Báo cáo thực tập địa chất công trình

Công tác khảo sát địa chất công trình nhằm mục đích giúp cho sinh viên: - Nắm được các giai đoạn thực hiện và trình tự các công đoạn trong công tác khoan thăm dò bằng thiết bị khoan máy.

BÁO CÁO THỰC TẬP ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

PHẦN I: BẢN THUYẾT MINH

I/- MỞ ĐẦU:

• Ý nghĩa, mục đích đợt thực tập.

Công tác khảo sát địa chất công trình nhằm mục đích giúp cho sinh viên:

- Nắm được các giai đoạn thực hiện và trình tự các công đoạn trong công tác

khoan thăm dò bằng thiết bị khoan máy

- Hiểu được cấu tạo của các tầng đất, đá.

- Quan sát đươc màu sắc, cấu tạo, trang thái của các mẫu đất, đá, mẫu nươc và

phương pháp thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

- Vẽ được hình trụ hố khoan và mặt cắt địa chất khu vực khảo sát.

• Sự cần thiết khảo sát địa chất công trình trong xây dựng.

Khảo sát địa chất công trình có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng công trình,nhất là ở những nơi có điều kiện địa chất phức tạp, nhiều chủ đầu tư xem thường, từ

đó gây ra hậu quả nghiêm trọng

Bất cứ trường hợp nào khảo sát địa chất công trình cũng có những nhiệm vụ sau:

- Xác minh các điều kiện địa chất vùng xây dựng dể làm cơ sở lập đề án quyhoạch, để thiết kế công trình, để chọn phương án thi công và các biện pháp thicông cũng như chọn chế độ khai thác công trình

- Dự đoán các hiện tượng địa chất có thể xảy ra trong khi thi công và trong sửdụng

- Đề xuất các biện pháp xử lý các điều kiện địa chất công trình không có lợi

- Thăm dò và đề xuất các biện pháp xử lý vật liệu xây dựng thiên nhiên

• Yêu cầu, kiến thức cần thiết trong đợt thực tập.

- Nghiêm túc, thực hiện khoan đúng trình tự, kỹ thuật

- Dụng cụ khoan được chuẩn bị đầy đủ, chú ý quan sát kỹ khi tiến hành khoan

- Biết được cách thức lấy và bảo quản mẫu đất, ghi chép đầy đủ các số liệu

- Sau khi khoan cần phải tiến hành lấp hố khoan, phải đảm bảo an toàn trong khikhoan.

♦ Công tác thăm dò địa chất:

Hiện nay trong công tác thăm dò địa chất người ta sử dụng các tiến bộ khoahọc, phương tiện kĩ thuật kết hợp với những kiến thức và kiến thức tích lũy được

để nghiên cứu các điều kiện địa chất công trình Có nhiều phương pháp khảo sátđược kết hợp ứng dụng nhằm tăng cường mức độ xác định, giảm thiểu thờigian, phổ biến là các hình thức sau:

1 Phương pháp đo vẽ bản đồ

2 Khoan,đào thăm dò

3 Phương pháp thăm dò địa vật lí

4 Phương pháp xuyên thăm dò

Hiện nay thì phương pháp Khoan thăm dò chiếm vai trò quan trọng trong côngtác khảo sát địa chất công trình

P HƯƠNG PHÁP KHOAN THĂM DÒ

Công tác khoan thăm dò dùng để tạo ra các vết lộ địa chất

♦ Ưu điểm: giúp cho việc tìm hiểu được các tầng đất đá ở dưới sâu, cung cấp

những tài liệu chắc chắn nhất và triệt để nhất

♦ Nhược điểm: phương pháp này thường tốn kém và mất nhiều thời gian.

♦ Mục đích của công tác thăm dò:

-Nghiên cứu cấu tạo của các tầng đất, đá; lấy mẫu đất đá và mẫu nước

-Quan sát mực nước ngầm

Hố khoan khác hố đào, có đường kính nhỏ và độ sâu tương đối lớn, chỗ bắt đầugọi là miệng hố khoan, ở dưới cùng là đáy hố khoan,mặt quanh là vách hốkhoan, đường giả định đi qua trục tâm hố gọi là trục hố khoan

Đường kính, độ sâu, phương hướng của hố khoan do yêu cầu của công trình,điều kiện địa chất ở nơi thăm dò mà quyết định Đường kính hố khoan thường từ

