Bài giảng Địa chất công trình - Chương 8: Khảo sát địa chất công trình

Nội dung text: Bài giảng Địa chất công trình - Chương 8: Khảo sát địa chất công trình

1. CHƯƠNG 8 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH Khảo sát địa chất cơng trình nhằm xác định các điều kiện địa chất cơng trình phục vụ cho việc thiết kế, thi cơng và quản lý khai thác cơng trình. Tùy thuộc vào loại cơng trình, cần thiết phải cĩ biện pháp, phương pháp và loại hình khảo sát phù hợp. Kinh phí khảo sát thường chiếm khoảng 0,25 đến 1,0% tổng kinh phí của dự án khi vị trí giao thơng thuận tiện và điều kiện địa chất đơn giản. Cịn tại những vị trí phức tạp và hẻo lánh, kinh phí khảo sát hiện trường cĩ thể chiếm đến 5% tổng kinh phí hay nhiều hơn. Cơng tác khảo sát thay đổi phụ thuộc vào quy mơ của dự án, độ sâu khảo sát, mức độ phức tạp của đất đá và lượng thơng tin tham khảo sẵn cĩ. Thơng thường, báo cáo KSĐCCT gồm hai phần chính, một phần chứa các dữ liệu thực tế cịn một phần là thuyết minh.
2. 8.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CƠNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 8.1.1. Nhiệm vụ của khảo sát địa chất cơng trình · Xác định các điều kiện địa chất · Dự đốn các hiện tượng địa chất cĩ thể xảy ra trong khi thi cơng và trong khai thác sử dụng. · Đề xuất các biện pháp xử lý các điều kiện địa chất cơng trình khơng cĩ lợi. · Thăm dị và đề xuất các biện pháp xử lý vật liệu xây dựng thiên nhiên. Một khi cơng trình đã được xây dựng thì sự tồn tại của cơng trình lại gĩp phần làm thay đổi các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng. Bởi vậy nghiên cứu điều kiện địa chất cơng trình cần thiết phải cĩ một tầm nhìn bao quát, tổng hợp, liên hệ với mơi trường một cách chặt chẽ. Nếu khơng lường được, những phát sinh đơi khi gây ra những tác hại khĩ phục hồi. 8.1.2. Nội dung của điều kiện địa chất cơng trình Điều kiện địa chất cơng trình là tổng hợp tồn bộ các yếu tố tự nhiên của một khu vực cĩ ảnh hưởng tới cơng tác thiết kế, thi cơng và quá trình sử dụng cơng trình.
3. Điều kiện địa chất cơng trình bao gồm: 1 . Vị trí địa lý, tình hình dân cư và kinh tế khu vực xây dựng 2 . Địa hình, địa mạo 3 . Cấu tạo địa chất 4 . Tính chất cơ lý của đất đá: được chọn lựa để tiến hành thí nghiệm và báo cáo tùy theo yêu cầu và mục đích của cơng tác khảo sát. 5 . Các hiện tượng địa chất 6 . Tình hình vật liệu xây dựng 7 . Điều kiện địa chất thủy văn
4. Cơng tác khảo sát địa chất cơng trình cĩ thể tiến hành theo từng giai đoạn sau: •Xác định yêu cầu khảo sát: mục đích khảo sát, khảo sát cho cơng trình loại gì? •Xác định mức độ khảo sát: sơ bộ hay kỹ thuật •Xác định phương pháp và khối lượng khảo sát. •Nghiên cứu hồ sơ địa chất cơng trình lưu trữ và tài liệu xác định vị trí khảo sát. •Tiến hành khảo sát hiện trường. •Cơng tác thí nghiệm: trong phịng, hiện trường. •Chỉnh lý tài liệu, hồn chỉnh hồ sơ. 8.2. CƠNG TÁC THĂM DỊ ĐỊA CHẤT 1 . Phương pháp đo vẽ bản đồ và mặt cắt: 2 . Khoan đào thăm dị Hố đào thăm dị; Giếng đào; Hầm thăm dị; Hào thăm dị
5. Khối lượng khoan đào thăm dị: Khối lượng khoan đào thăm dị như mật độ và độ sâu phụ thuộc vào các yếu tố sau: giai đoạn khảo sát; tài liệu tham khảo đã cĩ; quy mơ và tầm quan trọng của cơng trình; tiêu chuẩn, quy phạm khảo sát xây dựng hiện hành cho từng ngành cụ thể. Cách bố trí điểm thăm dị: bố trí theo tuyến vuơng gĩc hoặc song song với đường phương của lớp đá; bố trí theo mạng lưới; bố trí theo trục mĩng; bố trí theo chu vi của cơng trình. Trong một cơng trình ít nhất phải cĩ 3 hố khoan bố trí theo hình tam giác thì mới cĩ thể xác định được chính xác mặt phân lớp đất đá. Đối với những cơng trình nhà ở nhỏ ở những khu vực đã được khảo sát kỹ từ trước đơi khi chỉ cần một hố khoan.
6. •Bố trí các cơng trình thăm dị: trên mặt bằng b hoặc theo các tuyến. p 2b b b 2b 0,9p •Độ sâu ảnh hưởng của tải 0,6p b trọng cơng trình được xác 0,4p định căn cứ theo điều kiện: 0,3p 2b 0,2p 3b •zp =(0,10,2)bt 4b 5b 0,1p 6b
7. Ranh giới của đơn nguyên địa kỹ thuật được ghi nhận trên các bản đồ và mặt cắt và được đặt tên hoặc đánh số. 3 . Phương pháp thăm dị địa vật lý Phương pháp đo điện trở suất: một trong các phương pháp thăm dị điện là phương pháp thăm dị điện thẳng đứng. Phương pháp này cho phép xác định được mực nước ngầm, phân lớp địa tầng, vết nứt địa chất, các đứt gãy, A M N B A M N B
8. 4 . Phương pháp xuyên thăm dị •Phương pháp xuyên tiêu chuẩn (SPT) •Phương pháp xuyên tĩnh (CPT) 8.3. CƠNG TÁC THÍ NGHIỆM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH A . Thí nghiệm trong phịng: mẫu đất nguyên dạng được chuyển về phịng TN để phân tích các chỉ tiêu cơ lý. B . Các phương pháp thí nghiệm hiện trường 4 * Nén thí nghiệm trong hố đào 3 2 1 Kết quả thu được từ thí nghiệm được ghi thành bản và thiết lập hai biểu đồ S = f(t) và S = f(P). Giá trị mơđun biến dạng được xác định theo cơng thức: P E (1  2 ) S .d
9. * Nén ép hơng 3 đồ thị quan hệ sự thay đổi bán kính buồng nén  với áp lực thí nghiệm nén P,  = f(P). ,mm D 2 C 1 B 2 l A 1 O P1 P2 P, kg/cm2 sử dụng giá trị biến thiên trong khoảng P1, P2 để 2 tính module biến dạng E của đất dP E (1  ).  . dV  - hệ số nở hơng của đất;  - hệ số cố định đối với mỗi thiết bị (phụ thuộc bán kính của buồng dưới áp lực ban đầu); dP – số gia áp lực; dV – số gia thể tích của buồng nén do biến dạng của đất dưới tác dụng của số gia áp lực.
10. Cắt cánh (cắt quay) Thí nghiệm cắt cánh nhằm xác định sức chống cắt  của đất bùn, đất sét đồng nhất, khơng chứa dăm sạn, tới độ sâu 20m. M Sức chống cắt  của đất được tính theo cơng thức:  max K Với Mmax – momen xoắn lớn nhất; K – hằng số cánh quay phụ thuộc vào kích thước cánh: d 2 h d K (1 ) 2 3h h d
11. 8.4. BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH 8.4.1.Ý nghĩa và các tài liệu cần thiết để lập báo cáo địa chất cơng trình Tổng hợp tất cả những dữ liệu thu thập được ở hiện trường, phịng thí nghiệm, hồ sơ lưu trữ, tiến hành làm báo cáo địa chất cơng trình. Báo cáo địa chất cơng trình là một tài liệu kỹ thuật tổng hợp tất cả các yếu tố thuận lợi và khĩ khăn của mơi trường thiên nhiên và sự tương tác giữa mơi trường với cơng trình xây dựng. 8.4.2.Nội dung của báo cáo địa chất cơng trình Nội dung của báo cáo địa chất cơng trình phụ thuộc vào: giai đoạn khảo sát; điều kiện địa chất và quy mơ cơng trình; phương pháp và điều kiện kỹ thuật khảo sát Nội dung cơ bản của một báo cáo: I. PHẦN MỞ ĐẦU - Nêu mục đích, yêu cầu và nhiệm vụ khảo sát - Quy mơ, tầm quan trọng của cơng trình - Khối lượng khảo sát đã thực hiện, thời gian thực hiện - Các tiêu chuẩn sử dụng
12. II. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH - Vị trí, địa hình, địa lý dân cư và kinh tế khu vực - Điều kiện khí tượng thủy văn khu vực - Địa hình, địa mạo của khu vực: - Cấu tạo địa chất - Các hiện tượng địa chất nội, ngoại động lực (nếu cĩ) - Các hiện tượng địa chất cơng trình (nếu cĩ) - Đặc điểm về địa chất thủy văn - Đặc điểm về các loại vật liệu xây dựng thiên nhiên III. PHẦN KẾT LUẬN - Đánh giá thuận lợi, khĩ khăn theo từng yếu tố điều kiện địa chất cơng trình, cụ thể là theo từng lớp đất trong từng phạm vi. - Từ đĩ nêu kiến nghị, gợi ý các giải pháp về nền mĩng, các phương án xử lý phù hợp và các khĩ khăn cĩ thể gặp khi thi cơng - Kiến nghị các phương pháp khảo sát cũng như khối lượng khảo sát bổ sung nếu cần. - Dự báo các hiện tượng địa chất cĩ thể xảy ra trong quá trình thi cơng và sử dụng cơng trình. Ba phần nêu trên là nội dung được trình bày dưới dạng bản thuyết minh. Phần bản vẽ và các loại hình biểu đồ khác kèm theo gọi là phụ lục.
13. IV. PHẦN PHỤ LỤC - Các bản vẽ: mặt bằng khảo sát (cĩ vị trí và cao độ các hố khoan), hình trụ của từng hố khoan, mặt cắt theo tuyến, theo sơ đồ khối, - Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các mẫu đất thí nghiệm, các biểu bảng về kết quả thí nghiệm trong phịng. - Các biểu bảng, biểu đồ về kết quả thí nghiệm hiện trường và các bản biểu chuyên dùng khác như biểu đồ xuyên, đo điện, biểu đồ của khí tượng thủy văn, địa chất thủy văn, - Kết quả phân tích nước. 8.4.3. Nghiên cứu và sử dụng báo cáo địa chất cơng trình Báo cáo địa chất cơng trình sẽ được cung cấp cho bên đầu tư, cho các kỹ sư thiết kế, cho thi cơng, cho giám sát, và lưu trữ dùng bổ sung cho các thủ tục sau này. Muốn sử dụng tốt báo cáo địa chất cơng trình thì cần phải nắm vững: - Các kiến thức cơ bản về địa chất cơng trình, các tiêu chuẩn về khảo sát xây dựng. - Phát hiện những bất hợp lý hay những điểm chưa rõ ràng trong báo cáo. - Khi thấy cần thiết thì nên kết hợp chặt chẽ với bên khảo sát để cùng trao đổi cho sáng tỏ mọi yếu tố về điều kiện địa chất cơng trình khu vực.
