BỘ MƠN DUYỆT Chủ nhiệm Bộ mơn Lê Anh Tuấn ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT BÀI GIẢNG (Dùng cho tiết giảng) Học phần: ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH Nhóm mơn học: ĐỊA KỸ THUẬT Bộ môn: Cơ sở Kỹ thuật CT Viện: Kỹ thuật CTĐB Thơng tin nhóm mơn học TT Họ tên giáo viên Nguyễn Tương Lai Trần Thế Kỳ Thái Doãn Hoa Nguyễn Quý Đạt Nguyễn Huy Hiệp Mai Đăng Nhân Cao Văn Hòa Học hàm GVC GCV GVC GV TrG TrG TrG Học vị TS ThS TS ThS TS KS KS Thay mặt nhóm mơn học Thái Dỗn Hoa Đơn vị công tác BM Cơ sở KTCT BM Cơ sở KTCT BM Cơ sở KTCT BM Cơ sở KTCT BM Cơ sở KTCT BM Cơ sở KTCT BM Cơ sở KTCT Thời gian, địa điểm làm việc: Hàng ngày phịng S1-1407 Địa liên hệ: Bộ mơn Cơ sở KTCT, Viện Kỹ thuật Cơng trình Đặc biệt Điện thoại, email: 069.515.405, k4_ktcsct@mta.edu.vn *** Bài giảng1: Giới thiệu môn học Cấu tạo vỏ đất Khái niệm khoáng vật Chương Mục 1.1 + 1.2 Tiết thứ: - Tuần thứ: - Mục đích, yêu cầu: + Nắm sơ lược học phần, yêu cầu giáo viên + Giới thiệu môn học + Yêu cầu hiểu mục đích, nội dung nghiên cứu mơn học Hiểu cấu tạo vỏ đất đặc điểm Giới thiệu chung khống vật - 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 P2 phân công - Nội dung chính: *Giới thiệu mơn học  Đối tượng, mục đích nghiên cứu + Khái niệm địa chất cơng trình (ĐCCT): Theo V.D Lomtade: “ĐCCT khoa học điều kiện địa chất việc xây dựng cơng trình, sử dụng hợp lý môi trường địa chất bảo vệ gắn liền với phát triển q trình tượng địa chất” Nói cách khác, môn khoa học nghiên cứu sử dụng tri thức địa chất vào việc xây dựng cơng trình + Đối tượng nghiên cứu: Môi trường địa chất (lớp đất đá phần trên, biến đổi, phát sinh tượng địa chất) + Mục đích: Đánh giá khả xây dựng khu vực theo quan điểm ĐCCT sử dụng hợp lý điều kiện địa chất tự nhiên vào xây dựng nhằm bảo vệ cơng trình ổn định, bảo vệ lãnh thổ  Nội dung phương pháp nghiên cứu + Điều kiện ĐCCT: (1) - Yếu tố địa hình, địa mạo (2) - Yếu tố địa tầng tính chất lý loại đất đá (3) - Yếu tố cấu trúc địa chất (4) - Địa chất thuỷ văn (5) - Yếu tố trình tượng địa chất động lực cơng trình (6) - Yếu tố vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên + Các phương pháp khảo sát: - Phương pháp quan sát miêu tả: phương pháp khảo sát địa chất cơng trình tổng hợp Người ta tiến hành đo vẽ đồ bộ, ô tô, hay máy bay giúp ta nghiên cứu tổng quan tình hình địa chất vùng rộng lớn Hiện nay, nhiều nước sử dụng vệ tinh nhân tạo khảo sát địa chất địa chất công trình; - Phương pháp khoan, đào thăm dị; - Phương pháp thăm dị địa vật lý; - Phương pháp thí nghiệm địa chất cơng trình địa chất thuỷ văn; - Công tác chỉnh lý tài liệu nội dung báo cáo kết khảo sát + Các phương pháp nghiên cứu ĐCCT: Phương pháp địa chất, phương pháp tương tự, mơ hình, phương pháp tốn học - Lịch sử phát triển mơn học có liên quan: Đọc giáo trình *Chương Nhưng khái niệm khoáng vật đất đá 1.1 Vỏ đất tượng địa chất diễn - Vỏ đất: Cấu tạo, thành phần vật chất +Vỏ lục địa + Vỏ đại dương - Các tượng địa chất diễn vỏ đất + Vận động tạo lục địa + Vận động tạo núi 1.2 Khái niệm chung khoáng vật  Khoáng vật - Định nghĩa: Khoáng vật đơn chất hay hợp chất hoá học mà chúng sản phẩm q trình hố lý hoạt động địa chất xảy vỏ Trái đất mặt đất; có thành phần hố học, cấu trúc mạng tinh thể tính chất hố lý đặc trưng - Ý nghĩa nghiên cứu: nghiên cứu thành phần khoáng vật đá giúp cho việc tìm hiểu nguồn gốc, điều kiện hình thành đá, đánh giá khả sử dụng chúng xây dựng - Tính chất vật lý + Hình dạng tinh thể khoáng vật + Màu khoáng vật + Độ suốt ánh khống vật + Tính cát khai + Độ cứng khoáng vật + Tỷ trọng  Phân loại khoáng vật: Lớp 1: Các nguyên tố tự nhiên, đồng, bạc… Lớp 2: Sunfua, pyrit (FeS2)… Lớp 3: Halogenua, halit (NaCl)… Lớp 4: Cacbonat, canxit (CaCO3)… Lớp 5: Sunfat, thạch cao (CaSO4.2H2O)… Lớp 6: Fotfat, fotfat (CaP2O5)… Lớp 7: Oxit, thạch anh (SiO2)… Lớp 8: Silicat, octocla K[AlSi3O8]… Lớp 9: Hợp chất hữu cơ, CH4… - Yêu cầu SV chuẩn bị: tự đọc trước lên lớp - Ghi chú: tài liệu tham khảo (1) Địa chất cơng trình Nguyễn Un nnk 2002 (2) Thực tập ĐCCT Thái Dỗn Hoa 2005 (3) Địa chất cơng trình-Địa chất động lực cơng trình V.