75 đến 250 mm Độ sâu của hố khoan trong công tác khảo sát địa chất côngtrình thường từ 10m đến 50m hoặc hàng trăm mét tùy từng loại công trình

Kết quả cuối cùng của công tác khhoan thăm dò là vẽ ra được hình trụ hố khoan.Dựa vào hình trụ hố khoan ta có thể vẽ được mặt cắt địa chất tùy theo yêu cầu.Dựa vào kết quả thí nghiệm các mẫu đất đá ta có tài liệu để thiết kế nền, móngcông trình

♦ Các thiết bị khoan khảo sát địa chất công trình:

Hiện nay thường dùng là khoan máy (khoan xoay, khoan đập, khoan đập vàkết hợp xoay), phổ biến là các loại máy khoan của Liên Xô cũ như ƷИϕ,УГЬ, củaИϕ,УГЬ, củaϕ,УГЬ, của

Trung Quốc như XJ- 100, XI- 100… máy khoan đập của Mĩ như Acker, hoặc làcác loại tự chế tạo ở trong nước.

Để tránh sụp đổ thành hố khoan người ta sử dụng thành chống vách kếthợp với dung dịch bentonite Ống chống là một ống kim loại có đường kính lớnhơn đường kính hố khoan, được lắp đặt đến độ sâu 2-4 m để giữ cho miệng hốkhoan không bị sụp lở và định hướng hố khoan

Dung dịch bentonite hoặc nước có tác dụng rửa sạch những vụn đất đá dolưỡi khoan phá vỡ và mang chúng lên khỏi hố khoan bằng máy bơm tuần hoàn.Trong những điều kiện vận chuyển khó khăn cũng như gặp những tầng đất yếunhư bùn, cát rời cũng có thể sử dụng khoan tay- các ròng rọc được vận hànhbằng tay

Phương pháp này đôi khi thuận tiện ở điều kiện địa hình đồi núi hoặc nơichưa có đường giao thông

Ở khu vực có đá cứng và nửa cứng , thường được sử dụng là phươngpháp khoan xoay rửa nước Các mẫu đá lấy được có hình lăng trụ từ trong lưỡikhoan dùng cho thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lí trong phòng thí nghiệm.Đối với trầm tích mềm rời, thường sử dụng phương pháp khoan đập kếthợp với thổi rửa Ở đây đất đá có thể lấy lên bằng các ống chụp hoặc bằng cáchthổi rửa vỡ vụn của chúng bằng dung dịch bentonite lên mặt đất

Công tác khoan đào cho ta những dữ liệu về tính chất của đất đá cũng nhưcấu tạo địa chất khu vực Mẫu đất nguyên dạng được lấy bằng các mẫu hìnhlăng trụ, có đường kính 90- 110cm, chiều cao 20-50cm Mẫu đất lấy lên phảiđược bọc sáp cẩn thận trước khi chuyển về phòng thí nghiệm Trên mẫu cónhãn mẫu được ghi: tên công trình, hố khoan, số hiệu mẫu, độ sâu lấy mẫu,ngày lấy mẫu, mô tả sơ bộ mẫu đất

Mẫu nước ngầm cũng được lấy từ hố khoan để kiểm tra tính ăn mòn

Mô tả đất đá nguyên dạng lấy lên từ hố khoan trước hết là tên đất đá, màusắc, kiến trúc, kích thước hạt và thành phần khoáng vật, và cuối cùng là các sốliệu cơ học như cường độ và độ kiên cố(độ bền).

Bằng cách theo dõi tình hình làm việc của mũi khoan và tốc độ khoan kếthợp với việc xem xét dung dịch có thể dự đoán được tình hình địa chất và tínhchất đất đá ở dưới sâu Khi tốc độ khoan thay đổi hoặc căn cứ vào màu haythành phần của dung dịch thổi lên từ đáy hố khoan có thể biết được ranh giớicủa các lớp đất đá Khi có sự thay đổi địa tầng nhất thiết phải tiến hành lấy mẫu

để nghiên cứu và quan sát

Ranh giới của các lớp đất đá, thành phần và các đặc điểm của chúng phảiđược ghi nhận ở hiện trường thông qua nhật kí hố khoan Ngoài ra, trong nhật kí

hố khoan còn ghi nhận độ sâu mực nước ngầm Hố khoan tại vị trí mặt đất cócao độ mặt đất,trong trường hợp không xác định được, có thể ghi nhận cao độgiả định là 0,0m

