Đề cương môn Địa chất công trình

ất εmin – Cát ở trạng thái chặt nhất εo – Cát ở trạng thái tự nhiên. Khi: 0 ≤ D ≤ 0.33 – Cát ở trạng thái rời (Đất xốp → γKmin → εmax) 0.33 < D ≤ 0.66 – Cát ở trạng thái chặt vừa 0.66 < D ≤ 1.00 – Cát ở trạng thái chặt (Đất chặt → γKmax → εmin) + Chỉ tiêu về độ sệt và giới hạn của đất dính: Chỉ số dẻo (Id) là phạm vi biến thiên của độ ẩm, trong đó đất thể hiện tính dẻo. Dùng để phân loại đất. dnh WW dI Độ sệt B: phân chia trạng thái d d I W-W B Tên + Trạng thái của đất B Cát pha (1 < Id < 7): Cứng Dẻo Nhão B < 0 0 ≤ B ≤ 1 B > 1 Sét pha (7 < Id < 17): Cứng Sét (Id > 17): Nửa cứng Dẻo Dẻo mềm Dẻo nhão Nhão B < 0 0.00 ≤ B ≤ 0.25 0.25 < B ≤ 0.50 0.50 < B ≤ 0.75 0.75 < B ≤ 1.00 B > 1 - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước khi lên lớp Tham khảo tài liệu: Đất đá xây dựng Bài giảng 5: Tính chất cơ học của đất đá Chương 2 Mục 2.2 Tiết thứ: 9- 10 Tuần thứ: 5 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu về tính chất cơ học của đất đá: Tính biến dạng,cường độ chống cắt. + Yêu cầu hiểu được bản chất của tính biến dạng và cường độ chống cắt. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 5t; - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 2.2.1. Tính biến dạng - Thí nghiệm nén một trục không nở hông: - Kết quả thí nghiệm: vẽ đường cong nén lún S-p - Biến dạng của đất đá bao gồm 2 thành phần: + Biến dạng đàn hồi + Biến dạng không có khả năng khôi phục + Định luật nén, công thức hệ số nén lún: a = (e1-e2)/(p2–p1) Định luật nén lún (N.A. Txưtovich, 1963): Sự thay đổi tương đối của thể tích lỗ rỗng của đất tỷ lệ thuận với sự thay đổi áp lực. - Các yếu tố ảnh hưởng đến tính biến dạng + Đối với đất rời: thành phần khoáng vật, kích thước hạt, độ ẩm, tải trọng. + Đối với đất dính: thành phần hạt, khoáng vật, cấu trúc môi trường nước lỗ rỗng. 2.2.2. Cường độ chống cắt - Khái niệm: Cường độ chống cắt τ được hiểu là: lực chống trượt lớn nhất trên một đơn vị diện tích tại mặt trượt khi khi khối đất này trượt trên khối đất kia. - Định luật chống cắt + Đất rời: τ = σtgφ + Đất dính: τ = σtgφ + c - Các yếu tố ảnh hưởng: + Áp lực pháp tuyến + Thành phần khoáng, hình dạng và cấp phối hạt + Độ chặt ban đầu + Độ ẩm + Quá trình cố kết. - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước khi lên lớp Tự đọc trước khi lên lớp Tham khảo tài liệu: Đất đá xây dựng Làm tiểu luận + bài tập chương 2 Bài giảng 6: Khái niệm chung về nước dưới đất Chương 3 Mục 3.1 Tiết thứ: 11- 12 Tuần thứ: 6 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu về sự phân bố NDĐ, thành phần hoá học và tính chất vật lý của NDĐ. Động thái nước dưới đất. + Yêu cầu hiểu sự phân bố NDĐ và vai trò của việc nghiên cứu tính chất hoá lýđộng thái của NDĐ trong xây dựng. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 2t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 3.1.1. Sự phân bố nước dưới đất a. Nguyên nhân thành tạo - Nước sơ sinh (nước nguồn gốc macma) - Nước nguyên sinh (nước nguồn gốc trầm tích) - Nước ngưng tụ (nước nguồn gốc khí quyển) - Nước thẩm thấu b. Sự phân bố nước dưới đất - Đới thông khí: Đất đá trong đới này không được bão hoà nước. Nguồn nước cấp chính ở vùng này là do thẩm thấu nước bề mặt rất mạnh, song phần lớn nước ở đây lại thấm xuống đới dưới và bay hơi nhiều. Chiều dày đới thông khí thay đổi từ 0 đến 100 – 200m phụ thuộc vào thành phần đất đá và thế nằm của chúng. - Đới mao dẫn: Chiều dày phụ thuộc vào thành phần thạch học của đất đá; trong cát, sỏi hạt to H = 10 – 20cm, trong đất sét, sét pha có thể > 20cm. Khi đường kính của mao dẫn càng nhỏ thì độ cao của mao dẫn dâng lên càng cao. - Đới bão hoà nước: + Tầng nước ngầm: là tầng nước đầu tiên kể từ mặt đất. Nước mưa và nước trên mặt đất thấm xuống đất đá gặp phải lớp không thấm hoặc thấm rất ít (gọi là tầng cách nước) thì nó sẽ dừng lại tạo thành tầng nước ngầm. + Tầng nước áp lực: là tầng nước ở giữa 2 tầng cách nước. Đặc điểm quan trọng của tầng nước này là có áp lực cột nước dư. 3.1.2. Đặc tính về thành phần hoá học và tính chất vật lý của nước dưới đất a. Sự hình thành thành phần hoá học của nước dưới đất - Sự rửa lũa và hoà tan: Sự rửa lũa là quá trình chuyển dời một thành phần nào đó của khoáng vật vào dung dịch mà không làm phá vỡ dạng tinh thể của khoáng vật đó, còn quá trình hoà tan thì ngược lại, nghĩa là chuyển tất cả các thành phần và làm phá vỡ mạng tinh thể. - Quá trình di chuyển H20: Sự di chuyển nước với lượng tổng khoáng và thành phần hoá học khác nhau trong tự nhiên là một hiện tượng phổ biến. b. Tính chất hoá học của nước dưới đất - Nồng độ ion H+: pH = 7 → nước trung tính pH < 7 → nước axit pH > 7 → nước bazơ. - Độ cứng của nước: Độ cứng của nước là tính chất hoà tan của nước đối với các hợp chất Ca, Mg có trong nước. Độ cứng của nước chia làm hai loại: độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu, tổng của chúng là tổng độ cứng. - Lượng tổng khoáng và nhiễm bẩn: Lượng tổng khoáng là tổng các chất khoáng lấy được trong nước do kết quả của phân tích hoá học – nghĩa là tổng lượng các chất hoà tan, được biểu thị bằng M, đơn vị g/l. - Sự ăn mòn của nước - Phương trình biểu diễn thành phần hoá học của nước: ví dụ 3 2 60 40 0,015 2 1 6,9 25, 150 90 10 oHCO ClFe CO M pH T C Q Na Ca Bicacbonat Clorua Natri. c. Tính chất vật lý của nước dưới đất: Nhiệt độ, Độ trong suốt, Màu, Vị, Độ dẫn điện 3.1.3. Động thái nước dưới đất a) Khái niệm chung: động thái của nước dưới đất là sự biến đổi các đặc trưng cơ bản của nước dưới đất trong không gian và theo thời gian. b) Các yếu tố ảnh hưởng đến động thái của nước dưới đất: Nhóm yếu tố khí tượng - thủy văn, Nhóm yếu tố kỹ thuật (nhân tạo), Nhóm yếu tố bên trong c) Phân loại động thái của nước dưới đất: Động thái tự nhiên: là sự thay đổi các yếu tố tự nhiên tác dụng tới điều kiện chuyển động của nước như: lượng mưa (W), lượng bay hơi H, và dòng chảy tới q Động thái sinh ra dưới tác dụng của các yếu tố nhânn tạo: như xây dựng các công trình, nhất là các công trình thuỷ công. + Phụ thuộc vào điều kiện địa hình, người ta phân ra: Động thái vùng phân thủy Động thái vùng trước núi Động thái vùng ven bờ + Dựa vào các đặc trưng cơ bản của nước dưới đất, chia ra: Động thái ổn định (Đặc trưng cho tầng nước áp lực) Động thái không ổn định (Đặc trưng cho tầng nước ngầm) + Dựa vào đặc điểm tồn tại của các loại nước dưới đất, chia ra: Động thái tầng nước ngầm Động thái tầng nước áp lực - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước khi lên lớp Tham khảo tài liệu: Địa chất thủy văn đại cương Bài giảng 7: Sự vận động về nước dưới đất Chương 3 Mục 3.2 Tiết thứ: 13- 14 Tuần thứ: 7 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu về sự vận động của nước dưới đất. + Yêu cầu hiểu bản chất của sự vận động NDĐ, các yếu tố ảnh hưởng và vai trò của nó trong xây dựng. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 5t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 3.2.1. Khái niệm về thấm, dòng thấm a. Khái niệm về thấm : Sự vận động của các phân tử nước trong các hệ thống khe nứt và lỗ rỗng như đã nói ở trên gọi là hiện tượng thấm trong đất đá Đặc trưng: là vận tốc chuyển động của nước dưới đất (V). Q V F  ; (cm/s, m/ngđ) Q – Lưu lượng (khối lượng) nước chảy qua tiết diện F; (l/s hoặc m 3/ngđ). F - Diện tích tiết diện ngang dòng thấm; F = h.B. Trong thực tế sự chuyển động của nước dưới đất chỉ thực hiện qua các khe hở thông nhau mà thôi. Do đó để biết được vận tốc thực Vt của thấm, người ta đưa ra khái niệm độ rỗng hữu hiệu na. Đây là độ rỗng mà qua đó nước có thể thực hiện thấm được. Đối với bất kỳ một tiết diện môi trường rỗng nào na đều xác định bằng công thức sau: 1ra F n F   Trong đó: Fr - Diện tích lỗ rỗng. Xác định Vt như sau: . t r a t a Q Q V F n F V V n     b. Khái niệm dòng thấm, phân loại dòng thấm: Trong quá trình vận động trong hệ thống khe nứt và lỗ rỗng, các phần tử nước thường hợp lại thành tia, tập hợp tất cả các tia nước trên đường thấm gọi là dòng thấm. - Theo vận tốc và đặc điểm dòng thấm + Dòng chảy tầng + Dòng chảy rối: - Theo động thái của nước dưới đất: + Chuyển động không ổn định + Trong những vùng mà điều kiện cấp, thoát nước thay đổi theo thời gian rất ít thì chuyển động của nước có thể xem như là ổn định. - Theo cấu tạo môi trường thấm + Đẳng hướng: Những tính chất về thấm không phụ thuộc vào hướng thấm. Ky = Kx + Dị hướng: Tính thấm khác nhau theo hướng khác nhau. Ky > Kx + Đồng nhất: Từ tiết diện này đến tiết diện khác tính thấm không thay đổi. Kx1 = Kx2 + Không đồng nhất: Từ tiết diện này đến tiết diện khác tính thấm thay đổi. Kx1 ≠ Kx2 - Theo cấu trúc dòng thấm: + Dòng thấm thẳng: Các vectơ vận tốc thấm song song với một đường thẳng nào đó. + Dòng thấm phẳng: Các vectơ vận tốc song song với một mặt phẳng + Dòng không gian: Khi vectơ vận tốc không song song với mặt phẳng nào cả. 3.2.2. Định luật thấm a. Thí nghiệm: Lượng nước thấm qua cát Q trong một đơn vị thời gian thì tỷ lệ thuận với diện tích mặt cắt ngang F của máng, với độ chênh mực nước ở đầu và cuối máng ∆H và tỷ lệ nghịch với chiều dài đường thấm ∆l. Kết luận đó được biểu thị bằng công thức: 1 2H H HQ K F K F L L Q H K F L v KI             b. Các định luật thấm cơ bản - Định luật thấm Đacxi: Tốc độ thấm tỷ lệ bậc nhất với hệ số thấm và gradient áp lực V = K.I - Định luật Sezi – Kraxnopolxki (định luật thấm không đường thẳng): IKv T . Khi tốc độ thấm lớn, sự phụ thuộc giữa v và I không còn là phụ thuộc thẳng, định luật Đacxi sẽ không đúng nữa (độ rỗng quá lớn) – Dòng chảy rối. Để đặc trưng cho chuyển động chảy rối (v lớn), người ta đã nghiên cứu và tìm ra định luật Sezi – Kraxnopolxki (định luật thấm không đường thẳng): IKv T . Trong đó: KT - Hệ số đặc trưng cho chuyển động của nước trong dòng rối. - Giới hạn áp dụng định luật Đacxi: + Giới hạn trên: p tb K Rn v . 10 3,2  + Giới hạn dưới: V > n.10 3 cm/năm và I > n.10-4 - Yêu cầu SV chuẩn bị: tự đọc trước khi lên lớp Bài giảng 8: Tính toán dòng thấm Chương 3 Mục 3.3 Tiết thứ: 15- 16 Tuần thứ: 8 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu về tính toán dòng thấm trong các trường hợp khác nhau. + Yêu cầu hiểu được cách tính toán dòng thấm trong các trường hợp khác nhau. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 5t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 3.3.1. Tính toán cho dòng thấm phẳng, ổn định trong môi trường thấm đồng nhất *Giải một số bài toán thấm thẳng trong môi trường đồng nhất Đối với tầng nước áp: H = f(x) q = f(H, K, m) Viết phương trình chuyển động theo Laplace đối với hệ 1 chiều: 0 2 2    x H Điều kiện biên: x = 0 → H = H1 x = L → H = H2 => L HH Kmq 12   (7) Đối với tầng nước ngầm: Dòng thấm qua khu vực giữa 2 sông: + W = 0 - Phương trình chuyển động một chiều sẽ là: 0 2 22    x h - Điều kiện biên: x = 0 → h = h1 x = L → h = h2 => L hh Kq 2 2 2 2 1  (9) + W > 0 Lx L hhK q 2 W W 2 )( 22 2 1    (11) Khi: x = 0 → L L hhK qq 2 W 2 )( 22 2 1 1    x = L L L hhK qq 2 W 2 )( 22 2 1 2    3.3.2. Tính toán cho dòng thấm tới giếng khoan a) Dòng thấm tới giếng đơn hoàn chỉnh + Xét chuyển động của dòng nước ngầm trong môi trường đồng nhất trong hệ toạ độ hướng tâm. Phương trình vi phân tổng quát của chuyển động trên là: t H r H rx H a              1 2 2 (1) Giải phương trình trên ta được:     u u du u e Km Q S 4 Trong đó: at r u 4 2  Q - Lượng nước chảy tới giếng; S - Độ giảm mực nước; S = H – h r R KmS Q ln 2  (4) + Đối với nước áp lực, thì sử dụng điều kiện chuyển từ nước không áp đến nước áp: oocpooo mSSmSHShH 2)2( 22  và Hm = hm Từ (4) ta có: r R K Q hH r R K QhH r R K Q hH r R Km Q hH r R Km Q S o o mm lnln 222 ln 2 ln 2 ln 2 22 22       rR hHK Q o ln )( 22    (5) b) Dòng thấm tới giếng đơn không hoàn chỉnh Trong thực tế tính toán sự ảnh hưởng này được nghiên cứu bằng phương pháp cản thấm. - Xét mức độ không hoàn chỉnh của giếng: Đường dòng tiến tới là đường vòng, dòng thấm phức tạp hơn. Đường thấm sẽ là l + Δl. Có: ll HH KFQ    21 ; ll FI    21   . Như vậy kháng thấm trong trường hợp giếng không hoàn chỉnh có thể xem là tổng của kháng thấm giếng hoàn chỉnh và kháng thấm bổ sung, đặc trưng cho mức độ không hoàn chỉnh của giếng, khi đó:        f r R Km Q S ln 2 (8); trong đó ...),,,,( 21 lllrmff  Công thức với trường hợp 1 giếng khoan bơm hút: + Nước áp: 2,73 lg 0,217 o KmS Q R r    + Nước ngầm: (2 ) 1,366 lg 0,217 o H S S Q K R r     Bảng giá trị đại lượng cản thấm εo l/m m/r 0,5 1,0 3,0 10 30 100 200 500 1000 2000 0,1 0,3 0,6 0,7 0,9 0,00391 0,00297 0,00165 0,000546 0,000048 0,122 0,0907 0,0494 0,0167 0,0015 2,04 1,29 0,656 0,237 0,0251 10,4 4,79 2,26 0,879 0,128 24,3 9,2 4,21 1,69 0,3 42,8 14,5 6,5 2,67 0,528 53,8 17,7 7,86 3,24 0,664 59,5 21,8 9,64 4,01 0,846 79,6 24,9 11,0 4,58 0,983 90,0 28,2 12,4 5,19 1,12 - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước khi lên lớp Tham khảo tài liệu: Động lực học nước dưới đất Làm tiểu luận + bài tập chương 3 Bài giảng 9: Hiện tượng phong hóa đất đá. Các hiện tượng địa chất liên quan tới dòng nước mặt. Chương 4 Mục 4.1 + 4.2 Tiết thứ: 17- 18 Tuần thứ: 9 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu chung về các hiện tượng địa chất động lực công trình. + Giới thiệu hiện tượng phong hóa. Các hiện tượng địa chất liên quan đến dòng nước mặt. + Yêu cầu hiểu được hiện tượng trên. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 2t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: *Giới thiệu chung: mục đích, nhiệm vụ của địa chất động lực công trình: Nghiên cứu các quá trình và hiện tượng địa chất tự nhiên, cũng như các quá trình và hiện tượng địa chất phát sinh do xây dựng công trình và sử dụng lãnh thổ vào mục đích kinh tế. Mục đích nghiên cứu các hiện tượng địa chất động lực công trình nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng của các hiện tượng địa chất đến các công trình và đề ra biện pháp bảo vệ lãnh. 4.1. Hiện tượng phong hóa - Khái niệm chung: Phong hóa là tổng hợp phức tạp các quá trình hóa lý và sinh hóa tác dụng tương hỗ lẫn nhau, cùng phát triển trong đới trên mặt của thạch quyển, nơi tiếp giáp với các môi trường khí, nước, sinh vật và nhân tạo. Kết quả tác dụng tương hỗ với các môi trường này làm cho thành phần, trạng thái và tính chất của đất đá, cũng như nước dưới đất bị biến đổi. Hiện tượng đất đá vỡ vụn, thay đổi hình dạng, kích thước và thành phần dưới tác dụng của nhiệt độ, không khí, nước, các hoạt động hóa học và hữu cơ gọi là hiện tượng phong hóa đất đá. - Các kiểu phong hóa đất đá. + Phong hóa vật lý: là hình thức phá hủy đá dưới tác động vật lý, đá bị phân vụn nhưng không bị thay đổi thành phần khoáng hóa. + Phong hóa hóa học: là quá trình phá hủy đá do tác dụng hóa học của các tác nhân khí quyển, trong đó nước có chứa các thành phần hóa học là tác nhân quan trọng nhất. Tác dụng phong hóa hóa học diễn ra dưới các hình thức: hòa tan, oxy hóa, thủy phân, thủy hóa. + Phong hóa sinh học: là dạng phong hóa vật lý và hóa học do vi sinh vật gây ra. - Sản phẩm phong hóa: vỏ phong hóa. - Điều tra, xử lý tầng đá trong xây dựng: Trước hết, chúng ra cần điều tra một số vấn đề sau: mức độ phong hóa; tốc độ phong hóa, nhân tố gây phong hóa. Từ những vấn đề điều tra ở trên, tùy theo bề dày phong hóa, loại nhân tố gây phong hóa và yêu cầu của công trình mà ta có thể có những biện pháp xử lý phong hóa thích hợp: + Bóc bỏ lớp vỏ phong hóa + Che phủ bằng vật liệu chống phong hóa + Cải tạo tính chất của đá bị phong hóa 4.2. Các hiện tượng địa chất liên quan đến dòng nước mặt. - Giới thiệu chung: Nước mưa rơi xuống mặt đất, một phần bị bốc hơi, một phần ngấm xuống đất, phần còn lại tạo thành dòng nước trên mặt làm xói mòn đất đá hình thành nên các lạch nhỏ, sau đó phát triển thành các khe suối sông. Dưới tác dụng của dòng nước mặt, thường xảy ra các hiện tượng địa chất sau: rửa trôi tạo mương xói, hoạt động địa chất của dòng sông, biển, hồ, đầm lầy. - Hiện tượng rửa trôi - tạo mương xói: Hiện tượng dòng nước tạm thời xuất hiện khi mưa chảy trên sườn dốc gây ra hiện tượng xói mòn đất đá tạo mương xói gọi là hiện tượng rửa trôi tạo mương xói. - Hoạt động địa chất của sông: hoạt động địa chất của sông là do dòng chảy thường xuyên tạo nên. + Tác dụng phá hủy, vận chuyển và trầm tích sông. + Tính chất xây dựng của thung lũng sông: Việc bố trí các công trình trên sông cũng như việc chọn phương án công trình, phương án thi công phụ thuộc rất nhiều vào dạng địa hình, tính chất và bề dày các tầng đất đá của thung lũng sông. Có các dạng địa hình thung lũng sông sau: + Loại hẻm vực: có bờ dốc đứng, không có lớp phủ hay lớp phủ mỏng. Hình thành do xâm thực thẳng đứng mãnh liệt. Địa hình này thích hợp để xây dựng các đập cao, tuy nhiên việc bố trí công trình và thi công không thuận tiện, xây dựng cầu giao thông thì ngắn nhưng trụ cầu cao. + Loại thung lũng sông phát triển một bên, mặt cắt ngang thung lũng sông không đối xứng: một bên bờ dốc đứng do đá gốc tạo nên, một bên bờ dốc thoải do bồi tích tạo nên. Loại này thường gặp ở trung và hạ lưu sông. Địa hình thích hợp cho đập loại trung và đập cấu tạo hỗn hợp, cầu vượt sông ở đây không ổn định, các mố bị xói, cầu cạn dài. + Loại thung lũng sông phát triển hai bên: thường gặp ở hạ lưu sông. Thung lũng sông rộng, bờ sông thoải, thềm đối xứng, bãi bồi phát triển, tầng phủ dày. Địa hình này tuy tiện cho việc bố trí công trình và hiện trường thi công, nhưng nền công trình thường phải xử lý phức tạp, chiều cao đập nhỏ, chiều dài cấu lớn, cầu cạn dài. Dựa theo trình độ đồng nhất của đất đá chia ra hai loại; + Thung lũng sông có cấu tạo đồng nhất: khi đất đá ở hai bên bờ và đáy sông như nhau, việc xây dựng thuận lợi nhưng thực tế ít gặp. + Thung lũng sông không đồng nhất: khi hai bên bờ có sự khác nhau về tính chất đất đá, độ dày tầng phủ, bề dày lớp phong hóa...Trong thực tế hay gặp và điều kiện địa chất công trình tương đối phức tạp. - Tác dụng địa chất của biển và hồ: xói mòn, vận chuyển và trầm tích + Biện pháp: Kè ngầm, Mái đê lát đá, Trồng cây - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước khi lên lớp Bài giảng 10: Hiện tượng xói ngầm. Hiện tượng Cáctơ. Chương 4 Mục 4.3 + 4.4 Tiết thứ: 19- 20 Tuần thứ: 10 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu về các hiện tượng xói ngầm và hiện tượng Cáctơ. + Yêu cầu hiểu được các hiện tượng trên. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 2t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 4.3. Hiện tượng xói ngầm. - Định nghĩa và tác hại: Quá trình vận chuyển những hạt nhỏ ra khỏi đất đá dưới tác dụng của dòng thấm gọi là xói ngầm. Đất bị xói ngầm trở nên xốp rời do các hạt nhỏ bị moi chuyển đi, dẫn đến độ chặt của đất giảm xuống, độ rỗng tăng lên. Nếu xói ngầm phát sinh ở nền công trình, có thể gây lún nhiều và lún không đều gây mất ổn định công trình. Xói ngầm có thể làm thay đổi quá mức độ thấm nước của đất đá tạo ra những đường rửa mòn, dẫn đến tạo những dòng nước lớn chảy vào hố móng hoạc gây mất nước qua đường thấm dưới đất, quanh vai đập...Xói ngầm thường là nguyên nhân của nhiều loại biến dạng mặt đất và thành tạo các trũng, phễu lún, hố sụt...Quá trình xói ngầm có thể phá vỡ sự làm việc bình thường của các công trình thoát nước ngầm do có hiện tượng nhét, trôi các hạt vào các lỗ rỗng của vật liệu chèn phủ các công trình thoát nước ngầm. - Điều kiện phát sinh: + Đất đá không đồng nhất ở mức độ nào đó, lúc này các hạt nhỏ hơn có thể dịch chuyển giữa các hạt to hơn. + Xói ngầm phát sinh khi dòng thấm có tốc độ khá cao hoặc khi áp lực thủy động trong đất có giá trị khá lớn. - Biện pháp xử lý: + Những vấn đề cần nghiên cứu: mức độ đồng nhất về thành phần hạt, điều kiện thủy lực, điều kiện xảy ra xói ngầm. + Biện pháp Điều tiết dòng thấm: dùng sân phủ, tường cừ, màn chắn...với mục đích kéo dài dòng thấm giảm gradien thấm. Gia cố đất đá: như đầm chặt đất, phun vữa gắn kết đất đá để giảm độ rỗng và tăng cường liên kết các hạt đất với nhau. Tạo lớp đất chống xói ngầm: bằng cách đặt các thiết bị lọc ngược để tạo lớp lọc tự nhiên, giảm gradien thấm và không cho hạt đất đá đi qua. 4.4. Hiện tượng Cáctơ. - Khái niệm chung: Cactơ là hiện tượng địa chất tự nhiên do tác dụng hòa tan của nước đối với các loại đá dễ hòa tan. Kết quả của quá trình hòa tan là hình thành trong đá những hình thái đặc biệt như: hang động, sông suối ngầm...tạo nên những qui luật vận động đặc biệt của nước dưới đất trong vùng cactơ. + Ở vùng đá vôi, cactơ phát triển mạnh gây rất nhiều khó khăn và tốn kém cho việc xây dựng công trình: gây thấm mất nước ở nền đập, hồ chứa...; + Sự có mặt của hang động cactơ gây khó khăn cho công tác tháo khô trong vùng khai thác mỏ, xây dựng công trình ngầm; + Cactơ phát triển ngầm dưới đất có thể gây hiện tượng sụt hoặc biến dạng nền đất dẫn tới mất ổn định các công trình trên mặt đất. - Các hình thái Cáctơ: + Đá tai mèo và rừng đá. + Phễu cáctơ và động hút nước. + Động cáctơ và sông ngầm. + Vùng trũng và thung lũng cáctơ. - Điều kiện phát sinh, phát triển cáctơ: 2 điều kiện. + Điều kiện về đá: Đá phải có tính hòa tan và phải có tính thấm nước + Điều kiện về nước: Nước phải có tính ăn mòn và nước phải luôn luôn vận động - Biện pháp xử lý: + Phương pháp nghiên cứu: Chiều sâu, thế nằm đá hòa tan, cường độ phát triển, độ thấm nước... Chiều sâu, thế nằm, bề dày của đá bị hòa tan; địa hình bề mặt đá và tính chất tầng trầm tích phủ. Độ thấm nước của đá bị hòa tan; chiều sâu, thế nằm của mực nước cactơ. Sự phân bố không gian của các loại hình cactơ trên mặt và dưới sâu cũng như cường độ phát triển, tần số xuất hiện, nguyên nhân và các điều kiện thúc đẩy nó phát triển. Phạm vi chịu nén của công trình trong vùng cactơ và khả năng chịu tải của đá này; cột nước có áp với các công trình móng sâu, công trình ngầm và thủy lợi. Những nguyên tắc và phương pháp đang được áp dụng để xây dựng và đảm bảo sự ổn định của các công trình trên cơ sở đúc rút kinh nghiệm xây dựng và khai thác nhiều công trình trong khu vực nghiên cứu. + Biện pháp xử lý: Sửa sang lại mặt bằng lãnh thổ (bịt khe nứt, lấp hố sụt, phễu), điều tiết dòng chảy và làm kênh tiêu thoát nước. Gia cố đất đá theo hướng tăng tính liền khối, độ bền, độ ổn định và độ cách nước của đá bằng cách phụt xi măng vào đá. Làm màn chống thấm đề phòng mất nước do thấm quan nền hoặc vai đập bằng cách bơm vữa xi măng vào lỗ khoan đã khoan dọc theo mặt chịu áp của đập. Các biện pháp kết cấu: điều chỉnh độ sâu đặt móng, làm đệm đá dăm, bêtông cốt thép lót dưới móng, tăng cường cốt thép cho công trình, hạn chế tầng nhà và mật độ xây dựng. Biện pháp đê quai và giếng vây nhằm giữ nước trong hồ chứa khỏi thấm mất nước đi theo các phễu, hang động cactơ. Với cactơ ngầm thì tiến hành khoan phụt vữa để lấp nhét khe hở, hang động; vữa thông thường là ximăng, sét, bitum. Giảm khả năng hòa tan của nước bằng phương pháp trung hòa. Người ta cho muối khoáng vào nước, làm cho nước bão hòa các thành phần vật chất. Tại vùng cactơ phát triển phức tạp, thường tiến hành phối hợp nhiều biện pháp để hạn chế tối đa ảnh hưởng tới công trình. - Cáctơ ở Việt Nam: Ở nước ta, các vùng phân bố đá vôi rất rộng rãi; trước hết là ở Bắc Bộ, Trung Bộ và ít hơn là ở Nam Bộ. Tổng diện tích đá vôi chiếm 1/6 diện tích toàn quốc, riêng miền Bắc diện tích phân bố đá vôi khoảng 50 000Km 2 chiếm 1/3 diện tích toàn miền Bắc - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước khi lên lớp Bài giảng 11: Hiện tượng trượt đất đá. Hiện tượng động đất. Chương 4 Mục 4.5 + 4.6 Tiết thứ: 21- 22 Tuần thứ: 11 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu về các hiện tượngtrượt đất đá và hiện tượng động đất. + Yêu cầu hiểu được các hiện tượng trên. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 2t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 4.5. Hiện tượng trượt đất đá. - Khái niệm chung: Khối trượt là khối đất đá đã hoặc đang trườn về phía dưới sườn dốc, mái dốc (sườn nhân tạo) do ảnh hưởng của trọng lực, áp lực thuỷ động, lực địa chấn và một số các lực khác. + Hiện tượng trượt làm biến đổi địa hình mặt đất, mất ổn định công trình. + Trượt ảnh hưởng lớn đến sự biến đổi điều kiện tự nhiên nói chung và sự phát triển của nhiều quá trình điạ chất khác thường có liên quan đến nguồn gốc với nó. + Hiện tượng trượt tạo ra vật liệu đất đá trượt, về sau đất đá trượt rất dễ bị rửa xói và trong các thung lũng sông miền núi, các thành tạo đất đá trượt sẽ tham gia vào sự phát triển hịên tượng lũ bùn đá. Ở các đới ven bờ của biển hồ, hồ chứa và sông hiện tượng trượt hay phá huỷ bờ và sườn bờ. - Các yếu tố trượt: (1) Thân trượt, (2) mặt trượt, (3) chân trượt, (4) đỉnh trượt - Nguyên nhân gây trượt: + Sự tăng cao độ dốc của sườn. + Sự giảm độ bền của đất đá. + Tác động của áp lực thủy động và thủy tĩnh. + Sự biến đổi trạng thái ứng suất của đất đá. + Tác động bên ngoài. - Các giai đoạn trượt và phân loại trượt: + Thời kỳ chuẩn bị trượt: thời kỳ làm giảm dần độ ổn định của các khối đất đá; + Thời kỳ thành tạo trượt thực thụ: thời kỳ độ ổn định của đất mất đi tương đối nhanh hoặc rất đột ngột; + Thời kỳ ổn định trượt: lập lại độ ổn định của các khối đất đá. - Các biện pháp xử lý trượt: + Chấm dứt tác động của các nguyên nhân gây trượt như làm tường chắn sóng, tường hướng dòng để tránh tác dụng đào xói chân dốc của nước mặt + Thoát nước dưới đất, bạt mái dốc + Chống sự dịch chuyển của đất đá bằng các công trình chắn giữ khối trượt, cọc, tường chắn, bệ phản áp. + Tăng cường độ đất đá bằng các phương pháp xi măng hoá, sét hóa, điện hoá 4.6. Hiện tượng động đất. - Khái niệm chung. + Định nghĩa: Động đất là sự rung động với tốc độ nhanh của vỏ quả đất + Các yếu tố của động đất: Lò động đất, Chấn tâm, Độ sâu lò động đất, Khoảng cách chấn tâm, Khoảng cách lò động đất - Nguyên nhân gây động đất: Đất sụt, núi lửa, chuyển động kiến tạo. - Độ mạnh động đất và các yếu tố ảnh hưởng. a. Độ mạnh động đất theo năng lượng động đất: Theo B.V. Golixưn: 2 2 AE V T          + Theo Richter và Beno Gutenberg: E = 11,8 + 1,5M Cấp động đất M Tổng năng lượng E (tính bằng J) 1 2 3 4 5 6 7 8 8,5 8,9 2,0.10 6 63.10 6 2.10 9 63.10 9 2,0.10 11 63.10 12 2,0.10 15 63.10 15 3,6.10 17 1,0.10 18 b. Độ mạnh động đất theo mức độ phá hoại công trình Cấp xo W (mm/s 2 ) W/g Mức độ tác hại của động đất trên mặt đất I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII - - - < 0,5 0,5 ÷ 1 1 ÷ 2 2 ÷ 4 4 ÷ 8 8 ÷ 16 16 ÷ 32 > 32 - - - - < 100 100 ÷ 250 250 ÷ 500 500 ÷ 1000 1000 ÷ 2000 2000 ÷ 4000 > 4000 - - - - - - 0,025 0,025 ÷ 0,05 0,05 ÷ 0,1 0,1 ÷ 0,2 0,2 ÷ 0,4 > 0,4 - - Máy ghi có độ nhạy lớn phát hiện được. Cá biệt người đang nghỉ ngơi yên tĩnh mới có thể phát hiện được. Một số ít người cảm thấy được. Cửa sổ, cửa lớn bị lay động, mọi người cảm thấy động đất. Đồ vật treo đung đưa, sàn nhà kêu răng rắc, kính và đồ thủy tinh kêu lách cách, vôi quét tường bị long ra. Nhà cửa bị hư hỏng nhẹ, vữa trát bị rạn nứt, lò sưởi bị nứt vỡ. Nhà của bị hư hại nặng, vữa trát bị vỡ ra từng mảng, tường xây bị nứt. Một số ít nhà bị sụt, mái nhà, trần nhà bị phá hoại. Trong nhà bị phá hoại, tường bị nứt lớn, mái nhà và ống khói bị đổ. Nhà bị sụt đổ, mặt đất xuất hiện khe nứt rộng hàng mét. Trên mặt đất có những khe nứt lớn, sụt đổ lớn ở các dãy núi. Địa hình thay đổi lớn sau khi động đất. c. Độ mạnh của động đất theo tính đàn hồi của đất đá Độ mạnh cơ bản Độ mạnh thực tế Độ mạnh tính toán - Biện pháp ngăn ngừa: Chọn vị trí xây dựng ổn định: Vùng có địa hình bằng phẳng, ít bị chia cắt, cấu tạo địa chất đơn giản, mực nước dưới đất sâu, Nên tránh đặt công trình tại vùng có địa hình phân cắt mạnh, gần các đứt gãy kiến tạo, vùng đất đá dễ trượt lở. Chọn vật liệu xây dựng: loại nhẹ, dễ đàn hồi, có tần số dao động riêng khác với tần số dao động của động đất. Ví dụ với công trình thủy lợi, chu kỳ dao động tự do của vật liệu không vượt quá 0,5 - 0,6s. Chọn kết cấu công trình: chắc chắn, đối xứng và có trọng tâm công trình ở thấp. Khi tính ổn định công trình cần phải đề cập đến lực động đất. - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước khi lên lớp Làm tiểu luận chương 4 Bài giảng 12: Khái niệm chung về khảo sát ĐCCT. Chương 5 Mục 5.1 Tiết thứ: 23- 24 Tuần thứ: 12 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu chung về khảo sát ĐCCT. + Yêu cầu hiểu được mục đích, nhiệm vụ và nội dung khảo sát ĐCCT. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 2t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 5.1.1. Mục đích, nhiệm vụ - Mục đích: cung cấp các thông tin về điều kện ĐCCT để lập quy hoạch, chọn những phương án thiết kế, biện pháp thi công và chế độ khai thác, sử dụng công trình một cách hợp lý - Điều kiện địa chất công trình: là những điều kiện địa chất tự nhiên có ảnh hưởng đến công tác quy hoạch, phương án thiết kế, biện pháp thi công và chế độ khai thác sử dụng công trình. 1) Điều kiện địa hình, địa mạo Địa hình là hình thái mặt đất ngày nay, đây là sản phẩm của các quá trình địa chất phức tạp, có ảnh hưởng lớn đến hoạt động nói chung và xây dựng nói riêng. Địa mạo là khoa học nghiên cứu địa hình có xét đến nguyên nhân hình thành, kích thước, xu thế phát triển của địa hình trên một khu vực nào đó, như vậy điều kiện địa mạo là điều kiện xét đến hình dáng, kích thước, nguồn gốc tạo thành, xu thế phát triển của địa hình ở một khu vực nào đó. Điều kiện địa hình, địa mạo quyết định đến vị trí đất công trình, phân bố các hạng mục công trình trên khu vực xây dựng (chọn quy hoạch vùng). Vì vậy, khi nghiên cứu chúng ta phải phân ra các dạng địa hình, đây là các thể tự nhiên cấu tạo nên địa hình, chúng bao gồm các yếu tố là những điểm, đường và mặt giới hạn các dạng địa hình. 2) Điều kiện về cấu tạo địa chất Địa tầng là sự phân bố đất đá theo chiều sâu, sự có mặt của các lớp đất đá theo chiều sâu trong vùng chịu nén của nền đất dưới tác dụng của tải trọng công trình rất quan trọng, nó quyết định đến khả năng chịu tải