Bài giảng môn Ðịa chất công trình - Chương 7: Các hiện tượng địa chất hiện đại liên quan đến xây dựng công trình
CHƯƠNG 7.
CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT
HIỆN ĐẠI LIÊN QUAN ĐẾN XÂY
DỰNG CÔNG TRÌNH
Hiện tượng địa chất tự nhiên
Hiện tượng địa chất công trình
- Động đất do đất sụt
- Động đất do núi lửa
- Động đất do các chuyển động kiến tạo là loại động
đất rất phổ biến, có cường độ mạnh và phạm vi ảnh
hưởng lớn nhất.
7.1. HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT
Soùng maët ñaát
Chaán taâm
Maët ñaát
Thôøi gian t, giaây
Soùng doïc
Soùng ngang
Chaán tieâu
Sơ đồ truyền sóng động đất
Theo Trung tâ m Vật lý địa
cầu thuộc Viện khoa học
Việt Nam, những vùng có
khả năng xảy ra động đất
mạnh bao gồm:
1. Vùng đông bắc trũng
Hà Nội: cấp 7
2. Vùng sô ng Hồng, sô ng
Chảy cấp 7 - 8
3. Vùng sô ng Đà cấp 8
4. Vùng sô ng Mã cấp 8 - 9
5. Vùng biển Trung Bộ
cấp 7
6. Vùng biển Nam Bộ và
vùng sô ng Đồng Nai,
sô ng Cửu Long cấp 7
Sơ đồ thành hệ kiến trúc
thời đoạn Đệ Tứ giữa–
muộn (QII – QIV)
Sơ đồ mô hình địa
động lực biển Đông
Cấp
Mô tả tình trạng động đất
Thang độ Richter
amax (cm/s2)
v (cm/s)
I
-Không cảm nhận được
Từ 1 đến 3 độ
Richter
II
-Cảm thấy rất nhẹ
III
IV
V
-Động đất yếu
Động đất nhận rõ: bàn ghế, đồ đạc trong nhà rung chuyển
-Thức tỉnh: mọi người trong nhà đều nhận
thấy, người ngủ bị thức giấc, đồ vật bị rung mạnh
12-25
(v=1-2)
VI
-Kinh hãi: nhiều người đang ở trong nhà tỏ ra sợ hãi và chạy ra đường
Từ 3 đến 3,75 độ
25-50
(v=2,1-4)
Richter
VII
-Hỏng nhà: nhiều nhà bị hư hại, đôi khi trượt đất ở sườn dốc, có vết nứt ở
Từ 3,75 đến 5,9
độ Richter
50-100
(v=3,1-8)
đường đi
VIII
IX
-Nhà bị hư hại nặng
Từ 5,9 đến 6,5 độ
100-200
Richter
(v=8,1-16)
-Hư hỏng hoàn toàn nhà cửa, đường sắt bị uốn cong, nền đất nứt rộng đến
200-400
(v=16,1-32)
10 cm
X
-Phá hoại hoàn toàn nhà cửa, nền đất bị nứt đến vài dm, có thể trượt đất lớn
Từ 6,5đến 7,75 độ
400-800
(v=32,1-64)
ở bờ sông
Richter
XI
-Thảm hoạ: hư hại nặng cả những nhà kiên cố, đường, đê. Nền đất bị biến
dạng to thành vết nứt rộng, đứt gãy….
XII
-Thay đổi địa hì nh: hư hại nặng và phá huỷ thực sự mọi cô ng trì nh trên và
dưới mặt đất
Từ 7,75 đến 8,25
độ Richter
-Đất nứt lớn, bị di động đứng và ngang, núi sô ng sụt lở, xuất hiện hồ, thá c,…
Ảnh hưởng của gia tốc động đất lên ổn định
của đất nền
Gia tốc địa chấn a là một đặc trưng cho lực động đất. Đó là
lượng dịch chuyển của bề mặt Trá i đất trong một đơn vị thời
gian. Lượng dịch chuyển này đặc trưng cho gia tốc mà cá c
hạt đất đá ở mặt đất đạt được dưới tá c dụng của só ng địa
chấn.
