớ liên nhữim đất ấy mà quyếì định vấn clé xếp chúng vào một irono nliũTiíi nhóm đất kế Iiên. - 2.14 (2.4). Đàì hòn lớn \'à đất loại cát, tùv ihuộc ihành phần hạt. được chia thành nliững dạng khác nhau theo bàn« 2.4 (2). Ten dấl hòn ló’n \'à dất loại cát quy dịnh theo báim 2.4 (2). Cẩn bổ sung thêm độ khốiiti dồnu nliất cúa thàiih phán hạt IJ, xác định theo công thức: 13
( 2 .1 ) v D d,„ Trong đó; đường kính của hạt mà các hạt có đường kính nhỏ hơn nó chiếm 60% trọng lượng đất; d]()- đường kính của hạt mà các hạt có đường kính nhỏ hơn nó chiếm 10% trọng lượng đất. Bảng 2.4 (2) Dạng đất hòn lớn và đất Phân bố của hạt theo độ lớn. tính bằng Chú thích loại cát irọng lượng của dất hong khô A. Đất hòn lớn: - Tàng lăn (khi có hạt sắc " Trọng ỉượiìg các hạt lớn hơn 200m ni Đ ế định lên đất theo bảne cạnh thì gọi !à khối đá) c h iế t n trẽn 509c. 2.4(2). phái cộng dồn phần - Cuội (khi nhiều hạt sắc - Trọng lượng các hạt ỉớn hơn lOmm irăm hàm lượng hạt của đíYt cạnh ihl gọi là dăm) chiếm trén 50%. nghiên cứu: bắt đầu lừ các hạt - Sỏi (khi nhiều hạt sắc - Trọiig lượng các hạt lớn hơn 2niiTi lớn hơn 200m m . sau đó là các cạnh thì gọi là sạn). c h i ế m írẽn 5 0 % . hạt ÌỚII hơn lOmm. tiốp đến là các hại lớn hơn 2mm v .v ... B. Đất loại cát; - Cát sỏi - Trọng lư ơ n s các hại lớn hơn 2mm Tên đất ỉấy theo chỉ ĨÌÕLI dáti chicni Irẽn 25%. tiên được thỏa mãiì trong ihi'r - Cát thò - ^lYọng iirợíie các hạt lớn hơn 0,5mĩn tự lòn gọi ớ bảng 2.4(2). chiếni trên 509c. - Cáí trung - lYọns lirợiis các hạt lốn hơn 0.25m m c h iế i ìì trẽn 50%. - Cát mịn - lYọne ỉượng các hạt lớn hơn 0.1 mm chiếm 75% hoặc hơn. - Cát bụi - lYọns ỉượns các hạt ỉớn hơn 0.1 mm chiếm dưới 75%. Khi trong đất hòn lớn có chất lấp nhét là cát chiếm trên 40% - hoặc chất lấp nhét là sél chiếm irên 30% - tống Irọng lượng của đất hong khô, thì trong tên gọi của đất hòn lớn phải ghi cả tên của chất lấp nhét và phải nêu đặc trưng trạng thái cúa nó. Dạng của chất lấp nhét phai định theo bảng 2.4 (2) hoặc bảng 2.12 (6 ) sau khi đã tách các hat lớn hơn 2min khỏi mẫu đấl hòn lớn. 14
2.15. Để xác định thành phần hạt của mẫu đất, người ta dùng sàng để sàng. Đối với đất cát, thành phần hạt được xác định theo các Tiêu chuẩn nhà nước hiện hành. Đối với đất hòn lớn, cũng dùng phương pháp tương tự, nhưng trọng lượng mẫu đất phải iấy tăng lên (tến 2 - 4 kg và sử dụng bộ sàng có lỗ lớn hơn. 1 rong thực tế khảo sát địa chất công trình, thường sử dụng tên hạt đất theo bảng 2.5, tùy thuộc vào độ thô của chúng. Để định tên đất, sau khi phân tích mẫu phải cộng dồn phần trăm hàm lượng hạt có độ thô khác nhau. Thí dụ: Đối với đất cát thu được kết quả phân tích thành phần hạt trình bày ớ bảng 2.6 . Bảng 2.5 Tên hạt đất Kích thước hạt d(mm) Táng lăn (khi hạt sắc cạnh, gọi là khối đá) d >200 Cuội (khi hạt sắc cạnh, gọi là dăm) 200> d >10 Sỏi (khi hạt sác cạnh, gọi là sạn) 10>d>2 Cát 2 > d > 0.05 Bụi 0.05 > d > 0,005 Séi d < 0,005 Báng 2.6 Cỡ hạt (mni) > 10 1 0 -5 5 - 2 2 -1 1-0,5 0,5 - 0,23 0,25-0,10 0,10-0,05 0,05-0,01 0,0 1 -0 ,0 0 5 < 0,005 lliành phần 0 0 0 1,7 13,2 40,2 33.9 5,9 1,5 0,7 2,9 hạt (%) 1 Vì tổng thành phần hạt lớn hơn 2mm chiếm 0%, nên đó không phải là sỏi. Vì tống thành phần hạt lớn hcm 0,5mni chiếm 14,9%, nên đó không phải là cát thô. ở đây, tổng thành phần hạt lớn hơn 0,25mm chiếm 55,1%, tức là chiếm trên 50%, vậy đất thuộc loại cát trung. 2.16. Để xác định độ không đồng nhất của đất hòn lớn và đất cát, phải dựng đường cong tích phân thành phấn hạt, có trục hoành biểu thị đường kính hạt, tính bằng mm (để giảm bớt kích thước đồ thị, trên irục hoành nên dùng tỉ lệ lôgarít), và trục tung biểu thị tổng hàm lượng hạt, tính bằng phần trăm, được cộng dần từ hạt có kích thước nhỏ nhất (hình 2 . 1). Việc xác định giá trị u theo lilnh tự bắt buộc là cần thiết cho thiết kế các công trình thúy lợi và đường. 15
T h í dụ: Hình 2.1 là ducờiìu coim lích pliãii \'õ ihco số liệu cùa bánii 2.6. Bang cách VC 2 đường tháng nằm ngans. Iưdnu ứnu \'ó'i hàm lượn« 109; \'à 609r. cho lới khi cãl duừno cong ớ 2 điếm, la cổ d,() = 0.(W. = 0.3inm. Vậy u = 3.3. Do dó cát được coi là kliôim ctổnỵ nhài (vì u > 3). 100 % 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.0101 0.C1 0.1 5 10 d(mm) l l i ỉ ì h 2 J . Diayiiĩ^ Ỉỉc ỈI p ỉ ì í ỉ i i Ị l ì à n ỉ ì p ỉ ì ẩ ỉ ì ÌÌ Ọ Ỉ c ủ ĩ í r o Ị ỉ ' ^ ỉ ỷ l ệ h á i ì l á ' ^ a r i í 2.17. Đấí hòn lớii chứa clial lap ỉìlìél có cỡ hạl nhò hơn 2iTim. 'Fính châì cùa đấl lìòn ló’n phụ Ihuộc râì nlìicu \'àio cliat lap nhói (cái hoặc sét) hàm liío’im phán irãm của chal lấp nlìct \ à đặc Iriíng trạng lliiíi ciia nó. Dang cliâì láp nhcl \'à c.lặc irưiig Iraiig itìái cùa nỏ phãi dươc ulii rò nêu như chãi lap nhél là cál ciiièin Ircn 40% \à là sót khi chiciìì trcii 30^.'^ . Lúc xác định áp lực tính toán lác dụng \cn nen càu lạo btởi dat hòn lớii. du'ọ'c phép xác dịnh đạc irưng độ bcn (C’ \'à (p) llic o chủl làp nhcl i:ỉcu nliLí liàiiì kỉọTii: cĩia châì lấp ĩihct vưọl quá các uiá Irị nêu ờ đi
Bảng 2.7 (3) 'ĩên đáì hòn lón. theo mức độ phong hóa Hệ số phong hóa Kph J - Không phong hóa 0< K ph,,
ü) b} H ỉ n h 2 .2 . T r ô n g q u a y d e xác ííị lili Ih'’ s.) I -’hon i; lióơ í lia dût vụn h òn Uïn: a ) Toủii càiìl: íliié't bị: bl Mặl cal ndiiiỊ: 1- bản lé; 2- vỏ; 3- thép goc .'SOx.ĩOx.-ĩ; 4- Ilià.ih btl-n; 5- sườn cứng: 6- ống bọc. 2.2Ü. Hệ sô' phong hóa cùa đất hòn lớĩi, hình Ihàiih do kẽì quả của quá trình phong hóa đá trầm tích (sét kết, bột kết, sét vôi \'à phiến thạcli sét), dưực phép xác định bàng cách nghiên cứu sự thay đổi thành phần hat dấi khi bị phong hóa bổ sung trong thời gian ngấn (ở ngoài trời hoặc trong phòng thí nghiệm), bằng phươiiíi pháp luân phiên làin ẩin và sấy khò đất: 3 - 4 lượt. Trị của các hệ số K| và K(| - trong cóng thức (2.2) (2) xác định bằng phương