Mực nước ngầm ổn định được xác định khi thổi rửa bằng chính nướctrong hố khoan và để ổn định , các mẫu nước sau khi thổi rửa và làm sạch hốkhoan cũng có thể được lấy và xác định thành phần hóa học và khả năng ănmòn vật liệu xây dựng

♦Kết luận:

Công tác khảo sát địa chất công trình không thể thiếu được đối với các côngtrình quan trọng Vì thế, sinh viên các ngành xây dựng, cầu đường, cảng và thủylợi đều phải thực tập địa chất ngoài hiện trường

GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHOAN

 Đầu kéo: dùng để nối cần khoan với móc câu

 Móc nâng: dùng để buộc đầu dây cáp, câu các dùng cụ, gồm có: móc câu

và móc nâng vòng( bằng quang kéo)

Các dụng cụ khác: gồm

♦Lưỡi khoan: tùy theo từng loại đất mà sử dụng các lưỡi khoan thích hợp

 Lưỡi khoan ruột gà dùng để khoan xoay trong các lớp đá dính: đất sét

 Lưỡi khoan thìa dùng để khoan quay trong các tầng cát pha sét hay cát không rời rạc lắm

 Lưỡi khoan ống hút dùng để khoan vào các tầng các rời rạc chứa nước, cát chảy, cuội sỏi v.v…

 Lưỡi khoan đục: dùng để phá vỡ các loại đá rắn, hình dạng lưỡi khoan có thể là hình chữ nhật, hình chữ I,chữ thập hay chóp nhọn

♦Cần khoan:dùng để nối vào lưỡi khoan, tăng chiều dài và truyền sức nặngxuống lưỡi khoan để xuống sâu trong đất Cần khoan là những ống théprỗng( hoặc đặc) Hai đầu có ren răng dể nối vào nhau khi nối váo nhau khi tháolắp

♦Các dụng cụ để tháo lắp và nâng hạ lưỡi khoan, cần khoan Gồm có: kềm đuôi

cá, kẹp quay cần,cán ô, kềm bản lề, mỏ lết răng

♦Dụng cụ bảo vệ vách hố khoan: ống chống

Để củng cố vách hố khoan cho thật vững chắc, người ta dùng ống chống

và những phụ tùng theo nó như: đế chống ống,đầu nối chuyển tiếp, đầuđánh búa, vòng kẹp

2

Phương pháp khoan tay :

*Công tác chuẩn bị:

Trước khi khoan phải làm tốt công tác chuẩn bị, gồm mấy điểm sau đây:

Nắm vững yêu cầu về vị trí, độ sâu các lỗ khoan.Yêu cầu tài liệu cần thu thập vàcác lỗ khoan Do đó cần chuẩn bị những việc sau đây:

- Đo vẽ sơ đồ vị trí hố khoan

- Ghi chép

*Trình tự tiến hành khoan

Sửa soạn vị trí dựng giàn khoan đặt tời lắp giàn khoan

*Cách lấy mẫu và bảo quản mẫu đất

- Mẫu đất thường:

Mỗi lần lấy mẫu khoan lên, phải ghi rõ độ sâu lấy mẫu, nghiên cứu số đất đó, ghichép mô tả mẫu đất: tên đất, màu sắc, thành phần, kiến trúc, cấu tạo, trạng thái.Lấy một ít đất lưu trữ Thường cứ sâu 0.5m lấy một mẫu đất như thế( có khi 1m) Nếu bề dày lớp đất không đủ 0.5m thì lấy một mẫu ở cuối lớp

- Mẫu đất nguyên dạng:

Khi lấy mẫu và bảo quản mẫu phải thật cẩn trọng Ta phải dùng dụng cụ riêng,đảm bảo cho mẫu giữ được trạng thái, kết cấu và độ ẩm hoàn toàn như đất, đá

ở trạng thái thiên nhiên, để sau nay tiến hành thí nghiệm và nghiên cứu các tínhchất cơ lí của đất, đá

Mẫu nguyên dạng phải đưa về phòng thí nghiệm càng sớm càng tốt để làm thínghiệm tìm các chỉ tiêu cơ lí của đất

*Công tác ghi chép hố khoan:

Để nắm chắc được tình hình teong hố khoan, vấn đề theo dõi, ghi chhép là rấtquan trọng phải ghi rõ ràng, đầy đủ, phản ánh đúng tình hình địa chất nơi hốđược khoan