Có thể biểu thị gia tốc địa chấn a qua biên độ dao động A của
só ng địa chấn và chu kỳ dao động T của chúng:
4 2
a = A
T 2
Hậu quả của hoá lỏng do động đất của đất bụi và cát là hiện tượng
được ghi nhận từ rất nhiều trận động đất. Việc đánh giá dạng mất ổn
định này của đất là một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu khi
thiết kế công trình trong vùng động đất. Cơ sở của nó chính là xác định
thế năng hoá lỏng của đất ở độ sâu khác nhau bằng quan hệ ứng suất
động trung bình (av) với giá trị giới hạn bị hóa lỏng của loại đất đó
trong số chu kỳ tác động định sẵn (N). Hệ số ổn định đặc trưng như
sau:
av
N
Điều kiện có thể xảy ra sự hoá lỏng của đất
là FL ≥1. Giá trị N xác định bằng thực nghiệm
từ các thí nghiệm động
FL =
öùng suaát
Phương pháp đánh giá thế năng hóa lỏng theo
H.B. Seed
1. Biểu đồ ứng suất động từ N chu kỳ tác dụng
động đất
2. Biểu đồ ứng suất động gây hoá lỏng trong N
chu kỳ bằng thí nghiệm trong phòng
2
1
Sức chống cắt không thoát nước thu được với tốc độ biến dạng được
giữ 0.5%/s hoặc thấp hơn thì ta xác định được sức chịu tải của đất nền
trong điều kiện tải trọng tĩnh:
cu = cu(tĩnh)
Ñoä aåm 33.5 0.2%)
Theo đề nghị của Carroll cho hầu
hết các loại đất sét bão hoà nước
cu(dyn.)
1,5
cu
Bieán daïng caét, (%)
Whitman và Healy (1963) đã làm một số thí nghiệm hút chân không cho
các loại cát khô.
−
3
1
Heä soá roãng 0.52
= ar sin
+3
1
Vuøng taäp trung
Rõ ràng khi tăng tốc độ
biến dạng ban đầu thì
tương ứng với sự giảm
gó c ma sá t trong của
đất. Theo Vesic (1973)
thì gó c ma sá t trong
động nhỏ nhất:
(động) = (tĩnh) - 20
Toác ñoä bieán daïng, (%/s)
Thôøi gian
ñaët taûi tónh,
ÖÙng suaát
ÖÙng suaát phaù hoaïi
Taûi töùc thôøi,
2
Ứng xử của đất sét khi chịu tải động tức thời
(Casagrande và Shannon đã thí nghiệm cho đất sét Cambridge và cát ở Manchester )
Modun biến dạng E được xác định theo thí
nghiệm nén nở hông thì modun biến dạng do
tải tức thời lớn gấp 2 lần so với modun biến
dạng với tải tĩnh:
Eu(tải tức thời) = 2 Eu(tải tĩnh)
qu(taûixung)
1.5 2
qu(tónh)
- Khu vực ven biển ở các tỉnh phía Nam có khả năng xảy ra
động đất cấp 7 và lớn hơn.
- Do đất nền cấu tạo bởi các lớp trầm tích mềm rời và mực
nước ngầm gần mặt đất nên khi có động đất thì cấp độ động
đất có thể cao hơn. Gia tốc ngang đỉnh do động đất của khu
vực có khả năng đạt đến giá trị a=0,25g.
- Trầm tích mềm rời có khả năng chịu tải trọng động đất
thấp hơn nhưng gia tốc chấn động lan truyền cũng nhỏ hơn.
Nếu động đất xảy ra với khoảng cách gần thì nguy cơ phá
hoại công trình trên nền trầm tích bời rời rất cao.
- Trong tính toán nền móng có xét đến ảnh hưởng của động
đất thì giá trị gia tốc động đất thường được sử dụng và là
thông số cần thiết cho việc tính toán.