Đ Lomtadze 1982 (dịch) (4) Nước đất Phan Văn Cừ, Tôn Sĩ Kinh 1981 (5) Xử lý thông tin điều kiện ĐCCT 1986 Thái Doãn Hoa (6) Địa chất thủy văn đại cương Vũ Ngọc Kỷ nnk Bài giảng 2: Khái niệm đất đá Mô tả loại đất đá Phân loại đất đá theo quan điểm xây dựng Chương Mục 1.3 + 1.4 Tiết thứ: - Tuần thứ: - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu loại đất đá đặc điểm chúng + Mô tả bảng phân loại đất đá theo quan điểm xây dựng + Yêu cầu biết loại đất đá đặc tính liên quan đến 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 P2 phân cơng - Nội dung chính: 1.3 Khái niệm chung đất đá - Định nghĩa: Đất đá tập hợp khoáng vật, xếp theo quy luật định, có liên kết, không, chiếm phần không gian đáng kể vỏ trái đất - Các phương pháp nghiên cứu  Nghiên cứu đất đá phịng thí nghiệm + Nghiên cứu thành phần thạch học đất đá kính hiển vi phân cực để xác định tên đất đá (nêu cách tiến hành); + Phân tích thành phần hố học đất đá; + Phân tích thành phần hạt đất đá phương pháp rây để xác định thành phần cấp phối nhóm hạt đất; + Nghiên cứu tiêu lý đất đá: dung trọng, tỉ trọng, độ ẩm, hệ số rỗng, hệ số nén, lực dính… + Phân tích nước để xác định tính chất vật lý thành phần hố học nước  Nghiên cứu đất đá trường: + Cắt, nén trường (trong hố đào hố khoan) để xác định tiêu biến dạng độ bền đất đá; + Thí nghiệm cắt quay: xác định tiêu độ bền đất loại bùn, loại sét; + Các thí nghiệm đặc biệt như: xuyên động, xuyên tĩnh… + Các phương pháp thí nghiệm địa chất thuỷ văn ngồi trường để xác định đặc trưng nước đất, gồm: - Thí nghiệm đổ nước vào hố đào; - Thí nghiệm ép nước hố khoan; - Hút nước thí nghiệm - Tuổi đất đá: Tuổi đất đá khoảng thời gian từ đất đá thành tạo đến + ý nghĩa việc xác định tuổi đất đá: tuổi đất đá liên quan đến thành phần, tính chất đất đá; điều có ý nghĩa quan trọng cơng tác tìm kiếm thăm dị địa chất cơng trình; Các loại đất đá thành tạo thời gian thường có thành phần giống điều kiện tồn chúng có thể: Cùng chứa loại khống sản, quặng (than đá, dầu mỏ…), điều quan trọng cơng tác tìm kiếm thăm dị; Cùng có tính chất lý nhau, điều có ý nghĩa quan trọng cơng tác xây dựng Nếu có tài liệu tuổi tính chất xây dựng đất đá khu vực này, ta ngoại suy tính chất xây dựng đất đá có tuổi khu vực khác mà không cần phải tiến hành khảo sát thăm dò + Phương pháp xác định: Đối với khái niệm tuổi tương đối đất đá: phương pháp địa tầng, phương pháp cố sinh Xác định tuổi tuyệt đối đất đá phương pháp phóng xạ + Thang niên biểu địa chất 1.4 Mô tả loại đất đá 1.4.1 Đá macma - Nguyên nhân thành tạo: Đá magma sản phẩm kết tinh dung nham magma bề mặt hay mặt đất Tuỳ theo thành phần magma điều kiện nguội lạnh mà hình thành nhiều loại magma khác Đá magma chia làm loại: đá xâm nhập (intrusive) magma đông cứng mặt đất đá phun trào (extrusive) hay cịn gọi đá núi lửa đơng cứng mặt đất - Các đặc điểm đá macma: + Đặc điểm nằm: Đá xâm nhập: Dạng nền, Dạng nấm, Dạng lớp, Dạng mạch Đá phun trào: Dạng lớp phủ, Dạng dòng chảy + Đặc điểm kiến trúc: Kiến trúc toàn tinh, Kiến trúc pocfia (ban tinh), Kiến trúc ẩn tinh, Kiến trúc thuỷ tinh + Đặc điểm thành phần hoá học Hố học Đá loại axít (SiO2 > 65%) Đá loại trung tính (SiO2 = 55 ÷ 65%) Đá loại bazơ (SiO2 = 44 ÷ 55%) Đá loại siêu bazơ (SiO2 < 45%) Thành phần Khoáng vật Fenspat kali, thạch anh, plagioclaz, khoáng vật thẫm màu (biotit, hocblen, augit) Fenspat, plagioclaz axit, số khống vật thẫm màu (amphibol, mica) Plagioclaz trung tính, khống vật thẫm màu (amphibol) Plagioclaz bazơ, khống vật thẫm màu (đơi olivin) Augit, olivin, quặng Olivin, quặng Đá xâm nhập Đá phun trào Cổ Mới Granit Pocfia thạch anh Liparit Sienit Pocfia Octoclaz Trachit Điorit Pocfirit Andezit Gabro Bazan Peridotit Điaba, pocfirit, augit - Đunit - - - Phân loại mô tả số loại đá macma: + Macma xâm nhập (Granit, syenit, điorit, gabro…) + Macma phun trào (Ryolit, trachit, anđezit, bazan…) - Tính chất xây dựng đá macma - Yêu cầu SV chuẩn bị: tự đọc trước lên lớp - Bài giảng 3: Khái niệm đất đá Mô tả loại đất đá Phân loại đất đá theo quan điểm xây dựng (tiếp) + thực hành Chương Mục 1.4 Tiết thứ: - Tuần thứ: - Mục đích, u cầu: + Mơ tả bảng phân loại đất đá theo quan điểm xây dựng + Yêu cầu nhận