pháp sàng - được lấy như sau: K| là trị xác dịnh sau khi làm ẩm và sấy khô, K(| là trị tương ứng với trước lúc bắr; đầu thí nghiệm phong hóa thời gian ngắn. 2.21. Được phép đánh giá sơ bộ, một cách gán đúng, độ phong hóa của đất hòn lớn êlũvi, thành tạo từ đá macma và đá liầm tích, dựa vào thành phần hạt của chúng. Khối đá và đất dăm được coi là không bị phoniz hóa nếu như trọng lượng của các hạt cỡ lớn hơn lOmm chiếm trên 50%, trọn« lượne của các hạt cỡ bé hơn 0,1 mm chiếm dưới 18
5% trọng lượng mẫu đất, và các mảnh vụn không bị mém hóa trong nước, không bị vỡ ra klii dùng tay bóp. Đất được coi là bị phong hóa yếu nếu trọng lượng của các hạt cỡ lớn hơn lOmin chiếm ít hơn 50% và trọng lượng của các hạt cỡ bé hơn 0,1 inm chiếm từ 5 đốn 10%, các mảnh vụn bị mềm hóa một phần trong nước, nhưng không bị vỡ ra khi dìing tay bóp. Đất được coi là bị phong hóa mạnh nếu trọng lượng hạt cỡ lớn hơn 2mm cliiốm hơn 50% và trọng lượng hạt cỡ bé hơn 0,1 mm chiếm hơn 10%; các mảnh vụn dễ hi mềm trong nước, dễ bị mài mòn và bị bẻ vỡ bằng tay. - 2.22 (2.6). Đất hòn lớn và đất cát được chia theo độ no nước G (phần nước chứa trong thể tích rỗng của đất), ghi trong bảng 2.8 (4). Bảng 2.8 (4) Tèn đất hòn lớn và đất cát theo độ no nước Đ ộ no nước G - ít ám 0 < G < 0.5 - ^T1 0.5 < G < 0.8 L - No nước 0,8 < G
2.23. Dựa vào cõng thức v2 3)
theo còng thức (2.4) (4) sau khi xác định được độ ẩm của các mảnh vụn hòn lớn và của chất lấp nhét. Độ ẩm của các mảnh vụn hòn lớn được xác định bằng cách sấy khô mẫu đất gcm toàn các mảnh vụn. Độ ẩm của chất lấp nhét được xác định như sau: tách bỏ những mảnh vụn lón ra và lấy mẫu đất gồm chủ yếu là chất lấp nhét xác định độ ẩm của mẫu dất này bằng phương pháp sấy khô; sau đó đem đất này sàng qua sàng có lỗ 2mm và xác định hàm lượng hạt có kích thước hơn 2mm. Độ ẩm của chất lấp nhét W | được tính theo công thức: w (2.5) 1-Tl Trcng đó: w - độ ẩm chung của mẫu đất, tính bằng số thập phân; V/2 - độ ẩm của các mảnh vụn hòn lớn, tính bằng số thập phân; r| - hàm lượng của các mảnh vụn hòn lớn chứa trong mẫu đất, túứi bằng số thập phân. Đệ ẩm của chất lấp nhét được dùng để đặc trưng cho trạng thái của nó, nhưng nếu cliấi líp nhét là sét thì dùng để tính chỉ số sệt. Bảng 2.11 (5) Độ chật của cát Dạng cát Chặt Chật vừa Rời A. Theo hệ số rỗng e - C^li sói, cát thô và cát trung e < 0,55 0,55 < e < 0,7 e > 0 ,7 - (!áim ịn e < 0.6 0,6 < e < 0,75 e > 0,75 - Cáibụi e < 0,6 0,6 < e < 0,8 e > 0.8 B. Tlieo sức chống xuyên tĩnh Pị, (kG/m‘) - C3ái thò và cát trung (không phụ thuộc dộ ẩin) p ,> 150 150>p, > 50 p ,< 5 0 - Cá! mịn (không phụ thuộc độ ẩm p, > 120 1 2 0 > p ,> 4 0 p ,< 4 0 a) 1 ẩm và ấm p, > 100 1 0 0 > p ,> 3 0 P i< 3 0 b) '^0 nước P ị> 70 70 > p, > 20 p ,< 2 0 c . Theo sức chống xuyên động quy ước Pj, (kG/m^) - Cá thô và cát trung (không phụ thuộc độ ẩm) P j> 1 2 5 1 2 5 > P j> 3 5 Pj < 35 a) 1 ám và ám P j> 110 1 1 0 > P j> 3 0 Pđ < 30 h) Mo nước P j> 8 5 85 > > 20 P j< 2 0 - Cá ít ẩm và ấm P j> 8 5 85 > Pj > 20 p ,< 2 0 Chú thích: 1. Không cho phép dùng xuyên động để xác định độ chặt của cát bụi no nước. 2. Khi xuyên đất, dùng mũi xuyên hình nón, có góc ở đỉnh là 60° và đưòrng kính là 36mm - cho xuvên tĩnh, 74mm - cho xuyên động. 21