*Công tác lấp hố khoan:

Sau khi khoan xong thu thập tài liệu đầy đủ,phải lấp hố khoan cẩn thận Nếu lấpqua loa thì đất sẽ bị phá hoại, độ rỗng tăng lên và đôi khi gây ra những tai nạn thicông

Đối với những hố khoan cần tiếp tục theo dõiquan trắc thì được rào cẩn thận.Đốivới những hố khoan không còn dùng nữa phải lấp lại ngay( thường dùng cát đểlấp) sau khi thiết bị được chuyển đi

*Vấn đề an toàn lao động:

Trong công tác khoan thăm dò nếu thiếu ý thức bảo hộ lao động, rất dễ xảy ratai nạn Do đó khi khoan, mọi người cần tuân thủ theo nội qui an toàn lao động

B.Khoan khảo sát công trình và thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

Mục đích của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:

*Khoan địa chất công trình không những là nguồn cung cấp mẫu cho thí nghiệmtrong phòng mà còn là nơi nơi để tiến hành thí nghiệm hiện trường như cắt cánh,

nén hông, nén tĩnh, thí nghiệm thấm và hay sử dụng nhất hiện nay là xuyên tiêuchuẩn( SPT)

*Cơ sở của phương pháp xuyên là xác định phản lực của mũi đất do mũi xuyênxâm nhập vào đất.Tùy thuộc vào chùy cắm sâu vào đất, nhờ tải trọng động haytải trọng tĩnh mà gọi là xuyên động hay xuyên tĩnh Phổ biến nhất hiện nay làxuyên tiêu chuẩn SPT, thường được kết hợp khi khoan khảo sát địa chất côngtrình

*Xuyên tiêu chuẩn là phương pháp thí nghiệm hiện trường phổ biến nhất hiệnnay trong công tác khảo sát ở nước ta Ưu điểm của thí nghiệm SPT là thiết bịđơn giản, thao tác và ghi chép diễn giải kết quả khá dễ dàng, dùng cho nhiềunền đất và độ sâu khảo sát lớn

*Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT sử dụng trong khảo sát đất thông thường đôikhi cũng được ứng dụng để đánh giá đá phong hóa hoặc mềm yếu ở hiệntrường

Thiết bị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:

Bộ xuyên là một mẫu ống chẻ đôi đường kính ngoài 51mm(2”), đường kính trong35mm(1”3/8) Mũi xuyên có miệng ống được vạt béntừ ngoài vào trong theo gócmũi mũi xuyên giả định là 60̊ và có đường kính ống bằng đường kính ống chẻđôi

Nó được ấn vào đất bởi tạ hoặc búa hình trụ có lỗ định tâm, tạ nặng 63.5 kgtrượt theo cần khoan với chiều cao rơi tự do là 760mm

Bằng việc đếm cú đập để đưa ống mẫu cắm vào đất, người ta xác định đượcsức kháng xuyên và từ đó là độ bền của đất nguyên dạng.

Trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, ống mẫu được xuyên qua ba dạng liên tụcdài 150mm mỗi đoạn Bỏ qua số lần cú đập của 150mm dầu vì ống mẫu thường

đi qua vụn đất yếu từ trên rơi xuống Số đọc của 2 đoạn 150mm còn lại được

Búa hình trụ

cộng thành số dọc các cú đập của 300mm, gọi là chỉ số N của SPT.

Ví dụ: cát rời có N = 4 -10, trong khi cát rất chặt có N >50 bảng sau thể hiện sựchỉ tiêu của các chỉ tiêu cơ học với trị số N

Tương quan giữa trị số N và trạng thái đất nền

Rất mềmMềmRắn vừaRắnRất rắnCứng

Kết quả xuyên tiêu chuẩn cho phép đánh giá sơ bộ trạng thái của đất ở hiệntrường và trị số N còn được sử dụng để tính toán thiết kế nền móng

ở những độ sâu lớn nên tính toán thêm sai số Rõ ràng là những sai sót chủquan của người làm thí nghiệm cũng gâyv ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.tuy nhiên trong những điều kiện thhông thường và khi tiến hành thí nghiệm thậtcẩn thận thì phương pháp SPT cho những thông tin cần thiết như: độ chặt củacát, trạng thái của đất dính