biết loại đất đá - Hình thức tổ chức dạy học: Lý thuyết, thảo luận - Thời gian: Lý thuyết, thảo luận: 2t; Thực hành: tiết; - Địa điểm: Giảng đường P2 phân công - Nội dung chính: 1.4.2 Đất đá trầm tích - Định nghĩa, nguyên nhân thành tạo: Đá trầm tích loại đá hình thành bề mặt đất, q trình trầm đọng tích tụ loại vật liệu phá huỷ đá có trước tích đọng xác sinh vật Vỏ trái đất chịu tác dụng ngoại lực phá huỷ, kết đá bị phá huỷ; phận hoà tan tạo thành dung dịch, phân khác tạo thành mảnh vụn có kích thước khác Các vật liệu trải qua trình gắn kết tạo đá mà thành: + Giai đoạn 1: phá huỷ đá có trước, tạo vật liệu trầm tích + Giai đoạn 2: giai đoạn vận chuyển + Giai đoạn 3: trầm đọng (theo quy luật tuyển lựa) + Giai đoạn 4: hố đá trầm tích - Các đặc điểm + Tính phân lớp: Đại phận đá trầm tích q trình lắng đọng tạo đá hình thành lớp riêng rẽ có độ dày, mỏng khác Các lớp liên tiếp bị ép lại làm cho đá tạo thành khối phân biệt lớp + Chứa độ rỗng: Đa số đá trầm tích (trừ đất đá trầm tích hố học) có đặc tính tích lỗ hổng lớn Lỗ hổng xuất tiếp xúc yếu tố kiến trúc hạt đất đá mà sinh + Chứa hoá thạch: Xác động thực vật sau chết bị vật liệu trầm tích vùi lấp xuống nén chặt lại, trải qua q trình biến hố xác động thực vật trở thành đá in lại dấu vết, hình thù đá gọi hố thạch - Phân loại miêu tả (4 loại) + Trầm tích học + Trầm tích hữu + Trầm tích hố học + Trầm tích hỗn hợp - Tính chất xây dựng 1.4.3 Đá biến chất - Định nghĩa: Các loại đá có trước tác dụng nhiệt độ cao, áp lực lớn hay phản ứng hoá học với magma, bị biến đổi mãnh liệt thành phần, tính chất mà thành Q trình xảy lòng đất - Phân loại đặc điểm: Biến chất tiếp xúc xảy khu vực tiếp giáp khối magma nóng chảy với đá vây quanh; Nhiệt độ, khí, thành phần dung nham…làm biến đổi thành phần tính chất đá kề Nếu biến đổi nhiệt độ cao magma gọi biến chất tiếp xúc nhiệt, thường trình biến chất tiếp xúc trao đổi Biến chất động lực xảy tác dụng áp lực cao sinh trình kiến tạo (tại đứt gãy kiến tạo) Biến chất khu vực loại biến chất xảy sâu tác dụng đồng thời áp lực lớn nhiệt độ cao Xảy vùng tạo núi, vùng mà đá trầm tích bị vùi sâu - Mô tả số loại đá biến chất: gơnai, philit đá phiến, Quaczit, Đá hoa 1.4.4 Phân loại đất đá theo quan điểm xây dựng - Theo cách phân loại Xavarenxki Lômtadze bổ sung năm 1968, dựa sở sau: Mối liên kết hạt đất (liên kết nội bộ) ảnh hưởng chủ yếu đến độ chặt đất: Mối quan hệ đất đá nước, thể qua tính chất sau Tính chất học đất đá, thể tính chất sau - Phân loại (5 loại): Đá cứng: hoàn hảo mặt xây dựng cơng trình, đá có độ bền độ ổn định cao, độ biến dạng bé, mức độ ngấm nước yếu Đá nửa cứng: Đá bị nứt nẻ nhiều; đá trầm tích có cường độ gắn kết thấp, đá bị hồ tan thường có hang hốc Đá nửa cứng thường phân biệt tính khơng đồng nhất, tính dị hướng rõ rệt Đất rời xốp: cát, cuội, sỏi…là hạt cứng có cường độ cao Tuy nhiên, mối liên kết hạt khơng có, độ rỗng lớn dễ bị thay đổi tác dụng học bên (đặc biệt tải trọng động) Ngậm nước thấm nước mạnh Đất mềm dinh: đất sét, sét pha, cát pha Đa số có cường độ thấp, thấm nước khơng thấm nước, ép co mạnh Đất có thành phần trạng thái tính chất đặc biệt: đất muối hố, đất than bùn…thơng thường chúng loại đất yếu, cường độ chịu lực thấp; - Thực hành nhận biết khoáng vật đất đá - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước lên lớp Làm tiểu luận chương Chiều sâu, nằm, bề dày đá bị hịa tan; địa hình bề mặt đá tính chất tầng trầm tích phủ Độ thấm nước đá bị hòa tan; chiều sâu, nằm mực nước cactơ Sự phân bố không gian loại hình cactơ mặt sâu cường độ phát triển, tần số xuất hiện, nguyên nhân điều kiện thúc đẩy phát triển Phạm vi chịu nén cơng trình vùng cactơ khả chịu tải đá này; cột nước có áp với cơng trình móng sâu, cơng trình ngầm thủy lợi Những nguyên tắc phương pháp áp dụng để xây dựng đảm bảo ổn định cơng trình sở đúc rút kinh nghiệm xây dựng khai thác nhiều cơng trình khu vực nghiên cứu + Biện pháp xử lý: Sửa sang lại mặt lãnh thổ (bịt khe nứt, lấp hố sụt, phễu), điều tiết dòng chảy làm kênh tiêu thoát nước Gia cố đất đá theo hướng tăng tính liền khối, độ bền, độ ổn định độ cách nước đá cách xi măng vào đá Làm chống thấm đề phòng nước thấm