Đang tải... (xem toàn văn)
Câu hỏi và trả lời ôn tập môn Địa chất Công trình
1>Trình bày nguyên động đất và ảnh hưởng hiện tượng động đất đối với việc thiết kế xây dựng các công trình ? *Động đất có thể có nhiều nguyên nhân, trong đó có ba loại động đất chính. Động đất (địa chấn) là sự rung chuyển đột ngột của bề mặt Trái đất kèm theo sự giải phóng năng lượng trong thạch quyển. Ngành khoa học nghiên cứu động đất là Địa chấn học. 1)Động đất do sụp lở các hang động ngầm dưới mặt đất; loại động đất này thường chỉ làm rung chuyển một vùng hẹp. 2)Động đất do núi lửa, chủ yếu liên quan với các hoạt động phun nổ của núi lửa; loại động đất này cũng không mạnh lắm. 3)Động đất kiến tạo liên quan với các đứt gẫy kiến tạo, đặc biệt là các đứt gẫy ở rìa các mảng thạch quyển. Động đất kiến tạo là loại động đất phổ biến nhất, có cường độ lớn,mạnh,phạm vi ảnh hưởng lớn,gây ra tàn phá nặng nề. Ngoài ra động đất có thể do các vụ nổ nhân tạo gây ra. Ngoài ra *Động đất có thể do nguyên nhân hoạt động xây dựng của con người.Ví dụ như khi xây dựng đập chứa nước làm xuất hiện áplực thủy động tác dụng lên nền đất đá. Nguyên nhân gây ra động đất khá phức tạp, phần lớn các chấn động thường xảy ra giữa các mảng nền đang dịch chuyển. Chấn động do sự va chạm giữa các mảng nền (sóng chấn động) lan truyền nhanh trong lòng đất và trên mặt đất, các sóng địa chấn tạo thành từng đợt lan tỏa từ tâm động đất ra 4 phía, nếu gặp các công trình kiến trúc, các vật chướng ngại sẽ tạo nên các sóng dư chấn dội ngược lại tàn phá vùng bị động đất thêm một vài lần nữa. Động đất đựoc hình thành do sự va chạm của các mảng nền của trái đất hoặc những vụ nổ lớn, trượt lở băng hà, đất đá. Từ tâm chấn động, năng lượng được giải phóng truyền lên mặt đất theo chiều dọc và ngang tạo nên sóng địa chấn (sóng chấn động dọc và sóng chấn động ngang) và các sóng dư chấn. Để đo mức độ động đất người ta có thể sử dụng thang độ Meccali (chia thành 12 cấp) và thang độ Richte (từ 1-9.5 độ richte). *Ảnh hưởng của động đất đến công trình xây dựng Khi xẩy ra động đất, các dao động địa chấn lan truyền tới mặt đất tạo ra các tác dụng vào công trình xây dựng. Có thể chia ra lực tác dụng theo phương thẳng đứng và nằm ngang dựng. Nếu trận động đất chỉ di chuyển mặt đất theo phương thẳng đứng, các tòa nhà có thể ít bị tổn thương bởi vì tất cả các cấu trúc được thiết kế để chịu được lực dọc Phá hoại hoàn toàn nhà cửa,nền đất bị nứt đên và dm,có thể trượt đất ở dọc các đê,đập chắn công trình thuỷ lợi.Hư hại nặng cả những nhà kiên cố,đường(từ 6.5-7.75 độ richter) Độhay đổi địa hình:hư hại nặng và phá huỷ thực sự mọi công trình trên và dưới mặt đất(từ 7.75-8.25 độ richter) Nếu những áp lực đủ lớn, việc xây dựng có thể sụp đổ hoặc bị thiệt hại làm tê liệt. Làm giảm tuổi thọ,hư hỏng,phá huỷ,tăng chi phí công trình 2>Trình bày nguyên nhân phát sinh và ảnh hưởng của hiện tượng Kart đối với việc thiết kế xây dựng các công trình ? *Nguyên nhân: Karst là kết quả của quá trình tương tác (chủ yếu là hòa tan) giữa