Cung lliiív (2.4) (4). CI'I xci Jen díộ Ịilumy hỏa cùa các máiih vụii hòn lớn, qiiyèì dịnh kliá n à n g liúl nirớc c úa (. ai. ináiili niày : klii các mành vụn k h ò n g bị p h o n g hóa , Kphj = 0. - 2.26 (2.7). Cát đươc chia llnc(j dộ chặl, nêu ở bảng 2.11 (5), tùy thuộc vào hộ số rồng e; hệ số nàv dirợc xác điịnln ỏ' phòna ihí nghiệm dựa vào mẫu đất nguyên dạng lioặc tùy thuộc \'ào kèl quá xiiiv'ên dáì níioài hiện trường. 2.27. Khi có đủ luân chứ.ng, dlưực phép SỪ dụng độ chặt, xác định bằng so sánh hệ số róiig cúa đất cát tự nhiên vó':i liẹ số laiiti cúa cliính đất ấy ớ trạng thái chặt tối đa và xốp lối đa, như một đặc li im» bỏ SLI11Ị2 của độ chặt cúa đất cát. Nhưng, trong mọi trường họp, đéu phái định tên đất cái Ihco độ chiặt dựa \ ào hệ số rỗng cho ớ bảng 2.11 (5). Còng tác lấy mẫu cál niauyên dạmg tiến hành theo tiêu chuẩn nhà nước hiện hành. T h í dụ ; Trong niột lóp cát truing,, lấy 12 mẫu nguyên dạng để xác định hệ số rỗng và có kết quả như sau: 0,52;, ũ,5>4;, 0 ,53; 0.55; 0,57; 0,58; 0,57; 0,58; 0,60, 0,60; 0,61 và 0.61. Trong dãy số liệu n;àv, có miột phẩn các trị số xếp cát vào chặt, một phần khác lại xếp cát vào loại chát vùra. V ậv nếu điéu này không liên quan đến việc hiện diện trong lứp cát một tháu ki'nh, th)i pihải tính hệ số rỗng trung bình e và cho kêì quả là 0,.‘S7. Do đó, phải xếp lớp cá.t này v'ào loại cái chặt vừa. 2.28. Công tác xuyên điộrr.g và xwy(ên tĩnh trong đất cát,để xác định dộ chặt, được tiến hành theo các tiêu chuấn n.hàtnưóvc Ihiên hành. Khi đồn g thời xác dịuih đ(ộ chĩat (Củ:a dất Ciíl bãn» phưcmg pháp xuyên và phương pháp lấy mẫu cát nguyên dạng, các g ii I.1Ị p, \’à p,| cho ứ bảng 2.11 (5) có thể được xác địiili chính xác thêm đối với đâì ớ cùng k:hoảnh ẩy, - 2.29(2.8). Đấl loiìii sét điưực chia Ihàiili những dạng khác nhau dựa vào chi số déo cho ớ hàng 2. 121(6). IBảnị; 2.1 2 (6) Dạng dất sét Clií số dẻo I Á cát 0,01 < Ij| < 0,07 Á sét 0,07 < l j < 0,17 Sét I j > 0 ,1 7 Chú thích: 1. Khi irong đât lioạ i siét có nhữing hat lớn hơn 2mm thì thêm vào tên gọi ở bảng 2.12 (6) những chữ "có c uộ)i" ("có dãim") hoặc "có sỏi" ("có sạn") nếu hàm lượng của các hạt tương ứng chiiếmi 1 5 -- 25% t;he'.o tiọng Urợng, và thêm chữ "cuội" ("dãm") hoặc "sỏi" ("sạn") nếu ìhàim lưcợiiỊg của cáic hạt này Irong đất chiếm tới 25 - 50% theo trọng lượng. 2. Khi các hạt l'Ợni hiơn 2imm c:hitếiĩ:i trên 50'^/( trọng lượng đấl thì xếp vào loại đất vụn hòn lớn (điéu 2.5 ciủa Cỉhỉ *dẩn mày’)- 2.30. Chỉ số dẻo ì]j >củ,a cđấlí loại sél r.ính tlieo còng Ihức: l i - (2 -6 )