quan vai đập cách bơm vữa xi măng vào lỗ khoan khoan dọc theo mặt chịu áp đập Các biện pháp kết cấu: điều chỉnh độ sâu đặt móng, làm đệm đá dăm, bêtơng cốt thép lót móng, tăng cường cốt thép cho cơng trình, hạn chế tầng nhà mật độ xây dựng Biện pháp đê quai giếng vây nhằm giữ nước hồ chứa khỏi thấm nước theo phễu, hang động cactơ Với cactơ ngầm tiến hành khoan vữa để lấp nhét khe hở, hang động; vữa thông thường ximăng, sét, bitum Giảm khả hòa tan nước phương pháp trung hịa Người ta cho muối khống vào nước, làm cho nước bão hòa 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 cơng trình - Cáctơ Việt Nam: Ở nước ta, vùng phân bố đá vôi rộng rãi; trước hết Bắc Bộ, Trung Bộ Nam Bộ Tổng diện tích đá vơi chiếm 1/6 diện tích tồn quốc, riêng miền Bắc diện tích phân bố đá vơi khoảng 50 000Km2 chiếm 1/3 diện tích tồn miền Bắc - u cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước lên lớp Bài giảng 11: Hiện tượng trượt đất đá Hiện tượng động đất Chương Mục 4.5 + 4.6 Tiết thứ: 21- 22 Tuần thứ: 11 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu tượngtrượt đất đá tượng động đất + Yêu cầu hiểu tượng - 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 P2 phân cơng - Nội dung chính: 4.5 Hiện tượng trượt đất đá - Khái niệm chung: Khối trượt khối đất đá trườn phía sườn dốc, mái dốc (sườn nhân tạo) ảnh hưởng trọng lực, áp lực thuỷ động, lực địa chấn số lực khác + Hiện tượng trượt làm biến đổi địa hình mặt đất, ổn định cơng trình + Trượt ảnh hưởng lớn đến biến đổi điều kiện tự nhiên nói chung phát triển nhiều q trình điạ chất khác thường có liên quan đến nguồn gốc với + Hiện tượng trượt tạo vật liệu đất đá trượt, sau đất đá trượt dễ bị rửa xói thung lũng sông miền núi, thành tạo đất đá trượt tham gia vào phát triển hịên tượng lũ bùn đá Ở đới ven bờ biển hồ, hồ chứa sông tượng trượt hay phá huỷ bờ 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 sườn + Sự giảm độ bền đất đá + Tác động áp lực thủy động thủy tĩnh + Sự biến đổi trạng thái ứng suất đất đá + Tác động bên - Các giai đoạn trượt phân loại trượt: + Thời kỳ chuẩn bị trượt: thời kỳ làm giảm dần độ ổn định khối đất đá; + Thời kỳ thành tạo trượt thực thụ: thời kỳ độ ổn định đất tương đối nhanh đột ngột; + Thời kỳ ổn định trượt: lập lại độ ổn định khối đất đá - Các biện pháp xử lý trượt: + Chấm dứt tác động nguyên nhân gây trượt làm tường chắn sóng, tường hướng dịng để tránh tác dụng đào xói chân dốc nước mặt + Thoát nước đất, bạt mái dốc + Chống dịch chuyển đất đá cơng trình chắn giữ khối trượt, cọc, tường chắn, bệ phản áp + Tăng cường độ đất đá phương pháp xi măng hố, sét hóa, điện hoá… 4.6 Hiện tượng động đất - Khái niệm chung + Định nghĩa: Động đất rung động với tốc độ nhanh vỏ đất + Các yếu tố 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 yếu tố ảnh hưởng a Độ mạnh động đất theo lượng động đất:  A Theo B.V Golixưn: E   V   T  + Theo Richter Beno Gutenberg: E = 11,8 + 1,5M Cấp động đất M 8,5 8,9 Tổng lượng E (tính J) 2,0.106 63.106 2.109 63.109 2,0.1011 63.1012 2,0.1015 63.1015 3,6.1017 1,0.1018 b Độ mạnh động đất theo mức độ phá hoại cơng trình Cấp I II xo - III IV < 0,5 V 0,5 ÷ VI 1÷2 VII 2÷4 VIII 4÷8 IX ÷ 16 X 16 ÷ 32 XI > 32 XII - W (mm/s2) - Mức độ tác hại động đất mặt đất Máy ghi có độ nhạy lớn phát Cá biệt người nghỉ ngơi yên tĩnh phát Một số người cảm thấy < 100 Cửa sổ, cửa lớn bị lay động, người cảm thấy động đất 100 ÷ 250 0,025 Đồ vật treo đung đưa, sàn nhà kêu rắc, kính đồ thủy tinh kêu lách cách, vơi qt tường bị long 250 ÷ 500 0,025 ÷ 0,05 Nhà cửa bị hư hỏng nhẹ, vữa trát bị rạn nứt, lị sưởi bị nứt vỡ 500 ÷ 1000 0,05 ÷ 0,1 Nhà bị hư hại nặng, vữa trát bị vỡ mảng, tường xây bị nứt 1000 ÷ 2000 0,1 ÷ 0,2 Một số nhà bị sụt, mái nhà, trần nhà bị phá hoại 2000 ÷ 4000 0,2 ÷ 0,4 Trong nhà bị phá hoại, tường bị nứt lớn, mái nhà ống khói bị đổ > 4000 > 0,4 Nhà bị sụt đổ, mặt đất xuất khe nứt rộng hàng mét Trên mặt đất có khe nứt lớn, sụt đổ lớn dãy núi Địa hình thay đổi lớn sau động đất W/g - c Độ mạnh động đất theo tính đàn hồi đất đá Độ mạnh Độ mạnh thực tế Độ mạnh tính tốn - Biện pháp ngăn ngừa: Chọn vị trí xây dựng ổn định: Vùng có địa hình phẳng, bị chia cắt, cấu tạo địa chất đơn giản, mực nước đất sâu, Nên tránh đặt cơng trình vùng có địa hình phân cắt mạnh, gần 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 động đất Ví dụ với cơng trình thủy lợi, chu kỳ dao động tự vật liệu không vượt q 0,5 - 0,6s Chọn kết cấu cơng trình: chắn, đối xứng có trọng tâm cơng trình thấp Khi tính ổn định cơng trình cần phải đề cập đến lực động đất - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước lên lớp Làm tiểu luận chương Bài giảng 12: Khái niệm chung khảo sát ĐCCT Chương Mục 5.1 Tiết thứ: 23- 24 Tuần thứ: 12 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu chung khảo sát ĐCCT + Yêu cầu hiểu mục đích, nhiệm vụ 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 P2 phân cơng - Nội dung chính: 5.1.1 Mục đích, nhiệm vụ - Mục đích: cung cấp thơng tin điều kện ĐCCT để lập quy hoạch, chọn phương án thiết kế, biện pháp thi công chế độ khai thác, sử dụng cơng trình cách hợp lý - Điều kiện địa chất cơng trình: điều kiện địa chất tự nhiên có ảnh hưởng đến cơng tác quy hoạch, phương án thiết kế, biện pháp thi công chế độ khai thác sử dụng cơng trình 1) Điều kiện địa hình, địa mạo Địa hình hình thái mặt đất ngày nay, sản phẩm q trình địa chất phức tạp, có ảnh hưởng lớn đến hoạt động nói chung xây dựng nói riêng Địa mạo khoa học nghiên cứu địa hình có xét đến ngun nhân hình thành, kích thước, xu phát triển địa hình khu vực đó, điều kiện địa mạo điều kiện xét đến hình dáng, kích thước, nguồn gốc tạo thành, xu phát triển địa hình khu vực Điều kiện địa hình, địa mạo định đến vị trí đất cơng trình, phân bố hạng mục cơng trình khu vực xây dựng (chọn quy hoạch vùng) Vì vậy, nghiên cứu phải phân dạng địa hình, thể tự nhiên cấu tạo nên địa hình, chúng bao gồm yếu tố điểm, đường mặt giới hạn dạng địa hình 2) Điều kiện cấu tạo địa chất Địa tầng phân bố đất đá theo chiều sâu, có mặt lớp đất đá theo chiều sâu vùng chịu nén đất tác dụng tải trọng cơng trình quan trọng, định đến khả chịu tải đất, phụ thuộc vào tầng đất tốt hay xấu mà định phương án móng cơng trình (loại móng, kết cấu, chiều sâu đặt móng) định đến biện pháp thi công cuối giá thành cơng trình Đặc điểm kiến tạo: Là yếu tố định đến khả xây dựng hay không xây dựng khu vực nghiên cứu Nếu xây dựng xây dựng dạng cơng trình nào, phương pháp thi công sao, sử dụng biện pháp để đảm bảo cơng trình ổn định 3) Điều kiện tính chất lý đất đá Cùng với việc mô tả đất đá, cần phải nghiên cứu tính chất lý chúng Mục đích việc nghiên cứu đánh giá khả chịu tải đất, nghĩa xác định đất tốt hay yếu theo quan điểm ĐCCT 4) Điều kiện địa chất thuỷ văn Nước đất gây ảnh hưởng đến ổn định cơng trình điều kiện thi cơng cơng trình Nước đất làm thay đổi trạng thái tính chất đất đá, từ giảm độ bền đất đá Ngồi ra, nước cịn gây nhiều tác hại đến cơng tác xây dựng như: chảy vào cơng trình, gây áp lực thấm tới cơng trình, ăn mịn vật liệu xây dựng…Nước đất nguyên nhân làm phát sinh, phát triển tượng trình địa chất như: xói ngầm, karst, trượt đất đá…làm ảnh hưởng đến độ ổn định cơng trình 5) Điều kiện tượng địa chất động lực cơng trình (ĐCĐLCT) Các tượng địa chất động lực cơng trình tượng địa chất tự nhiên tự nhiên, hoạt động xây dựng cơng trình khai thác lãnh thổ mặt kinh tế gây nên 6) Điều kiện vật liệu xây dựng tự nhiên (VLXD) Khi khảo sát thiết kế để xây dựng cơng trình nội dung nghiên cứu nghiên cứu tình hình VLXD chỗ Việc khai thác, sử dụng VLXD địa phương có ý nghĩa quan trọng đến việc lựa chọn kiểu kết cấu cơng trình, giá thành cơng trình - Vấn đề địa chất cơng trình: Những tượng trình địa chất nảy sinh trình thi cơng khai thác sử dụng cơng trình gọi vấn đề địa chất cơng trình - Nhiệm vụ khảo sát ĐCCT: 1) Xác minh điều kiện ĐCCT để lập qui hoạch, chọn phương án thiết kế, biện pháp thi công chọn chế độ khai thác sử dụng cơng trình 2) Trên sỏ nghiên cứu điều kiện ĐCCT dự đoán cách có khoa học vấn đề ĐCCT xảy q trình thi cơng khai thác sử dụng cơng trình 3) Đề biện pháp xử lý điều kiện địa chất bất lợi biện pháp ngăn ngừa vấn đề ĐCCT 4) Tiến hành thăm dò đề xuất biện pháp sử dụng vật liệu xây dựng chỗ 5.1.2 Nội dung Để thực nhiệm vụ trên, khảo sát ĐCCT thường tiến hành