Khảo sát địa chất

CHƯƠNG 7 Khảo sát địa chất Giảng viên: TS. Trần Thanh Danh Khoa Xây Dựng & Điện Tp Hồ Chí M inh – 14/ 08/ 2015 GIỚI THIỆU CHUNG  Khảo sát địa chất công trình nhằm xác định, đánh giá các điều kiện địa chất công trình phục vụ cho việc thiết kế, thi công và quản lý khai thác công trình ở vùng xây dựng. 2 NỘI DUNG CHƯƠNG 7 1. Đại cương về khảo sát địa chất 2. Các phương pháp khảo sát trực tiếp 3. Các phương pháp khảo sát gián tiếp 3 1 - Đại cương về khảo sát địa chất CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT Khảo sát địa chất công trình nhằm xác định các điều kiện địa chất công trình phục vụ cho việc thiết kế, thi công và quản lý khai thác công trình. Tùy thuộc vào loại công trình, cần thiết phải có biện pháp, phương pháp và loại hình khảo sát phù hợp. Kinh phí khảo sát thường chiếm khoảng 0,25 đến 1,0% tổng kinh phí của dự án khi vị trí giao thông thuận tiện và điều kiện địa chất đơn giản. Còn tại những vị trí phức tạp và hẻo lánh, kinh phí khảo sát hiện trường có thể chiếm đến 5% tổng kinh phí hay nhiều hơn. Công tác khảo sát thay đổi phụ thuộc vào quy mô của dự án, độ sâu khảo sát, mức độ phức tạp của đất đá và lượng thông tin tham khảo sẵn có. 5 BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT Thông thường, báo cáo KSĐCCT gồm hai phần chính, một phần chứa các dữ liệu thực tế còn một phần là thuyết minh. Xem báo cáo mẫu… 6 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Điều kiện địa chất công trình bao gồm: 1. Vị trí địa lý, tình hình dân cư và kinh tế khu vực xây dựng. 2. Địa hình, địa mạo: Nếu sử dụng tốt địa hình tự nhiên thì công tác quy hoạch, khai thác công trình sẽ thuận lợi và mang lại nhiều lợi ích. 3. Cấu tạo địa chất: mô tả sự phân bố của đất đá theo chiều sâu và phương ngang theo tài liệu thăm dò thông qua các bản đồ, hình trụ hố khoan, mặt cắt địa chất. 4. Tính chất cơ lý của đất đá: Đặc điểm thí nghiệm phải phù hợp với ứng xử của đất nền khi tiến hành xây dựng công trình. 5. Các hiện tượng địa chất. 6. Tình hình vật liệu xây dựng: chủng loại, khối lượng, phạm vi phân bố, khả năng khai thác. 7. Điều kiện địa chất thủy văn. 7 QUY ĐỊNH KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH “Bất cứ công trình xây dựng nào cũng phải tiến hành khảo sát địa chất. Tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp khảo địa chất nào (khoan khảo sát địa chất, đào thăm dò địa chất …) phải căn cứ theo quy mô tính chất công trình, tiêu chuẩn kỹ thuật quy định, căn cứ theo thực tế tình hình địa chất, địa chất thủy văn, địa hình địa mạo khu vực xây dựng công trình để lựa chọn phương pháp khảo sát địa chất cho phù hợp. Phương pháp khảo sát địa chất do đơn vị tư vấn thiết kế đề xuất, Chủ đầu tư quyết định và phải chịu trách nhiệm trước sự lựa chọn, quyết định của mình” trích công văn 480/CV-SXD của sở xây dựng. 8 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT  Phương pháp trực tiếp  Khoan khô: khoan xoay tay-NaUy.  