Các dạng nền đất trong xây dựng

• Động đất l gì ? • Nguyn nhn gy ra động đất • Cc dạng sĩng địa chấn • Độ mạnh một trận động đất • Ảnh hưởng đến cơng trình xy dựng • Biện php phịng chống động đất • Dự bo động đất Cc chấn động của vỏ tri đất xuất hiện dưới dạng cc dao động đn hồi – xảy ra ở lục địa : động đất

HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT

Nội dung

:

1 Động đất là gì ?

2 Nguyên nhân gây ra

động đất

3 Các dạng sóng địa chấn

4 Độ mạnh một trận động

1 Động đất là

gì ?

Các chấn động của

vỏ trái đất xuất

hiện dưới dạng các

dao động đàn hồi –

xảy ra ở lục địa :

động đất

Các chấn động của vỏ trái đất xuất hiện dưới dạng các dao động đàn hồi – xảy ra

ở đại dương : sóng thần

2 Nguyên nhân gây ra động đất

Động đất do chuyển động kiến tạo

Động đất do núi lửa hoạt động

Động đất do đất sụt (do xây dựng

công trình)

* Năng lượng địa chấn truyền dưới dạng sóng :

sóng địa chấn

Chấn tiêu (focus): điểm xuất phát những chấn

động đầu tiên, nằm sâu trong lòng đất

Chấn tâm (epicenter): điểm trên mặt đất nhận sóng

địa chấn truyền tới sớm nhất

• Động đất nông

Mặt sóng (surface

waves)− Sóng mặt

Sóng ngang (S)

còn gọi là sóng cắt, gây ra sự trượt hay biến dạng theo phương vuông góc với phương truyền sóng

Hướng truyền sóng

Sóng

mặt

sóng mặt (R , L)

với mặt đất vừa vuông góc với phương truyền

sóng

ngang so với mặt đất và vuông góc với phương

truyền sóng

Sóng R

Sóng L

4 Độ mạnh một

trận động đất

Độ mạnh của một trận động đất phụ thuộc vào

năng lượng do trận động đất sản sinh ra

Các khái niệm dùng đánh giá độ mạnh của trận động đất :

(1) Năng lượng sóng địa

chấn (E)

2 2

T

Avρπ

E : năng lượng trận động đất (MJ)

ρ : khối lượng đơn vị của lớp đất đá ngoài cùng của vỏ trái đất (g/cm 3 )

v : vận tốc truyền sóng địa chấn (cm/s)

A : biên độ dao động (cm)

T : chu kỳ dao động (s)

(2) Chấn cấp

(M)

M : độ mạnh trận động đất (Richter)

A : biên độ dịch chuyển cực đại của hạt đất đá được xác định trong trận động đất đang nghiên cứu ( µ m)

A* : biên độ dịch chuyển của hạt đất đá được xác định trong trận động đất được chọn làm chuẩn( µ m)

Chấn cấp đưa ra mối tương quan về biên độ dao động giữa trận động đất phân tích so với những trận động đất đã xảy ra để hình dung ra mức độ tàn phá của trận động đất hiện tại

3 Cường độ trận động đất

(I)Cường độ trận động đất thể hiện mức tàn phá mà trận động đất có thể gây ra Cường độ I có thể xác định qua gia tốc hoặc vận tốc dao động của sóng địa chấn

ang : gia tốc dao động cực đại của sóng theo phương ngang

ađ : gia tốc dao động cực đại của sóng theo phương đứng

vng : vận tốc chấn rung cực đại theo phương ngang

vđ : vận tốc chấn rung cực đại theo phương đứng

5 Ảnh hưởng đến công trình xây

6 Biện pháp phòng chống động đất

1 Chọn vị trí xây dựng ổn

định

Khu vực thuận

tiện :

Địa hình bằng phẳng, nằm ngang

Thế đất đá nằm ngang

Cấu trúc đất đá đặc chắc

Mực nước dưới đất sâu hơn 10m

Cách xa các đới bị phá hủy do chuyển

động kiến tạo

Khu vực bất lợi :

Thung lũng sâu, sườn dốc

Địa hình chia cắt lởm chởm

Đất trầm tích xốp, thế nằm nghiêng, gần các đứt gãy kiến tạo…

2 Chọn vật liệu xây

dựng

• Vật liệu nhẹ, dễ đàn hồi

• Có tần số dao động ≠ tần số dao động

của sóng địa chấn

(của khu vực xây

dựng)3 Chọn kết cấu công

trình phù hợp

Kết cấu hợp lý :

• Đối xứng

• Trọng tâm thấp

• Tính ổn định có xét ảnh hưởng

của lực động đất

Dùng các kết cấu giảm chấn (damper) để tăng độ ổn định cho công trình

Dùng các kết cấu giảm

chấn (damper) để tăng độ

ổn định cho công trình

Hệ thống thu nhận thông tin và cảnh báo động đất/sóng thần

HIỆN TƯỢNG PHONG HĨA

Nội dung

:

1 Phong hóa là gì ?

2 Các dạng phong hóa

3 Nguyên nhân gây ra phong hóa

4 Ảnh hưởng của phong hóa đến công

trình xây dựng

5 Biện pháp phòng chống phong hóa

1 Phong hóa

là gì ?