nội dung sau: 1) Thu thập tài liệu có sẵn vùng, tổng hợp phân tích tài liệu thu được, sở đề hướng khảo sát nhiệm vụ (rút ngắn thời gian, giảm khối lượng, giá thành khảo sát) 2) Tiến hành khảo sát thực địa phương pháp khác (đo vẽ đồ, địa vật lý, khoan đào thăm dò…) để làm sang tỏ điều kiện ĐCCT tồn Chọn phương pháp cho thu kết khảo sát nhanh hiệu đỡ tốn 3) Tiến hành thí nghiệm trường phịng để xác định phần định tính, định lượng đất đá khu vực xây dựng Cụ thể phải xác định tính chất tiêu lý đất đá, nước đất 4) Tiến hành khảo sát bổ sung nơi mà điều kiện ĐCCT khơng thuận lợi để có biện pháp xử lý ngăn ngừa có hiệu 5) Chính lý tài liệu thu để chọn trị số tính tốn trung bình đặc trưng cho tính chất để sử dụng tính tốn thiết kế, thi cơng sử dụng cơng trình (loại bỏ giá trị ngẫu nhiên, khả nghi, không sai sót tính tốn, chọn mẫu trường hợp đặc biệt 6) Phải có chế độ quan trắc thường xun sử dụng, khai thác cơng trình nhằm theo biến đổi tính chất đất đá, phát sinh tượng trình địa chất hiệu biện pháp xử lý ngăn ngừa sử dụng, phát kịp thời vấn đề ĐCCT xảy - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước lên lớp Bài giảng 13: Các giai đoạn phương pháp khảo sát ĐCCT Chương Mục 5.2 + 5.3 Tiết thứ: 25- 26 Tuần thứ: 13 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu chung khảo sát ĐCCT phương pháp khảo sát ĐCCT + Yêu cầu hiểu mục đích, nhiệm vụ nội dung khảo sát ĐCCT, nắm 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 P2 phân công - Nội dung chính: 5.2 Các nguyên lý giai đoạn khảo sát ĐCCT 5.2.1 Các nguyên lý: + Nguyên lý kế thừa: nhằm tận dụng tài liệu, kết đạt cơng trình nghiên cứu, giai đoạn khảo sát, phương pháp khảo sát trước + 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 thành khảo sát + Nguyên lý kết hợp: đòi hỏi phải kết hợp nhịp nhàng mặt, phương pháp thăm dị, thí nghiệm…bởi phương pháp khảo sát, thăm dị có hạn chế, thiếu sót định, cần dùng tài liệu nhiều phương pháp thăm dò khác nhau, bổ sung lẫn Giữa thí nghiệm phịng thí nghiệm ngồi trời cần có kết hợp chặt chẽ 5.2.2 Giai đoạn khảo sát ĐCCT: + Giai đoạn – chọn phương án có triển vọng - Làm rõ khả kỹ thuật lợi ích kinh tế việc xây dựng cơng trình, xây dựng hay không Khảo sát giai đoạn nhằm để phản ánh cách toàn diện điều kiện địa chất cơng trình khu vực xây dựng, phải nắm điều kiện khí hậu, sức người nguyên liệu xây dựng - Mục đích cuối công tác khảo sát giai đoạn nêu lên phương án đặt cơng trình xây dựng + Giai đoạn - Khảo sát phương án chọn - Đối với người làm công tác kinh tế thiết kế: so sánh phương án chọn giai đoạn theo quan điểm kinh tế kỹ thuật, từ chọn phương án tốt - Đối với người kỹ sư ĐCCT: phương án tốt theo quan điểm ĐCCT Để có tài liệu so sánh, khảo sát áp dụng phương pháp tổng hợp – đo vẽ đồ tỷ lệ lớn 1:100000 – 1:25000 phụ thuộc vào điều kiện tại, công việc tiếp tục tiến hành đến vị trí K.Y phương án Cũng giai đoạn trước, áp dụng phương pháp quan sát, miêu tả mặt đất, chụp ảnh hàng không, phương pháp địa vật lý, khoan đào thăm dò, phương pháp đặc biệt trường phịng thí nghiệm + Giai đoạn 3: Khảo sát tiến hành phương án chọn - Đối với người thiết kế: phụ thuộc vào loại cơng trình, người thiết kế phải tính tốn việc phân bố cơng trình khu vực xây dựng, tính tốn sơ nền, móng, chọn loại móng biện pháp bảo vệ - Đối với người kỹ sư ĐCCT: cung cấp đầy đủ tài liệu xác cho người thiết kế thực tính tốn số liệu để xác định tham số mạng lưới thăm dò lấy mẫu + Giai đoạn 4: Khảo sát đới ảnh hưởng cơng trình xây dựng mơi trường địa chất - Đối với người thiết kế: tiến hành tính tốn cuối cho cơng trình (tính tốn q trình tác dụng tương hỗ mơi trường địa chất với cơng trình) lập kế hoạch thi công - Đối với kỹ sư ĐCCT: cung cấp tài liệu đủ cần thiết cho tính tốn + Giai đoạn 5: Khảo sát trình thi cơng - Điều chỉnh dự án cơng trình phận - Kiểm tra dự án thi cơng cơng trình - Cung cấp tài liệu để chỉnh đốn vẽ kỹ thuật + Giai đoạn 6: Khảo sát trình sử dụng - Điều khiển chế độ làm việc cơng trình - Quan sát q trình làm việc theo thời gian, diễn biến trình ĐCCT Những vấn đề ĐCCT nảy sinh (lún, nghiêng, biến dạng) hiệu biện pháp ngăn ngừa 5.3 Các phương pháp khảo sát ĐCCT 5.3.1 Phương pháp đo vẽ địa chất cơng trình Quan sát, miêu tả theo tuyến lộ trình chọn khu vực khảo sát dựa vào vết lộ điều kiện ĐCCT 5.3.2 Phương pháp địa vật lý thăm dò Thực chất phương pháp ĐVLTD dựa nghiên cứu trường vật lý trình vật lý khu vực, đặc trưng trạng thái cường độ chúng phụ thuộc vào tính chất vật lý đất đá Nghĩa loại đất đá khác tham số vật lý khác Dựa vào khác ta phân chia ranh giới địa chất làm sang tỏ số đặc điểm khác 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 phương pháp khoan thăm dò: Phương pháp khoan thăm dò phương pháp sử dụng rộng tãi khảo sát địa chất cơng trình Thực chất phương pháp khoan thăm dò tạo vết lộ để nghiên cứu điều kiện địa chất sâu; khác với loại thăm dị khác, khoan thăm dị tiến hành điều kiện địa chất khác - cạn nước, đất đá khô sũng nước, độ sâu cho thông tin xác thực tin cậy điều kiện địa chất cơng trình Ngồi ra, lỗ khoan sử dụng rộng rãi để tiến hành cơng tác thí nghiệm với mục đích nghiên cứu chun mơn tính chất đất đá tầng chứa nước để quan trắc động thái Chúng sử dụng tiến hành số loại cơng tác xây dựng, ví dụ hạ thấp mực nước xây dựng, làm mà chống thấm, đặt thiết bị tiêu nước, móng cọc, làm chặt nhân tạo, gia cố đất đá Khoan tiến hành để cung cấp nước sản xuất cho điểm dân cư sở sản xuất Tất điều xác định khối lượng to lớn cơng tác khoan khi khảo sát xây dựng 5.5.4 Phương pháp thí nghiệm địa chất cơng trình địa chất thủy văn - Phương pháp thí nghiệm phịng: + Xác định thành phần thạch học, khoáng vật thành phần hạt để phân loại đất đá; + Xác định tiêu tính chất lý tiêu nước đất đá, từ đánh giá mức độ đồng biến đổi đặc trưng tính chất lý đất đá khơng gian, phân chia địa tầng nghiên cứu thành lớp hay đơn ngun địa chất cơng trình; + Kết xử lý thơng tin tính chất lý đất đá cho phép xác định giá trị tiêu chuẩn tính tốn phụ cụ cho thiết kế cơng trình, đánh giá chất lượng khả xây dựng lớp đất đá - Phương pháp thí nghiệm ngồi trường: Các phương pháp thí nghiệm trời nghiên cứu đất điều kiện tự nhiên, mơ điều kiện làm việc thực tế đất nền, có kích thước thí nghiệm lớn tùy ý phù hợp với kích thước cơng trình Chúng ghi nhận thơng tin liên lạc đất theo chiều sâu mà thực với thí nghiệm phịng; phối hợp với khoan để lập mặt cắt địa chất công trình; phản ánh quy luật biến đổi tiêu lý khơng gian cung cấp cho tính tốn thiết kế móng cơng trình - Phương pháp xác định thông số địa chất thủy văn đất đá: xác định thông số địa chất thủy văn 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 cơng trình cụ thể Chương Mục 5.4 Tiết thứ: 27- 28 Tuần thứ: 14 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu khảo sát ĐCCT cho cơng trình DD CN; cầu đường + u cầu hiểu phương pháp khảo sát ĐCCT cho cơng trình - 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 P2 phân cơng - Nội dung chính: 5.4.1 Khảo sát địa chất cơng trình để xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp a Các nguyên tắc  Mức độ chi tiết, nội dung khối lượng công tác khảo sát ĐCCT xác định sở: - Cơng dụng, loại nhà, cơng trình xây dựng - Giai đoạn thiết kế - Mức độ phức tạp điều kiện ĐCCT khu vực xây dựng, có tính đến kết nghiên cứu địa chất, ĐCCT ĐCTV khu vực (nguyên lý kế thừa) - Mức độ hiểu biết điều kiện ĐCCT khu vực  Mức độ phức tạp ĐCCT cơng trình xây dựng chia làm cấp (đơn giản, trung bình phức tạp) phụ thuộc vào yếu tố địa hình, địa mạo; cấu trúc địa chất; tiêu lý đất đá; điều kiện ĐCTV; trình điều kiện địa chất bất lợi  Tuỳ thuộc vào giai đoạn khảo sát thiết kế mà chọn lựa phương pháp khảo sát khác nhau, đáp ứng yêu cầu điều kiện đặt b Các giai đoạn khảo sát Do đặc tính kinh tế kỹ thuật, cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp thường thiết kế theo hai giai đoạn: Quy hoạch vùng xây dựng giai đoạn thiết kế lập vẽ thi công Do khảo sát ĐCCT chia làm 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 phương pháp khảo sát: a) Đo vẽ ĐCCT tỉ lệ 1:25 000 toàn khu vực dự định xây dựng b) Thăm dò địa vật lý khoan đào theo tuyến cắt qua khu vực c) Cơng tác lấy mẫu thí nghiệm 2) Giai đoạn khảo sát ĐCCT cho thiết kế kỹ thuật lập vẽ thi cơng Mục đích: Khảo sát giai đoạn nhằm cung cấp xác tiêu lý (cường độ biến dạng) đất đá phạm vi chu vi cơng trình thiết kế khu vực riêng biệt Nội dung phương pháp khảo sát a) Cơng trình khoan đào thăm dị: cơng trình khoan đào phải bố trí theo trục móng, hay theo chu vi nhà cơng trình thiết kế, tuyến cơng trình chọn (đường viền, trục góc cơng trình) Ngồi ra, vị trí thay đổi đột ngột tải trọng (yêu cầu thiết kế), chiều sâu đặt móng, chiều cao cơng trình, chỗ tiếp giáp đơn ngun địa mạo khác cần bố trí điểm thăm dị bổ sung b) Cơng tác thí nghiệm ĐCCT ĐCTV c) Song song với phương pháp kết hợp với số phương pháp thăm dò khác SPT, thăm dò địa vật lý…nếu thấy cần thiết Cuối giai đoạn: tổng hợp, phân tích, tính tốn trị số tính chất tổng qt trung bình đặc trưng cho khu vực xây dựng Trên sở viết báo cáo (thuyết minh + vẽ + biểu đồ), đánh giá khả xây dựng khu vực, cung cấp số liệu để nhà thiết kế tính tốn kết cấu nhà móng cơng trình; ý kiến đề nghị có 9.5.2 Khảo sát địa chất cơng trình cho xây dựng cầu đường a Đặc điểm chung + Đường cơng trình kéo dài, cơng trình tổng hợp gồm đường (đường sắt, đường bộ…), cầu, nhà ga, đường hầm…Do kéo dài nên qua dạng địa hình khác nhau, qua vùng có điều kiện tự nhiên khác nhau, điều kiện ĐCCT khác + Mục đích nhiệm vụ khảo sát: - Mục đích: + Lập luận chứng cho việc chọn tuyến đường + Lập thiết kế kiến trúc thi công cho tuyến đường chọn - Nhiệm vụ + Xác định độ ổn định mái dốc, đường vấn đề khác + Khối lượng khảo sát phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên loại cơng trình, vị trí, chiều sâu cơng trình, phương pháp thi công, cấp đường b Các giai đoạn khảo sát Chia làm giai đoạn: 1) Khảo sát ĐCCT cho giai đoạn thiết kế nhiệm vụ Mục đích: khảo sát để tìm phương án (các tuyến) có triển vọng u cầu: làm sảng tỏ vấn đề: cấu trúc địa chất, bề dày phong hoá, tượng địa chất, vật liệu địa phương đường rải đường… Nội dung phương pháp khảo sát: chủ yếu 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 đường thông thường: b) Khảo sát địa chất cho đường cho đoạn đào sâu, đắp cao c) Khảo sát địa chất cho cơng trình tuyến đường (cầu, cống…) d) Khảo sát mỏ vật liệu Phải điều tra mỏ vật liệu xây dựng gồm: đá, đất cấp phối Sơ đánh giá trữ lượng chất lượng, khoảng cách, điều kiện khai thác vận chuyển Cuối giai đoạn báo cáo kết phương án (các tuyến) 2) Khảo sát cho giai đoạn thiết kế thi công Chia thời kỳ: a) Khảo sát sơ tuyến, sau chọn Nội dung - Đo vẽ ĐCCT 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 bên (50 – 100m) ÷ (200 – 300m); chiều sâu xác định bề dày đất đá đệ tứ đến đá gốc - So sánh chọn phương án tối ưu b) Khảo sát tỉ mỉ: tuyến chọn để lập dự án kinh tế cho phương án chọn cơng trình phụ Nội dung - Đo vẽ ĐCCT tỷ lệ 1:100 000 – 1:10 000, ý đoạn yếu, trụ, mố cầu, vị trí có tượng địa chất phát triển - Nội dung phương pháp nghiên cứu thời kỳ phụ thuộc vào dạng địa hình địa chất tuyến đường (vùng đồng bằng, vùng thung lũng song, vùng núi đồi, vùng đầm lầy…) - Đối với cơng 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 mỏ đất đá, điều kiện khả khai thác, trữ lượng; lấy mẫu đất, đá thí nghiệm - Yêu cầu SV chuẩn bị: Tự đọc trước nhà Làm tiểu luận chương Bài giảng 15: Đọc thể đồ địa chất + Ôn tập Chương Mục 5.5 Tiết thứ: 29- 30 Tuần thứ: 15 - Mục đích, yêu cầu: + Giới thiệu đồ địa chất phục vụ xây dựng + Củng cố lý thuyết tập chương +3 + Thảo luận câu hỏi 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 P2 phân công - Nội dung chính: + Giới thiệu đồ địa chất cách đọc đồ phục vụ xây dựng + Ôn tập - Yêu cầu SV chuẩn bị: Nắm thời gian thi + phòng thi + quy chế thi Tự ôn tập ... (1) - Yếu tố địa hình, địa mạo (2) - Yếu tố địa tầng tính chất lý loại đất đá (3) - Yếu tố cấu trúc địa chất (4) - Địa chất thuỷ văn (5) - Yếu tố trình tượng địa chất động lực cơng trình (6) -... giá thành cơng trình - Vấn đề địa chất cơng trình: Những tượng q trình địa chất nảy sinh q trình thi cơng khai thác sử dụng cơng trình gọi vấn đề địa chất cơng trình - Nhiệm vụ khảo sát ĐCCT:... vụ địa chất động lực cơng trình: Nghiên cứu trình tượng địa chất tự nhiên, trình tượng địa chất phát sinh xây dựng cơng trình sử dụng lãnh thổ vào mục đích kinh tế Mục đích nghiên cứu tượng địa