đá vôi, nước, khí cacbonat và các yếu tố sinh học khác. Qúa trình karst hóa đòi hỏi phải có một thời gian dài, thậm chí hàng triệu năm thì cảnh quan karst bây giờ mới hình thành. *Nước có năng lực hòa tan: trong nước luôn tồn tại lượng chứa CO 2 tự do cân bằng với lượng cacbonat bị hòa tna tương ứng.lượng cacbonic tự do đó còn gọi là cacbonic cân bằng.nếu lượng cacbonic tự do trong nước lớn hơn lượng cacbonic cân bằng thì đá bắt đàu bị hòa tan.phần cacbonic tự do lớn hơn này được gọi là cacbonic ăn mòn. H 2 O+CO 2 < >CO 3; H 2 CO 3 +(Ca,Mg)CO 3 < >(Ca,Mg)(HCO 3 ) 2 Ngoài ra thành phần muối và độ khoáng hóa trong nước cũng ảnh hưởng đến mức độ hòa tan cuả các đá. *Đá phải nứt nẻ:nếu nước không tiếp xúc được với đá thì không thể xảy ra các phản ứng hóa học với cacbonic ăn mòn.Đá có độ nứt nẻ càng lớn thì S tiếp xúc giữa đá và nước tăng lên,do đó nước càng dễ xâm nhập vào sâu trong đá,đá càng dễ bị hòa tan và hòa tan càng nhiểu và ngược lại. *Nước vận động trong đát đá:khi bị hòa tan,các ion trong mạng tinh thể khoáng vật sẽ di chuyển vào trong nước làm cho nồng độ của chúng trong nước tăng lên,và quá trình hòa tan sẽ làm lượng CO 2 trong nước giảm, dẫn đến khả năg hòa tancủa nước giảm nhanh chóng.Qúa trình trao đổi nước sẽ làm cho quá trình hòa tan được tiếp tục,do có sự bổ sung CO 2 và chất có khả năng hòa tan đá. Ví dụ: Clorua natri và clorua kali cấu tạo nên muối mỏ và muối kali là những loại khoáng vật dễ bị hòa tan với tốc độ nhanh và trong thể tích nước không đáng kể(320g/l). Sunfat canxi cấu tạo nên thạch cao và anhydric là loại khoáng vật có mức độ hòa tan trung bình với tốc độ chậm và thể tích nước khá lớn(2-2.6g/l) Cacbonat canxi và cacbonat magic cấu tạo nên đá vôi,đôlômit,canxit là những loại khoáng vật khó bị hòa tan,thời gian hòa tan rất lâu dài(vài mg/l) còn các loại khoáng vật khác hầu như không bị hòa tan. Thường hấy ở những vùng đá vôi.Hiện tượng caster tạo nên những khung cảnh thiên nhiên kỳ thú như động Phong Nha ở vùng đá vôi Kẻ bàng thuộc Quảng Bình,vịnh Hạ Long,Hà Tiên. *Ảnh hưởng của hiện tượng Kart đối với việc thiết kế xây dựng các công trình ? Làm cho đặc điểm ĐCCT phức tạp,gây khó khăn cho công tác thi công và sử dụng CT như:làm cho nền CT không ổn định(CT xdd&cn),gây mất nước qua nền và vai đập,mất nước sang thunglũng sông bên cạnh(CT thủy lợi),phá hủy nền đường,cầu cống(CT giao thông) Do nước trên mặt,và dưới đất đá tạo nên khe rãnh,hang động ngầm nên công trình bên trong các hang động có thể bị sụp đổ,ngoài ra có thể dùng nước kart cho nhu cầu dân dụng,làm nơi chứa nước,dẫn nước,đôi khi có thể sử dụng như là các công trình ngầm. 3>Trình bày điều kiện,nguyên nhân phát sinh hiện tượng trượt lở đất?Nêu 1 số biện pháp khắc phục trượt lở đất? *Điều kiện phát sinh hiện tượng TLĐ Điều kiện địa chất và ĐCCT:Trong điều kiện đất phân hoá dày,thành phần chủ yếu là bụi sỏi sạn.kích thước ko đồng nhất ,xen lẫn đất xét yếu,thường xuyên xảy ra TLĐ,như vậy liên quan đến phát sinh,phát triển hiện tượng TLĐ chủ yếu là do thành phần đất đá,chiều dày và mức độ phân hoá đất đá Trong thực tế thường thấy khi đá còn tươi và nguyên khối của các loại magma (granit), biến chất (gơnai, quazit), trầm tích (đá vôi, cát kết dày) thì ngay cả trong mùa mưa lũ hiện tượng TLĐ cũng ít xảy ra, chỉ có một vài hiện tượng đất đá đổ với khối lượng không nhiều. Trong lúc đó gặp nhiều trường hợp mà các yếu tố hình học của mái dốc như nhau, nhưng ở đâu có loại đá phiến sét màu đen, đá phiến xericit, sét kết màu nâu…thì ở đấy hiện tượng TLĐ xảy ra tương đối nhiều. Trong điều kiện lớp phong hóa dày, thành phần chủ yếu là dăm sạn sắc cạnh, kích cỡ không đồng đều thường là dẹt và dài (vốn từ đá phiến tách ra), xen lẫn sét. Khối đất ở mái dốc thường tơi xốp dễ chảy trượt khi gặp nước. Điều kiện địa hình, địa mạo: hoạt động mãnh liệt của kiến tạo,tính đa dạng của thành phần khoa học và quá trình ngoạ lực đặc biệt là hiện tượng xâm thực đã để lại trên bề mặt trái đất địa hình rất phức tạp,đặc điểm đất đá ảnh hưỡng trực tiếp đến hiện tượng TLĐ Khi mức độ phân cắt mạnh (khe xói nhiều, độ dốc núi lớn) thì số lượng và khối lượng sụt nhiều. Khe xói, eo núi, thung lũng là kết quả của quá trình xâm thực bóc mòn. Cho nên vùng nào đồi núi cấu tạo từ đá gốc có thành phần thạch học và cấu trúc đồng nhất như: granit, ryolit, bazan… thường “tròn trĩnh” với dạng địa hình “bát úp”, sườn dốc tương đối phẳng, ít bị chia cắt. Tuỳ thuộc vào mức độ phong hoá của đất đá và chiều cao độ dốc nền đường mà ở loại địa hình này thường ít bị sụt hoặc có thì cũng chỉ ở dạng trượt sâu hoặc đất đá đổ. Điều kiện địa chất thuỷ văn: Trong công tác nghiên cứu, đánh giá mức độ ổn định và xây dựng công trình phòng chống TLĐ cần chú ý đặc biệt đến điều kiện khí hậu, thời tiết, vì trong thực tế tồn tại mối quan hệ rất chặt chẽ giữa lượng mưa với mức độ phân bố TLĐ. Nước ngầm làm biến đổi lâu dài của độ bền đất đá,làm trọng lượng của đất đá,làm giảm sức kháng cắt dính kết,tạo nên áp lực thuỷ động gây sói mòn *Nguyên nhân phát sinh :TLĐCác điều kiện đã nêu trên là những yếu tố tồn tại khách quan. Còn nguyên nhân, như đã rõ, phải là yếu tố tác động trực tiếp để dẫn đến sự mất cân bằng và di chuyển của khối đất đá. Với quan điểm đó, nguyên nhân chính của hiện tượng LTĐ là: sự hoạt động của nước và sự hoạt động của con người.Sự hoạt động của nước: bao gồm nước mặt, nước mưa và nước ngầm *Biện pháp khắc phục: a)Các biện pháp đề phòng:Cấm khai đào trên các sườn dốc,chân dốc,hạn chế xây dựng các công trình nặng trên các bờ dốc,có biện pháp thoát nước tốt để tránh thấm nước làm tăng khối lượng khối trượt và giảm cường độ đất,giảm độ dốc của mái b)Các biện pháp chống trượt:bạt mái dốc,đống cộc,bệ phản áp,tường chắn,xây rảnh đỉnh trượt,tháo khô đất trong thân trượt bằng rảnh ngầm Ảnh hưởng đối với xây dựng công trình Đá trầm tích cơ học dễ bị phong hóa, thế nằm phân lớp thúc đẩy quá trình trượt bờ dốc. Hiện tượng phong hóa:: gây mất ổn định bờ dốc, lún nhiều, lún không đều . Hiện tượng dịch chuyển đất đá