Các hiện tượng địa chất công trình

Caùc hieän töôïng ñòa chaát coâng trình Ths. Haø Quoác Ñoâng 05/2006 Noäi dung 1. Hieän töôïng caùt chaûy 2. Hieän töôïng xoùi ngaàm 3. Hieän töôïng kastô 4. Hieän töôïng tröôït ñaát I. Hiện tượng cát chảy Nội dung 1. Khái niệm 2. Nguyên nhân 3. Bản chất của quá trình 4. Dấu hiệu và phân loại 5. Biện pháp xử lý cát chảy 1. Khái niệm - Là hiện tượng đất mềm rời bảo hoà nước chảy vào công trình đào cắt qua nó như một dịch thể dẻo nhớt. - Trong thành phần của đất cát chảy có nhiều chất hữu cơ, hạt keo và hạt phân tán nhỏ. 2. Nguyên nhân - Nguyên nhân xảy ra hiện tượng này là do áp lực thuỷ tĩnh và thuỷ động của dòng nước - Ví dụ về khả năng đẩy nổi của nước Áp lực thuỷ tĩnh Chính là khối lượng thể tích phần đất chìm dưới nước. g’ : khối lượng phần đất bị đẩy nổi, hay dung trọng đẩy nổi: g’ = (gs – gn)(1 – n) Đất sẽ bị mất trọng lượng khi chìm trong nước VD Đất có tỷ trọng gs =2,65t/m3, độ rỗng n = 0,4, gn = 1,0t/m3, ta tính được: Dung trọng khô gd = (1-n).gs =1,6t/m3 Dung trọng đẩy nổi g’ = (gs – gn)(1 – n) = 1,0t/m3. Dung trọng tự nhiên g = gd + gn.n = 2 t/m3 Trọng lượng đất bị giảm một nữa so với điều kiện tự nhiên. Áp lực thuỷ động Khi nước vận động, ngoài tác dụng của áp lực thuỷ tĩnh, còn có áp lực thuỷ động tác dụng lên các hạt đất. Công thức: Dtđ = gn.I – (gn/g).(dq/dt) Nước dưới đất vận động với vận tốc thấp, nên bỏ qua vế sau của phương trình Nên Dtđ = gn.I 3. Bản chất của quá trình: TN của Terzaghi - 1933 Ứng suất toàn phần ở độ sâu (H + z) s = s’ + u Áp lực nước lỗ rỗng U = (H + z).gn Ứng suất có hiệu truyền lên cốt đất s’ = z.g’ Dâng cột nước trong ống đo áp (h), nước có chiều hướng đi lên, xuất hiện áp lực thuỷ động (Dtđ = gn.I) Dtđ = g’.(h + z + H)/z Áp lực thuỷ động sẽ làm giảm ứng suất có hiệu một giá trị bằng Dtđ s’ = z.g’ - Dtđ Nếu áp lực thuỷ động Dtđ đạt đến giá trị z.g’ thì s’ = 0, đất mất trọng lượng và bắt đầu chảy, tương ứng với gradien thuỷ lực tới hạn Ith = (hth + z + H)/z Gradien thuỷ lực càng lớn thì cát chảy càng mạnh. Hạ cột nước trong ống đo áp (h), nước đi xuống, đất ở trạng thái chặt hơn. Dtđ = g’.(H + z – h)/z Ứng suất có hiệu tăng lên một giá trị là Dtđ s’ = z.g’ + Dtđ 4.Phân loại - dấu hiệu nhận biết Cát chảy thật: Còn gọi là chảy xúc biến, có lẫn chất hữu cơ, hạt keo và hạt phân tán nhỏ (tt’ hồ, đầm lầy,..) Khi ngừng bơm nước thì cát dẫn chảy, nước chảy vào công trình là đục Chảy tựa dịch thể dẻo nhớt, sau khi nước tách ra, hình dạng như cái bánh đa (hình) Khi bị hong khô, tạo thành đất dính khá cứng, sáng màu hơn ban đầu, tạo các tấm dòn dễ vở Cát chảy giả: Rất dễ thoát nước Nước thoát ra là trong Ngừng bơm nước thì cát không chảy vào công trình Nốt chân in trên cát bị xoá Nước thoát ra, đụn cát có dạng hình nón. 5. Biện pháp xử lý cát chảy Cát chảy giả: Hạ thấp mực nước ngầm, giảm gradien thuỷ lực dòng thấm Lái dòng thấm sang hướng khác và tháo khô tầng cát chảy 5. Biện pháp xử lý cát chảy thật Phương pháp cố kết hoá học SiO2, CaCl2 liên kết hạt đất. PP chấn động: tính xúc biến của cát chảy thật, nhờ tác dụng của chấn động, khối cát đạt trạng thái đồng nhất có mật độ hạt tăng, nước trong khối cát bị đẩy lên, thu nước PP thi công hố móng bằng giếng chìm khi tầng cát chảy có chiều dày lớn Sử dụng biện pháp đóng cọc, cừ ván, tấm thép làm tường vây Dùng pp đông lạnh, nhiệt độ -20oC Làm lớp đệm thoát nước dưới móng công trình đặt trên nền cát chảy II. Hieän töôïng xoùi ngaàm 1. Khái niệm 2. Điều kiện phát sinh và phát triển 3. Đánh giá khả năng xói ngầm theo công thức kinh nghiệm 4. Ngăn ngừa và xử lý 1. Khái niệm Hiện tượng địa chất tự nhiên do dòng thấm nước dưới đất cuốn trôi các hạt đất hoặc bào xói, rữa lũa các chất lấp nhét ở khe nứt, hốc kastơ, làm giảm độ chặt tăng tính thấm của đất đá 2. Điều kiện phát sinh – phát triển Đất đá không đồng nhất, có hệ số không đồng nhất Ku (Cu) = D60/d10 >=20, các hạt nhỏ hơn bị moi chuyển đi và dịch chuyển giữa các hạt lớn hơn Có gradien thuỷ lực đủ lớn I>5 hay áp lực thuỷ động đủ gây xói ngầm. Tồn tại miền xả và tiêu thoát các hạt nhỏ khỏi đất đá Tại ranh giới tiếp giáp, hệ số thấm lớp trước 1, không trượt h < 1, phát sinh trượt 6. Biện pháp ngăn trượt Điều tiết dòng chảy mặt tạm thời, san bằng bề mặt trượt và xung quanh khối trượt Tháo khô đất đá bị sũng nước bằng cách chặn đón và hạ thấp mực nước ngầm bằng các giếng khoan. 6. Biện pháp ngăn trượt (tt) Phân bố lại các khối đất đá bằng cách hạ thấp chiều cao mái dốc thành dạng bậc thang hoặc đắp đất ở chân dốc làm bệ phản áp Bảo vệ chân dốc khỏi bị xói lỡ, bào mòn 6. Biện pháp ngăn trượt (tt) Xây tường chắn, neo giữ đất bằng cọc Cải tạo đất đá, làm tăng sự liên kết, giảm tính thấm của đất đá bằng cách phụt vữa xi măng, thuỷ tinh lỏng 6. Biện pháp ngăn trượt (tt) Không nổ mìn, quy định tốc độ tàu xe ở vùng có xảy ra trượt Trồng cây để tăng khả năng thoát nước trong đất HếtChúc các bạn thành công