Kết quả khoan khảo sát và thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn cho phép thiết lậpđược hình trụ hố khoan căn cứ trên nhật kí của hố khoan ghi nhận ở hiệntrường Các lớp đất được đánh số thứ tự từ trên xuống dưới Để có thể vẽ đượcmột mặt cắt địa chất công trình, thông thường, ta phải cần xây dựng tối thiểu bahình trục hố khoan không thẳng hàng

Từ các hình trụ hố khoan, có thể xây dựng được các mặt cắt địa chấtcông trình Trên các mặt địa chất công trình có thể biểu diễn các giá trị chỉtiêu cơ lí của các lớp đất Trong trường hợp công trình tuyến, mặt cắt

được xây dựng từ nhiều hố khoan dọc theo tuyến, để thuận tiện chỉ thểhiện các lớp đất tại từng vị trí hố khoan.

Mô tả cấu tạo địa chất HK1:

 0.8m: đất thổ nhưỡng, đất đắp

 0.8m-11m: a cát màu nâu đỏ, cát hạt trung đến thô, hàm lượng sét từ 20-25%, kết dính khá tốt

 11m-13.2m: a sét nâu đỏ có lẫn sạn sỏi leterit nâu, kích thước sạn 1-4mm

 13.2m-15.4m: a sét xám vàng, xám trắng, lẫn sạn sỏi laterit và thạch anh, kích thước sạn 2-5mm

 15.4m-17.1m: a cát xám vàng,xám xanh,xám trắng, lẫn sạn sỏi thạch anh, kích thước sạn 2-6mm

 17.1m-21m: cát thô xám vàng, lẫn thạch anh, kích thước sạn 3-7mm

Mô tả cấu tạo HK2:

 0.3m: đất thổ nhưỡng, đất đắp

 0.3m-11.5m: a cát màu nâu đỏ, cát hạt trung đến thô, hàm lượng sét từ 20-30%, kết dính khá tốt

 11.5m-13.4m: a sét nâu có lẫn sạn sỏi laterit nâu, kích thước 2-5mm

 13.4m-14.9m: a sét xám vàng, xám xanh , xám trắng, lẫn sạn sỏi laterit và sạn thạch anh, kích thước sạn 2-4mm

 14.9m-16.8m: a cát xám vàng, xám xanh, xám trắng, lẫn sạn sỏi thạch anh, kích thước sạn 2-5mm

 16.8m-19m: cát thô xám,lẫn sạn thạch anh, kích thước sạn 4-5mm

IV/- ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THỦY VĂN:

- HK1: mực nước ngầm là 2m

- HK2: mực nước ngầm là 2.4m

V/- ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH:

- Dựa vào bảng tương quan giữa trị số N và trạng thái đất nền và khảo sát 2

hố khoan, ta có kết quả sau:

Sức chịu nén đơn(kg/cm 2 ) Trạng thái

Sức chịu nén đơn(kg/

- Kết luận về địa chất khu vực khảo sát: Qua quá trình khảo sát địa chất

trong buổi thực tập ta kết luận rằng vùng khảo sát này có thể xây dựng được nhà vì đất ở đây cứng và rắn, kết dính tốt, chịu nén tốt

- Nhận xét: Quá trình thực tập ngoài hiện trường được thực hiện một cách

nghiêm túc, đúng trình tự, kỹ thuật Các quá trình: chuẩn bị, trình tự tiến hành khoan, cách thức lấy bảo quản mẫu đất, công tác ghi chép số liệu và an toàn lao động được thực hiện đúng yêu cầu của quá trình thực tập.

- Kiến thức, kinh nghiệm thu thập được: Qua quá trình thực tập chúng ta biết

được tầm quan trọng của việc khảo sát địa chất công trình trong xây dựng, hiểu được quy trình khoan, lấy và bảo quản đất, an toàn lao động,… qua đó đúc kết được kinh nghiệm về công tác khảo sát địa chất công trình.

- Kiến nghị, đóng góp ý kiến: Sau khi thực tập em đề nghị chúng ta cần tổ chức

nhiều buổi thực tập ngoài trời nhằm nâng cao kiến thức cho sinh viên sau này, trong thực tập chúng ta cần nghiêm túc, thực hiện đúng quy trình để buổi thực tập được tiến hành nhanh chóng và có hiệu quả tốt.

- Chúng em chân thành cảm ơn trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM, giảng viên bộ môn: Hà Công Khanh và các công nhân tiến hành khoan đã giúp chúng

em trong đợt thực tập này

CÁC LOẠI MÁY KHOAN: