Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng

Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng Thiết kế hầm giao thông của nguyễn thế phùng

c a i - / h ' i h o i i i j CÒỊ ) t l ì o a ỉ n ư ơ c c o Í Ị U X m ô l ớ n , c o V n í ^ h ì a q u a n ỉ r ọ n g c i i c í n e n k i ì i h t ế.

í Ị i i o c Ị ìlì un^, hciìiì dưỢc s ứ d ụ u í ị l à m c á c củììịĩ t r i n h p h ò n g t h ú , c á c c ô n g

xư \ỉìì_ ^, n /ìc i /í/r/v k h o t à n g co n g h ĩa đ ặ c h iệ t v v

H a ì ì i l a t r i ĩ ì ì ì p / ì ò b i ê n t r o n g k h c i Ị t h c i c k h o a n g s á n , t r o n g x á y d ự n g h ạ t ẩ n g k ỹ

ỉ h l Ị Ọ ( ( ỉ ù t l ì i v i '

TnìiììỊ nì ìữì ìí ĩ nãììì g à n đ ỏ y ở Viêt N a m đ õ có n h ữ n g hước tiên d à i t r o n g x á y d ư n g

cdỉỊi) Ịì ììh ỉĩi táiìì va l ì á ì ì i Ỉ J a A 'â v i l ư u í ỉ 'hàn.u c h ụ c n h à c a o t i ììì íỊ c o n h i ê u ỉ ù n ^ ho/ì ì /iciỉìẬ ĩ t r ã ì ì ì k ỉ lô m e t h á ì i ĩ ATÌV i l ư ì ì í ĩ t h i n đ iệ n , s ư a c h ử a v a x á \ ì ì ỉ ớ ỉ Ì ìc in íị c h u c

h c u iì ĩỊiCĩo ỉ ì ì o t i í Ị D d ì i í ĩ ke la h á ỉ ìì d ư ơ n g hộ H a i Vein d c iì 6 ,4 k m ă ư ( f n ịĩ k i n h h i ĩ ì ì ỈO

//U7 hc nì ì hiiỴ di ệì ì D ạ i Ni ỉ ìl ì clài ĩ l A k m , đ ư ờ n g k í n h 5,5 ì ìĩét t hi c ổ n g be in g m á y đcio

l ỉ è ĩ ì /ì<j.) / ìc iỉìì d ỉ ù ì ì ĩ i Ị h ộ q u a SÔÌÌL^ T h u T h iê n i ớ th c in h p h ô H ổ C h í M i ì ì h v v H iệ n

/ t a y cl iuỉ Ịg ỉ a COÌÌ đcniiỊ ỉ h i è ỉ k ẽ VCI A 'à y ( l ự n g h a n í ị c h ụ v cùììíỊ t r ì n h h ầ m c ó V n g h ĩ a uở

1.1.2 Hầm thủy lọi

- Hầm trong các trạm thủy điện và thúy tích điện;

- Hám thủy nông: các hầm dẫn nước tưới tiêu, cái tạo đàt;

- Hđiii trên các đường cấp, tlioát nước; cấp thoát nước cho các điếm dàn cư (đỏi klii hàng chiic kiloniet);

- Hầin đường thủy đôi khi cũng dược coi là hầm thúy lợi

1.1.3 Hầm đê bò trí các hệ thông ky thuật, đặc biệt (ịuan trụnị« là troriịi thành

phổ, tác khu dán cư, khu cònịỉ riịỊhiệp như:

- Hầm cấp, thoát nước;

- Hấni đế cấp hơi, cấp nhiệl;

- Hầm dê bố trí mạng lưới thông tin liên lạc, mạng diệii và các hệ tliónii nãnu lượiii! khác

1.1.4 Hầm trong còng nịỊhiệp mỏ bao gồm:

- Hầm giao thông;

- Hầm tlioát nước;

- Hầm tliông gió v.v

1.1.5 Hầm có ý nịỊhĩa đặc biệt như:

- Hấm chứa máy bay, tàu thuyền ;

- Các gara, kho tàng ngầm;

- Hầm cho các nhà máy như nhà máy điện nguyên tử, các nhà máy quốc pliòi Ig có ý

Iigliĩa dặc biệt

- Các trung tâm văn hóa, tliưưiig inại, nghỉ ngơi trong các thành phô’ hiện dại;

Tiieo khu vực xây dựiig có thể pliâii hầm thành các nhóm:

; ’|iư(yiiu ngại cao là các

\ ii lii clỏỉ núi, các dỉiili phân

Khi di vòiig chướng nizại luyen đường bị kco dài và ỉãiig độ dốc Đ ố i với đường sát

ih ròim làiìì xấu Iiliững diều kiện khai thác của tuyến Trong thực tế đỏi khi giái pliáp

niy khỏim thực hiện đưực.

K lii kéo dài iLivcn kết hợp với \ iệc dào sầu, chiéu dài tuyến có thế ngắn hơn, nhưng thiiònu đòi hỏi đô dốc lớn và phái có các biện pháp báo vệ những phẩn tuyến ờ trén cao,

đi.c biệt là trong đicLi kiện nhiệt dới cỏ nhiểii niiri» bao như ở nước ta Những giái pháp

xay iườim ch ăn , làm hành la n c bảo vệ tuyến khoi cá c hiện tượng sụt lở, đá lăn, đá đố, là iiliữiiR uiái pháp thường gặp troiìíỊ phương án vưọl chướng ngại này và irong nhiều

inrờiig h ơ p chúng cũng không rẽ

VưcTt chướng ngại bang hẩm cho phép rút ngán luvến một cấch đáng kế, giảm độ dốc

Đ ic ii dó cho phép tăim tải trọiiíí tiêu chuan và tốc độ xe c liạ y , cái thiện cá c diểu kiện kỹ

iliuàt CUI1ÍZ nliư đicii kiện kliai thác của tuyến đirờng Tuy nhien, vưọl chướng ngại bằng

Itiiiii, nhất là lìáin dưới thấp, có chiểu dài lớn cũng ihườiig đòi hỏi vốn đầu tư lớii vì thế việc clìo ii lu yến dườnu giao llìò im được tiến hành Irciì cư sở so sánh k in h tế, k ỹ lliLiật các pliưoiig án.

C hưứnu ngại báng bao uổiìi các vùng siil lư, clâì phủ, các hiện tưựiig băng hà ở xứ lạnh, các vùiiy chứa nước như hồ, ao, sòníí ngòi; co biến C l i n g như những vùiig xây dựng

d;iN clac, c á c diếnì đỏiiu dan cir N hữiiíí vùng sụt lớ lliirừng gây ng uy hiếm cho việc

khai thác các luyen đườiiíi

nhâì là vào những mùa

Iiìua lfi Khi nlìữiig vùng

SUI ì ơ I i h o c ỏ t h e h ố In'

lii\o n loiì cẩu cạn có tru

tua lèii vùng clât ổn dịnh

cluới sâu dê vLiợt qua Biện

ọ h í ì ọ nà\' CĨIIIU ihưòìig phái

kct liơp vói nluìim bien

Vùng trượt

iỉìn n 1.2: \ liỢỉ các vùỉĩg ỉrượĩ, aâí pỉìii

Hấ m

l ỉ i n h 1 3 : \ 'ỉ(ỢỊ c lỉi(ớ ìì\ ị iì^ ạ i m cớ c

l i o ì i 3 l ì i ) v à c ó c á c d ò i m m r ó v I i i z a i i i s â u l l i ì g i ả i ọ h í\ p c ó ý n u h ĩ a h c v ii c a l à c l ir i t u N C i ì

dường vào sâu trong kh ố i đ á im oài phạin vi v ì n i g t r ư o l ( l ù i i l i 1 2 ) .

G ià i pliáp n ày cung là hop lý kh i uăp \ớọ dat p liii có c liic u dày lỏn Iiẽ ii ciic si òn còe

(lớii hưiì 3 0 “ ^ 35'*) dirơc lạo Iiêiì do liiệii lirợim phoim hóa, núi IIC cưa dá clo clá lãn, rơi

từ Irèn cao x iiố im rồi tích lu lạ i

K li i VLIỌI c á c chướng

Iiiia i lurức có ih e chọn

cấu hoặc liầ in (h ìn li

1 3 ) So vứ i virơ i bằim

cầu tliì vư ọ l b ằ n s liầm

có cá c ưu đ iê n i sau;

d à y clậc T ro n g diổu kiện Iih ữiig Iiưức phát Ir ic ii n iậ l độ giao tliò iiy tliiiy ng ày niỏl la ll”

n h a n h , do dó Iiếu vưcirt băng CĨÌII ngoài v iệ c có các trụ trên dưừng g iao t liỏ ii” tlu iy m') còn

dòi hoi phái xây các caii iiliỊp lớn và khổ thòng thiiyéii dưới cáii cũnsí lớn, dc) I.IỎ vưol

bãim cấLi n g à y c à iiu clắt liơ ii, dặc b iệl là Iiliữ im pliư o ìig án v iiọ l t|iia c á c CC) bien, tái

p liư o n u á ii nối d á o

T u y n h iê n , g iá i pháp vượt cliư ó ìm ngại bằng hám c ĩiiit ’ có kh á n h ic ii n liư ơ c d icm : phai

thỏim gió và thoát nước nliân tao, dôi khi không có tliì khỏng thè kliai tliác clưcc côiiịi Irìiih; thời hạn ihi công dài vì diện tlii cỏiig hẹp; giá lliàiili xây dựng có iliô lớn liưii \'ì klii

làm liầm phái iliực hiện kliỏi liiơng cỏiig lác dâì khá lứii Tuy Iihiõii, bõ lộiig cliirớim Iigai

nưóc tăng thì giá thành một inél dài cầu tãim , còn ỉỊÌá thành m ộ i met dài liấ n i lại gi;im và

khi chici! cao cầu tăng tliì khối lưíVng công tác dất của plurưng áii này cfiiiíz tãiig lòii

V c m ặt an toàn trong thi cỏnt; thì phương án cầu c ĩin g kh ông hơn hán phưưim án liã iii

N g à y n a y k ỹ thuật x â y dựng hầm trong những điều k iệ ii d ịa chất khó kh ăn n liư đâì yCLi, cát c liã y dướ i m ự c nước n g ấ m đã được hoàn th iện , phổ biến và dược cơ g iớ i hỏ;i ớ

t iìiih độ c a o , đam báo ;\n toàn liiy ệ t đ ố i M ặt k liá c v iệ c thi cõ n g liìiiii lạ i k liò iig bị ;in li Inrơim c iia thời liế t, k h í hậu.

Việc chọn phirơim án cấu hay liấm cTiim được tiến liìiiih trên cơ sớ so sáiili kinh lẽ, kỹ lluiàt các phưưnu án và phái có luậii cứ đầy dii, chác chắn

T ro im v iệ c x â y dựng và pliát iriế n các thành phó liiệ n d ụ i, im ày n ay p liái g iá i tịiiyếl

d ổ iig hộ liìm u loạt các vấn đé như giao lliô iig , dất dai x â y d ưn g, báo vệ m ỏ i Irườ iig sin li lliá i, vọ sin h tliàn h p hố C'ác cỏ im trình neầm nói c liu n s , liấ iii nói riêim đóiiti vai liò licl sức q u a ii irọ im Iro im viõc tiiai (.Ịuyẽt các \'ân dc Iià y

ri co dir báo đcii Iiàni 2 0 2 0 (8 0 ^ <S5^/f ) dàii s6 ircii h à n h íiiih sẽ s ố n g Irong c á c thành Ịilio Hiện Iiav iron the giứi c ó hơn 3ÜÜ llìành pliố có s ố dân lừ 25Ü ngàn dếiì 1 triệu

LĨUU) ihỏnu luôn là nliừiiii vấn đổ liêì sức phức lạp Trong nlìữiis năm ũán đày mậl dộ thõnu đặc biệM là ô l ỏ tãiiu vói nhịp diệu izấp 3 đôn 4 lán tãns c ùa dân so; 3 â c u 3,5

2.^ ,) 3ri() cliic'c, ớ Mỹ là 3Ü0 - 4 0 0 cliiếc, den lìãiiì 2 0 lU COIÌ s ố này có llic đạt lới 5(K) 6 0 0 cliic'c và phán lớii chúim tàp irunii ờ lliàiìh pliố.

Mot plurưne liưỏiig khác của tổ chức giao ihòim Iigoài đưíyiìg phố là dùng đường sát treo

tlàn i lày irc o trên c á c Irụ kiêu co iiso n

ỉ i đ i c n i c ủ a p h i r ư n o á n I i à y l à c h i p h í x â y d ự n g c ó t h e t h ấ p ; l ố c d ộ c h ạ y t à u c a o ; t ủ ì

c a S U' k é o , c á c l l i i c ì h ị p h ụ c v ụ b ố t r í b c i i t r o i m h ộ p i i ê n k h ỏ n g b ị á n h h ư ở n g c ù a i h ờ i

( i c l ; l u i y ê n d ộ n í í k l i ỏ i m ồ n ; v ị I r í t o a x e n ằ m d ư ớ i d ư ờ n g t r ư ợ t n ê n d â m b à o đ i C | u a

I i l i i ì i i i ch ỏ duòìm co im bổ nìà kh ông phái g iáin ỉố c độ.

f ) u r i m sãi treo c ó thế sử ciụim c ó hiệu quá ứ những vùng xây dựim còn thưa thớt

I rr)ii: \ Liim xây dựim dày đặc, khi khỏim có nhữnu dường Irục lứn giiii phấp hợp lý vẫii

là ilìi m liaiii.