Phong hóa là quá trình biến đổi và phá hủy đất đá dưới tác dụng của các nhân tố : nước, sự thay đổi nhiệt độ, các chất hóa học, các động, thực vật

Trạng thái

cứng

Mềm yếu Rời rạc / tan rã

Quá trình phong hóa xảy ra rất mạnh ở khu vực bề mặt vỏ trái đất

(nơi đất đá tiếp xúc trực tiếp với tác nhân gây

phong hóa)

2 Các dạng phong

hóa

1 Phong hóa vật lýPhong hóa vật lý là quá trình phân hủy đất đá thành các mảnh vụn nhưng không thay đổi thành phần khoáng, hóa

2 Phong hóa hóa học

Phong hóa hóa học gây ra sự biến đổi hoàn toàn về thành phần khoáng, hóa học và cấu trúc của đá gốc

3 Phong hóa sinh họcPhong hóa sinh học là quá trình đất đá bị phá hủy trạng thái, có thể bị biến đổi thành phần khoáng, hóa, cấu trúc do tác động của thực vật, vi sinh vật

3 Nguyeân nhaân gaây ra

4 Aûnh hưởng của phong hóa đến

công trình xây dựng

Quá trình phong hóa làm biến đổi trạng thái, tính

chất cơ lý của đất đá

→ giảm tính ổn định và độ bền của

cấu trúc đất đá

Mức độ phong hóa của đất đá được xác định bằng hệ số phong hóa (Kp)

γ

γ

Kp = p

Đất đá không bị phong hóa : Kp = 1

Đất đá ít bị phong hóa : 0,9 ≤

5 Các biện pháp phòng

chống phong hóa

- Tăng chiều sâu đặt móng

- Bảo vệ vật liệu xây dựng bằng các chất phủ chống các tác nhân phong hóa

- Sử dụng vật liệu chất lượng cao

-

* Đối với nền đất đá bị

phong hóa- Bóc bỏ lớp đất đá phong hóa (chiều dày

lớp phong hóa nhỏ)

- Xử lý, gia cố các khe nứt bằng cách phụt vữa cố kết

- Che phủ nền bằng vật liệu chống phong hóa

- Bố trí các công trình tiêu, thoát nước

-

* Đối với móng công trình có khả năng bị

phong hóa

HIỆN TƯỢNG ĐẤT

CHẢY

Nội

dung

1 Đất chảy là gì ?

2 Các dạng đất chảy

3 Nguyên nhân gây ra hiện tượng đất

1- Đất chảy

là gì ?

Hiện tượng khối đất đá bão hòa nước ở khu vực sườn dốc có thể chuyển dịch tương tự như một dòng chảy, phá vỡ sự ổn định của mái dốc

→ Hiện tượng đất chảy

Hiện tượng đất chảy tự nhiên

Khi có công trình đào cắt qua khu vực đất mềm, rời bão hòa nước, làm mất thế ổn định của cấu trúc địa tầng, đất đá sẽ chảy vào các hố đào như một dịch thể nhớt dẻo

Hiện tượng đất chảy do xây dựng

công trình

Hiện tượng đất chảy thường xảy ra ở :

- Khu vực sườn dốc

- Khu vực đào móng, xây công trình ngầm

(nền đất đá ở trạng thái bão hòa

nước)

Chuyển dịch của khối đất đá ở dưới chân dốc →

làm các khối bên trên mất điểm tựa dẫn đến phá vỡ sự ổn định của mái dốc

2- Các dạng

đất chảy

Đất chảy

thật(đất chảy)

Đất chảy

giả(cát chảy)

Sản phẩm phân hủy của chất

hữu cơ

Thành phần khoáng sét

Các hoạt động của vi khuẩn

Hình thành tính keo nhớt của màng nước liên kết bao quanh hạt đất

Hạt đất dễ trượt lên nhau khi kiến trúc tự

nhiên của đất bị phá hoại

3- Nguyên nhân gây ra hiện

tượng đất chảy

Bước 1- Công tác khảo sát, thu thập số liệu

4- Xây dựng công trình ở khu

vực có đất chảy

• Độ sâu và thế nằm của tầng đất có khả năng chảy dẻo

• Địa mạo khu vực xây dựng

• Thành phần, tính chất các lớp đất đá

• Địa chất thủy văn

• Lập bản đồ địa chất

Bước 2- Kiến nghị một số phương án móng

• Độ sâu đặt

móng

• Kết cấu móng

1 Làm khô nhân tạo đất bão hòa nước bằng

hệ thống giếng khoan (hạ thấp mực nước ngầm)

2 Ngăn chặn đất chảy bằng hệ thống tường cừ bao

quanh hố móng (kéo dài đường thấm, giảm áp lực thấm)

3 Dùng áp lực khí nén để cân bằng với áp

lực thấm (ngăn chận lực tác động làm

mất ổn định khối đất)

5 – Biện pháp xử lý

đất chảy

Nội dung

:

1 Xói ngầm là gì ?

2 Điều kiện phát sinh và phát triển

xói ngầm

3 Biện pháp xử lý xói ngầm

HIỆN TƯỢNG XÓI

NGẦM

Hiện tượng các hạt kích thước nhỏ bị cuốn trôi

ra khỏi cấu trúc ban đầu, hình thành các lỗ rỗng

trong đất nền

Các vết nứt, rỗng phát triển tạo thành các

phễu hay hố sụt

1 Xói ngầm

là gì ?

Xói ngầm là hiện tượng các hạt đất đá bị cuốn trôi

ra khỏi cấu trúc ban đầu bởi tác dụng của nước thấm Trong đất nền dần dần hình thành các khe rỗng

Pheãu suït

Hoá suït

2 Điều kiện phát sinh và phát

triển xói ngầm

1- Đất đá không đồng nhất về kích thước hạt

(cấp phối không liên tục, phân lớp hay

không phân lớp …)

2- Năng lượng dòng thấm

(áp lực thấm đủ lớn)

3- Tồn tại một miền xả các hạt bị cuốn trôi

Miền xả trong cấu

trúc rỗng

3 Ảnh hưởng của hiện tượng xói

ngầm đối với đất nền

Quá trình rửa trôi thành phần hạt nhỏ trong

đất nền làm tăng hệ số thấm (k)

• Tăng lượng nước thấm ra khỏi hồ chứa

• Tăng lượng nước thấm vào hố đào

• Thay đổi chế độ công tác của công trình thoát nước

• Giảm độ ổn định của công trình

4 Biện pháp xử lý

xói ngầmCác thông tin cần thiết khi xử lý nền đất bị

xói ngầm :

Địa chất nền :

Thành phần khoáng vậtThành phần cấp phối hạtThế nằm các tầng địa chấtKiến trúc, cấu tạo các tầng địa chất …

Địa chất thủy văn :

Thành phần, tính chất của nước dưới đất

Gradient thấm, vận tốc thấmChuyển động của nước dưới đất …

Biện pháp xử lý xói

ngầm

• Điều tiết dòng thấm

(xây tường cừ kéo dài đường thấm)

• Gia cố nền đất đá

(đầm chặt nền hay phun vữa gắn kết đất đá)

• Xử lý khu vực vật liệu bị xói ngầm

(bố trí tầng lọc)

Xử lý khu vực vật liệu bị

xói ngầm

San lấp khu vực

bị xói ngầm

bằng vật liệu

có cấp phối

thích hợp

Xử lý miền xả vật liệu bị

xói ngầm

Miền xả vật liệu

San lấp miền xả

bằng vật liệu có

cấp phối thích hợp

HIỆN TƯỢNG KARST

Đá Calcite, Marble,

Tạo thành những hang

ngầm

2- Các dạng

Karst

1 Dạng Karst trên mặt

2 Dạng Karst dưới sâu

• Nước vận động

2 Quá trình xảy ra hiện

tượng hòa tan

H2O + CO2 → H2CO3

H2CO3 + CaCO3   → Ca(HCO3)2 → CaCO3

H2CO 3  + CaSO4 =  CaSO4.2H2O

4- Xây dựng công trình ở khu

vực Karst

• Cấu trúc địa tầng

• Địa chất thủy văn

• Mức độ Karst hóa đã xảy ra, sự

phân bố Karst

• Khả năng phát triển Karst

• Phạm vi ảnh hưởng của công trình

trong khu vực

1 Công tác khảo sát khu vực có khả

năng xảy ra Karst

2 Công tác thiết kế

công trình

• Chống thấm cho khu vực có khả năng xảy ra Karst

• Tháo khô nước dưới đất

• Gia cố nền

• Tăng chiều sâu đặt móng

• Chọn kết cấu thích hợp