›
›

Bài giảng Địa chất công trình

pdf 86 trang cucquyet12 6120
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Địa chất công trình", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_dia_chat_cong_trinh.pdf

Nội dung text: Bài giảng Địa chất công trình

  1. CHƯƠNG I GiỚI THIỆU MÔN HỌC LOÀI NGƯỜI SỐNG VÀ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Ở ĐÂU ?
  2. TRÁI ĐẤT- HÀNH TINH DUY NHẤT TRONG HỆ MẶT TRỜI CÓ TỒN TẠI SỰ SỐNG  Hệ mặt trời gồm có 9 hành tinh (sao) và nhiều tiểu hành tinh quay quanh mặt trời: sao Thuỷ, sao Kim, Trái Đất, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao hải Vương và sao Diêm Vương.  Chỉ có trái đất có sự sống và con người là sinh vật cao cấp nhất trên Trái Đất.  Con người đã, đang và sẽ xây dựng nhiều công trình nhằm phục vụ cho đời sống ngày càng phát triển của mình.  Các công trình xây dựng nằm trên mặt đất và trong lớp vỏ Trái đất nên chịu nhiều tác động do biến vị của chúng.
  3. ĐẶC ĐiỂM CÁC HÀNH TINH TRONG HỆ MẶT TRỜI TT Tên hành tinh Đường kính so Chu kỳ quay Chu kỳ quay Số vệ tinh với Trái đất quanh mặt trời quanh bản thân 1 Sao Thuỷ 0,38 88 ngày 59 ngày 0 2 Sao Kim ~1,0 255 ngày 243 ngày 0 3 Trái đất 1,0 365 ngày 24 giờ 1 4 Sao Hoả 0,52 678 ngày 25 giờ 2 5 Sao Mộc 11,27 12 năm 10 giờ 16 6 Sao Thổ 9,44 29 năm 10 giờ 18 7 Sao thiên Vương 4,1 84 năm 16 giờ 15 8 Sao Hải Vương 3,88 165 năm 18 giờ 8 9 Sao Diêm Vương 0,12-0,3 248 năm 6,4 ngày 1
  4. TRÁI ĐẤT CÓ CẤU TẠO NHƯ THẾ NÀO ? Khí quyển Vỏ Trái đất (5-70km) Vỏ trên ( Sima) (70-900km) Vỏ dưới( manti ) (900-2900km) Nhân lỏng (2900-5100km) Nhân trong (5100-6371km)
  5. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VẬT LÝ CỦA TRÁI ĐẤT . Khối lượng thể tích của các lớp đất đá tăng theo chiều sâu . Áp lực bên trong lòng đất tăng theo chiều sâu . Nhiệt độ trong lòng đất tăng theo chiều sâu. Nhiệt trong lòng đất sinh ra do 2 nguồn :  Do bức xạ từ Mặt trời- Thay đổi theo không gian và thời gian. Chỉ ảnh hưởng trong một chiều sâu nhất định, dưới chiều sâu này không ảnh hưởng , gọi là lớp thường ôn (15-40m; VN là 30m)  Do các phản ứng hoá học và nhiệt hạch trong lòng đất. Đặc trưng quá trình tăng nhiệt này bằng 2 khái niệm : địa nhiệt cấp: số mét xuống sâu để tăng 1 độ và Gradien địa nhiệt : số độ oC tăng lên khi xuống sâu 100m . Trọng trường và từ trường :  Lực hút vào tâm trái đất, giá trị thay đổi do mật độ phân bố vật chất khác nhau  Từ lực giữa 2 cực. Từ tính thể hiện cao nơi có chứa nhiều quặng sắt
  6. VÌ SAO PHẢI NGHIÊN CỨU VỀ TRÁI ĐẤT ? . Các công trình được xây dựng trên hoặc trong lớp vỏ trái đất . Lòng đất, mặt đất luôn có nhiều biến đổi, làm ảnh hưởng tới bền vững của công trình, những tác động từ trái đất có thể là :  Sụp lở (Ground collapse)  Địa chấn (Earthquake)  Núi lửa phun (Volcano)  Sóng thần (tsunami)
  7. NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ MÔN HỌC ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH . Nghiên cứu sự hình thành và biến đổi của các loại đất, đá trên vỏ trái đất, từ đó xét tới các ảnh hưởng do sự biến động của chúng tới sự ổn định các công trình xây dựng . . Nghiên cứu đặc tính và khả năng ứng dụng của các loại đất, đá vào việc sản xuất vật liệu xây dựng và xây dựng công trình. . Nghiên cứu về sự hình thành, tồn tại và di chuyển của nước dưới đất, các ảnh hưởng của chúng tới công trình xây dựng cũng như khả năng khai thác nước ngầm như một tài nguyên thiên nhiên. . Nghiên cứu các phương pháp khảo sát địa chất nhằm làm rõ các đặc điểm của chúng từ đó ứng dụng vào thiết kế và xây dựng công trình ổn định, bền vững. . Phần các tính chất cơ học của đá được nghiên cứu trong môn “Cơ học đá” và phần nghiên cứu về các tính chất cơ học của đất được nghiên cứu trong môn “Cơ học đất”
  8. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 1. Phương pháp thực nghiệm hiện trường- phương pháp địa chất học: đào hố, khảo sát vết lộ, khoan thăm dò, lấy mẫu phân tích thực nghiệm. 2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : căn cứ các đặc tính của đất đá, tính toán ra những yếu tố chưa biết như tính lún, tính ổn định của công trình, tính lượng nước chảy vào hố móng 3. Phương pháp nghiên cứu mô hình và tương tự địa chất: dựa vào sự tương tự giữa các trường vật lý khác nhau mà có thể thay thế môi trường địa chất của khu vực xây dựng bằng môi trường vật lý có điều kiện tương tự nhưng đơn giản hay có kích thước nhỏ hơn, như tải trọng lên công trình, áp lực nước lên kết cấu 4. Nghiên cứu địa chất phân ra địa chất công trình, địa chất khoáng sản và địa chất dầu khí
  9. CHƯƠNG II ĐẤT ĐÁ HÌNH THÀNH NHƯ THẾ NÀO ?
  10. MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA KHOÁNG VẬT . Khoáng vật là hợp chất các nguyên tố hoá học tự nhiên hay các nguyên tố tự sinh, được hình thành do các quá trình lý, hoá khác nhau trong vỏ Trái Đất hay trên mặt đất. . Khoáng vật có thể ở thể khí, thể lỏng,hay thể rắn. Đa số các khoáng vật ở thể rắn và kết tinh. Người ta đã biết trong tư nhiên có khoảng hơn 3000 khoáng vật, nhưng trong đó chỉ có khoảng 50 khoáng vật tham gia vào thành phần chính của đá, gọi là khoáng vật tạo đá. . Các khoáng vật tạo đá mácma chủ yếu:thạch anh, fenspat, mica và khoáng vật màu: amphibol, pyroxen, olivin . Tính dễ tách (cát khai): có thể rất hoàn toàn (mica), hoàn toàn(dùng búa đập nhẹ khoáng vật vỡ theo các mặt phẳng), trung bình, không dễ tách và rất khó tách. . Độ cứng: khả năng chống lại tác dụng cơ học bên ngoài lên bề mặt của khoáng vật ( 10 cấp độ từ Talc -> Kim cương) . Tỷ trọng: Nhẹ 4 (pyrit, magnetit). Trung bình khoáng vật có tỷ trọng 2,5-3,5.
  11. HÌNH ẢNH VỀ MỘT SỐ KHOÁNG VẬT Thạch anh Muscovit Flourit
  12. Hình ảnh về tính cát khai của khoáng vật Hoàn toàn Không hoàn toàn Khó tách Rất khó tách (mica) (Halit) (Octocla) (Manhetit)
  13. CCÁÁCC LOLOẠẠII ĐÁĐÁ ĐÁ ĐÁ BiẾN CHẤT MACMA ĐÁ TRẦM TÍCH
  14. MAGMA PHÚN XUẤT Tạo thành do sự đông cứng của dòng dung nham nóng chảy phun ra từ lòng đất. Đá phun trào được tạo ra trên mặt đất, do nguội nhanh và áp suất thấp nên không kết tinh, có nhiều lỗ rỗng (bazan, đá bọt) Sự nguội nhanh làm co thể tích và phát sinh nứt, dạng cột, dạng nêm, dạng hình cầu không phân cách khối đá mà chỉ làm giảm độ bền
  15. MAGMA XÂM NHẬP Khi dung nham nóng chảy không phun trào ra bề mặt, chúng bị nén ép và nguội đi trong lòng đất, gọi là magma xâm nhập. Đá xâm nhập được tạo thành trong điều kiện áp suất cao, đông cứng từ từ nên các khoáng vật có điều kiện kết tinh, tạo nên đá kết tinh hoàn toàn, ở dạng khối, chặt sít và ít khe nứt (granit, gabro ) Thế nằm thường là dạng nền, không xác định được chân, có chiều dài, chiều rộng rất lớn. Các nhánh của thể nền gọi là dạng cán
  16. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ĐÁ MAGMA 1. Thành phần khoáng vật: Khoáng vật chủ yếu gồm felspat, amphibol, pyroxen, thạch anh và mica. Ngoài ra còn chia thành đá sẫm màu (amphibol,pyroxen,olivil ) và đá sáng màu (thạch anh, felspat, granit) 2. Kiến trúc: chia ra theo mức độ kết tinh, theo kích thước hạt và theo mức độ đồng đều của hạt. 3. Cấu tạo: có cấu tạo khối, cấu tạo dải, cấu tạo chặt sít, cấu tạo lỗ rỗng và cấu tạo hạnh nhân(lỗ rỗng lấp đầy bằng khoáng vật thứ sinh) 4. Thế nằm: Dạng nền, dạng cán (nhánh), dạng nấm, dạng lớp phủ và dạng vòm phủ 5. Phân loại một số magma chính : . Magma axit : Granit, Porphyr thạch anh . Magma trung tính : Syenit, Pocphyr orthoclas, Điorit . Magma bazơ : Gabro, Điabas, Bazan
  17. ĐẶC ĐiỂM CỦA ĐÁ TRẦM TÍCH Các loại đá trên mặt đất bị gió, nước, nhiệt độ, sinh vật, hoá chất làm cho tơi vụn, bào mòn rửa trôi và lắng đọng. Dưới áp lực của nước hay các lớp bên trên nén lại, gắn kết thành đá trầm tích. Đá trầm tích chỉ chiếm 5% khối lượng vỏ Trái Đất nhưng bao phủ 75% diện tích mặt đất, chiều dày mọi chỗ không giống nhau. Thành phần đá trầm tích gồm khoáng vật và chất gắn kết. . Khoáng vật gồm thạch anh,felspat, miaca và một số khoáng vật thứ sinh như cancit, thạch cao . Chất gắn kết thường là silic, carbonat,sét, hợp chất chứa sắt. Kiến trúc đa dạng: khối (tảng), sỏi, cuội, cát, bụi Cấu tạo chủ yếu dạng lớp hay dòng và thường có độ xốp lớn nên dễ thấm nước hoặc chứa nước. Trong đá trầm tích thường có hoá thạch, nhờ đó xác định được niên đại của lớp.
  18. THẾ NẰM CỦA ĐÁ TRẦM TÍCH Khi hình thành, do lắng đọng nên các lớp đá trầm tích có thế nằm ngang. Do quá trình vận động của vỏ Trái đất, các lớp này có thể bị trồi lên hay thụt xuống tạo thành các lớp đá nằm nghiêng. Để xác định vị trí và thế nằm của lớp đá, dùng các khái niệm sau : . Đường phương là đường giao giữa mặt lớp đá với mặt phẳng nằm ngang. Góc hợp bởi đường phương với phương Bắc gọi là góc phương vị. . Đường thẳng nằm trong mặt phẳng lớp đá, vuông góc với đường phương gọi là đường hướng dốc, góc hợp với hình chiếu của nó trên mặt phẳng nằm ngang gọi là góc dốc.
  19. ĐÁ TRẦM TÍCH CƠ HỌC Tạo thành từ những sản phẩm phá huỷ của đá macma, đá biến chất và trầm tích đã có trước đó. Chúng là những mảnh vụn gắn kết với nhau, tuỳ theo kích thước cỡ hạt mà chia ra : . Cuội kết: các hạt cuối gắn lại bằng CaCO3, silic hoặc sét . Cát kết: các hạt cát gắn kết bởi sét, silic, vôi. Theo thành phần khoáng vật chia thành cát kết thạch anh, cát kết silic hay felspat. . Bột kết (aleurolit): chủ yếu là trầm tích lục địa do sét pha hay cát pha tạo thành. Nếu chất kết dính kém bền thì dễ bị phong hoá . Sét kết(argilit): được gắn kết bằng silic nên độ bền cao. Khi bị phân lớp gọi là phiến sét. Khi bị thấm nước độ bền giảm đi rất nhiều.
  20. ĐÁ TRẦM TÍCH HOÁ HỌC Do sự lắng đọng của các chất kết tủa bởi các phản ứng hoá học do khí CO2 trong tự nhiên. Một số đá trầm tích hoá học: . Đá vôi cancit: thành phần chính là CaCO3 có màu trắng xám. Dùng cho nung vôi hay sản xuất xi măng. . Đá vôi Đolomit: tạo thành thừ đolomit, thạch cao, màu trắng đục. Cấu trúc dạng hạt, độ bền cao, thường dùng trong XD . Thạch cao: gồm những khoáng vật có thành phần hoá học là CaSO4.H2O, màu trắng, độ bền thấp.Thường làm phấn, đắp tượng. . Muối mỏ (NaCl hay KCl): màu trắng đục, dễ tan trong nước.
  21. ĐÁ TRẦM TÍCH HỮU CƠ Hình thành do tích tụ các di tích động thực vật. Có thể kể đến : . Đá vôi : có nguồn gốc vỏ sò, vỏ ốc hay san hô. Nhiều rạn san hô lớn tạo thành các đảo san hô ( có dạng vành khuyên, trăng khuyết) . Đá từ xác thực vật như than bùn, than đá Hầu hết các đá trầm tích hưu cơ có độ rỗng lớn, ngậm nước cao, cường độ thấp. Những đá trầm tích hưu cơ thực vật có khả năng cháy, sinh nhiệt
  22. CÁC DẠNG ĐÁ BiẾN CHẤT Tạo thành do sự biến đổi sâu sắc của đá macma, đá trầm tích dưới tác dụng củ nhiệt độ Cao, áp suất Lác n và các chất có hoạt tính hoá học. Theo nhân tố tác động chủ yếu, chia ra : 1- Biến chất tiếp xúc: xảy ra ở khu vực macma nóng chảy và các đá xung quanh 2- Biến chất động lực: tạo ra dưới áp lực không chỉ của trọng lượng đất đa bên trên mà còn do nén ép bởi sự vận động của vỏ Trái Đất. 3- Biến chất khu vực thường xảy ra dưới sâu do tác động đồng thời của nhiết độ cao và áp suất lớn.
  23. ĐẶC ĐiỂM CỦA ĐÁ BiẾN CHẤT 1. Về thành phần: gần giống với thành phần khoáng vật của đá macma, phổ biến như thạch anh,felspat, pyroxen, mica Ngoài ra có thêm một số khoáng vật chỉ đá này mới có như clorit, disthen, andalusit, granat 2. Về kiến trúc: . Kiến trúc biến tinh : kết tinh lại do nhiệt độ cao, trong đá biến chất tiếp xúc . Kiến trúc milonit: đặc trưng của biến chất động lực: bị nghiền nát rồi được liên kết lại bằng khoáng vật khác. Thường không ổn định với nước. . Kiến trúc vảy : khi biến chất các khoáng vật dạng vảy được định hướng theo một phương nào đó. Kém ổn định với phong hoá. . Kiến trúc tàn dư: còn giữ được kiến trúc của đá ban đầu như gneis (granit) 3. Về cấu tạo: . Cấu tạo dạng khối . Cấu tạo gneis (cấu tạo dải) . Cấu tạo phiến 4. Về thế nằm : giống với dạng đá ban đầu (lớp, nền, nấm, mạch). Đá biến chất tiếp xúc thường vây quanh khối macma nên có dạng vành đai. Tính chất cơ lý của đá khác nhau trong những vành đai khác nhau.
  24. MỘT SỐ LOẠI ĐÁ BiẾN CHẤT
  25. SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT 1. Do kết quả phong hoá vật lý và hoá học của các loại đá gốc, những hạt vụn chưa gắn kết lại với nhau trong quá trình trầm tích. Chia ra : . Trầm tích thềm lục địa:  Đất tàn tích  Đất sườn tích  Đất bồi tích  Đất lũ tích  Đất hồ tích  Đất phong thành (dụn cát do gió thổi) . Trầm tích vũng, vịnh : là dạng đặc biệt của trầm tích thềm lục địa( cửa sông, châu thổ ). Có lớp dày, đôi khi có thấu kinh . Trầm tích biển: chỗ biển nông và biển sâu. Chiều dày lớn và chiều rộng rất lớn
  26. MỘT SỐ ĐẶC ĐiỂM CƠ BẢN CỦA ĐẤT 1. Các thành phần chủ yếu của đất . Hạt khoáng vật rắn của đất (pha rắn): tuỳ theo kích thước hạt mà gọi tên là cuội, sỏi, sạn, cát, bụi, sét . Nước trong đất (pha lỏng) : gồm  Nước liên kết  Nước tự do . Khí trong đất (pha khí) 2. Kiến trúc và cầu tạo . Kiến trúc hạt đơn . Kiến trúc tổ ong . Kiến trúc dạng bông (tổ ong kép) 3. Các loại đất . Đất rời . Đất dính
  27. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA ĐẤT (1) 1.Đặc trưng cho hàm lượng tương đối giữa các pha của đất Qh . Trọng lượng thể tích  V • Trọng lượng riêng (phần hạt) h Qh Qn  w • Trọng lượng thể tích ướt Qh V  k • Trọng lượng thể tích khô V . Độ rỗng và hệ số rỗng Vr • Độ rỗng (n) : n .100% V V e n • Hệ số rỗng (e) e r n e Vh 1 e 1 n . Chỉ tiêu liên quan đến pha lỏng của đất . Độ ẩm Q . Độ bão hoà nước W n . Giới hạn Atterberg Q Vn h S Cứng Dẻo : W r p Vr Dẻo Chảy : Wi
  28. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA ĐẤT (2) 1.Các chỉ tiêu trạng thái của đất emax e Đất rời : ID < 0,33 . Độ chặt I D emax emin Đất cát chặt vừa : ID = 0,33-0,67 . Độ sệt W W p I L Đất cát chặt : ID = 0,67 – 1,0 Wi W p 2. Tính chất cơ học của đất S i . Tính nén lún với tải p ei eo (1 eo ) . Tính nén lún với tải pi h . Sức chống cắt của đất   .tg c  . Tính đầm chặt của đất: Độ chặt (K) K k  k max