1.3 KHÁI NIÊM V K PHUONí; p h á p t h i CỔNí; h ấ m

1 ^.1 Một sỏ thuạt riỊỊữ clùnj» tronj» xây (lựnịí hầm

K l )aii>z không gian trong vỏ trái dất tạo nên do dào clấl dá Iigầni, dìing đế bô' trí hấm hoũic vào các nuic dícli xây dirii'j phụ khác gọi là hanu Tlico vị (rí không gian, hang citR ic^iiia thành hang ngang, hang nghiêng và hang thắng dứng Hang dào trong đá cứng

còiii 1 li qiiá tiìiilì dào hang đòi liòi pliái chống dữ tạm thời và cuối cùng phái thay chúng hâii iZ xẽt càu vĩnh cửu eọi là vo liáni.V ■

l 'icig mrừim liợp chuim nhất vỏ luìni (hình 1.4) gổm có tường bôn, vòm đinh, vòm Ii¿;uia hoặc lỏi cláy) Loại vò claim tròn thưòng áp dụim cho hầm xc diện ngầm; liầm thủy l('i (liiili 1.5b), troim trưòns: liọp này khỏiiii pliàn biệt lõ các bộ phận rièiig rẽ cíiakcl c:U

Bước (ỉâũ

Hang đứng (3) có miệng thông lên mật đất dùng vào mục đích xây dựng ngầiii lioặc thòng gió gọi là giếng Phần trên (2) của giếng nhô lên mặt đất gọi là miệng giếng, pliầii dưới có bố trí sân cạiih giếng (4) dùng để nối giếng với các hang ngang (1) và bỏ trĩ các thiết bị phụ khác, hố thu nước (5) (hình 1.6)

1.3.2 K h ái niệm về các phưưng pháp thi còng hầm

Tùy thuộc vào chiều sâu đặt hầm, để thi công chúng có thể sử dụng phươiiíi pháp dào kín hoặc phương pháp lộ thiên

1 I hi cunị» hám bãnjí phưưníĩ pháp lộ thiên

Pliưoim pháp lộ thiên thường áp dụng cho các hám đặt nòng Tùy thuộc vào đặc điếm còi ISI irinh, những điều kiện địa châì và địa chất ihủy văn lại có ihế áp dụng phương pháp (làí.) liỏ móng, phương pháp dùntĩ vì chống di động, dào hoặc hạ giếng

Pliươiig pháp đào hố móng nội dung của nó như sau:

lién lừ mặt dất tiến hành đào lìố móng có vách xiên hoặc vách thẳng đứng với hệ lỉìcSni: clìốiìíi vách đến độ sâu cẩn thiết (có thể đến 15 m) Trong hố móng liến hành xây

clứi le clùiìg cọc cừ, hoặc cọc cừ kết hợp với neo

¡ ¡ i n h ỉ 7 : S ơ c í ó x ú y ( l ự ỉ i ^ C C U ' Ì ì ô ' ì ì ì ó n ^ k l ì ô ỉ ỉ ^ c ì ì ố n ^ a )

v c ) c ó c ì ĩ ố ỉ ì ^ v ú c l ì ( h ■ ■ d ị

I M á i dốc tự Iihicii; 2 B iê íi cửa c ô ỉm ír ìiiii n g ầ n i;

3 Cõii!^ liìn h x â y dự nu 4 T ư ờ n g c liò n i; václi lió lìiỏ ii* ;.

Đ è C ơ g i ớ i l i ó a c ò i i ì : l á c d à o l i ỏ l ì ì ó i m v à i h i c ò n g v ỏ c á c l i á n i d ã l n ỏ i i i : U o n n d i ẽ i i k i ệ i i

tlìàiih pliố có Ihc sừ tiụng vì ch ò iií: di động háim kim loại có lièì diộii h o V ì c h ỏ n i: di

chuyến bang cách đấy kíclì lẽn vò liáin lắp glicp (liofic vách hào) phía sau (liìiili 1 S) Baim phương pháp này có Ihc khôim can chốnc dỡ hò lììónu; uiaiiì kliổi hrơim dài dào,

đàì đáp, rút ngán ch iều dài đoạn ihi công đến lối tliicu (30 - 40

Trong những năm gấii dây, việc dào bằng phươim pháp iườim troiig đâì với việc sứ diMiu vữa sel được áp dụng rộim rài và dặc biệt có hiệu quá troim dieu kiện tlii côim c h â l licp veil cấu chống kín cho các CỎIIU Irình bổn cạnh cao Q u á trình ihi cỏim liaiìi dậl n ỏ n ịĩ ( I S -

2Ü lìi) với việc áp dụng phương pháp tiròiig trong đàì như trcii liìiilì 1.9.

V iệ c xây dựng ham 'hang phương pháp hạ giếng (hoặc hạ doạiì) cũim cỏ tlié c o i là inoi dạng của phuơiisí pháp lõ thiên Trong những năm gẩn dây cỏni! nehệ lia izicim iro n i: áo sel dược sử dụng rộng rãi de xây ciinig các còim ìrìiih ngấin lìlìư eara, cá c h iiổ iiu clc lìa khiên cQnjz như các CỎIÌU trìiìh ngấm khác có k ích ihirớc hạn ehe trên Iiiậl baim và có chiểu sâu lớn Sơ đổ ihi công báng phirơiiG pháp hạ uiếng như Irèii hình 1.10 Pliuơnu plKÍp xây dựng lìấm baim giếng ch ìm hoặc giếng ch ìm liơi ép cCiim là inộl ciaim cua plìơơiio pháp này.

ỉ l i ì ì h 1 8 : S ( ỉđ ồ vì chôỉHỊ d i dộnsị VÌI côỉì\ĩ, ỉì\ịììệ í l i i câỉìí^ k lỉi s íc d iu ìỉi vi c lid n i’ (li íl( >ỉ! ’

i i ị \ i cliof¡í> d ĩ d ộ ỉì\ị; 1 Kliuni» chống: 2 1'hãn vì cliôHu: 3 Kích thuý lực; 4 (ìiium; S ('liõniii siõn

h ị C ô n iỊ n\ịỊiệ ỉỉu c õ ỉìíỉ : 1 Máy XLIC llniý lực: 2 Vì cIìoiìl: tỉi dộiiũ:

3, Can chàiì tlò; 4 Vi) lìấiìi; 5 Oiô lư dổ: 6 úi.

H iiìh 1 9 : T ìin h ĩự ỉlìi côỉìg hầm bằng phương pháp đào hảo (tườììg ĩroỉìg đáí)

1 Hào; 2 Khung CỐI ihép; 3 Kêì cấu BTC T; 4 Hệ giằng; 5 Lắp đặl Irở lại

Giai đoan I

Giai đoạn ỉll

/// /// /// /// //> ^7~V77

H ìn h 1 1 0 : S ơ đồ hạ giếng trong áo sét

1 Đôì đẩu liên; 2 Phân lưỡi; 3 ĐỐI thứ hai; 4 Tấm nóc;

5 Tấm đáy; 6 Áo sét; 7 Vách giếng; X Khung định vị; 9 Đất đắp

2 Xây dựng hầm bàng phương pháp đào kín

Khi thi công hẩm bằng phương pháp đào kín như phương pháp mỏ, phưong phápkhiỏn đào, phương pháp đẩy ép, hoặc phương pháp sử dụng màn chống bằng ống thì viẹc đào hang không phá hoại khối đất đá bao quanh và mật đất Có thể bắt đầu đào từ cứa hoặc giếng tùy thuộc địa hình khu vực xây dựng

Ilỉỉih i i I: Till í'í'//,v h<'itỉ'ỉ

Ị)lìi((rn<^ p l i U Ị ) ì H(i

Phirơnii pháp in ỏ (h ình 1 11) bao gổm v iệ c dào

haim non toàn tiết diộiì hoặc lừng bộ pliận cùng

với v icc thay ihc' phần dất dào đi bảng cá c vì

clìố im lạn i K h i đào loàii tiẽt diện thì thường xây

vo lìấiìì băng b elong loàn khối dổ lại chỗ và dùnu

\ái i khuỏii di dộng K h i dào hang lừim bộ phận thì

dấu ticii dào Iiiộ l hang liết diộii nhò virọl irước rồi

tù đó liên hàiìh lììò rọniĩ ciẫii đen clườni: b icn lliiếl

ke ciia cò im Irìn li T ro iig Irirờnc hợp này cô nu tác

clào liaiìe liến hànli soim sonu với viẹc xây dựng

\ o hám Đ ô đáni bão vỏ háiiì lièp xú c vói khối dấỉ

clá bao í.|uaiìlì người la tiên hàiih ép vữa xi Iiìãiìu

vào plìíii sau vò hám

Đ ẽ x ã ) ' d ự n g h á i n t r o i i g d á c ó đ ộ C L Í n g t r u n g b ì n h n g à y n a y s ử c i ụ i m r ò i m r à ì c á c l ì ì á y

đào háiiì liên hợp (hoặc lổ hợp đào ham ) thay cho còng tác khoan Iiổ Iiììn Sc)' cl6 tlìi COIIU llico phiroìiịỊ pháp Iiày như sơ dỏ hình 1.12 Phưcĩiig pháp dào liáin băim Iiiáv licii lìơp so với khoan nổ m ìn có kliá nliicii ưu đ icm : Trư ớ c liên là tãng liốii dỏ xây clinm háiiK nêu 1 ilur tỏc clộ dào liầni tối đa cùa

Iiììn hicii nay là lơ o đốn

120 m ct/lháiig thì phương

pháp này clạl 3 0 0 - 40 0

Giám <ỊÌá lliànli xây dựiig

(2 0 - ĩ i V/ ( ) do ịiiáin lirơnp

đào vưọl giám ch i plií

chốnu dỡ lam

Klii thi cỏim hầm bằiií:

pliươiig pliá|i khicn dào

1 Bộ phận ciào; 2 Thàii (roim; 3 Thãíi Ii'jo.u;

4 Kícli cliLiycn; ,s I'hicI bị chòim *;iữ (i l^hãỉi i:oi phu

V ó liấni trong irườim liơp Iià\ iliường có dạim iròn và tìr c á c m anh c lic sail lion^ Iiili.ì

khiên ckrới sự biỉo vệ ciia áo \hóọ uoi là vỏ k h icn Đí\{ clá o' Iriixyc kliiCii elirov (lào cli

niol khoánu bằim bc rộne cua Mniu liaiiì (in ỏ l tlỏì) Saiỉ đ() k liic ii cli cliLi>cii \'C plhia

w u \ \ A0 ncn Iiiôi kliOiinu iKiim Ơ pliia Ii uức v o u e VC) hani vira láp n hờ cấc kícli thuy Inc

N i à \ ÌKI\ IIOIIU lìluìiii: đicu kiệii dịa chiVl phức tap ngưòi lii còn d ùng phổ biên vò liani

liK 1 hóa c ó tiaim bị ớ pháii clan của khicii iiiíM bộ phAn dế dào dàì.

H ì n h I L Ì : P h ư í m ^ p ỉ ì ủ p kl ì i êi ì d à o

ỉ)ò tlào haim Iroim dấl noậni nước và ham dưới nước imười ta thường dùnu khiên kín

l i o i i c k l i i ô n I h ư ừ n i : c ỏ s ử d u n g k h í n é i i Đ ế é p đ u ố i I I Ư Ớ C n g a n i r a , ơ p h ấ n d ấ u h ầ m s a u

các \.iL’h nuãn liến hành ép klií ncii với áp lực plììi hựp vói áp lực lurức ngđni Đ ê đào dâì

Khi Ihi c õ n g những hẩiìì ólô, hầm c h o ngirời di bộ dặl khòng sâu lám và ứ uán hoặc ciu()i những còng liình tròn Iiìặt như nhà cửa, dườiiị! săt, dê diéu, s ò n g ỉigòi nếu sử

liình IIÔIÌ mặt d o biến dạng cùa khối đấl dá bao quanh, niặl khác sứ d ụ n g những phương

pli;i|') Jo clio liầni ngáii (100 - 15ũni) là klìòng hiệu quà Trong trường liợp này ngưừi ta

tlỉiiiu i-ïliiiong pháp day cp có ƠLI dicni ỉiổi bậl Sơ dổ công nghộ của phương pháp Iiày

H ìn h I J 4 : S o 'iỉổ ỉ l ì i c ô ỉiiĩ l ì í i ỉ ì ì híU ì\ị p lìư o iì'^

pl ì ÚỊ ) (lây c Ị i i u di((yỉì\ị sal ị a - h ) ; v à ¿lưới s ô iĩỵ ị h )

1 1 lò ihc; 2 Cioi kó; 3 Các kích ihiiý lực;