trên bờ dốc:Gây mất ổn định đường giao thông, gây trở ngại giao thông trên đường và mất an toàn cho người và phương tiện đi lại trên đường. Đới vỡ mịn và vỡ dăm của lớp vỏ phong hóa đá trầm tích cơ học có thể làm vật liệu đắp đường rất tốt. 4>Nếu các hiện tượng địa chất động lực công trình có thể gặp khi xây dựng trên các nền đá:Magma,trầm tích,biến chất,giải thích vì sao? Đá trầm tích hóa học dễ bị hòa tan. Đứt gãy kiến tạo: - Gây động đất, giảm độ bền của đá, mất tính đồng nhất của nền công trình; - Gián tiếp: thúc đẩy phong hóa, karst, trượt bờ dốc, thấm mất nước ở hồ chứa, gây lún mạnh, lún không đều Trầm tích sét than hàm lượng hữu cơ cao, dễ tan rã khi gặp nước, thế nằm phân lớp, sức chịu tải thấp dễ gây lún không đều, trượt bờ dốc. Chuyển động kiến tạo. Thành phần và bề dày các bậc thềm sông không đồng nhất và ổn định Sức chịu tải không đồng nhất, gây lún không đều. Hiện tượng karst: - Karts mặt: gây khó khăn cho công tác vận chuyển máy móc, VLXD, mặt bằng thi công hẹp, phải cải tạo nhiều; - Karst ngầm: lún, sập công trình, làm tăng giá thành công trình. Hoạt động địa chất dòng sông gây tác dụng phá hủy, vận chuyển, tích tụ làm cho bờ sông bên lở bên bồi, lòng sông chỗ cạn chỗ sâu, ảnh hưởng đến xây dựng cầu cảng, giao thông đường thủy, cầu, mố cầu, đường hai đầu cầu VDBãi bồi bên bờ trái sông Đà cấu tạo bởi đất cát, cát pha: làm vật liệu xây dựng (đắp nền .) rất tốt. Đá trầm tích cơ học dễ bị phong hóa, thế nằm phân lớp thúc đẩy quá trình trượt bờ dốc. Hiện tượng phong hóa:: gây mất ổn định bờ dốc, lún nhiều, lún không đều . Hiện tượng dịch chuyển đất đá trên bờ dốc:Gây mất ổn định đường giao thông, gây trở ngại giao thông trên đường và mất an toàn cho người và phương tiện đi lại trên đường. Đới vỡ mịn và vỡ dăm của lớp vỏ phong hóa đá trầm tích cơ học có thể làm vật liệu đắp đường rất tốt. 5>Hãy mô tả cấu tạo các đới vỏ phong hoá và cho biết sự biến đổi tính năng xây dựng của đất đá trong đới đó *Mô tả đới phong hoá: . đ Đá mẹ có thành phần giàu alumosilicat và khoáng vật chứa Fe-Mg (bazan, adezit, đá phiến amphibolit ) Đới saproli (đới vỡ vụn) do phong hóa vật lý; Đới litoma (đới sét)-đới phong hóa hóa học dang dở; Đới laterit (bauxit); Đới thổ nhưỡng; Sản phẩm phong hóa ngoài phần rửa trôi đi,phần nằm lại tại chỗ bên trên đá mẹ gọi là tàn tích về vẻ ngoài cũng như các tính chất vật lý,hóa học,tàn tích đã khác xa với đá mẹ.ở gần mặt đất sự khác biệt đó biểu hiện rõ nhất,càng xuống sâu do cường độ phong hóa giảm,sự khác biệt giảm dần.trên quan điểm xây dựng,có thể chia ra các đới phong hóa cơ bản sau: *Đới thổ nhưỡng:thường là lớp đất loại cát hoặc loại sét có lẫn nhiều di tích sinh vật chưa bị phân hủy hay phân hủy chưa hoàn toàn,có màu xám.xám đen,độ dày vài cm đến vài chục cm đặc biệt có chứa nhiều muối khoáng và vi sinh vật. *Đới vỡ mịn:có mức độ vụn nát rất cao,xuất hiện nhièu khoáng vật thứ sinh(đất sét.sét pha hay cát,cát pha).tính thấm nước yếu,có tính dính dẻo và trương nở,có thể dùng làm vật liệu đắp,không