của nền đất, phụ thuộc vào tầng đất tốt hay xấu mà quyết định phương án móng công trình (loại móng, kết cấu, chiều sâu đặt móng) và do vậy quyết định đến biện pháp thi công và cuối cùng là giá thành công trình. Đặc điểm kiến tạo: Là một yếu tố quyết định đến khả năng xây dựng được hay không xây dựng được của khu vực nghiên cứu. Nếu xây dựng được thì có thể xây dựng được dạng công trình nào, phương pháp thi công ra sao, sử dụng biện pháp nào để đảm bảo công trình được ổn định. 3) Điều kiện về tính chất cơ lý của đất đá Cùng với việc mô tả đất đá, cần phải nghiên cứu các tính chất cơ lý của chúng. Mục đích của việc nghiên cứu này là đánh giá khả năng chịu tải của nền đất, nghĩa là xác định đất tốt hay yếu theo quan điểm ĐCCT 4) Điều kiện địa chất thuỷ văn Nước dưới đất có thể gây ảnh hưởng đến sự ổn định của công trình cũng như điều kiện thi công công trình. Nước dưới đất có thể làm thay đổi trạng thái tính chất của đất đá, từ đó là giảm độ bền của đất đá. Ngoài ra, nước còn gây nhiều tác hại đến công tác xây dựng như: chảy vào các công trình, gây áp lực thấm tới công trình, ăn mòn vật liệu xây dựngNước dưới đất còn là nguyên nhân làm phát sinh, phát triển các hiện tượng và quá trình địa chất như: xói ngầm, karst, trượt đất đálàm ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình. 5) Điều kiện về các hiện tượng địa chất động lực công trình (ĐCĐLCT) Các hiện tượng địa chất động lực công trình là các hiện tượng địa chất tự nhiên do tự nhiên, cũng như do hoạt động xây dựng công trình và khai thác lãnh thổ về mặt kinh tế gây nên 6) Điều kiện về vật liệu xây dựng tự nhiên (VLXD) Khi khảo sát thiết kế để xây dựng một công trình thì một trong những nội dung nghiên cứu là nghiên cứu tình hình VLXD tại chỗ. Việc có thể khai thác, sử dụng VLXD địa phương có ý nghĩa quan trọng đến việc lựa chọn kiểu và kết cấu công trình, cũng như giá thành công trình. - Vấn đề địa chất công trình: Những hiện tượng và quá trình địa chất nảy sinh trong quá trình thi công cũng như khai thác sử dụng công trình được gọi là những vấn đề địa chất công trình. - Nhiệm vụ khảo sát ĐCCT: 1) Xác minh các điều kiện ĐCCT để lập qui hoạch, chọn phương án thiết kế, biện pháp thi công cũng như chọn chế độ khai thác sử dụng công trình. 2) Trên cơ sỏ nghiên cứu điều kiện ĐCCT dự đoán một cách có khoa học các vấn đề ĐCCT có thể xảy ra trong quá trình thi công cũng như khai thác sử dụng công trình 3) Đề ra các biện pháp xử lý các điều kiện địa chất bất lợi và các biện pháp ngăn ngừa các vấn đề ĐCCT 4) Tiến hành thăm dò và đề xuất các biện pháp sử dụng vật liệu xây dựng tại chỗ. 5.1.2. Nội dung Để thực hiện những nhiệm vụ trên, trong khảo sát ĐCCT thường tiến hành các nội dung sau: 1) Thu thập các tài liệu có sẵn của vùng, tổng hợp và phân tích các tài liệu thu được, trên cơ sở đó đề ra hướng khảo sát và nhiệm vụ tiếp theo (rút ngắn thời gian, giảm khối lượng, giá thành khảo sát) 2) Tiến hành khảo sát thực địa bằng các phương pháp khác nhau (đo vẽ bản đồ, địa vật lý, khoan đào thăm dò) để làm sang tỏ những điều kiện ĐCCT còn tồn tại. Chọn các phương pháp sao cho có thể thu được các kết quả khảo sát nhanh nhất hiệu quả và đỡ tốn kém nhất 3) Tiến hành thí nghiệm trên hiện trường và trong phòng để xác định phần định tính, định lượng đất đá khu vực xây dựng. Cụ thể là phải xác định các tính chất và chỉ tiêu cơ lý của đất đá, của nước dưới đất 4) Tiến hành khảo sát bổ sung trên những nơi mà điều kiện ĐCCT không thuận lợi để có biện pháp xử lý và ngăn ngừa có hiệu quả nhất 5) Chính lý các tài liệu thu được để chọn các trị số tính toán trung bình đặc trưng cho một tính chất nào đó để sử dụng trong tính toán thiết kế, thi công và sử dụng công trình (loại bỏ các giá trị ngẫu nhiên, khả nghi, không đúng do sai sót về tính toán, chọn mẫu và trường hợp đặc biệt 6) Phải có chế độ quan trắc thường xuyên khi sử dụng, khai thác công trình nhằm theo sự biến đổi các tính chất của đất đá, sự phát sinh của các hiện tượng và các quá trình địa chất cũng như hiệu quả của các biện pháp xử lý ngăn ngừa đã sử dụng, phát hiện kịp thời các vấn đề ĐCCT có thể xảy ra. - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước khi lên lớp Bài giảng 13: Các giai đoạn và các phương pháp khảo sát ĐCCT. Chương 5 Mục 5.2 + 5.3 Tiết thứ: 25- 26 Tuần thứ: 13 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu chung về khảo sát ĐCCT và các phương pháp khảo sát ĐCCT. + Yêu cầu hiểu được mục đích, nhiệm vụ và nội dung khảo sát ĐCCT, nắm được các phương pháp khảo sát ĐCCT. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 2t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 5.2. Các nguyên lý và giai đoạn khảo sát ĐCCT 5.2.1. Các nguyên lý: + Nguyên lý kế thừa: nhằm tận dụng các tài liệu, các kết quả đã đạt được ở các công trình nghiên cứu, các giai đoạn khảo sát, các phương pháp khảo sát trước đó + Nguyên lý giai đoạn: xác định cần tiến hành khảo sát từ khái quát đến chi tiết, từ định tính đến định lượng, từ khu vực rộng đến diện tích hẹp để tận dụng, kế thừa các thành quả khảo sát. + Nguyên lý kết hợp: đòi hỏi phải kết hợp nhịp nhàng giữa các mặt, giữa các phương pháp thăm dò, thí nghiệmbởi vì mỗi phương pháp khảo sát, thăm dò đều có những hạn chế, thiếu sót nhất định, do vậy cần dùng tài liệu của nhiều phương pháp thăm dò khác nhau, bổ sung lẫn nhau. Giữa thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm ngoài trời cần có sự kết hợp chặt chẽ. 5.2.2. Giai đoạn khảo sát ĐCCT: + Giai đoạn 1 – chọn các phương án có triển vọng. - Làm rõ về khả năng kỹ thuật và lợi ích kinh tế của việc xây dựng công trình, có thể xây dựng được hay không. Khảo sát trên giai đoạn này nhằm để phản ánh một cách toàn diện về điều kiện địa chất công trình của khu vực được xây dựng, phải nắm được điều kiện khí hậu, sức người và nguyên liệu xây dựng. - Mục đích cuối cùng của công tác khảo sát ở giai đoạn này là nêu lên những phương án có thể đặt được công trình xây dựng. + Giai