4 Bộ phâii phàn bù !ự c ; 5 Đ ỏ t vỏ hrim ;

6 P h:‘in lư ỡ i; 7 G iòìií» ih ò n g ; s Đâl dáp

lỉình 1.15: Sơ dồ xâ y dựng hầm có màng chống bầiìg ong

1 Màng chống bằng ống; 2 Khung khoan; 3 Búa khoan; 4 Vòm chống

Những năm gần đây trong thực tế xây dựng hầm người ta đã sử dụng có hiệu quá màn chống bằng ống thay cho các vì chống tạm trước đây Các ống thép hoặc bêtông còt iliép đường kính từ 85 mm - 250 mm dài (30 - 40 m) ghép từ các khâu (2 - 5) m được cláy ép vào trong đất hoặc luồn vào lỗ khoan bố trí dọc theo chu vi hang tạo nên một màn chống Dưới sự bảo vệ của màn chống tiến hành công tác đào đất đá và xây kết câu ngầm Đôi khi người ta chí đào đất đá dọc theo chu vi hang để xây kết cấu, còn lõi đất ở giữa đế lại phá sau Sơ đồ công nghệ như trên hình 1.15

Các phương pháp thi công nói chung, không phụ thuộc vào ý nghĩa của hđni, chúng gần như là chung với tất cả các dạng hầm và được chọn trước tiên phụ thuộc vào tỉiếii kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ vãn của khối địa tầng mà hầm cắt qua; cliicusâu đặt hầm; chiều dài của nó; kích thước tiết diện ngang cũng như những máy nióc thiết

bị sẽ áp dụng Cũng cần nhấn mạnh là thói quen và kinh nghiệm của đội ngũ những người xây dựng hầm cũng ảnh hưởng không nhỏ đến việc chọn phương pháp tlii công hẩm

Nguồn gốc của việc xây dựng hầm đầu tiên phải kể đến việc tạo nên những hang ngầm từ thời cổ xưa Từ lâu, trước công nguyên ở Babilon, A i Cập, Hy Lạp và La Mã công tác xây dựng ngầm được tiến hành để khai thác khoáng sản, xây các lăng mộ, nhà thờ sau đó là để cấp nước và giao thông Đáng kể hơn cả là những hầm do ngirời cổ

La Mã xây dựng vào mục đích cấp, thoát nước và giao thông, một số còn giữ nguyên đến ngày nay

Việc phát triển của xây dựng hầm gắn Hển với việc phát triển của công cụ và phương tiện sản xuất Trình độ của kỹ thuật xây dimg hầm tương ứng với trình độ phát triển của sức sản xuất Tất cả những hầm cổ đều xây dựng trong đá cứng không cần xây vỏ, tuy nhiên hang đã có dạng vòm giống như các hang động tự nhiên Việc thi công dựa vào sức lao động của nô lệ nhờ các công cụ thô sơ như choòng, xà beng, cũng như pliirơng pháp nhiệt: đầu tiên đốt nóng gương rồi sau làm lạnh bằng nước để đá nứt nẻ ra rổi cậy

tli J'ai! khi de quốc La Mà sụp do, xây dựng ngầm cũng như các hoạt động khác cúa loài

I i ; j u ' ớ i d i v à o t h ờ i k ỳ s u y i h o á i k é o d à i T r o n g t h ờ i k ỳ n à y c ô n g t á c x â y d ự n g n g ầ m c h ủ

>1 U g i à n l i c h o IIIỊIC đ í c h c h i ê n t r a n h

v.ìo cuối thời kỳ trung cổ do việc inờ rộng quan hệ giữa các dân tộc cũng như việc rút

COII d ư ờ n g biiòn b án imười la đã xâ y d ự n g các h ầ m đir ờng t h ủ y nối c á c đ ư ờ n g g i a o

lliòr.u tluiy đang ngăn cách nhau bởi cac dãy núi, bằiis việc sử dụng thuốc nổ den đê phá đ;i Hầm đường thúy đầu tiên dài gần 160 mét đã xây dụim ở Pháp trên kênh Langedok Iiani 1679 - 1681

V ộc xuất hiện dường sắl là nguyên nhân tlnk đáy sự nghiệp phát triển hầm sau này Hấn đường s á t đầu tiên dài 1 190 mét đã xây dựng vào 1826 • 1830 trên tuyến đường Livcpun - Mancheste ớ Anli Cũng trong thời kỳ này hầm đường sát được xây dựng ở Pliáp và các nước châu Âu khác

N ^ ã c d ầ u v i ệ c x â y d ự n g h ầ m đ ã p h á t t r i e n n l n r i i g c h i ề i i d à i n h ữ n g h á i T i x â y d ự n t i b ằ n g

klio.n lay và thuốc nổ đen đã không vượt quá 3,5 Kni Trình độ kỹ thuật đã hạn chế việc

X i i y - l ự n g c á c l i ầ n i d à i

V ệc tìm ra thuốc nố Pirocxilin (1845) và Đinamit (1K66) cùng với việc lip dụng thành

cỏii;: m á y k h o a n đập x o a y v à o c ô n g v iệ c m ỏ dã tcU) nên bư ớc n g o ặ t tron g x à y d ự n g hầm

và t ;o liê n k h á n ă n g g iả i q u y ế t n h ữ n g n h iệ m VỊI k h ó k h à n n h ấ t tro n g s ự n g h iệ p x â y d ự n g

hám nlnr xây dựng Iihững hầm xuyên dãy Anpe nối Pháp, Y và Thụy Sỹ

V.IO những năm 1857 - 1871 đã xây dimg hầm Mont - Cenis dài 12850 mét nói Pháp vói có độ chênh cao hai cửa là 132,28 mét Hầm Sin - Goithord dài 14984 mét nối liền Gosthcncn (Thụy Sỹ) và Airolo (Ý) dưực xây dinitỉ vào nlũrng năm 1872 - 1X82 Trước chici Ininh thế giới hin Ihứ nhất đã xây dựng tiít ('ịi 26 hầm có chiểu dài lớn hơn

3 kiloniet, trong dó có hầm dài nhít lliế giới: hầm Siplon dài 19780 mét nối Ý và lliụ y Sỹ Dầu tiên là hầm Siplon 1 băt dầu Iiãm 1898 két thúc năin 1906 Mặc dầu gặp những khó -vhãn rát lớn như áp lực địa tầng tăng; gặp ngiiỏn nước nóng, nhiệt độ trong hám caoÍ5.S' L ) liáni Siplon II đã x â y dưng ch í đến n ă m 1 9 2 1

V it liệu clui yếu clc xây dựng vó hấm là đá liõc xây vữ;i vói hoặc vữa ximãng Vào Iiãm I lần dầu tiên sử dụng bctông làm vỏ hấni Nhưng cho đến niột phần tư cuối của lliè 1-y XX belong mứi trớ thành vật iiộu chủ yếu trong xây dựng hám

S;11 chiến tranh thế giới lần thứ nhất nhịp điệu xây dựng hầm giảm bới vì đến thời kỳ

n à v láu như m ạ ng lưới đường sắt dã hoàn thiện ơ các nước châu Âu 1 ’roim số những

ham xày dựng trong tliời kỳ này có hầm Apcnliin B trẽn tuyến Phlorece đi Bolona ( - 1931) Đó là một hầm đưcViig sắt tuyến doi dài nhất thế giới, có một ga ớ giữa.

Clin- Iroiig Ihời kỳ này (1927) đã kết tliLlc việc xây dimg hâm "lường tliùy Rove dài 7118

inói rên iLivốn Marcci đi Roii ở Pháp cỏ tiết diện ngang lớn nhã' thế Ị;iới 24, 5 X 17,1 mét.

Cìinụ với hầm xuyên núi, hầm dưới nước cũng được xây dựng Lúc dầu là cho h.ỉm

d ư ờ n g sắt và sau c h iế n tranh th ế g iớ i c h o hầm trên đ ư ờ n g ô tô

Hầu hết nhĩmg hầm dưới nước đều được xây dựng bằng phương pháp khiên Jào kci hợp với khí nén có vỏ ghép từ các mảnh chế sẵn bằng gang gọi là "vì chu bin"

Khiên hầm được sử dụns lần dầu liên vào năm 1825, do Bruiicl dề nghị dế xây tiưni; liầni qua sông Tliames (Anh) Tuy nhiên, khiên hầm chí dược thừa nhận sau khi Baiiau

và Greathead hoàn thiện và cải tiến vào năm 1869 Grealhead cũng là người sử diui” lliànli còng khí nén đế đào hầm xc điện ngầm ở Luân Đôn vào nãni 1886 mặc dầu klií nén dã được sử dụng đế đào giếng từ năm 1839 (người sử dụng là Trigcr)

Chi riêng ở Nilijooc có 19 hầm lớn dưới nước, trong đó đáng kế nhất là liđni Lincon dưới sòng Giidon đào bằng phương pháp khiên đào trong bùn với tốc độ ký lục 13,5 inct hầm trong một ngày đêm (đường kính ngoài hầm 9,43 m, chiều dài 2495 m, phần dưói nước 1372 m) Hầm dưới nước dài nhất thế giới trước đây là hầm đường sắt tuyến clưii dưới vịnh Simonosec ở Nhật xây dimg vào những năm 1936 - 1941 dài 6330 ni Hầm dưới nước có tiết diện ngang lớn nhất là hầm Mersey ở Anh xây dựng trong đá bằng lián khiên không sứ dụng khí nén (đường kính ngoài 14,1 m, dài 3425 in, plián dưới nưík’ là

1372 m) Trong những năm gần đày người ta dã thiết kế và xây dựng những hầni dưới nước kỷ lục như hầm qua vịnh Sugar ở Nhật dài 36,2 Km; hầm qua biến Manche nôi Anh với Pháp dài gần 40 Km

Một phương pháp được sử dụng rộng rãi cùng với phưưiig pháp khiên đào dế ilii cóng những hầin dưới nước là phương pháp liạ đoạn hầm diic sẵn từ trôn bờ vào liào ớ dưới nước, rồi lấp đất trở lại, hoặc những đoạn hầm này được đặl trôn trụ ngầm trong nước (hầm cầu) Phươiig pháp tiến bộ này đã loại trừ việc sử dụng khí nén thường rất hại c!ến sức khỏe của công nhân, đảm bảo hạ giá thành và rút ngán thời gian xây dựng cónu trình Trong những hầm xây dựng bàng phương pháp này có hầm giao thông sỉr dụng hỗn hợp dưới sông Maac ở Hà Lan xây dựng vào nãm 1938 - 1942 (chiều dài phần dưới

nước dài 585 ni, mỗi đoạn 24,77 X 9,52 m, dài 61,3 m ) và hầm ôlô bốn làn xe dưới eo biến

Baltimor (Mỹ) (phần dưới nước dài 1915 m gồm 21 đoạn 21,3 X 10,62 m dài 91,2 m)

Tuyến đường xe điện ngầm ở Luân Đôn vận hành năm 1863 là tuyến xe điện Iigáni đầu tiên trên thế giới và nó cũng mở đầu thời kỳ xây dựng các hệ thống xe điện ngấm ớ các thành phố lớn trên thế giới Đến nay thế giới đã đưa vào vận hành trên 100 hệ thống

xe điện ngầm ờ trên 30 nước, và cũng đang thiết kế và thi công hơn 30 hộ thống khác, chỉ riêng Liên Xô trước đày có 14 hệ thống xe điện ngầm Những hệ thống xe điộii ngầm có chiều dài và số lượiig ga đáng kể như sau;

Niujooc (Mỹ) 392,2 km - 474 ga

Luân Đôn (Anh) 387,9 km - 247 ga

Pari (Pháp) 294,7 km - 423 ga

Tòkiô (Nhât) 197,0 km - 192 ga

Matsc<rva (Nga) 217,0 Km ' 134 na

('lìiih đến năin 19(SS)iìr những Iiãin cuối cíia thế kv này hrini lliiiy lợi dược pliát triển với quy mó lớn, đặc hici là ham lliủy diện Cho clcii nav trêii tliế giới có Ircn 350 nhà mấy thủy điện và ihủy Iich điện ngáni vứi còng suàt trên 40 Iriộu kilỏoat Những cống trình ngầm loại này ilìiroiiu clạl Iiliữní: con số ký lue VC dỏ lớn cũa liết diệii và clìicu dài ở Lien Xò trước đay c;'k Iiian máy tliưòìm có licl diện imang từ 200 dếii 5ÜÜ chiều dài từ 40 đến hơn 2(H) in cliicu cao trên 40 m ớ M ỹ gian máy Bauderi dài 146 m, rộng 23 m, cao 58 m; iii.iii máy Orovill dài 168 m, rộng 22 ni, cao 43 m; ớ Canada gian mấy Portijd Maulin í-lài ' 1 1 2 m, rộng 2Ü 111, cao 26 m; giaii nìáy Kcmano dài 426 m, rộng 24,8 m, cao 36 m

Ó nước la đà x â y dựng tất câ 41 ham ciườne sát với lổng ch iều dài 11900 mét Phần lớii Iiliữ nc hầm này nằm trên dường sát ih ố n c nhất và phân bố như sau (xem bảng 1.1).