14. - Nhận xét đánh giá số liệu khảo sát, nếu khi thiết kế thấy chưa đáp ứng được yêu cầu thì phải kiến nghị ngay các khối lượng cần khảo sát bổ sung cho kịp tiến độ yêu cầu. - Khi đọc báo cáo cần lưu ý phần kết luận trong thuyết minh vì đĩ là những gợi ý, là những dự báo rất quan trọng cho việc chọn một giải pháp hợp lý vừa an tồn, vừa kinh tế. 8.5. BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH, MẶT CẮT ĐỊA CHẤT 8.5.1. Bản đồ địa chất cơng trình 8.5.2. Mặt cắt địa chất cơng trình Mặt cắt địa chất cơng trình là hình chiếu của cấu trúc địa chất lên mặt phẳng thẳng đứng và là phần bổ sung quan trọng của bản đồ địa chất. Trên mặt cắt địa chất, người ta thể hiện tuổi, thành phần đất đá, điều kiện thế nằm, nước dưới đất.
15. BORE HOLE LOG HÌNH TRỤ HỐ KHOAN PROJECT: ELEVATION OF GROUND WATER Công trình: AT THE DRILLING TIME LOCATION (Vị trí) : (Mực nước ngầm thời điểm khoan) BOREHOLE No (Hố khoan số): BH2 APPEARANCE (Xuất hiện): -3.0m TOTAL DEPTH OF HOLE (Độ sâu hố khoan): 14.0m DATE (Ngày đo): TOP ELEVATION OF HOLE (Cao độ miệng hố): +0.0 STATIC (Ổn định): -4.5m STARTING (Khởi công) : COMPLETION (Hoàn thành): 21 - 11 - 2000 DATE (Ngày đo): SOIL GRAPH MẶT CẮT SOIL DESCRIPTION SPT SPT DIAGRAM ĐỊA CHẤT MÔ TẢ ĐẤT (N) Biểu đồ SPT S.P.T. Tên lớp Tên Bề dày (m) dày Bề Độ sâu (M) sâu Độ (m) Cao độ 1/100 DEPTH (in m) LAYER NAME Chùy tiêu chuẩn tiêu Chùy 0 10 20 30 40 50 >60 ELEVATION (in m) THICKNESS (in m) 0 0 0.0 0.4 Xà bần gạch, cát, đá 0.4 -0.4 1 2 1 0 .5 1 .0 m 1 Sét pha cát màu xám vàng, 3 2 1 3 2 1 2.9 xám trắng, trạng thái dẻo 2 3 nhão - dẻo mềm 2.0 2.5m 3 3 8 4 4 8 3.3 -3.3 Sỏi sạn laterite lẫn ít sét pha 4 2 1.2 2 5 cát màu nâu đỏ, nâu vàng 3 .5 4 .0 m 13 trạng thái nửa cứng - cứng 28 4.5 -4.5 14 14 28 5 Sét pha cát lẫn ít sỏi sạn 3 2.0 laterite màu xám trắng, nâu 6 2 7 đỏ, trạng thái dẻo mềm 5 .5 6 .0 m 4 4 9 6.5 -6.5 5 9 7 Sét pha cát màu xám trắng đốm vàng nhạt, trạng thái 8 4 2.3 dẻo mềm 2 9 8 .0 8 .5 m 9 8.8 3 7 -8.8 4 3 7 10 3.6 2 11 Cát mịn lẫn bột màu vàng m
16. MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Đứng: 1/200 Tỷ lệ: Cao độ Ngang: 1/200 0m -2m 1 3.3m -4m 4.5m 2 4.3m 5.0m -6m 3 6.5m 7.0m -8m 4 -10m 8.8m 9.0m 5 -12m 12.4m 12.0m -14m 6 -16m -18m -20m 20m 20m -22m -24m Ký hiệu hố khoan Cao độ miệng hố 0.0m 0.0m Khoảng cách (m) 30m