thích hợp làm nền. *Đới vỡ nhỏ:khác với đã mẹ ở vẻ bề ngoài,gồm nhũng hạt rời rạc đường kính từ vài cm đến vài chục cm và bên trong khoáng vậtlà các htạ đã bị biến đôi nhiều,cường độ giảm nhiều so với đá mẹ,liên kết giữa các hat rất yếu,cường độ chống cắt,chống nén nhỏ.có thể dùng làm vliệu đắp đường,rải đường. *Đới dạng khối:là vùng đá bị phân cắt bởi nhiều khe nứt các khoáng vật ở trên mặt,ở vách khe nứt đã bị biến đổi.kích thước các khối đá tăng dần từ trên xuống từ vài chục cm đến vài mét.đới này thấm nước lớn nhưng cường độ lớn hơn đới trên. *Đới nguyên thể:gần giống với đá mẹ,cường độ giảm sút ít nhiều,có thể dùng làm nền công trình tốt. *Cho biết sự biến đổi tính năng xây dựng của đất đá trong đới đó Phương pháp N.V. Kolomenski (1952), theo đó ông phân ra 4 nhóm tương ứng với 4 đới phong hóa: “vụn bột”, “đá tảng”, “đá nứt nẻ” và “nguyên gốc”. Đới Tên đới Chiều dày (m) Đặc trưng của đới IV Vụn bột 0,25 Đất đá phong hóa mạnh, cấu tạo bởi những khoáng vật của vỏ phong hóa, tính thấm nước K = 1.10 -3 ng/đ; tính nén lún lớn, độ bền không cao III Đá dăm 0,9-2,5 Sản phẩm phong hóa là các mảnh đá dăm đường kính 2-3dm, tính thấm nước từ vài m đến vài cm/ng-đ, độ bền nén và cắt nhỏ hơn đá trong đới II II Tảng Vài m -10m Các khe nứt phong hóa có khoáng vật thứ sinh lấp nhét, độ lớn các tảng đá giảm dần từ dưới lên trên, tính thấm K ~100m/ng-đ I Nguyên khối Đá gốc bị phong hóa, độ bền nén và cắt không cao bằng đá gốc, xuống sâu đá cứng không phong hoá *Vỏ phong hoá: . Sự hình thành các kiểu vỏ phong hóa trong các loại đá khác nhau (màu sắc của đới phong hóa thay đổi so với màu của đá nguyên thuỷ).Như Đá gốc granit;Đá gốc là đá vôi; Đá gốc là bazan 6>Trình bày nội dung và nhiệm vụ của công tác khảo sát ĐCCT,Nêu VD ? Nội dung: Khảo sát địa chất công trình nhằm xác định các điièu kiện địa chất công trình phục vụ cho thiết kế,thi công và quản lý khai thác công trình Tuỳ thuộc vào loại công trình cần thiết phải có biện pháp,phương pháp và loại hình khảo sát phù hợp Kinh phí khảo sát chiếm khoảng 0.25 đến 1.0% tổng kinh phí của dự án khi vị trí giao thông thuận tiện và điều kiện địa chất đơn giản.Còn lại những vị trí phức tạp và hẻo lánh,kinh phí khảo sát có thể chiếm đến 5% tổng kinh phí hay nhiều hơn Công tác khảo sát thay đổi phụ thuộc vào quy mô dự án,độ sâu khảo sát,mức độ phức tạp của đất đá và lượng thông tin khảo sát có sẵn -Làm rõ các điều kiện địa chất của khu vực dự kiến xây dựng công trình -Dự đoán các hiện tượng địa chất có thể xảy ra trong quá trình thi công,khai thác sử dụng công trình -Đề xuất các biện pháp xử lý các điều kiện điện địa chất công trình không có lợi Để hoàn thành các nhiệm vụ trên,nội dung khảo sát địa chất công trình bao gồm: +Thu thập và nghiên cứu tất cả các tài liệu địa chất công trình và các tài liệu có liên quan về khu vực dự kiến khảo sát +Tiến hành khảo sát địa chất ở thực địa bao gồm:Đo vẽ bản đồ địa chất công trình,địa chất thuỷ văn,địa mạo,tân kiến tạo nhằm giải quyết vần đề địa chất nhanh chống +Từ cơ sở đo vẽ bản đồ,tiến hành thăm dò giải quyết về định tính,định lượng những vấn đề mà trong giai đoạn đo vẽ còn tồn tại +Tiến hành thí nghiệm các đặc tính cơ lý của đất đá để làm nền công trình,vật liệu xây dựng +Nghiên cứu các vấn đề khác để làm cơ sở cho việc khắc phục các điều kiện địa chất không thuận lợi như:trong quá trình khai thác sử dụng công trình còn có thể tiến hành công tác quan trắc để chỉnh lý các tài liệu địa chất đã sử dụng trong quá trình thiết kế, thi công công trình. Kết quả công tác khảo sát công trình bất kỳ ở giai đoạn nào cũng phải có báo cáo kết quả bao gồm:các bản vẽ(bản đổ, mặt cắt địa chất) các số liệu đo thực tế tại hiện trường,các kết quả thí nghiệm tại phòng,thuyết minh kèm theo *khảo sát địa chất công trình là 1 công tác khoa học-kỹ thuật phức tạp,do đó,cần phải tuân theo các nguyên lý cơ bản sau : Nguyên lý kế thừa Nguyên lý giai đoạn Nguyên lý kết hợp trong khảo sát địa chất công trình Nhiệm vụ Nghiên cứu tổng hợp các điều kiện tự nhiên tại khu vực dự kiến xây dựng công trình. Tiến hành thu thập các tài liệu cơ bản phục vụ thiết kế.Đảm bảo tính kinh tế,kĩ thuật ,đựa trên các tài liệu khảo sát nên trên công tác khảo sát địa chất công trình phải chú ý các điễm +Nêu lên các đặc trưng ĐCCT ,so sánh của các đặc điểm dự kiến xây dựng công trình để chọn ra vị trí có lợi nhất +Làm sáng tỏ và đánh giá các điều kiện địa chất công trình,xác định tính ổn định của nền móng công trình và các điều kiện thi công +Dự báo sự thay đổi điều kiện địa chất công trình có thể phát sinh trong thời gian thi công và trong quá trình vận hành công trình VD:Thuỷ điện sông tranh 2 +Đề nghị các biện pháp sử lý thích hợp nhằm khắc phục ảnh hưỡng của các ĐKĐC bất lợi gây hại +Thăm dò và đề xuất các biện pháp sử lý vật liệu xây dựng thiên nhiên Một khi công trình đã được xây dựng thì sự tồn tại của công trình lại góp phần thay đổi các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng.Bởi vậy nghiên cứu điều kiện địa chất công trình cần thiết phải có 1 tầm nhìn bao quát,tổng hợp,liên hệ với môi trường 1 cách chặt chẽ.Nếu không lường được,những phát sinh đôi khi gây ra những tác hại khó phục hồi *Công tác khảo sát địa chất công trình được tiến hành qua các bước:quy hoạch nhiệm vụ thiết kế các bước thiết kế ngày càng xâu hơn,chi tiết hơn,cụ thể hơn.Mức độ chi tiết phụ thuộc vào cấp công trình và quy mô công trình và mức độ phức tạp của cá điều kiện địa chất khu vực . khó khăn cho công tác vận chuyển máy móc, VLXD, mặt bằng thi công hẹp, phải cải tạo nhiều; - Karst ngầm: lún, sập công trình, làm tăng giá thành công trình. Hoạt động địa chất dòng sông gây tác. dụng công trình còn có thể tiến hành công tác quan trắc để chỉnh lý các tài liệu địa chất đã sử dụng trong quá trình thiết kế, thi công công trình. Kết quả công tác. loại địa hình này thường ít bị sụt hoặc có thì cũng chỉ ở dạng trượt sâu hoặc đất đá đổ. Điều kiện địa chất thuỷ văn: Trong công tác nghiên cứu, đánh giá mức độ ổn định và xây dựng công trình