I?âng 1.1 Đặc điem hám đưòn^ sát Việl Nam

Năm xây dựng Đặc điểm vỏ hầm

Đặc điểm địa tầng Khổ đường 1000m

1926

1926 1926 1926 1927

Vòm BT, tường đá xây

Không vỏ Không vỏ Vòm BT, tường xây

Có vỏ 1 đoạn

Đá vôi nứt nẻ

f = 3 - 5 Kacster

Đá vòi nguyên khối

Đá vòi ít nứt nẻ (f = 4.10)

Đá vôi ít nứt nẻ Thừa Thiẻỉì

Đá Bac

Số 7 Phủ Gia

Km 725 + 046

Km 732 + 815

Km 745 + 690

220.85 357,97 445

1927 1927 1927

Vòm BT, tường đá xảy Vòm BT, tường đá xây Vòm B ĩ, tường đá xảy

Granit nguyên khối

f (2 ,8-6 5 ) nt

1927-31 1927-31 1927-31 1927-31 1926-31 1927-31

Vòm BT, tường đá xây Vòm BT, tường đá xây Vòm BT, tường đá xảy Vòm BT, tường đá xảy Vòm BT, tường đá xây Vòm BT, tường đá xảy

Granit phong hoá nt -nt- 5-7m 'oranít nứt nẻ mạnh

nt Granit, khòng N()hía Binh Bình Đê

Phù Cũ

Km 997 + 900

Km 1026 + 950

272,85 169,18

1934 1934

Vòm trần F/h

BT toàn khối

Đá Macma nứt nẻ

Đá mácm núi nẻ PỈIÚ <hánh Đèo Cả

Vung Rô 4

Km 1224 + 815 1196,7

Km 1227 + 119 Ị 370,7

1936 1936

Xen kẽ có vỏ và không vỏ Vòm trấn tốt

Macma nứt nè Macma nứt nẻ

Năm xày dựng

Đặc điểm vỏ hấm Đăc điểm

đia tấng Khổ đường 1000m

Cổ Mâ Km 1234 + 339 407,7 1936 Vòm BT, tường đá xảy Macma nứt nè;

Ro Tượng Km 1290 + 116 218 6 1935 Vòm BT, tường đá xây Macma nứt nèỉ

Rù Rì Km 1306 + 175 514,35 1935 Vòm BT, tường đá xảy Macma nứt nẻỉ Sòng Cái Km 1310+987 76,2 1935 Vòm BT, tường đá xảy Macma nứt nèỉ Bãi Gió Km 1321 + 188 402,74 1936 BT toàn khối Granit, Macrriía

Mỏ Trang Km 26 + 072 514,7 1968-70 BT toàn khối Sa thạch kep Kép - Thái Quỳnh Láu Km 27 + 465 108,7 1968-70 BT toàn khối diệp thạcn Nguyên Bảo Năng Krr 39 + 199 150,8 1968-70 BT toàn khối -

Lạng Sơn Nà Tòng Km 127 + 594 112,74 1968-70 BT toàn khối

-Nà Luòng Km 129 + 304 85,95 1968-70 BT toan khối

-Bắc Khánh Krn 131 +441 1069 1968-70 BT toàn khối

-Nà Lưu Km 132 + 571 74.3 1968-70 BT toàn khối

-Bản Thí Km 133 + 459 108 1968-70 BT toàn khối

-Địa phận Quáng Bình có 5 liầm tổng chiều dài 693 m, xây dựng vào những nãiin

1926 - 1927 Địa phận Tliừa Tliicn có 3 hầm tổng chicu dài 1024 111 xây dựng Iihrrmy

Iiăm 1926 - 1927 Đ ịa phận H ải V â n có 6 hầm tổng ch iều dài 2 2 5 2 111 x â y dựng Iiãini

1927 - 1931 Địa phận Bình Đinh có 2 hầm chiều dài 442 m; địa phận Phú Yên - Kháiiili Hòa có 11 hầm dài 1690 m Những hầni này xây dựng trong những nãni 1932 - Ỉ93(.Trôn các tiiyến đường sắt ở phía Bắc có 14 hầm: Tuyến Đồng Mỏ - Bản T lií có s liâìiiì tốiig chiểu dài 2156 m; tuyến Kép - Tliái Nguyên có 4 hầm tống chiều dài 1583 m, l iyíến Kép - Bãi Cliáy có 2 hầm Hầu hết những hầm này xày dựng vào nhữiig năm 1967 - 197 )

Những hầm đường sắt ở nước ta kế cá hai thời kỳ xây dựng đều thi công tlni còiiig,

chất lượng vật liệu và thi công không cao và sau thời gian dài khai thác khòng có diy tu báo dưỡng, sửa chữa theo đúng "quy trình khai thác hầm giao ihông" nên cliất lirựni.'cl(ến nay còn rất thấp, có nguy cơ ánh hường đến chế độ chạy tầu

Troim những Iiãni vừa qua với sự giúp đỡ của Liên x ỏ trước dây trong xây dựnc hiLiy lơi dã xây dựng một lố hợp ngầm vào loại lớn và phức tạp trên thế giới^có tổng cliiéu ciiài trC'11 20 km với việc sỉr dụng kỹ thuật tièn tiến Trong đó gian máy (lài 264.4 m rón; 22

111, cao 57 m Đó là tổ hợp ngầm của cong trình đầu mối thủy lợi Hòa Bìnli

Có thê áp dụng chế độ chạy tàu tăng thêm đầu máy đẩy ở trong hầm, nhất là hầm núi,

iưong ứng với việc sử dụng độ dốc tối đa có thế khi vạch tuyến: độ dốc khống chế ip lioặc độ dốc có sức kéo tăng cường i|.p có giảm đi trị số tương đưcmg với sức cản trên đường cong i^.|^ Trị số khi vạch tuyến sơ bộ lấy bằng trị số độ dốc tương đương với sức cán trên đường cong, bằng (0,4 - 0,5)%o đối với đổng bằng hoặc đồi núi thấp và bằng (0,8 ' 1,0) %0 đối với vùng núi và dồi cao

IIình 2.1: Tuyến di vỏng các lliitnịỊ hliig

Nêu như độ dốc địa hình vượt c ] L i á độ dốc tối đa cho phép khi vạch tuyến thì dẫn đến việc phái phát triển (kéo dài) luyến đê khắc phục độ chênh cao giữa điểm đầu và điểm lUòi của đoạn tuyến Trong trường hợp này tuyến đặt trên sườn núi theo một đưcmg cong

ghềiih men ihco địa hình khu vực Đé phát tricn luyến tluiậii lợi hưii cá là bám theo C.IC tliung lũng nhánh dổ vào tluing lũng chíiih mà tuyến dang nicn theo Việc kéo tuyèìi doc theo thung lũng nhánh hoặc hai thung lũng nhánh gần nhau (hình 2.1 ) cho pliép sứ (lung đirờim cong ghénli vượt chênh cao I(ýii trên một đoạn có chicu dài I(ýii Lúc n;'iy cầii iliict phái xây dựng liầm.

Tnrừn« hợp không có thung lũng nhánh hoặc không thuận lợi dê Iricii tuyên lliì \|CC vạch tuyến dược thực hiện bằng việc tổ hợp các đường coiig bên sirờn thung liìnc chíiih kết liop với dường đào sâu hoặc hầm ở dạng cong ghềnh (hìiih 2.2a)

a)

I l i n h 2 2 : ỉ i í h ì ì cong g lìề iilì vc) xoắn ốc

Khi không thế phát triển tuyến theo kiểu đường cong ghénh do thung lũng licp có sườn dốc dựng đứng thì phải sử dụng hầm xoắn ốc để đảm bảo vưọft độ cao lứn lioiie lòng núi với góc xoay 360“ (hình 2.2b) ở chỗ giao nhau khác mức thường xây dựng cầu vượt hoặc khi chiều dày lớp đất trên nóc phấn bên dưới lớn có thế làm nền dc bố trí phần tiiyếii bên trên

Tlieo tiêu chuẩn bán kính cong trong hầm thường không nhỏ hơn 6ÜÜ m 'I iiy nliièn trong trường hợp hầm cong ghềnh và xoắn ốc yêu cầu đó thường kéo theo việc tàng chiều dài hầm và như vậy giá thành xây dựng cũng tăng

Khi có luận chứng kinh tế, kỹ thuật phù hợp trị số bán kính nhỏ nhất có Ihô lấy bủng 4Ü0 m, còn trong điều kiện miền núi khó khăn, được sự thỏa thuận của bộ chủ quán có thê lấy 250 m (cho đường loại I và II)

Khi vạch các tuyến đườiig men theo bờ hồ hoặc bờ biển Ihường pliái xây dựng lũìiii khi gặp các mũi đất (hình 2.3) Chiều dài của hầm mũi càng lớn khi bán kính cong lí'íii Trono trường hợp này cũng nên cố gắng giảm bán kính cong đê giảm chi phí clđu tư xây dựng hầm

Tuy nhiên sứ dụng bán kính bé sẽ phải giám tốc dộ chạy tàu trên những đoạn này.H;'im trôn đường cong có những đặc điểm sau: Phải mở rộng khổ hầm trẽn đườnt;

COIIÍỈ, do dó làm tàng khối lượnc đào hầm và xây vỏ Làm pliức tạp cho CÓI12 tác đo dạc

X.IC tlỊnli tuyên; khi bán kính coim bé làm ray mòn nliaiili và mòn không dcu và làm xấu elicư kiọn thõim eió cho hám.

Hang định hướng

\

i

ề I I

CCMIU lliì clií ncii bố trí đưừiic conc ờ hai phán gần cửa (hình 2.4) Trườiig hợp này đế phái huy hếl iru diếm của hẩm iháiig trong định luyến và thòng gió người ta làm các liuim phụ ơ liai ben cứa háin

Tioim những trường họp phức lạp, việc phát triếii tuyến dôi khi kéo Ihco việc xây duìiu hàng loạt hám khác nhau

Trôn mật căt dọc hầni có the sứ clung một hoậc hai lurcViig dốc: trắc dọc inộl hướiig dốc (hình 2.5) dùng cho nhữiig hám trien luyến vượi dốc cao (hám cong ghềnh, xoắn ốc), hám

Iiìũ i cfin e Iiliir những lián i ngán xuvcn núi; írác dọc liai hư(Vng dốc (hình 2.6) dùng cho hám

\uycii núi, hẩm dưới rurức (qua sóng, hổ) và trác dọc cứa dưòìig xe điện ngầm

Đoạn phân dốc

H in h 2 5 : Ỉ h h ì ỉ f ì ỉ ò ỉ ì i i á i dÕL ỉ l i n h 2 ,6 : l ỉâ m h a i ììú ỉỉ dốc

Líu điếm của hầm có một hướng dốc là có độ chênh cao giữa hai cửa, đáni bào có áp chênh do nhiệt và tạo điều kiện thuận lợi cho việc thông gió tự nhiên, kế từ khi dục thông hầm Nhanh chóng thoát nước ra khỏi hầm do độ dốc lớn Nhược điểm cơ bán cúa trác dọc hầm loại này là gây khó khăn cho việc thoát nước thi công khi thi công theo cliiéii xuống dốc Trong trường hợp này nước chảy vào gương làm giảm tốc độ đào liang một cách đáng kể Việc có luồng gió tự nhiên xuyên hầm sau khi dục thông cải thiện diều kiện thông gió cho hang, nhimg việc luồng gió có tốc độ lớn xuyên hầm cũng có hại đến sức khóe của công nhân trong thời gian thi công và hành khách khi sử dụng, ơ những nước xứ lạnh luồng gió cũng ảnh hưởng đến độ đông cứng của bêtông.

Vì ihế hấm một hướng dốc sử dụng chủ yếu cho nhữiig hầm cong vượt dốc còn đòi \ ứi hầm xuyên núi và hầm mũi chỉ sử dụng khi không có chiểu dài bé, cho phép thi công tù một cứa thấp

Hấm hai hướng dốc kliắc phục được nhược điếm kế trên (trừ hầm dưới nước V1ÇC thông gió và thoát nước nhân tạo là bắt buộc), nhưng việc thông gió tự nhiên sẽ khó khăn vì không có chênh áp lực do nhiệt

Ó những vùng có điểu kiện khí hậu khắc nghiệt thì việc xây dựng những hđm một hướng dỏc với độ dốc không nhỏ hofn 6%0 để thoát nhanh nước thấm vào có ý nghla rất quan trọng

Tlieo điều kiện thoát nước ờ trong hầm độ dốc không nhỏ hofii 3%0, chỉ trong điéii kiện hết sức đặc biệt mới sứ Jung i = 2%0 Những đoạn nằm ngang kẹp giữa hai liướng dốc ciia hầm thường dài 200 - 400 m Để thoát nước cho đoạn này phải làm rãnh có chiều sâu thay đổi Hợp lý hơn cả là thay chúng bằng đoạn có hai hướiig dốc với độ dốc tối thiếu bàng 3%0

Độ dốc tối đa cho phép trong hầm nhỏ hơn độ dốc tối đa của phần tuyến lộ thiên, có Iighĩa là trong hầm cần triết giảm độ dốc vì trong hầm hệ số bám giiim do ẩni ướt, clo có lực cán không khí lớn hơn ở ngoài khi đoàn tàu chuyển động do hiệu ứng pistong

Sức cán của không khí phụ thuộc vào rất nhiều nhân tố (tốc độ chạy tàu, inức độ choán kín tiết diện hầm của đoàn tàu trong hầm, sức cản của vỏ hầm đối với kliông khí ) và thường từ 0,2 Ikg/Tấn (Trị số lớn cho hầm tuyến đơn trị số nhỏ cho liÀm tuyến đối) Khi hầm dài trị số này càng lớn

Bằng cách so sánh sức kéo với lực bám ở đoạn ngoài hầm và đoạn trong hầm có thê xác định được độ dốc tối đa cho phép trong hầm trên đường thẳng

Độ dốc tối đa cho phép trong hầm trên đưòfng cong thực tế xác định bằng còng thức:

ớ đây: ih - độ dốc trong hầm;

ip - độ dốc khống chế của tuyến đường;

i^.| - độ dốc tương đương với sức cản trên đường cong;

m - hệ số triết giảm độ dốc trong hầm lấy theo bảng 2.1

I'lico ticLi cluian tri SÒ này đã có \ct đến ánh hương cua sức cáii kliòng klií cloàn tàu

I'll ái chịu lioiig liầm

Háng 2.1 Hé sỏ m đẽ xác đinh độ dốc (ối đa trons hầm

3.Ü (pliu ihuộc vào chiểu dài hám) Ü.X - Ü.75

Việc triết giám độ dốc tiến hành không chí ở trong hầm mà áp dụng cho cá đoạn lên

gi ini sức cán clio đoàn tàu trước khi vào hầm theo c h i c L i lên dốc (hình 2.7)

Cliiéii dài hoãn hòa /„ lấy tùy thuộc vào độ dốc khống chế cho tuyến loại I và loại IIbániz 123Ü m IÜ5Ü m hoặc 85Ü m

đưừim) với tấni nhìn xác địiili dê dám

h;K> lliõ n t; xc an toàn; gày klió khàn

c lio con<j tác cắ n i tiiy ế ii kh i xAy clirng;

làin giám tầm nhìn - một nhân tố có ý

iigliTa lát lứn dối với lo ại c h iiy c n độna

khỏim niy ở troiig hấm, dặc biệt khi

iíặp Iihữim dong xc liên tục //i/ih 2 7 : 'J rié l íỊÌdni (lộ dốc vùo licíiii

Vì vậy, bán kính cong tối thiểu cho phép trong hầm trên dường ôtô là 250 m đè' đám biio xc cliạy ôm thiiậii với tốc độ línli toán Trong những diéii kiện hết sức khó khàn về địa liìiili hoặc trong điều kiện tliàiih phố bán kính này có tliể giám xuống 100 m nhưng phai có luận cliứng xác dáng

Mal căl doc liáni nên thiết kế có chênh cao giữa hai cửa đê’ cái thiện luồng gió tự nhiên Klii liâin núi có chiéii dài nhỏ hơn 3ÜÜ m thường bắt buộc dùng mặt cắt dọc có IIIOI lurón” dốc đỏ tao diểii kiện cho việc thông gió tự nliiên

Khi chiẽu dài liầiii lớn hơn 3ÜÜI11 \'iệc chọn dặc điếm cíia măt cắt dọc tiến hành trên

cơ so so sánh kinli tê kv ihiiàt các phương án.

Xluìnu liiiiii Iriên tiiyến đê Miọl chêiih cao lứn ihưòìi” có mặt cắl dọc một liLrứii” dốc

Hrìni có hai liirớng dốc imiỏìi Iliòng gió tự Iihicii phái có iiiếiiũ phụ Iiliinm lại tliiiận lợi liơii troné kliai thác, và kliỏns tlòi hòi llioát mrớc nliân tạo khi thi còn«;.

Hám tliành phô và hẩm dưới lurức sứ diiim nìặt cắt dọc liai hướng dốc eấn nlui là bát buộc

Tlico diều kiện thoát nưức dỏ dốc dọc trong liầm lấy không nhỏ hơn 4%0

ơ những đoạn phân dốc' của mạt cãt dọc có chicu dài 25Ü 5ÜÜ 111 tlurừng làm claiig hai mái dốc vứi độ dốc 3%0 từ giữa ra liai cửa

Đối vcýi liấni trên đường ôtô nếu có thông gió tốt, chế độ nhiệt đicii hòa, kliôiii; co liin,

mã t d ư ờ n g lioàii thiện thì d i c L i kiện kliai t há c SC tốt h ơ n pliáii lộ thi ên cỉia tiiyốn I lệ s ố

bám (Irừ liai đoạn mới vào khoáim 75 125 m) dạt tới 0,4 ^ u,5 Sức cán kliỏng khí Iciiỏtồ khòng lớn Vì (liế theo đicii kiện sức bám thì dộ dốc trong hầm khóiig han chè Trong ĩilũrng hầm có chiều dài lớn hưn 3ÜÜ in thì độ dốc Irong hầm không nên lớii hưu 4ü%ü bứi vì tâng độ dốc thì òtỏ sẽ tliai ra nhiều khí đốt có chứa c o và do dó làm laiiu khối lượng gió cần thiết

Đa số trường hợp thì Ciìng lên cao độ dốc sườn núi càng lứn Do đó ở dưới chán Iiiìi

khi nâng cao dộ h ầ m k h ô n g lớn nhưng chiổii d à i hầm có thê rút n g á n khá nliicu con ờ

phần giữa của núi thì điểu này thể hiện không rõ rệt Trong khi đó thì việc léii c;io, dộ dốc sườn níii càng lớn gây khỏ khàn cho việc vạcli tiiyếii và xf.y dựng những đường clfin vào hám, chiểu dài đường dẫn cũng tăng một cách đáng kể Điic biệt có ý nghĩa là chiểu dài đườiig dẫn ở những vìing có khí hậu khắc nghiệt, đỏi khi lại phải có những giãi pháp phụ đê báo vệ đường dẫn Khi dánh giá các yếu tố khí hậu, ihủy văn thì tốc clộ, dộ am, hướng của gió chính có ý nghĩa rất lớn trong việc thông gió tự nhiên clio hầm

Tuy nhiên các yếu tố dịa chất, địa chất thủy văn có ý nghĩa quyết định, đó là dộ ổn định của sườn dốc, các hiện tượng trượt, casto, hiện tượiig đất phủ

Khi xuất hiện các hiện tượng trên đòi hỏi phải có giải pháp đĩic biệt đế báo vệ iLiyếii Trong nhiều trường hợp giá tliỉmh của những giải pháp này rất đắt Ngoài ra còn pli;ii xcm xét cả hiện tượng sói mòn dường Hiện tượng này càng tăng khi đira tuyến lén cao.Loại giao thông cũng aiih hướng đến việc quyết định cao độ hầm Ảnh hướno này thường tliế hiện ở độ dốc và bán kính cong cho phép đối với từng loại giao thônc Như

v a y cao clỏ híìiiì Iren dưòìm ỏlỏ c ó ihê cao hon SC) với ham dưừng sát, còn dối với hẩm diróiu sai till clìiim chiu máy điệii háĩii c ó ihc cao liưii d;'iu lìiáy nhiệt.

\ i c c clion cao đò lìấni plìâi tiến hàiih so sánh kinh lế một s ố plurơiig án hcrp lý vể kỹ llì u; t dè quvcì địiih.

ph;in vi nàv luyen đườim là g i ố n c nhau Mặc dẩu phương án hrirn đính c ó chiểu dài

đ iù ni : clan lớn hoìi nlurng giá ihành xây dựng C v a n thirờim nhỏ hơn giấ thành xây dựng

|‘>hLi Vim áii hain đáy c , nhưng chi phí khai llìác hàng nàni E J ạ i lớn lìơn E| do đường dẫn

E - E ,

điiiy à liợp lý.

T i v nhiên trong thực lếnhiổLi trirừiig

h o p II > (IU - 15) Ii;ìin Iigưừi ta vẫn

chioi plurơiie án háni dáy vì nó là

pl'iuolii; án tiến bộ, plùi I kị Ỵ) với sự phát

iri'Ci cua tiKmg lai 2 8 : X ik' d ịn li d ộ ca o cìạt hÚm

s u klii đã qiiyếl dịiih chieii ca o đặt hầm thì chiểu dài liầm dược xác dịnh bơi các vị irí c.ia.

Vi trí cửa hầni được xác định lù Iiliữiig thòng sô' về kết câii và kinh tế, c ó xét đến nliiữiig clicii kiện cu thế của kliLi vực dặl cửa.

cloic linh liầni và gia c ố cluìiig, Bạt dốc dinh hầm ca o cũng lliirờng phá hoại sự ổn định ciì,a -lá ơ phần gần cửa và dòi hỏi tic'n hành khối Iirợiig khá lớn c ô n g tác đất đá ở trên caio Đicu dó làm xấu đicii kiện c ơ giới hóa c ô n g tác này.

N:oài ra, chicu sàii đirừnc đào lại bị hạn c h ế bởi cliíiili tíiih chất cúa đá mà đường đào

\ á y lựiit; trong cliúiig Troiic clicu kiện bất lợi việc tạo I1CI1 dường dào sâu thường liên quiai den các liiộii tương triKít và sut lớ Xét về mặt đám báo ch ạy tàu (thông xe) an toàn thii có là Iihữim nhàii lố bất lơi.

K nh nehiẽni ihiêt k ế chi ra rãim trong đá sét chiều siÌLi dường dào trước cứa k h ô n s

s uroi quá 12 - 15 ni Trong đá cứiic c ó thế đạt tới 2Ü - 25 m tuy Iihicii người ta thường lấv nliiữ; í : Irị s ố Iilio hơn iihicLi Đ i c u đó dược giái thích là khi inái d ốc trước cửa lớn thì việc m.air hỏi chicu sàii duờim dào trước cửa SC giám đán» kc khối lượng c ô n g tác đất, còn hàiiiulài ra kliòni: dáim bao nliicu.

, Chidu sail toi thieu ci’ia diromg dao trirac cira trong da curng quyet dinh sao clio ben trcn vong v6 hfim diiu tien c6 lap da day (thiroiig 2 - 3 ni) de dam bao thi cong bang plurong phap kin voi so do cong nghe thong nhat cho toan ham.

Hang dan

Khi thiet ke ham xuyen niii c6 chieu dai Ion thuofng

lien hanh so sanh hai phuong an: mot ham tuyen doi

hay hai hfim tuyen don

Vicc xay dirng hai ham tuyen don thay cho mot

ham tuyen doi c6 nhirng uu di6m sau: khi khoang

cach giira chiing day dii (thircmg 1 5 - 2 5 m) thi tri so

ap lire dia tang se dugc xac dinh tuy thuoc vao nhip

cua tirng hang rieng re, c6 nghla la chi bang mot nira

ap luc tac dung len ham tuyen doi, do do v6 ham va vi

chong tam c6 ket cau giam nhe hon Voi nhung diau

kien thuan loi c6 the thong gio tir nhien cho ham do

hieu I'mg pistong cua doan tau chuyen dong trong

ham; chi phi dau tu ban d^u dd thong xe tuyen duomg

c the' giam mot ciich dang ke’ vi trong giai doan dau

chi can xay dung mot ham tuyen don con ham thir hai

se xiiy dung khi nao nhu cdu v^n chuyen tang len den ///„ /j 2.9: Ham dm iren iiiveii ,Idi

muc can thiet

Khi xiiy dung ham thu nhat c6 chieu dai Ion b^ng bien phap mo hang theo tirng inanh(xem hlnh 2.9) thi viec xay dung doc theo tim ham thir hai mot hang dan la hop ly Hangdan nay noi voi ham chinh bang cac hang nhanh cach nhau 100 300 m

’Hang dan phu dirng de van chuyen, thai da, bo tri cac duong ong ky thuat, cap dien va cac thiet bi phtj khac, thoat nirac va thong gio Ciing vai nhiing thuAn Igi trong thi cong

va khi thong gio cho ham chinh, viec c6 hang phu con nang cao miic do an toan cho cong tac ng^m boi vi trong trucmg hop xay ra sut lo cung nhu ngAp ham cong nhan c6

the chuyen sang nhirng vi tri an toan trong hang phu De ngan cho khoi ngap hang phu

CO the lam cac vach chan c6 ciia

He thong theo kie’u nay trong thuc te da sir dung khi thi cong ham Xiplon a Y.

Tuy nhien khoi lirgng cong viec va gia thanh chung khi xay dirng ca hai ham doii thudng tang khoang 30% Viec thong gio nhan tac trong thoi ky khai thac se kho khan hon do sue can khong khi tang, khi ban kinh thiiy luc giam va giam kha nang co gioi hoa do tiet dien nho

Quy phain kien nghi trong trucmg hop neu nhu duong sfit cap I voi siic keo dien trong vong 1 0 ^ 1 5 nam sau can phai xay dimg ham thu hai thi hop ly hon ca la phai so sanli

su Ilioim gió tư nliiC'11 clio liầiii dc) hiệu qiKÌ pistôim.