  29. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA ĐÁ 1. Trọng lượng thể tích : như đã nêu với đất 2. Độ rỗng . Đá có độ rỗng thấp n = 1-5% . Đá có độ rỗng trung bình n= 5-15% . Đá có độ rỗng cao : n =15-30% . Cát kết : n =0-40% Bột kết : n=1-40% . Đá vôi : n= 0-35% Đolomit : n= 2-35% 3. Độ bền Pmax Pmax . Độ bền nén  n (MPa) Fo 2.Pmax Pmax . Độ bền kéo  k 0,637 (MPa) .d.h d.h  h 4. Tính biến dạng E  . (MPa )  h
  30. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA KHỐI ĐÁ C N N.f C N f 1. Tính ổn định (vững chắc) N . Hệ số kiên cố  n n C f 0,01. n hay f ;đât:tg 300 30 n . Độ mài mòn : tỷ lệ % khối lượng của cỡ hạn < 1,6mm . Độ vỡ vụn: kv= Vv / Vk 2. Mức độ phong hoá :  . Hệ số phong hoá : ph kph . Mức độ phong hoá tăng thì độ  bền giảm 3. Tính nứt nẻ Sn . Hệ số nứt nẻ kn .100% . Kích thước khe nứt S 4. Tính lưu biến . Độ bền của đá giảm theo thời  gian đến độ bền lâu dài, ký hiệu
  31. KHÁI NiỆM CƠ BẢN VỀ NƯỚC DƯỚI ĐẤT(1) 1. NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH . Nước trầm tích: nước trong lỗ rỗng của tầng cuội sỏi, tầng cát . Nước gốc sơ sinh: Do hơi nước ngưng đọng trong các khe rỗng của đá . Nước thấm: do nước mưa, nước tưới thấm xuống . Nước có áp – nước không áp 2. CÁC LOẠI TẦNG CHỨA NƯỚC . Tầng nước thổ nhưỡng: do mao dẫn, không có lớp cách nước . Tầng nước trên: Trên nó không có tầng cách nước . Tầng nước ngầm: Dưới nó có tầng cách nước . Tầng nước áp lực: nằm giữa 2 tầng cách nước . Tầng nước khe nứt: trong các đá có nứt nẻ hay hang động (Karst)
  32. HÌNH ẢNH VỀ CÁC DẠNG NƯỚC TRONG ĐẤT CÁC TẦNG NƯỚC TRONG ĐẤT NƯỚC THẤM TỚI GiẾNG ĐÀO NƯỚC CÓ ÁP PHUN TRÀO TẦNG NƯỚC NGẦM
  33. VÒNG TUẦN HOÀN CỦA NƯỚC 1. Mưa (Rơi) 2. Thấm 3. Chảy 4. Bốc hơi 5. Ngưng đọng => Rơi
  34. KHÁI NiỆM CƠ BẢN VỀ NƯỚC DƯỚI ĐẤT(2) 1. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ TÍNH CHẤT . Thành phần hoá học nước dưới đất : khoảng 10 loại ion có trong vỏ - - 2+ + + 2+ 2+ trái đất: Cl , HCO3 , SO4 , Na , K , Ca , Fe Khi lượng Ion kim loại lớn có nước cứng. Khi có Ion H+ trong nước làm nó có tính axit, nồng độ ion H+ biểu thị bằng độ pH= - lg(H+). Nước trung tính có pH=7. . Tính chất vật lý của nước dưới đất: phụ thuộc lượng khoáng hoá  Tỷ trọng  Nhiệt độ  Độ trong suốt, Màu, mùi vị  Tính dẫn điện  Tính phóng xạ . Ăn mòn hoá học đối với bê tông  Ăn mòn Sulfat  Ăn mòn bicarbonat  Ăn mòn axit  Ăn mòn magie
  35. CÁC YẾU TỐ THUỶ ĐỘNG CỦA DÒNG THẤM (1) 1. TỔNG ÁP LỰC CỘT NƯỚC . Nước chảy được nhờ chênh cao áp lực p v 2 . Áp lực nước tại 1 điểm xác định theo Bernoulli H z do tốc độ thấm nhỏ nên  2.g p . Chiều dày tầng nước là h = p/H zdo đó H = h+z 2. GRADIEN THUỶ LỰC  . Độ dốc mặt nước= gradient thuỷ lực dy I tg dx . Nếu dòng nước chảy đều: y H H I 1 2 x x2 x1
  36. CÁC YẾU TỐ THUỶ ĐỘNG CỦA DÒNG THẤM (2) 1. VẬN TỐC BÌNH QUÂN VÀ VẬN TỐC THỰC TẾ DÒNG NGẦM . Nước di chuyển qua một mặt cắt, phần nước chui qua lỗ rỗng có vận tốc u, phần nước chảy qua bình quân trên toàn mặt cắt có vận tốc là v . Lưu lượng Q = u.Fr trong đó Fr là diện tích lỗ rỗng trên mặt cắt . Mặt khác Q = v.F ; với F là diện tích mặt cắt . Do vây u.Fr = v.F v = u. Fr / F; Định nghĩa độ rỗng của đất n = Fr / F Vậy v = n. u; Thực tế thường tính theo vận tốc bình quân v 2. ÁP LỰC THUỶ ĐỘNG CỦA DÒNG NƯỚC NGẦM . Xét thỏi nước ngầm 1x1x L . Áp lực thuỷ động của dòng nước: H H p 1 2 . tđ L n
  37. CÁC YẾU TỐ THUỶ ĐỘNG CỦA DÒNG THẤM (3) 1. ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN . Năm 1856 Darcy làm thí nghiệm thấm qua đất cát trong ống hình trụ. . Rút ra: lưu lượng thấm tỷ lệ thuận với hiệu mực nước và tỷ lệ nghịch với chiều dài cột đất H Q k.F. L . Với I = H/L nên Q= k.I.F “ Lượng nước thấm qua 1 mặt cắt trong 1 đơn vị thời gian tỷ lệ với gradient thuỷ lực và diện tích mặt cắt” . Chia 2 vế cho F có : Q/F = k.I mà Q/F = v Vậy v = k. I . k – hệ số tỷ lệ , gọi lả hệ số thấm, tính bằng đơn vị m/ ngày.đêm
  38. TÍNH TOÁN CHO DÒNG NƯỚC NGẦM 1. TRƯỜNG HỢP ĐÁY CÁCH THUỶ NẰM NGANG . Lưu lượng nước ngầm: Q k.I.F . Với F=B.y; chia 2 vế cho B và đặt Q/B=q là lưu lượng đơn vị, ta được: H 2 H 2 q k. 1 2 2.L 2. TRƯỜNG HỢP ĐÁY CÁCH THUỶ NẰM NGHIÊNG . Lưu lượng tính theo (h=h1=h2) H H q k.h. 1 2 L . Phương trình biểu diễn đường mặt nước có dạng: (H H ).x H H 1 2 x 1 L
  39. TÍNH TOÁN CHO DÒNG NƯỚC ÁP LỰC 1. TRƯỜNG HỢP CHIỀU DÀY TẦNG CHỨA NƯỚC KHÔNG ĐỔI . Từ công thức Darcy : Q=k.I.F Trong đó F = B.M, I= - dy/dx Thay vào công thức trên, có : dy Q dy Q k.B.M. hay q k.M. dx B dx Lấy tích phân 2 vế, được: (H H ) q k.M. 1 2 (m3 / ngày đê m) L Phương trình đường mực nước: (H H ) y H 1 2 .x 1 L
  40. TÍNH TOÁN CHO DÒNG NƯỚC ÁP LỰC 1. TRƯỜNG HỢP CHIỀU DÀY TẦNG CHỨA NƯỚC THAY ĐỔI Phương trình vi phân có dạng: dy M M q k.M . vói M M 2 1 .x ( x) dx ( x) 1 L Lấy tích phân 2 vế, được: M M H H q k 2 1 . 1 2 (m3 / ngày đê m) ln M 2 ln M1 L Phương trình đường mực nước: M 2 M1 ln M x ln M1 H1 H 2 y H1 . . .x M x M1 ln M 2 ln M1 L
  41. TÍNH LƯU LƯỢNG NƯỚC CHẢY VÀO CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC TẬP TRUNG 1. GiẾNG HOÀN CHỈNH TRONG TẦNG CHỨA NƯỚC KHÔNG ÁP . Lưu lượng theo công thức Darcy: Q k.F.I, trong đó dy I và F 2. .x.y dx . Thay I và F vào công thức Darcy, tích phân 2 vế được: H 2 h2 Q .k. ln R / r (2.H s).s Q 1,366.k. . Thay h=H-s và =3,14; ta có: ln R ln r
  42. TÍNH LƯU LƯỢNG NƯỚC CHẢY VÀO CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC TẬP TRUNG 1. GiẾNG HOÀN CHỈNH TRONG TẦNG CHỨA NƯỚC CÓ ÁP . Áp dụng I=dy/dx và F=2 .M.x vào công thức Darcy và tích phân 2 vế, ta có : (H h) Q 2. .k.M. ln R / r . Thay h=H-s và = 3,14, ta có s Q 2.73.k.M. ln R / r  Theo I.P.Kuxakin R 2.s. H.k . Bán kính ảnh hưởng: Theo Sichardt: R 10.s. k
  43. TÍNH LƯU LƯỢNG NƯỚC CHẢY VÀO HỐ ĐÀO 1. KÊNH, MƯƠNG THOÁT NƯỚC . KÊNH HOÀN CHỈNH KHÔNG ÁP H 2 h2 q k. R H 2 h2 Q L.k. R . KÊNH KHÔNG HOÀN CHỈNH H 2 h2 q k. a a R H 2 h2 Q L.k. a a R
  44. TÍNH LƯU LƯỢNG NƯỚC CHẢY VÀO HỐ ĐÀO 1. NƯỚC CHẢY VÀO HỐ MÓNG . Hố móng hình chữ nhật H 2 h2 ) Q q.B k.B.( R . Hố móng hình vuông H 2 h2 Q 1,366.k. F lg R lg . Hố móng gần sông H 2 H 2 Q 0,5.k.B.( s ) R L
  45. TÍNH LƯU LƯỢNG NƯỚC CHẢY VÀO HỐ ĐÀO 1. ỔN ĐịNH ĐÁY MÓNG TRÊN TẦNG NƯỚC CÓ ÁP . Áp lực nước dưới đáy móng pn (H M ). n . Với H-M=t+h nên pn (t h). n . Áp lực đất dưới đáy móng : p t.  Từ đó : n  h t.( 1) __Móng cân bằng . Bỏ qua lực kháng cắt của đất, có:  n  __Không ổn định pn pđ (t h). n t h t.( 1)  n  __Mất ổn định h t.( 1)  n
  46. CHCHƯƠƯƠNGNG IVIV
  47. VẬN ĐỘNG KiẾN TẠO CỦA TRÁI ĐẤT 1.CÁC CHUYỂN ĐỘNG KiẾN TẠO . Dao động thẳng đứng hay vận động thăng, trầm của vỏ trái đất  Bên dưới lớp vỏ Trái đất là lớp nhân lỏng, có áp suất lớn  Lớp vỏ trái Đất chiều dày không đồng nhất, có nhiều vết nứt nên có thể bị đảy trồi lên ở chỗ này, làm thụt xuống ở chỗ khác  Bề mặt Trái đất bị đảy trồi lên tạo thành núi, lõm xuống tạo thành vực sâu  Hiện tượng trồi, tụt của vỏ trái đất có thể xảy ra nhiều lần . Chuyển động ngang hay chuyển động uốn nếp tạo núi và đứt gãy  Các mảng đất đá vỏ trái đất bị chia cắt bị xô đảy, trôi nổi trên lớp dung nham chảy lỏng.  Chúng rời ra nhau tạo thành khe nứt  Chúng chờm lên nhau tạo thành các đứt gãy
  48. VẬN ĐỘNG KiẾN TẠO CỦA TRÁI ĐẤT 1. CÁC DẠNG BiẾN VỊ CỦA ĐẤT ĐÁ . Nếp uốn  Đơn tà  Bối tà  Hướng tà . Đứt gãy  Thuận  Nghịch  Chờm  Ngang . Khe nứt  Sinh kèm uốn nếp  Sinh kèm đứt gãy
  49. VẬN ĐỘNG KiẾN TẠO CỦA TRÁI ĐẤT 1. ẢNH HƯỞNG CỦA KiẾN TẠO TỚI CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG . Giảm cường độ đất đá, giảm tính đồng nhất . Tăng tính thấm . Tạo nứt nẻ, dễ trượt lở . Công trình lún không đều, nghiêng lệch, sập đổ . Công trình bị di chuyển vị trí, bị xé đứt . Công trình ngầm bị sập lở, nước chảy vào công trình
  50. HiỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT 1.KHÁI NiỆM CHUNG VỀ ĐỘNG ĐẤT . Do áp suất lớn trong lớp nhân lỏng, làm dung nham trào lên qua các khe nứt . Do các mảng địa tầng dịch chuyển va chạm vào nhau . Do va chạm của thiên thạch 2.ĐỘ MẠNH CỦA ĐỘNG ĐẤT VÀ NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG . Chia theo thang độ Richter, có 10 cấp độ . Động đất có thể gây ra đất lở, đất nứt, sóng thần, nước triều giả, đê vỡ, và hỏa hoạn. Tuy nhiên, trong hầu hết các trận động đất, sự chuyển động của mặt đất gây ra nhiều thiệt hại nhất
  51. HiỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT 1.BiỆN PHÁP XÂY DỰNG TRONG VÙNG ĐỘNG ĐẤT . Chọn vị trí xây dựng  Bằng phẳng, ổn định, cấu tạo địa chất đơn giản. Móng đặt sâu vào tầng đá . Chọn vật liệu xây dựng  Loại nhẹ, tính đàn hồi cao  Chu kỳ dao động riêng khác với chu kỳ động đất q- Trọng lượng đơn vị kết cấu 4 ql l – Chiều dài kết cấu Tct K E.J.g g – Gia tốc trọng trường K – Hệ số gián tiếp giữa móng . Chọn kết cấu xây dựng và nền  Chắc chắn, đối xứng  Trọng tâm kết cấu thấp  Mái dốc đắp đất giảm đi  Dùng phương pháp chấn động trước áp dụng cho nền, móng
  52. HiỆN TƯỢNG PHONG HOÁ ĐẤT ĐÁ 1.CÁC KiỂU PHONG HOÁ . Phong hoá vật lý . Phong hoá hoá học . Phong hoá sinh vật
  53. HiỆN TƯỢNG PHONG HOÁ ĐẤT ĐÁ 1.TẦNG TÀN TÍCH VÀ ĐẶC ĐiỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH . Đới thổ nhưỡng . Đới vỡ vụn . Đới vỡ dăm . Đới dạng khối . Đới nguyên thể
  54. HiỆN TƯỢNG PHONG HOÁ ĐẤT ĐÁ 1.NGHIÊN CỨU VÀ XỬ LÝ TẦNG PHONG HOÁ TRONG XÂY DỰNG . Mức độ và tính chất của sản vật phong hoá . Tốc độ phong hoá . Nhân tố gây phong hoá . Bóc bỏ lớp phong hoá không đạt yêu cầu . Che phủ bằng vật liệu chống phong hoá . Trung hoà các nhân tố gây phong hoá . Cải tạo tính chất của sản phẩm phong hoá
  55. HiỆN TƯỢNG KARST 1.ĐiỀU KiỆN PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN KARST .Đá có khoáng vật dễ hoà tan .Đá có nhiều nứt nẻ .Nước tiếp xúc với đá có tính xâm thực .Nước phải luôn vận động 2.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI PHÁT TRIỂN KARST .Điều kiện địa lý tự nhiên .Cấu trúc địa chất khu vực .Chế độ tân kiến tạo .Giảm dần theo chiều sâu và chiều cao .Phát triển mạnh ở gần thung lũng sông .Có liên quan chặt chẽ với thạch học và đứt gãy kiến tạo
  56. HiỆN TƯỢNG KARST 1.CÁC HÌNH THÁI KARST . Karst mặt . Karst ngầm 2.CÁC GiẢI PHÁP XỬ LÝ KARST . Làm lớp phủ bề mặt . Khoan phụt lấp đầy . Làm sập karst rồi xây dựng . Chống hang động bằng cọc thép, BTCT . Chèn lấp hang động bằng đá hộc . Điều tiết dòng nước ngầm ra khỏi khu vực nứt nẻ
  57. HiỆN TƯỢNG CÁT CHẢY 1.ĐiỀU KiỆN PHÁT SINH CÁT CHẢY . Dòng bùn cát chảy ngầm dưới tác động của áp lực thuỷ động . Có 2 điều kiện chính:  Thành phần đất : rời C=0, lỗ rỗng chứa nước  Áp lực thuỷ động của dòng nước ngầm   đn   n .I đn và  đn ( o  n )(1 n) suy ra I đn I gh 2.CÁC LOẠI CÁT CHẢY . Cát chảy giả . Cát chảy thật 3.CÁC BiỆN PHÁP XỬ LÝ CÁT CHẢY . Cát chảy gây lún, sụt, trượt nền móng công trình . Tháo khô, hạ mực nước ngầm, . Ngăn chặn bằng vòng vây kín, khít . Làm thay đổi tính chất vật lý của đất
  58. HiỆN TƯỢNG XÓI NGẦM 1.ĐiỀU KiỆN PHÁT SINH VÀ PHÁT TRIỂN . Đất rời, cỡ hạt không đồng nhất, có lỗ rỗng lớn D/d > 20; hệ số thấm của 2 lớp đất K1/K2 >2 . Năng lượng dòng thấm đủ lớn I > 5 n.g.d 2 I o ( 1) gh 18 2.CÁC BiỆN PHÁP XỬ LÝ XÓI NGẦM . Điều tiết dòng thấm . Gia cố độ chặt của đất . Tạo lớp chống thầm : tầng lọc ngược . Dùng kết cấu móng sâu , móng cọc
  59. HiỆN TƯỢNG TRƯỢT LỞ 1. CÁC DẠNG CHUYỂN DỊCH ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC . Đá lăn, đá đổ . Đất đá trượt theo mặt lớp . Đất sập lở . Đất sụt . Đất trượt
  60. HiỆN TƯỢNG TRƯỢT LỞ 1.ĐiỀU KiỆN VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY TRƯỢT LỞ . Điều kiện chuyển dịch sườn dốc: Hiệu quả giảm ứng suất S tính theo : H S . tg 2 (45o ) x 2 . Đất dính thì mặt trược cong parabol, đất rời mặt trượt phẳng . Nguyên nhân gây chuyển dịch sườn dốc :  Nước dưới đất làm giảm cường độ liên kết,  Nước mặt tạm thời thấm, xói  Nước mặt thường xuyên xâm thực bờ, gây áp lực (Hồ thuỷ điện)  Tải trọng bề mặt tăng (kè Phong Điền)  Chấn động do nổ mìn  Sự thay đổi độ bền của đất theo thời gian (Phong hoá, lưu biến)
  61. HiỆN TƯỢNG TRƯỢT LỞ 1.ĐÁNH GIÁ SỰ ỔN ĐịNH CỦA SƯỜN DỐC . Phương pháp tiêu chuẩn hoá . Phương pháp xác định hệ số ổn định sườn dốc là đất dính . Phương pháp xây dựng mái dốc ở trạng thái cân bằng
  62. HiỆN TƯỢNG TRƯỢT LỞ 1.CÁC BiỆN PHÁP Ổn ĐỊNH MÁI DỐC . Biện pháp phòng ngừa  Thiết kế độc dốc thoải  Có vật liệu gia cố mái đốc  Không chặt cây, trồng trọt trên mái dốc  Không đọng nước, tăng tải trên đỉnh dốc  Không nổ mìn nơi sường dốc . Biện pháp chống trượt lở  Bạt dốc, đánh cấp  Rãnh đỉnh và rãnh biên  Xây tường chắn, đắp bệ phản áp, kè rọ đá  Thoát nước trong mái dốc có tầng lọc ngược  Xây kè điều chỉnh dòng nước  Gia cố bề mặt dốc  Neo giữ mái dốc vào địa tầng  Phụt vữa xi măng gia cố đất đá mái dốc
  63. BiỆN PHÁP CHỐNG TRƯỢT LỞ
  64. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 1.NHIỆM VỤ CỦA KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH . Xác minh các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng . Dự đoán các hiện tượng địa chất phức tạp có thể xảy ra . Đề xuất các biện pháp xử lý . Thăm dò nguồn vật liệu xây dựng thiên nhiên gần khu vực xây dựng 2.NỘI DUNG KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH . Thu thập và nghiên cứu tài liệu địa chất công trình đã có . Khảo sát đo vẽ thực địa về địa hình, địa chất, thuỷ văn, địa mạo . Khoan, đào hay dùng các phương pháp thăm dò địa chất khu vực . Thí nghiệm mẫu trong phòng để xác định các chỉ tiêu, tính chất của đất, đá . Đề xuất các giải pháp nền móng thích hợp, các biện pháp xử lý . Quan trắc lâu dài để điều chỉnh cho phù hợp với thực tế
  65. THĂM DÒ ĐỊA CHẤT 1.KHẢO SÁT VẾT LỘ . Tình trạng chung về địa chất khu vực: loại đá, tình trạng phân bố, mức độ phong hoá . Các thế nằm của đá, các đứt gãy . Tình trạng địa mạo . Địa điểm có khả năng cung cấp vật liệu xây dựng
  66. THĂM DÒ ĐỊA CHẤT 1.ĐÀO HỐ THĂM DÒ . Khảo sát địa chất của lớp đất gần mặt đất (3-5m) . Có thể đào hào, đào giếng thăm dò . Cho phép quan sát trực tiếp, tình trạng nguyên thể của địa tầng . Áp dụng cho công trình có móng không sâu (nền đường, nhà trệt ) . Có thể áp dụng các phương pháp thí nghiệm trực tiếp trong hố đào (chuỳ xuyên, bàn ép) . Giá thành thấp
  67. KHOAN THĂM DÒ ĐỊA CHẤT 1.KHOAN THĂM DÒ . Có khả năng thăm dò những lớp đất rất sâu . Có thể lấy mẫu của từng lớp đất dưới sâu. Mẫu nguyên trạng và mẫu không nguyên trạng . Áp dụng để khảo sát cho các loại móng sâu, nhất là cọc khoan nhồi . Sau khi khoan, lấy mẫu có thể lập bản vẽ hình trụ lỗ khoan, mô tả cột địa tầng theo chiều sâu . Có thể thí nghiệm trực tiếp trong lỗ khoan : SPT, nén ngang, hệ số thấm của nước ngầm . Với nhiều lỗ khoan liên tiếp có thể vẽ được mặt cắt địa chất
  68. HÌNH TRỤ LỖ KHOAN
  69. THĂM DÒ ĐỊA VẬT LÝ . Áp dụng nghiên cứu địa chất công trình rộng lớn, công trình ngầm, nơi có địa chấp phức tạp . Cơ sở là các lớp địa chất khác nhau sẽ có đặc trưng vật lý khác nhau . Ưu điểm là tiến hành từ xa, chiều sâu lớn, thu được nhiều thông tin cùng lúc theo các hướng khác nhau, thiết bị gọn nhẹ . Không thể xác định được tất cả các đặc trưng vật lý của đất đá . Hiện phổ biến nhất là phương pháp điện và phương pháp địa chấn
  70. THĂM DÒ ĐỊA VẬT LÝ 1.PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐiỆN . Các lớp đất đá khác nhau sẽ có điện trở suất biểu kiến khác nhau. Điện trở suất biểu kiến tính theo Wenner hoặc Schlumberger: U L2 l 2 . . I 2l I U 2 C1 P1 P2 C2 2l L L . Bằng cách thay đổi khoảng cách các điện cực xác định được điện trở suất ở các chiều sâu khác nhau, suy ra tính chất của các lớp đất đá
  71. THĂM DÒ ĐỊA VẬT LÝ 2.PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN . Sóng địa chấn sẽ lan truyền với vận tốc khác nhau trong những lớp đất đá khác nhau. Từ vận tốc lan truyền của sóng dọc và sóng ngang, tính được modun đàn hồi của đất đá: 2 E 2 .Vn (1 v) 0,5 R2 v 1 R2 . Trong đó :  – Hệ số Poisson  - Khối lượng thể tích của đất đá Vd – Tốc độ sóng dọc Vn – Tốc độ sóng ngang với R = Vn / Vd
  72. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HiỆN TRƯỜNG . C¸c thÝ nghiÖm hiÖn tr­êng ®­îc thùc hiÖn nh»m thu ®­îc những th«ng tin ®Çy ®ñ, chÝnh x¸c h¬n vÒ c¸c tÝnh chÊt cña ®Êt ®¸ trong khu vùc x©y dùng c«ng trinh vµ gióp kiÓm tra kÕt qu¶ cña c¸c thÝ nghiÖm trong phßng. . Mét sè thÝ nghiÖm phæ biÕn sau: 1.ThÝ nghiÖm xuyªn tÜnh (CPT); 2.ThÝ nghiÖm xuyªn tiªu chuÈn (SPT); 3.ThÝ nghiÖm c¾t c¸nh (FVT); 4.ThÝ nghiÖm nÐn ngang (PMT); 5.ThÝ nghiÖm nÐn tÜnh nÒn (PLT); 6.ThÝ nghiÖm c¾t t¹i hiÖn tr­êng; 7.Mét sè thÝ nghiÖm ®Þa chÊt thuû văn. . Có môn học riêng về các thí nghiệm địa chất tại hiện trường. Ở đây chỉ nêu những khái niệm chung về các phương pháp thí nghiệm đó
  73. PHƯƠNG PHÁP XUYÊN TĨNH ( CPT) . Cone Penetration Test đánh giá Sức kháng xuyên của đất nền. Thí nghiệm chỉ sử dụng trong đất loại sét (đất dính) hoặc đất rời có hàm lượng các hạt lớn hơn 10mm không quá 25%. . Xác định ranh giới các lớp đất và bề mặt lớp đất đá nửa cứng hay cứng; . Xác định độ chặt của lớp đất loại cát; . Đối chứng kết quả khảo sát và thí nghiệm trong phòng để phân loại đất. . Sơ bộ xác định sức chịu tải của móng cọc. . Đo sức kháng của đất khi ấn một mũi côn có hình dạng và kích thước quy định vào trong đất. . Sức kháng của mũi côn được thể hiện qua biểu thức: Qc= 4P/(3,14141.D.D) . Ấn mũi côn xuống đất thường liên tục qua hệ thống cần tì, có các thiết bị dùng để đo lực ấn đó. Video: Thí nghiệm cắt cánh