1. Tốc độ lan truyền gia tốc động đất trong trầm tí ch
mềm rời ở khu vực ven biển của cá c tỉnh phí a Nam và
thành phố Hồ Chí Minh nhỏ nhưng khả năng chịu tải
trọng động đất thấp, đặc biệt trong điều kiện mực nước
ngầm rất gần với mặt đất.
2. Khả năng động đất từ cá c đứt gã y kiến tạo ven bờ
biển phí a Nam là khá cao và có khả năng tá c động
mạnh lên cá c cô ng trì nh trên đất yếu và cá c trầm tí ch
bở rời ven biển.
Hiện tượng đất đá bị vỡ vụn, biến đổi thành phần trong khí
quyển dưới tá c dụng của việc dao động nhiệt độ, nước, cá c
chất hò a tan,… gọi là hiện tượng phong hó a.
Cá c kiểu phong hó a: Phong hó a vật lý; Phong hó a sinh hó a
Phâ n đới thẳng đứng vỏ phong hó a
Có thể chia thành 4 đới phong hóa từ trên xuống:
1. Đới vụn bột, hoặc đới hạt mịn
2. Đới vụn nhỏ hoặc đới hạt
3. Đới dạng tảng
4. Đới nguyên khối
Cá c đá mẹ là cá c đá axit thì cá c đới phong hó a thay đổi dần
dần, cò n cá c đá mẹ là cá c đá bazơ thì khô ng thấy chuyển
biến dần dần như vậy mà có sự thay đổi đột ngột từ đá mẹ
cứng chắc sang vỏ phong hó a tươi xốp ngay.
7.2. TÁC DỤNG PHONG HÓA
Ở cá c vùng nó ng ẩm như nước ta thường xảy ra quá
trì nh laterite hó a. Quá trì nh laterite hó a thường xảy ra
ở nơi có địa hì nh dốc thoải, khí hậu nó ng ẩm, hai mùa
mưa, khô kế tiếp. Mùa mưa nước thấm qua cá c khe,
phá hủy hò a tan cá c alumosilicat tạo nên mô i trường
kiềm, cá c nguyên tố Na, K, Mg, Ca bị rửa trô i. Mùa
khô , do mao dẫn và bốc hơi bề mặt, cá c hydroxyt sắt,
nhô m ở dưới theo nước đi lên rồi bốc hơi trở thành
ô xit tí ch tụ và keo kết. Tầng tàn tí ch có hàm lượng
ô xit sắt và nhô m tăng lên tạo thành laterite có màu
vàng, đỏ nâ u đặc trưng.
Khi cá c hố mó ng và cá c cô ng trì nh bó c lộ ra, cá t hạt
mịn, hạt nhỏ, cá t chứa bụi và nhiều bụi chứa nước sẽ
tự chảy – hiện tượng cá t chảy.
7.3.1. Cá c loại đất chảy
Cá t chảy xảy ra do á p lực thủy động khi:
ith = sub/ w
Trong đó: ith – là trị số gradient á p lực nước tới hạn
Để phâ n tố đất khô ng bị cá t chảy:
dh
wi = w sub
dl
7.3. HIỆN TƯỢNG ĐẤT CHẢY (HAY CÁT CHẢY)
CAÙT CHAÛY
Cát làm thí nghiệm có e
= 0,68. s = 2.66 g/cm3.
Chiều dày lớp cát trong
bình L = 0,4m . Bề dày
lớp nước trên bề mặt
lớp cát h = 0,2m.
H
h
L
Hỏi khi cát trong bình
sôi lên và bắt đầu chảy
thì độ chênh cột nước
H là bao nhiêu (Giá trị
H khi bắt đầu xảy ra
cát chảy)?
Vdụ
Tải về để xem bản đầy đủ
49 trang
24260
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Ðịa chất công trình - Chương 7: Các hiện tượng địa chất hiện đại liên quan đến xây dựng công trình", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mon_ia_chat_cong_trinh_chuong_7_cac_hien_tuong_dia.ppt