Viọc so sánh kinli tổ cỏ ilic liên hàiili Ihco pliưưng pháp sau:

Ncĩi ta ký hiệu:

K| - giá thành xây chriiiz liáni đơn thứ nhất;

K, - uiá tliành xây dirnt: hầm đơn thứ hai sau / năm;

K-, - giá tliànli xãy dựng liấm dòi;

[: = — là hệ s ố liiệii quá đầu tư;

II - Ihừi giaii hoàn vốn tiêu cliiián

Rõ làng là K, < K| bới vì khi xây dựng hầm thứ hai địa điếm đã được chuẩn bị, mặt biUiu xâ\ dựng, đườim xá, IIIÓ vật liệu và hang dẫn đều dã cỏ

Neu xét dcìi việc sử cÌỊinsỉ vốn dầu tư đế xây dựng hầm thứ hai vào nén kinh tế quốc (.lãii ihì <jiá lliành xây dựng iiai liầin dơii sẽ là:

Clií Irong diểu kiện dịa hình khó kliăii đê xây dựng đường dần vào hầm mới cho phép xây (lựiiịỊ một liầiii cho 4 làn xc, mặc dấu phái mở rộng kliố h;1m nliưiig bắt buộc phái xây clưiig dái pliân cách rộnc 1,2 in giữa các làn xc chiiyẽn dộng ngược chiều

C h ư ơ n g 3

NGHIÊN CỨU ĐỊA C H Ấ T CÔNG TRÌNH T U Y Ê N HẦM

3.1 NH IỆM VỤ VÀ PHƯÍÍNG P H Á P N C H IÉ N c ứ l l » Ị A C H Ấ T C Ô N C TR INII

Khác với còng trình xây dựng trên mặt đất, hầm nằm trong lòng đâ't và những đièii kiện tự nhiên của khối địa tầng có ảnh hưởng đáng kế đến việc xác dịiih kết cấu thời hạn, ciá thành xây dựng, đến việc quyết định lựa chọn máy móc thiết bị (phương liện) và phương pháp thi công Từ đó thấy được mức độ phức tạp của công tác thăm dò, đicii tra, nghiên cứu địa chất công trình trong thiết kế và xây dựiig hầm

Đê nghiên cứu đầy đủ khối địa tầng những nghiên cứu địa chất công trình cần bao quát những nội dung sau:

1 Xác định độ ổn định của khối địa tầng mà hầm cắt qua;

2 Phân tích các tính chất cơ lý của đất đá bao quanh hầm;

3 Đặc điểm cíia nước ngầm trong vùng xây dựng hầm;

4 Oậc điểm cùa khí ngầm;

5 Xác định nhiệt độ trong hầm;

6 Đặc điếm của áp lực địa tầng

Việc nghiên cứu tí mỉ tất cả những tài liệu về địa chất khu vực, những số liệu đã nghiên cứu trước đây là việc làm hết sức cần thiết và có ích cho việc nghiên cứii tiiycii hầm Càng nghiên cứu kỹ các vấn đề địa chất khu vực, những kếl kiạn của những nghiên cứu sau này càng chính xác hcm

Từ c á c số liệ u n g h iê n cứ u sơ bộ để có khái n iệ m c h u n g về c ấ J tạo địa ch ất k h u v ự c, dề

xuất c h ư ơ n g trình và ph ư ơ n g pháp n g h iê n cứ u tỉ mỉ tiế p th eo

Việc khảo sát địa chất chung thường không đủ để giải quyết vấn đề chọn tuyến hầm hợp lý ở đây đòi hỏi những số liệu tỉ mỉ và chính xác về độ sâu của thế nằin, chi hi dày

và tính chất của các lớp địa tầng Để có được những số liệu này phải nghiên cứu sáu vào trong lòng khối địa tầng

Trong xày dựng hầm thường áp dụng các phươiig pháp nghiên cứu địa chất sau:

- Hố đào: một trong những phương pháp cổ điển và đon giản để nghiên cứu địa chấtcông trình, uii điểm của phương pháp này là thấy được trực tiếp loại dất đá đào qua và thế nằm của nó Nhược điểm là chiều sâu hố đào hạn chế (vài chục mét) do đó nó chi bao quát được các lóp đất đá bên trên

- Đào giếng khảo sál là các bước phát trien ticp theo cúa phươiig pháp hố đào Giêiig

co chiểu sĩm lớn (có khi hàng tnìin mét), pliưưiig pháp này cho những số liệu tin cậy và

cụ ihc nhưng đòi hỏi nhiều thời gian và chi phí khá đắt

- t)ào hang kháo sát thườne áp dụim khi hầm đặt tren sườn núi, tuy nhiên trong trường liợp Iiày liaiig thường đặt chéo với trục hấm một góc Bảng phương pháp này cũng đạt đuọc nliữiiu số liệu tin cậy nhưng đào hang cĩiiig dòi hỏi chi phí lớii Trong một sô' tnrờii<z hơp hang đặt dọc tuyến hám và sử dụng làm hang dẫn sau này

- Klioan, chủ yếu là dùng niáy, đây là phương pháp phổ biến nhanh và kinh tế, có khả Iiãim xâm nhập sâu vào khối địa tầng ở chiều sâu lớn Đưòng kính lỗ khoan không nhỏ hơn 7,5 cm Có thể dìing các loại đường kính sau dây:

nãni rấl sâu (lớn hơn 6Ü0 m) các phương pháp xâm nhập trực tiếp hoặc là không thể dưực, lìoặc là cực kỳ khó khăn đòi hỏi chi phí quá tốn kém thì các phưưiig pháp địa vật

lý trớ lliànli phương pháp gần như là duy nhất, cho ta những số liệu bố sung vào các tài liệu nghiên cứu khác đê dự báo địa chất cóng trình

Việc chọn phươiig pháp nghiên cứu và xác định khối lượng công tác chủ yếu phụ Ihiiòc vào chiều sâu đặt hầm và chiéii dài của nó Ngoài ra mức độ xâm nhập của khu vực, ý nghĩa của hầm và giai đoạn thiết kế cũng có ý nghĩa quan trọng

Trong báng 3.1 liệt kê những số liệu vể các phương pháp nghiên cíai địa chất công trình áp dụng phụ thuộc vào chiều sâu đặt hầm

Bang 3.1 Các phưonịỊ pháp nghiên cứu địa chát công trình phụ thuộc

vào chiều sâu đăt hầm

Chiểu sâu đặt hẩm Phương pháp nghiên cứii địa chất công trình

Háni dặt Iiòng < 75 m Đào hố, giếng và hang, khoan lỗ thăm dò

Hàm dặt sâu trung bình từ 75 300 m Đào giếng, hang, khoan íhãm dò, địa vật lý

Háni đật sâu từ 3ÜÜ ^ 600 m Đào hang, khoan thăm dò và địa vạt lý

Hám dặt rất sâu > 6Ü0 m Đào hang và địa vật lý

Cần pliái nêu thêm là đối với đoạn gần cửa, đoạn hầm có chiều sâu không lớii người ta

áp dung pliương pháp đã nêu clio hầm dặt nòng

K liố i lượng ng hiên c ía i đ ịa chất c ôn g trình như: số lirợiig hang kháo sát và lỏ klio.iii,

K h á nâng đưa các thiêì bị đê đào h a iis kh ao sát hoặc kh oan, phụ thuộc vào dieu kiện dia chât củ a khu vực.

M ột loạt các vấn đề cần phải đưa vào chirưiig trình củ a cô n g tác kh áo sáĩ tliăin dò d'iiig phụ thuộc vào ý nghĩa củ a công trình liầm V í dụ như c á c hầm thủy lựi thì các Iiiili chàt đàn hồi củ a đ ịa tầng có tác dụng rất lớn đến sự làm việ c tĩnh củ a vó hấm

M ỗi siiti đoạn thiết k ế đòi hỏi m ức độ ch ín h xác và ch i tiết củ a các số liệu n g h icii cứu dịa chất công trình kh ác nhau Đ ố i với thiết k ế sơ bộ, các số liệu kh áo sát clịa cliất o I1 1Ứ C

lập bán đồ đ ịa chất và cá c m ặt cắt có ch ỉ d ẩn đánh g iá ch u n g kln i vực là đủ Đ c lập

n liiệm vụ thiết k ế cần phải có m ặt cắt d ọc, m ặt cắt ngang đ ịa chất với c á c đặc trưne CCÏ

địa cù a đá nơi hầm cắt qua C á c nghiên cứu đ ịa chất và đ ịa chất thủy van ớ dây c;1n C IIIIU

cáp những lư liệu đế x á c định được gii' thành công trình T h iế t k ế k ỹ thuật đòi hỏi các số liệu dê tính toán độ bén củ a vỏ ở đây cần phái có dặc trưng tỉ m ỉ cỉia các tính chát co ly ciia đá, củ a những đ iều kiện đ ịa chất thủy vãn.

Đ ẽ lập bán vẽ thi cô ng cần phải có những kết quá nghiên cứ u đã nhận dược khi clào liaiiỉi dẫn định hướng C á c số liệu phải ch i tiết dựa trên ng hiên cứu đá irự c tiếp ư troii'-;

h an c và trên cơ sở ng h iên CỨLI thực nghiệm về cá c đặc trưng thực tế cú a nó T rẽn c ơ s a

dó lập các m ặl cát địa chất bổ sung , ch ín h x á c lần cu ố i phương pháp đào và loại VÜ luìiii.

3.2 S Ụ Ổ N Đ ỊN H C Ủ A K H Ổ l Đ ỊA T Ẩ N C

T ro n g ihực tế cũ n g đã có khôn g ít trưcmg hợp kh i khối đ ịa tầng trong đó c o dặt bị

S Ị I I , Inrưi gây nên biến dạng thậm trí có khi phá hoại công trình N hững h iện lượng dó là đặc irưng chủ yếu củ a những sườn nú i; đ icu này phài hết sức quan tâm kh i n g h icii tứ ii tuyên hấm N hững yếu tố: đ ịa liìn h sườn d ố c, clộ d ốc lớn và đ ặc trưng clàt đá tiêii HÓC’

hầm , các điểu kiện phân lớp c iia địn tầng, lực d ín h củ a đá, c h ế Uộ nước ngầm và hiệii tượng trượt bề n iặl là những yếu tố vô cùng quan trọng C ó khô n g ít những kh ó i clịa tiìiig hoàn toàn ổn định trước kh i đào hầm , nhưng lại phát hiện có d ịch c h iiy c n sau khi xây dựng hầm do hậu quá thay đổi c h ế độ nước ngầm do hang gây ra T ro n g trưcyng Ik/ịi 1 1CU thấy trước những hiện tượng tương tự thì cần rời tuyến vào sâu trong khối đá hoặc bò tií công trình ra ngoài vìing có thể biến dạng.

C á c hang động castơ cũ n g thường là n g uyên nhân củ a c á c hiện tương sụt lở vil phá hoại kh i đào liang hoặc trong quá trình khai thiíc hầm N h ữ n c khoáng trốnũ Iiày (lian y dộng .) tạo nên do ảnh hướng cỉia sự hòa tan hoặc ăn m òn, do tác clóiiíz cơ liọc cú.i nước T u y n h iên , vùng phát trien củ a các quá trình castơ thường bị hạn cliê bới cliiổ ii sâu ciia m ực nước ngầm C ầ n phải đặc biệt lưu ý kh i gập các đ ịa tầng thạch cao , acg ilit c ĩiiii; như đá vò i, đ ò lô in it dễ bị tác động củ a nước k iếm T ro n g thực tế, x ây dựng hầm củ a nhiểu nước đã uặp kh ỏ iig ít trường hợp các khoáng trống castơ đã gây khá n liicu pliứe

t i p c h o quá liìỉih x â y dựiìg hrìni.

( a n ph ái l ấp dđy c án t hâ n các

klKKÌne Irốim qưanli hấĩn, đ ặc

hic là (y trôn n óc hđin Ọ u á trình

\ỳd\ thườim làm ch o hám dăt

iior N ế u Iihir các VÙĨIÍÍ ir ốn c

c a s o ’ n ă m dưới haiìg thì trong

MIỎ sò Inrờng h ợ p pliái làni cáu

lI k kéì cáu hám V í du như Irong

niô liani ()■ Ur an (Liên x ỏ cũ) đà o

tiop.g d á vôi khi g ặ p liang ca sl ơ

k íc ì tlurức khá lớii với nguồn nước chay trong lòng khối dà phải làm một cầu vòm khẩu độ

4 , 5 111 c h o v ò n g vỏ h ầ m lựa lên Trên hình 3.1 là các hang c as l ơ m à h ầ m cắl qua.

Vroiìg niột số trường hợp các k h o á n g t r ố n g c a s t ơ đà bị ch èn lấp bởi cá c chất hòa tan

CIU k h ố i d á bôn c ạ n h , c h ủ y ế u là canxi t, barit Sự tích lụ n à y p h á hoại lính đ ổ n g nh ất

CLUi dá nơi hám cắt qua, nó cũng là nhữiig ng uyên nhân tạo nên áp lực cụ c bộ có trị số

k ĩ u tác dụng lên vì chố ng và vỏ hầm

: )ậc tr ư ng t h ố n á m c ú a đ àt dá ánh h ư ở n g đ á n g kê d ế n c ô n g tác đ à o, đ ế n lưu lượng

n ư c c Iicầiii, clên đ ặ c d i ê m và trị sò' của áp lực đ ị a tầng, đ ến s ự ổ n đ ị n h c ủ a k h ố i đ ị a t ầ n g

v à J e n việc lựa c h ọ n h ơ p lí p h ư ơ n g p há p đ à o han g T ro ng đất đ á đ ồ n g n h ất c ô n g tác đ à o

đ o r g i a n liơii, n h a n h liưn và rẻ hơn bởi vì n ó ốii đ ịn h liơii, p h ư ơ n g p h á p đ à o t h ố n g nhất,

ĩ í m p h â n lứp và pliân p h iế n c à n g rõ, c à n g moiiíí lliì càng bất lợi.

Vị In' c ủ a m ộ t lứp trong k h ô n g gian dược dặc trưng bới g ó c d ố c và d ư ờ n g p hư ơ ng

Miir dã biêì, g ó c d ố c (X là g óc lập bởi m ặ t pliắng lớp với m ặ t p h ẳ n g n ằ m n g a n g

(liìrli 3.2), c ò n g ó c p h ư ơ n g vị p là góc bởi đ ư ờ n g p h ươn g vứi đ ư ờ n g k i n h t uyế n.

l i é Iiằm Iiíỉang ( a < 5 ^ 10”) và k h ò n g c ó trượt giữa c á c l óp là t h u ậ n lợi h ơ n cả

c ó t g ầ n 90" V ớ i c á c lớp d ố c lớii ( a < 6 0 ^ 90") h a n g ở t ro ng đ i ề u ki ện t h u ậ n lợi, bởi vì

k )p bị g i á m y ếu k h ô n g d á n g kế, các lứp ốii địn h kliòim phụ t h uộ c vào nhau Khi đ ó c ó thể

đ c 1) h a n g tren niộl k h o á n g kliá dài, clăc biệt nếu c ó sự liên kết giữa c á c lófp (hình 33a) ,s.lii c á c lớp ihoiii (liìnli 33 b ) haim sẽ g i a o cát với lớp trên m ộ t k h o ả n g dài và d o đ ó x.ác suât níi lü’ c u c b ỏ lớn hơn.

Ilìììh 3.2: Sơ dồ lớp âá H ìn h 3 3 : lỉatì^ chéo góc \’<fi tlirờiií' phư<riỉ}i

a) C á c lớp d ố c : h) C ú c l('rp thoải

a

Bất lựi hơn cii là trường hợp trục hang trùng vớ i đưòng phương (h ìn h 3 4 ) kh i dó òó lớp đá hoàn toàn bị hang cắt, nếu giữa c á c lớp kh ô n g có sự liê n kết tin c ậ y (hì kh ò iig tlié tránh khỏ i đứt gẫy nóc và vách hang bởi c á c kh e nứt riêng rẽ T ro n g nliững điều kicn này cần hạn c h ế tối đa việc để lộ Víícli hang và đào đất đá pliái tiến hànli lừng đốt m ột.

T liế dốc củ a các lớp tạo điều ch o nước ngầm xâ m nhập

vào hang, đặc biệt nếu góc giữa trực hầm và đường phương

không lớn.

Phấni chất củ a đất đá và c h ế độ nước ngầm sẽ hoàn

toàn thay đổi ở những nơi có biến vị củ a vỏ trái đất, tức là

ớ nhữiig nơi có sự thay đổi kiến tạo.

K h i hầm đặt theo đưòng phương c ủ a những lófp bị uốn

nếp (hìn h 3 5 ) thì ở vùng bối tà sẽ tương đ ối thuăn lợ i ở

đây áp lực đ ịa tầng và lưu lượng nước ng ầm có thể nhỏ ở

vùng hướng tà và bên cán h củ a hướng ta sẽ bất lợ i vì ở đ ây

áp lực đ ịa tầng và lưu lượng nước ngầm đểu bị nâng cao ,

đặc biệt là ở hướng tà N ếu hầm đặt ch é o góc vớ i đường

phương thì điều k iện sẽ trở nên kh ó k h ă n , đ ặc biệt là trong c á c lófp d ốc lớ n, do không có

q uy luật trong g iao cắt hang với từng bộ phận củ a vùng uốn nếp.

H ầm giao cắt với đứt g ẫy là rất bất lợ i T ạ i đất g ẫy có thể có sự d ịch ch u y ế n tương đ ối giữa c á c lớp và lưu lượng nước ngầm thường rất lớ n K ế t cấu củ a vỏ hầm trong đoạn n ay thường phải được tăng cường Trư ờ n g hợp trục h ầm song song với đứt gẫy thì tốt nhất là rời liầm ra xa đứt gẫy với khoảng c á c h đủ an toàn.

q

y '/ / /

A n il hướng ciia hiện iư ợiiíí castơ dốii xây dưng và khai tliác hầm là rất phức tạp như cỉă nêu troim im ic 3.2 trôn đây.

K lii lựa chọ n tuyến liầni trong vùng có dộng dàt cán phái tránh những vùng khối địa Uinu lập từ cá c loại dát dá bão hoà nước klìòim 0 1 1 dịnli cĩiiig như nlũm g vùng có đirt gẫy kiéii lao M ặ c dấu hám là nlìữiiíí công trìiili k h á n c ch á ìi, nhưng ở những vùng có thế có

kháng clu ìii cu a kct cấu vé vấn dề này sẽ dưưc đề cáp trong phần củ a cu ố n sách này.

" “r ' ~ T—■'

ỉlin h 3.5: \ 'ị t r í liầni

a ) T r o n g v íiiìg IIỐII n ế p : h ) T r o i i í Ị v ù n g cỉcit g ẫ y

1 'H ìc o đ ư ừ iig p liư ư iig ; 2 C h é o g ó c v ớ i d ư ừ iig p h ư ư n g ; 3 Đ o ạ n v ỏ h íỉm p h á i tă n g c ư ờ iig

3.4 C Á C T Í N H C H Ấ T c ơ B Ả N C Ủ A Đ Ả

C a c tíiih chất củ a đá m à hầm cắt qua và những d iéii kiện về thế nằm củ a chú ng vô

cu n g cịLian trọng đối với toàn bộ CỊLKÍ trình thi công hầm V iệ c g iải quyết các vấn đề về á|-) lực địa tầng, về cá c phirơiic pháp dào, về kết cấu và tiết diện vỏ c h i có thể tiến hành

11 ôn c ơ sứ hiếu biốt cặn kẽ vé tínli chàt cơ lý của địa tầng K h i g iải quyết những vấn đề Iiày cần phân biệt những khái niệm "Đ á trong một cụ c" và "Đ á trong khố i" và m ức dộ g.ui d úiig so với thực cu a Iihưng n g liiéii cưu troiig pỉiong tlií ng hiệm V iệ c giảm đáng kế

k ícli tlnrớc củ a inẫii hoặc m ô hình so với lliực khi Iig h icn cứu không tránh kh ỏ i sai số,

d ôi khi lất lớn T ìiy ih uộ c vào điều kiện tự nhicn của thê' nàm , sự k h á c nhau củ a hai loại đ.í c ù n c lê iì gọi vé phương d iệii cá c tính cliất cúa cliú n g có thể lớn hơii râì nhiều so với

c á c loại dá k h á c Iiliaii hoàn toàn vổ clặc trưng thạch liọc.

'rù phương diện lín h cliất c ơ lý củ a đá có ihể phân ra đá cứ ng, d ẻo, rời và bùn Tro ng

n liiìiig liầin núi ihưừiig là dá cứng, ít gặp các đá tliuộc ba lo ại đ ịa tầng sau N hững loại Iiày lliư ờ iii; gập phái khi xây dựng các đường xe điện ngầm và c á c dạng kliá c của hầm llià iili phố cũng nlnr hầni dưới niróc.

I roiiịi số nhữim dất d co có ý nghĩa hơn cá trong xày dựng là sét có độ ẩm kliá lớn

\ ỚI việc e iá n i dộ ẩm , các loại sét dần dần trở nén cứng.

C á c loại dất dá rời thườim dưưc xim ăn g hóa bằiig cá c chất keo d ín h nào đó và trong

II ưòny liựp này pliương pháp dào cũ im cấn g iô ìi" đá cứng.

Bùn \'C bán chất là một chất lone luân theo c;íc C|UV Iiiạt ih ủ y động học.

C ó rất nhiều cách phân loại đá, trong x â y dựng m ỏ và hầm thường thừa Iiliân sự phàn loại củ a giáo sư P rôtod iacono v (xem bảng 3.2).

V a T ru n g bình P h iế n th ạ c h không c h ắ c C á c lo ại đ á m á c c h ặ t 3

VI K h á m ềm P h iế n th ạ c h m ề m Đ á vô i, đ á p h â n , m uối m ỏ th ạ c h c a o

niai.h hoâc rài thạch anh và nliữim dứt Ị^ãy dạng m ũi nhon C á c thành phần neu trên

l luròim m à i m ò n m ũ i k h o a n Iilianli c h ó i i ũ , g â y triạyt, hò c ơ n g l i o ặ c kẹt c ầ n k h o a n C á c

loai dá unai, các loại cát kết thạch anh ihưừng có tíiih chất như vậy C á c loại đá phân

khoi lỏi íZãn kết lại bã ne c á c xi niãiiu thạch aiih ho ậc xi m ã ii g sil ic c ũ n g là đá tưcĩng đối

klió clào.

Đ ỏ cứng củ a dá dưực xác d ịiih ihcc) thang độ cứng hoặc ch ín h xác hơn bằng một dụng

cu clãc biệt gọi là "S clcro m clr" N ếu dộ cứiig của caru nd iin là 100% thì độ cứng của một

so loại dá Iihư sau: (tính bằng % )

TroMíi dá trầm tích độ rỗng không clií phụ thuộc vào độ chặt của chất lắng đọng m à

cò n pliụ tliiiộc vào chàt xim ãn g gán kcì và các quá trình hòa tan tiếp theo T ro n g cá c đá phún xuất độ rỗng lluàyiig không lớn Đ ộ rỗng của sét, cát là đại lượng biến đổi phụ tluioc vào áp lực T u y n h iên , dộ biên dổi này đối vứi sét lớn hơn nhiổLi đối với cát Đ ộ

m n j: cua dịa lầng áiili hưởiiii lới) den trọng lượng thế tích , đến tính thấm và độ bền của

d i a lấiiL',.s

-f- Đ ô Iiứt nó cúa đa linh lìirởng lớn đếii tính thấm , độ bổn và độ ổn định của cluìng

K h i clo luh nỏ lả n g thì á p lực Iciì vì chốiig và vò h ấ m cilng tâng.

'Hieo X a v a rcn sk i thì cá c khe nứt tùy thuộc nm iổii gốc thành tạo có ihê ch ia làm các claim sau:

1 Klic iuìt k iên tạo cãt sâu khối đá thàiih c ác lớp và lliường kei n t h e o đ o ạ n tầng;

2 C ae klic nứt kiên tao tạo nên do sư nén, kéo lioậc xoắn và cắt đá ra thành từng khối riòim rè;

3 C á c khe nirt tạo nên do sự co ép kh i đá nguội đi có đồng thừi cá áp lực b cii;

4 C á c kh c nirt tạo nên do các ứng suất c ụ c bộ đặc trưng khôn g kiến tạo;

5 C á c khe nirt tạo nên do sự nén cỉia đá trôi k h i nguội đi từ trạng thái lỏng ;

6 C á c khe nirt phong hóa tạo nên do tác động cú a các thành phầii k h í q uyên.

Mi'rc độ inrt Iié ciia đá được xác đ ịn h bởi m ật độ, k ích thước và phirưiig của các klic niVt M ật dộ củ a khe nírt thường xác định bằng số lượng k h c nirt trên một đơn vị dién tícli lioặc cát qua một mét dài c h icii sâu khoan.

K íc h thước củ a khe nirt, phương và góc d ốc củ a chú n g được xác d ịn li ớ trone liaiig kháo sát bằng cá ch do trực tiếp K h ó khăn hơn cá là việc xác định k ích tliirớc và huớiig klic nứt tlieo m ũi khoan.

Đ c bien thị m ức độ nứl I1Ccứa đá lio n g những năm gấn dây ngiRĩi ta dùng phưoiig pháp đồ thị kiêu hoa gió.

+ C á c tính chất củ a đất đá có liên quan đến nước củ a địa tầng Đ ộ ngậm nước của tlá dược xác d ịiih bằng khá năng ngậm nước củ a m ẫu Đ ộ ngậm nước được bien lili bang tý

số trọng lượng nước ngậm trong m ẫu và trọng lượng khỏ tuyệt dối ciia m ẫu.

C ần phái thấy rằng m ức độ ngậm nước củ a đá phụ thuộc khôn g c h ỉ vào dộ rỗng và liộ nín né m à còn vào k ích thước củ a c á c lỗ rỗng riêng rẽ và c á c kh c nin nhỏ K h i cliát lãi

m ẫu đá, nưức không thế xâm vào các lỗ rỗng và khe nứt nhỏ đã chứ a đầy kh ô iig klií.

Sự bão hòa nước được x á c định bang lượng nước tối đa có thế nằm trong đá Đ ẽ xác định m ức độ bão hòa nước trước kh i nhúng m ẫu vào nước người ta tách hết kliỏ iig kh í bằng cách dưa nó vào buồng sấy Đ ộ ngậm nước nhỏ hơn độ bão hòa nước T ý sô giữa

độ ngậm nước và độ bão hòa gọi là hệ sỏ' bão hòa nước củ a đá T rị số cú a hệ sỏ này anh hướng rất lớn đến tính ốn định khi có sự thay dổi nhiệt độ củ a đá.

T íiih lliấm của dá dược x á c định bằng dộ rỗng củ a dộ nứl nỏ cỉia nó T ín h thấm của (lá phụ thuộc vào độ rỗng không lớn bàng phụ thuộc vào độ nirt nỏ Đ c pluic VỊI in iic đ ícli xây dựng người ta xác định tính thấm chu n g bằng cá ch bơ iii hoặc ép lurức vào lỗ klio aii.

Đ ộ m ein cúa đá khi gặp nước được xác định bằng tỷ sô' sức bé nén, kéo xoắn, uốn trưọl của m ẫu bão hòa nước và m ẫu ở trạng thái khô T ỷ số này nhỏ hơii hoặc b an s một.

Đ ộ m ổm khi gặp nước phụ thuộc vào độ rỗng, độ bền củ a châì x im ã n g tỉắn kết và thành phần thạch h ọ c, khoáng vật củ a nó C á c lo ại đá có chứ a tliàiili phần set nliư đá

C á c loại đá này dễ bị phong hóa và kém ổn đ ịn h khi đóng băng C á c đá phún XLiíít ít bị niểm hóa thường khôn g quá \07c

Đ ộ hòa tan CLia đá có ý nghĩa rất quan trọng trong x ây dựng hầm T h e o m ức dộ hoa tan ciia đá bao quanh vỏ lìầm thường liên quan đốn việc tạo nên lỗ trống quanh hấiii, !1Ó

có lliế kéo theo sụt lở.

T h eo đ ộ h ò a lan dá có tliế phân tliàiih ba Iilióm;

/ l í x i i kliò/iiỉ hò a tail: bao tiỏni các loại dá phún xiiál xáni Iiliập lioậc phun trào, các

tl.i hicn cliàì trừ loại cac bo i ia l, m ỏ l vài loai dá Irẩiii tích (sa tliạch, d i ệ p thạch ).

2- l iu ii kớni l a n : như dá biến ciiâ ì cabonal (dá cám thạch), dá trầm tích cacho nat (đá

v u i tlo lo m íl, dá p h íii).

l o d i t a n n ụ u i h : n h ư c á c l o ạ i t r ắ m t i c h h ó a h ọ c ( r l i ạ c l ì c a o , ü C í > a l i l , d e l m i t ổ i )

C u ò n g độ hòa tan của đá phụ Ihiiộc không ch i vào thành phần hóa học cú a nước, vào

nh ic‘t dô cúa nó, vào sự có ớ trong dá các loại liơi ngầm , vào tỷ số giữa thể tích và bc mật

c u a đá và số lượng nước m à cò n pliỊi thiiòc vào lố c dộ Irao đối và đặc trinig ch u y c ii động CIKI lurớc.

Sự bào m òn là sư hòa tan không đồna đcii của đá ớ từng đ iểm riêng rẽ Sự không đổng

tiè ii cu c Iilur sự hòa tan cư a đá.

+ Sư pliàn lớp ciia đá thế hiện ở dạim tliế nằm của cá c lớp riêng rẽ củ a đ ịa tầng M ặt phaiiíZ phân lớp rõ ràng nhrít là những mặt tiếp xú c giữa c á c lớp đá kh ác nhau cú a các

lo a i clá irấn i tích T ù y theo thành phần thạch học các mặt tiếp xúc này m à có lực liên kết

y c ii hoặc khô n g có lực liên kcì.

Đ ò lớn cù a lóp đá được giới hạn bơi liai mặt pháng phán lớp dao động trong phạm vi roin;: - lừ m ột vài m ilim et dến hàng chụ c, hàng Irãni m et C à ii trúc dạng lớp như vậy ill Ii'óng gặp dối với dạng d ịa lầng cát, sót.

V ị I n ' c á c m ặt phân lớp trong hang liám thường tạo nên sự thay đổi lực dính ử mặt tiếp

X L i c , ;íp lực lổn vì chố ng hoặc cư học của các thành phần dưới ảnh hưởng ciia cá c nhân tố

k h í t|uyên, cù a độ ấm ngầm và các hoạt động hữu cơ K h i dùng đầu m áy hơi nước thì CÌIII phái kc đến các nhân tố ánh hirớiig của khói do drill n iáy thải ra T ín h phong hóa có

ý Iiịih ĩa lâì cỊiian trọng trong việc cỊiiyết định dế hầm không v ỏ

3.4.2 Các tính chát cư học ciia đá

CVic iímIi cliAÌ cơ học củ a dá dược xác định bởi độ bổii của ch ú n g tức là bởi khả năng

cl lố ii” nén, kéo , in rm , uốn và xoắn C á c tínli chất này thay dổi trong khoáng rất rộng tùy

ih IIOC VÌIO cấu íriìc, tliànli pliần, dộ chặt, dộ ám và hàiig loạt c á c điều kiện khác.

Đ ộ bcn cu a đá c liịii nén, plni thuộc vào thành phần khoáng vật, câu trúc, clộ rỗng, độ

ã rn , vào c;ìc đặc trưng liên kcì giữa các hạt, vào độ nirt né và vào m ức độ phoim hóa.

K h i l l i í n e l i i ệ n i nén, biếu dỏ phụ thuộc cúa biến dạng vào áp l ự c ch o thấy đá k l i ỏ i m tuân

i h i c o dịnli luặl H úc và u i ứ i hạn dàn h ồ i ciia nó trùiiíỉ v ớ i sức bcii tạm t h ờ i C á c dá khác nhau

C( ) biốii claiiiz kliòng giốiiiỉ Iihaii N íioài ra Iiiòđiiii dàn h ồ i E dối v ớ i những đá khác nhau là

i r Ị s 6 hièii đ ổ i pliỊi thuộc vào áp lưc T u y nhiôii, do tíiili phức tạp ciia v i ệ c thiết lập sự phụ

ih IIOC Iiày nià Iiiòt số Iihù I i g l i i c i i cứu lày khóng đ ổ i v ớ i ihig suất < 2Ơ0 kG /cm ‘ , và nliư v ậ y

til ing tính toán chàp nhận dịiih luật Húc.

H ệ số biến dạng ngang cũ n g có m ột ý ngh ĩa lớn đối với đặc trim g k ỹ thuật của dá Tro n g báng 3.3 liệt kê m ột số trị số m ôđiin đàn hổi và hệ số biến dạng ngang củ.i (lá,

V iệ c nghiên cứu c á c tính chất c ơ học củ a đá kh i nén hai trục lioặc nén m ột phía t ũiig

có ý nghĩa rất quan trọng K h i thử đá nén hai trục có khả năng nở tự do về một phí;i iưc

là tưưng tự như điểu kiện tạo nên kh i đào hang.

V iệ c ng hiên cứu tính chất c ơ học củ a đá kh i nén m ọi phía có thể ch o c á c lín li cliiVt L Ơ học củ a trạng thái đá kh i nằm dưới sâu Đ ể thử đá như v ậ y thường lấy m ẫu đá hình iru đật troiig một hộp thép có vách bền, nén bằng m ột pistông thép.

N hữim thí nghiệm nén m ột phía cho thấy rằng, hầu như các loại dá dổii cia n i thê lích biui đầu, Tro ng những đá tơi, dẻo thưòiig giảm lỗ rỗng, do đó bị nén đáng kế Sự pliá li()ại những m ẫu đá chịu nén m ọi phía x ảy ra khi ứng suất vượt đáng kế Irị số ban đáu tạm Iliòi khi nén một trục N hư vậy dộ bền nén m ọi phía củ a đá lớn hơn khi nén một trục.

C á c m ẫu đá kh i nén m ọi phía ch o tới kh i đạt tới g iớ i hạn bển tạm thời thì làm việc như vật liệu đàn hổi và khi dỡ tải thì hầu như kh ỏi phục lại thè' tích ban đầu, loại trừ pliần giảm thể tích ban đầu do khép chặt lỗ rỗng.

C á c m ẫu đá nén m ọi phía có m ột thế năng dự trữ có thể thê’ hiện ra kh i dỡ tái Tínli chất này rất quan trọng trong kh i ng h iên cứu cá c vấn đề trạng thái ứng suất củ a đá troiig hang T rạ n g thái nén m ọ i phía đã được nghiên cứ u tỉ m ỉ với cá c lo ại đ ịa tẩng rời, tííi, dẻo Đ á cứng còn chư a được ng hiên cứu tường tận.

V ớ i áp lực nén m ọi phía rất lớn đất đá nằm trong trạng thái dẻo hoàn toàn N h icii thí nghiệm xác nhận giả thuyết trạng thái dẻo củ a đất đá ở ch iề u sâu lớn T u y Iiliiên, những

ng hiên cứu sau này chứ ng tỏ rằng ch iều sâu củ a đá cứng ch u y ể n sang trạng thái dóo virçyi đáng kể những ch iều sâu đạt được củ a những cô n g trình ngầm hiện nay.

Hảng 3.3 M ỏđun đàn hồi và hệ sô biến dang ngang của một số loại đãt đii

L o ạ i đ á

M ôđun đ à n hồi (kG/cm ^)

Mu'rng tinh cliat ci'ia da cù iig c6 ÿ iighTa dâng kc Irong ITnli vue công triiih iigaiii

N h iin g n g h icii ci'ru vé tinh chat chiu kco cû a dia laiig clu'rng to rang, cfing nlur khi ch iii lU'ii, chi'mg kliông tuâii theo dinh hiâl Hi'ic D â cirng klii kéo c h ï c6 bien dang dàn iuSi va

bi phâ hoai m a không ch iiy cn sang irang ihâi dco D ô bén tani thài c h iu kéo nhô hon

n liicii so voi dô ben tam thài ch iu ncn T u y nhiên, tÿ sô này tliay doi trong klio àng rat

lo n g tù 1: 6 d cn 1 : SU.

i lieo nhùng so lieu n g h icn ci'ru niôdun dàn hôi kco nhô hon niôd un dàn hôi nén, côn

hv s6 bien dang ngang kh i kéo hii tâng.

D o ben trirot ciia dà dao dông trong pham vi tir 6 dcn 8 % dô bôn t;mi thài khi nén C à c tlii n g h icm truol d uoc tien hành tiên niàu cô dang tàni rông den 5 cm va cao dén 3 cm

K lii tln'r trirot dà vôi trên hiên truàng x ây dung cung X ô V ié t à M atxcorva dô bén tam khi iiu'ol dao dông trong pham vi ti:r 12 dén 130 k g /cn r.

D o bén tam thài cù a dà kh i uôn dao dông trong khoàng tù 7 dê'n 15% dô bén tam klii nén.

I rong bàng 3 4 là nhùng sô lieu vc ty lé g iù a càc sùc bén tiun kh i nén, kéo và trirot

N lur vày dô bén tam thài cù a dà cùng khi ch iu kéo là bé nhàt, tiép theo là trirol, roi uoii và cuô i cùng là nén.

D é d àc trirng hoàn toàn cho nhùng tùih chat dàn hôi cùa d ja tâng bao quanh hang và di- g iai quyct vé sir làm viê c cù a vô trong m ôi tnràng dàn hôi càn phài xàc d inh tri sô cùa hi- sô nén ép dàn hôi hay côn goi là hê sô khàng lire dàn hôi cù a d ia tàng.

H àng 3.4 Q u a n hê }»iùa câc dô bén tam cùa dâ khi nén (a ,), kéo ( a ,) ,

trọng đặt ớ ch ín h điếm đó G iả thiết như vậy là do W in k le r đề xuất là sự Iicn đàn liỏi tuân theo nguyên tắc khôn g phụ thuộc c iia lực tác dụng T lụ rc ra cá c thí ngliiẹm xác nhận rằng không có sự phụ thuộc tuyến tính giữa tải trọng và độ liìn m à sự phu thiiộc giữa ơ và y được biếu thị bằng những quan hệ phức tạp hơn T u y nhiên, những qiuin hệ phức tạp này khôn g tuân theo nguyên tắc độc lập tác dụng cú a các lực và khồng thuậii lợi cho những m ụ c đ ích thực tế.

Tất cá c á c nghiên cứu chứ ng tỏ rằng hệ số kh áng lire đàn hổi phụ ih iiô c vào lất Iihicu

nhân tố: tính chất cơ lý , điểu kiện thế nằm , tính chất và độ lớn củ a lớp địa tầng Ngoài ra kích thước d iện tích truyền tái, trị số ứng suất cũ n g có ý ng h ĩa quan trọng V ì thè íiệ sò

k h á iis lực đàn hồi kh ô n g thế xem là trị số khôn g đ ố i, và m ột vài công thức nít ríi lién

quan với m ôđun đàn hồi E và hệ số biến dạng kh ô n g thế xem là có cơ sở lý thuyết j)u tin cậ y hơn cả là những trị số củ a hệ số K x á c đ ịn h bằng thực ng hiệm trong đ icii kiện hiện trường T ro n g bảng 3.5 là trị số sơ bộ hệ số K củ a m ột số loại đá kh ác nhau.

Số lượng nước xâm nhập vào hang có thể dao động trong phạm vi rất lớn T ro n g ilurc

tế, xây dựng ngầm khô n g ít trường hợp gặp những hang hoàn toàn khô ráo N gircc lại cũno không ít trường hợp kh ác lại gặp những lưu lượng nước khá lớn N g o ài ra m ừ ng trường h(Ịfp vỡ nước vào hầm thường gây nên những sự cố n g uy hiếm