đoạn 2 - Khảo sát trên những phương án đã chọn. - Đối với những người làm công tác kinh tế và thiết kế: so sánh các phương án đã chọn ở giai đoạn 1 theo quan điểm kinh tế và kỹ thuật, từ đó chọn ra một phương án tốt nhất. - Đối với những người kỹ sư ĐCCT: phương án nào tốt nhất theo quan điểm ĐCCT. Để có tài liệu so sánh, trong khảo sát vẫn áp dụng phương pháp tổng hợp – đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn hơn 1:100000 – 1:25000 phụ thuộc vào điều kiện hiện tại, các công việc tiếp tục tiến hành đến các vị trí K.Y. và các phương án. Cũng như ở giai đoạn trước, áp dụng các phương pháp quan sát, miêu tả trên mặt đất, chụp ảnh hàng không, phương pháp địa vật lý, khoan đào thăm dò, các phương pháp đặc biệt trên hiện trường và trong phòng thí nghiệm. + Giai đoạn 3: Khảo sát chỉ tiến hành trên phương án chọn. - Đối với những người thiết kế: phụ thuộc vào loại công trình, những người thiết kế phải tính toán việc phân bố công trình trên khu vực xây dựng, tính toán sơ bộ nền, móng, chọn loại móng và biện pháp bảo vệ. - Đối với những người kỹ sư ĐCCT: cung cấp đầy đủ những tài liệu chính xác cho những người thiết kế thực hiện những tính toán trên và những số liệu để xác định các tham số của mạng lưới thăm dò lấy mẫu. + Giai đoạn 4: Khảo sát trong đới ảnh hưởng giữa công trình xây dựng và môi trường địa chất. - Đối với những người thiết kế: tiến hành những tính toán cuối cùng cho công trình (tính toán quá trình tác dụng tương hỗ giữa môi trường địa chất với công trình) và lập kế hoạch thi công. - Đối với kỹ sư ĐCCT: cung cấp những tài liệu đủ và cần thiết cho những tính toán trên. + Giai đoạn 5: Khảo sát trong quá trình thi công. - Điều chỉnh dự án công trình và từng bộ phận của nó - Kiểm tra dự án thi công công trình - Cung cấp tài liệu để chỉnh đốn bản vẽ kỹ thuật + Giai đoạn 6: Khảo sát trong quá trình sử dụng. - Điều khiển chế độ làm việc của công trình - Quan sát quá trình làm việc của nó theo thời gian, diễn biến các quá trình ĐCCT. Những vấn đề ĐCCT nào nảy sinh (lún, nghiêng, biến dạng) và hiệu quả các biện pháp ngăn ngừa. 5.3. Các phương pháp khảo sát ĐCCT 5.3.1. Phương pháp đo vẽ địa chất công trình Quan sát, miêu tả theo các tuyến lộ trình đã chọn trên khu vực khảo sát dựa vào các vết lộ về điều kiện ĐCCT. 5.3.2. Phương pháp địa vật lý thăm dò Thực chất của phương pháp ĐVLTD là dựa trên nghiên cứu các trường vật lý và các quá trình vật lý khu vực, đặc trưng trạng thái và cường độ của chúng phụ thuộc vào tính chất vật lý của đất đá. Nghĩa là các loại đất đá khác nhau thì các tham số vật lý khác nhau. Dựa vào sự khác nhau đó ta có thể phân chia ranh giới địa chất và làm sang tỏ một số đặc điểm khác nhau về cấu tạo địa chất. Bao gồm: - Phương pháp điện - Phương pháp chấn động - Phương pháp phóng xạ 5.3.3. Phương pháp khoan thăm dò - Giới thiệu về phương pháp khoan thăm dò: Phương pháp khoan thăm dò là phương pháp được sử dụng rộng tãi hơn cả trong khảo sát địa chất công trình. Thực chất của phương pháp khoan thăm dò là tạo vết lộ để nghiên cứu điều kiện địa chất dưới sâu; khác với các loại thăm dò khác, khoan thăm dò có thể tiến hành trong những điều kiện địa chất hết sức khác nhau - trên cạn và ở dưới nước, trong đất đá khô và sũng nước, ở độ sâu bất kỳ và cho những thông tin khá xác thực và tin cậy về các điều kiện địa chất công trình. Ngoài ra, các lỗ khoan được sử dụng rộng rãi để tiến hành các công tác thí nghiệm với mục đích nghiên cứu chuyên môn các tính chất của đất đá và các tầng chứa nước và để quan trắc động thái. Chúng cũng được sử dụng khi tiến hành một số loại công tác xây dựng, ví dụ khi hạ thấp mực nước xây dựng, làm mà chống thấm, đặt các thiết bị tiêu nước, móng cọc, làm chặt nhân tạo, gia cố đất đá...Khoan cũng được tiến hành để cung cấp nước và sản xuất cho các điểm dân cư và các cơ sở sản xuất. Tất cả những điều đó xác định khối lượng to lớn của công tác khoan khi khi khảo sát xây dựng. 5.5.4. Phương pháp thí nghiệm địa chất công trình và địa chất thủy văn - Phương pháp thí nghiệm trong phòng: + Xác định thành phần thạch học, khoáng vật và thành phần hạt để phân loại đất đá; + Xác định các chỉ tiêu tính chất cơ lý và các chỉ tiêu đối với nước của đất đá, từ đó đánh giá mức độ đồng nhất và biến đổi của các đặc trưng tính chất cơ lý của đất đá trong không gian, phân chia địa tầng nghiên cứu thành các lớp hay đơn nguyên địa chất công trình; + Kết quả xử lý các thông tin về tính chất cơ lý của đất đá cho phép xác định các giá trị tiêu chuẩn và tính toán phụ cụ cho thiết kế công trình, đánh giá chất lượng và khả năng xây dựng của các lớp đất đá. - Phương pháp thí nghiệm ngoài hiện trường: Các phương pháp thí nghiệm ngoài trời nghiên cứu đất nền trong điều kiện tự nhiên, có thể mô phỏng được điều kiện làm việc thực tế của đất nền, có kích thước thí nghiệm lớn tùy ý phù hợp với kích thước công trình. Chúng có thể ghi nhận được các thông tin liên lạc của đất nền theo chiều sâu mà không thể thực hiện được với thí nghiệm trong phòng; phối hợp với khoan để lập các mặt cắt địa chất công trình; phản ánh quy luật biến đổi chỉ tiêu cơ lý trong không gian và cung cấp cho tính toán thiết kế nền móng công trình. - Phương pháp xác định các thông số địa chất thủy văn của đất đá: xác định thông số địa chất thủy văn của đất đá 5.3.4. Chỉnh lý tài liệu viết báo cáo - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc: Các phương pháp khảo sát ĐCCT Bài giảng 14: Khảo sát ĐCCT cho các công trình cụ thể. Chương 5 Mục 5.4 Tiết thứ: 27- 28 Tuần thứ: 14 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu về khảo sát ĐCCT cho các công trình DD và CN; cầu đường + Yêu cầu hiểu được các phương pháp khảo sát ĐCCT cho các công trình trên. - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 2t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: 5.4.1. Khảo sát địa chất công trình để xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp a. Các nguyên tắc cơ bản  Mức