  74. PHƯƠNG PHÁP XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT) Standard Penetration Tes là thí nghiệm xuyên động, tiến hành trong suốt qua trình khoan để đánh giá: . Độ chặt tương đối của cát. . Trạng thái đất loại sét. . Độ bền của đất loại sét ở trạng thái ứng suất một trục. . Kết hợp với công tác khoan lấy mẫu để phân loại đất. . Đóng ống tiêu chuẩn (d=35mm; D=50mm; L=457mm) ngập sâu 30cm bằng quả tạ 63kg, chiều cao rơi 76cm . Số lần đóng búa N cần thiết để hạ ống mẫu tiêu chuẩn xuống độ sâu 30 cm gọi là chỉ số SPT . Độ bền kháng nén của đất trong trạng thái ứng suất một trục có thể được xác định tuỳ thuộc vào giá trị N, căn cứ vào những tương quan sau đây : Đất sét: qu = N / 4 Đất sét bụi: qu = N / 5 Đất sét pha cát và đất bụi: qu = N / 7,5
  75. PHƯƠNG PHÁP XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT) Đánh giá độ chặt tương đối của cát Trạng thái đất và độ bền của đất (theo Terzaghi và Pek) loại sét trong trạng thái ứng suất một trục (qu) (theo Terzaghi và Pek) Độ chặt tương đối Giá trị N Trạng thái Độ bền Giá trị N (số búa) 2 của cát (số búa) đất qu(kg/cm ) 0-4 Rất xốp (rất rời rạc) 50 Rất chặt > 30 Cứng > 4
  76. PHƯƠNG PHÁP CẮT CÁNH (FVT) Field Vane Test xác định sức kháng cắt không thoát nước và độ nhậy của đất dính Ấn vào trong đất một cánh cắt chữ thập qua hệ cần ty và thực hiện một ngẫu lực xoắn ở đầu cần ty cho đến khi đất bị cắt xoay tròn (phá hủy) xung quanh cánh cắt. Cân bằng giới hạn của mô men kháng của lực dính xung quanh bề mặt cắt chính là bằng mô men xoắn. Cân bằng hai mô men trên có đượng sức kháng cắt không thoát nước. Độ lín m« men yªu cÇu ®Ó c¾t ®Êt: T = Su x K (1) Gi¶ thiÕt sù ph©n bè søc kh¸ng c¾t lµ ®Òu trªn toµn bé hai mÆt ®¸y vµ mÆt xung quanh cña trô c¾t, trÞ sè K ®­îc tÝnh nh­ sau : 1 1 D K D 2 H 1 (2) 10 6 2 3 H Khi tØ lÖ giữa chiÒu cao vµ chiÒu réng c¸nh c¾t lµ 2:1, trÞ sè K cã thÓ x¸c ®Þnh ®¬n gi¶n d­íi d¹ng: 6 3 K 3,66 10 D (3) T Tõ ®ã, søc kh¸ng c¾t cña ®Êt ®­îc viÕt d­íi d¹ng Su K (4) 1 Hay Su= k x T (5) ; trong ®ã: k (m3) K
  77. THÍ NGHIỆM NÉN NGANG (PMT) . Pressure Meter Test cung cấp mối quan hệ ứng suất- biến dạng của đất ở hiện trường. . Môđun biến dạng (Ep) và ứng suất tới hạn (PL) của đất được tính toán dựa vào mối quan hệ ứng suất-biến dạng này và được sử dụng cho công tác phân tích địa kỹ thuật và thiết kế nền móng. . Thực hiện bằng cách tác dụng áp suất vào thành hố khoan. . Thiết bị thí nghiệm nén ngang gồm có 2 phần: hộp điều khiển thí nghiệm được đặc trên mặt đất và buồng thí nghiệm được đưa vào trong hố khoan đến độ sâu thí nghiệm. . Khi buồng nén được đưa đến độ sâu thí nghiệm, buồng đo được tăng áp lực bằng nước bơm phồng vào màng cao su dẻo của nó để tạo áp lực tác dụng lên . Modun nén ngang xác định thành hố khoan. Áp suất bên trong buồng đo được giữ theo Lame’: không đổi trong khoảng 60 giây và thể tích tăng lên để p duy trì áp suất không đổi sẽ được ghi lại. E 2(1  )(V V ) M o m V . Biểu đồ tải trọng – biến dạng sẽ được xây dựng dựa trên mối quan hệ áp suất và biến dạng được ghi lại trong suốt quá trình thí nghiệm. . Áp suất giới hạn pLứng với thể tích tăng gấp 2 lần thể 3 tích ban đầu (giá trị p1lấy với thể tích ban đầu 700cm )
  78. THÍ NGHIỆM ÉP TĨNH QUA BÀN NÉN . Cho tác dụng tải trọng thẳng đứng theo từng cấp tải vào lớp đất nền thông qua bàn nén bằng thép, cho đến khi đạt đến cấp tải lớn nhất hoặc đất nền bị phá hoại. . Độ lún của bàn nén theo từng cấp tải được đo bằng 3 hoặc 4 đồng hồ đo chuyển vị gắn cố định cách nhau từ 120o đến 90o trên bàn nén và tải trọng theo từng cấp được đo bằng đồng hồ đo áp lực của kích. . Thí nghiệm nhằm mục đích xác định sức chịu tải tới hạn và mô đun biến dạng của lớp đất nền bên dưới bàn nén trong phạm vi chiều sâu từ 2 – 3 lần đường kính của tấm nén . Đường cong tải trọng - độ lún được xây dựng dựa trên mối quan hệ tải trọng tác dụng và độ lún tương ứng theo từng cấp tải.
  79. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM 1. Phương pháp hút nước trong lỗ khoan 2. Phương pháp ép nước trong lỗ khoan 3. Phương pháp đổ nước trong lỗ khoan hay hố đào . Thí nghiệm hút nước từ hố khoan nhằm xác định lưu lượng, hệ số thấm, kể cả của đất ở thành hố móng, độ dốc thuỷ lực và khả năng có thể sinh ra áp lực thuỷ động phục vụ cho công tác thiết kế chống giữ và chống thấm cho thành và đáy hố móng, công tác thiết kế thi công hạ mực nước ngầm . Thí nghiệm ép nước trong hố khoanđược dùng để xác định tính thấm nước, khả năng hấp thụ nước của đá gốc nứt nẻ. Bản chất của phương pháp thí nghiệm là cách ly từng đoạn hố khoan bằng các nút chuyên môn, sau đó ép nước vào các đoạn đất đá cách ly với các chế độ áp lực địnhtrước.