độ chi tiết, nội dung và khối lượng của công tác khảo sát ĐCCT được xác định trên cơ sở: - Công dụng, loại nhà, công trình xây dựng - Giai đoạn thiết kế - Mức độ phức tạp về điều kiện ĐCCT ở khu vực xây dựng, có tính đến kết quả đã nghiên cứu về địa chất, ĐCCT và ĐCTV ở khu vực đó (nguyên lý kế thừa) - Mức độ hiểu biết về điều kiện ĐCCT khu vực  Mức độ phức tạp về ĐCCT của công trình xây dựng được chia làm 3 cấp (đơn giản, trung bình và phức tạp) và phụ thuộc vào các yếu tố địa hình, địa mạo; cấu trúc địa chất; chỉ tiêu cơ lý của đất đá; điều kiện ĐCTV; các quá trình và điều kiện địa chất bất lợi  Tuỳ thuộc vào giai đoạn khảo sát và thiết kế mà chọn lựa các phương pháp khảo sát khác nhau, đáp ứng được yêu cầu và điều kiện đặt ra. b. Các giai đoạn khảo sát Do đặc tính kinh tế kỹ thuật, các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp thường được thiết kế theo hai giai đoạn: Quy hoạch vùng xây dựng và giai đoạn thiết kế lập bản vẽ thi công. Do vậy khảo sát ĐCCT cũng chia làm 2 giai đoạn: 1) Giai đoạn khảo sát ĐCCT để lập quy hoạch vùng xây dựng Mục đích: chọn vùng, địa điểm, vị trí xây dựng (chọn phương án có triển vọng). Nội dung và phương pháp khảo sát: a) Đo vẽ ĐCCT tỉ lệ 1:25 000 trên toàn bộ khu vực dự định xây dựng b) Thăm dò địa vật lý và khoan đào theo các tuyến cắt qua khu vực c) Công tác lấy mẫu và thí nghiệm 2) Giai đoạn khảo sát ĐCCT cho thiết kế kỹ thuật lập bản vẽ thi công Mục đích: Khảo sát ở giai đoạn này nhằm cung cấp chính xác các chỉ tiêu cơ lý (cường độ và biến dạng) của đất đá trong phạm vi chu vi công trình thiết kế hoặc trên khu vực riêng biệt. Nội dung và phương pháp khảo sát a) Công trình khoan đào thăm dò: các công trình khoan đào phải bố trí theo các trục chính của móng, hay theo chu vi của nhà và công trình thiết kế, tuyến công trình đã chọn (đường viền, trục và góc các công trình). Ngoài ra, tại các vị trí thay đổi đột ngột của tải trọng (yêu cầu thiết kế), chiều sâu đặt móng, chiều cao công trình, chỗ tiếp giáp của các đơn nguyên địa mạo khác nhau cần bố trí các điểm thăm dò bổ sung b) Công tác thí nghiệm ĐCCT và ĐCTV c) Song song với các phương pháp trên có thể kết hợp với một số phương pháp thăm dò khác như SPT, thăm dò địa vật lýnếu thấy cần thiết Cuối giai đoạn: tổng hợp, phân tích, tính toán các trị số tính chất tổng quát và trung bình đặc trưng cho khu vực xây dựng. Trên cơ sở đó viết báo cáo (thuyết minh + bản vẽ + biểu đồ), đánh giá khả năng xây dựng của khu vực, cung cấp các số liệu để các nhà thiết kế tính toán kết cấu nhà và móng công trình; các ý kiến đề nghị nếu có. 9.5.2. Khảo sát địa chất công trình cho xây dựng cầu đường a. Đặc điểm chung + Đường là công trình kéo dài, là công trình tổng hợp gồm đường (đường sắt, đường bộ), cầu, nhà ga, đường hầmDo kéo dài nên đi qua các dạng địa hình khác nhau, qua các vùng có điều kiện tự nhiên khác nhau, điều kiện ĐCCT khác nhau. + Mục đích và nhiệm vụ khảo sát: - Mục đích: + Lập luận chứng cho việc chọn tuyến đường + Lập thiết kế kiến trúc và thi công cho tuyến đường chọn - Nhiệm vụ + Xác định độ ổn định của mái dốc, của nền đường và các vấn đề khác + Khối lượng khảo sát phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên và loại công trình, vị trí, chiều sâu của công trình, phương pháp thi công, cấp đường. b. Các giai đoạn khảo sát Chia làm 2 giai đoạn: 1) Khảo sát ĐCCT cho giai đoạn thiết kế nhiệm vụ Mục đích: khảo sát để tìm ra phương án (các tuyến) có triển vọng Yêu cầu: làm sảng tỏ các vấn đề: cấu trúc địa chất, bề dày phong hoá, các hiện tượng địa chất, vật liệu địa phương nền đường và rải đường Nội dung và phương pháp khảo sát: chủ yếu là phương pháp đo vẽ ĐCCT, tuỳ theo điều kiện tự nhiên (địa hình, cấu trúc địa chất) thường bao gồm: a) Khảo sát ĐCCT cho nền đường thông thường: b) Khảo sát địa chất cho nền đường cho các đoạn đào sâu, đắp cao c) Khảo sát địa chất cho các công trình trên tuyến đường (cầu, cống) d) Khảo sát mỏ vật liệu Phải điều tra các mỏ vật liệu xây dựng gồm: đá, đất cấp phối. Sơ bộ đánh giá trữ lượng và chất lượng, khoảng cách, điều kiện khai thác vận chuyển. Cuối giai đoạn báo cáo kết quả các phương án (các tuyến). 2) Khảo sát cho giai đoạn thiết kế và thi công Chia 2 thời kỳ: a) Khảo sát sơ bộ trên các tuyến, sau đó chọn 1 Nội dung - Đo vẽ ĐCCT trên các tuyến với tỷ lệ 1:100 000 – 1:10 000 - Miêu tả, quan sát - Khoan đào: bố trí dọc tuyến 200 – 500m/1 điểm, rộng ra 2 bên (50 – 100m) ÷ (200 – 300m); chiều sâu xác định được bề dày đất đá đệ tứ đến đá gốc. - So sánh chọn phương án tối ưu b) Khảo sát tỉ mỉ: trên tuyến đã chọn để lập dự án kinh tế cho phương án chọn và các công trình phụ Nội dung - Đo vẽ ĐCCT tỷ lệ 1:100 000 – 1:10 000, chú ý các đoạn yếu, các trụ, mố cầu, các vị trí có các hiện tượng địa chất phát triển. - Nội dung và phương pháp nghiên cứu ở thời kỳ này phụ thuộc vào dạng địa hình và địa chất của tuyến đường (vùng đồng bằng, vùng thung lũng song, vùng núi đồi, vùng đầm lầy) - Đối với công trình cầu: lập dự án kỹ thuật, bố trí trụ, mố cầu, chiều dài cầu, chiều sâu hố móng. - Khảo sát mỏ vật liệu xây dựng: số liệu về mỏ đất đá, điều kiện và khả năng khai thác, trữ lượng; lấy mẫu đất, đá thí nghiệm. - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước ở nhà Làm tiểu luận chương 5 Bài giảng 15: Đọc và thể hiện bản đồ địa chất + Ôn tập Chương 5 Mục 5.5 Tiết thứ: 29- 30 Tuần thứ: 15 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu bản đồ địa chất phục vụ xây dựng + Củng cố lý thuyết và bài tập chương 2 +3 + Thảo luận các câu hỏi về môn học + Sẵn sàng để thi cuối học kỳ - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận, tự học, tự nghiên cứu - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Tự học, tự nghiên cứu: 5t. - Địa điểm: Giảng đường do P2 phân công - Nội dung chính: + Giới thiệu bản đồ địa chất và cách đọc bản đồ phục vụ xây dựng + Ôn tập - Yêu cầu SV chuẩn bị: Nắm chắc thời gian thi + phòng thi + các quy chế thi Tự ôn tập