Khoan ướt: khoan xoay tay (Percussion), khoan xoay phụt tự động (Rotary).  Phương pháp gián tiếp  Sử dụng điện trở suất (Electric resistivity)  Sử dụng chấn động (Seismic)  Sử dụng sóng âm (sonar) 9 2 - Các phương pháp trực tiếp Khoan khô (khoan xoay tay-NaUy) 11 Thiết bị khoan khô 12 Khoan ướt - khoan xoay tay (Percussion) 13 Thiết bị khoan ướt Thiết bị chính bao gồm: 1 máy kéo tời 1 máy bơm 14 Thiết bị khoan ướt 15 Thiết bị khoan ướt CÁC THIẾT BỊ KHÁC: 1- Cần khoan 2- Ống chống 3- Puli 4- Chân Ba 5- Bộ SPT 6- Mỏ lết răng, kềm.. 16 Ưu & khuyết điểm Ưu khuyết điểm của hai phương pháp trực tiếp Khoan xoay tay (Percussion drill) Đơn giản và giá thành rẻ Khả năng giới hạn Đất ở mũi bị xáo trộn Khoan xoay phụt tự động (rotary drill). Giá thành cao hơn Giảm thiểu xáo trộn ở mũi Kết hợp bentonite Bảo vệ thành Bơm các hạt lớn lên 17 QUY TRÌNH KHOAN Mục tiêu: Khoan để lấy mẫu đất hoặc đá. Khoan để tạo lỗ lắp đặt thiết bị quan trắc. Mô tả: Quá trình khoan diễn ra nhờ lưỡi khoan xoay và nước hoặc bùn betonite tuần hoàn bảo vệ thành và đem đất bên dưới lên. 18 QUY TRÌNH KHOAN Qui trình khoan: 1- Đánh dấu điểm cần khảo sát, ghi lại cao độ và toạ độ 2- Chọn loại thiết bị khoan, phương pháp thích hợp 3- Định vị, lắp máy khoan và chân ba để chắc rằng cần khoan ở vị trí thẳng đứng 4- Điều chỉnh ống chống đến vị trí cần khoan và đóng ống chống bằng búa SPT (PP1), Bắt đầu khoan tạo lỗ để đóng ống chống (PP2) 5- Khoan tới độ sâu cần lấy mẫu, rửa sạch thành ống 6- Sau khi khoan xong đợi mực nước trong lỗ khoan không đổi - đo mực nước ngầm 19 QUY TRÌNH LẤY MẪU Chiều sâu đóng Chiều dài mẫu Mục tiêu: thu về mẫu đất không bị phá hoại. Mô tả: Sử dụng ống mẫu thành mỏng đường kính 76 mm (3’’) ép vào trong đất. Mẫu thu được có thể làm thí nghiệm nén cố kết. cắt trực tiếp ... 20 QUY TRÌNH LẤY MẪU Quy Trình lấy mẫu: 1- Khoan tới độ sâu cần thiết, rửa thành ống, ráp ống mẫu vào cần khoan và đưa xuống tới đáy 2- Đánh dấu trên cần khoan chiều dài của ống mẫu 3- Ép ống hoặc đóng với tốc độ nhanh và liên tục để thu được mẫu nguyên dạng. 4- Lấy mẫu lên, rửa sạch bỏ khoảng 1cm phần trên đầu, bảo quản lại bằng parafin, sử dụng nắp nhựa hoặc bao nhựa quấn băng keo để bịt kính phần nắp 5- Đánh số ký hiệu mẫu, ngày tháng, hố khoan, chiều sâu… 21 QUY TRÌNH LẤY MẪU 22 THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT SPT (Standard Penetration Tests) Mục tiêu: Xác định độ cứng tương đối của đất nền. Thu các mẫu đất bị xáo trộn về phòng thí nghiệm. Mô tả: Búa nặng 63.5kg chiều cao rơi là 76cm. Ta đến số búa trong 15 cm Tổng số búa 2 lần 15cm sau chính là giá trị NSPT 23 THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT 24 THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT Quy Trình: 1- Khoan tới độ sâu cần khảo sát, rửa thành ống, lắp ống chẻ đôi, hạ ống chẻ đôi xuống tới đáy. 2- Đánh dấu trên cần khoan 3 vị trí cách nhau 15cm. 3- Đóng búa và đến số búa trong các khoảng 15cm. Tổng số búa lần 2 và 3 chính là giá trị SPT. 4- Kéo cần khoan lên, lấy mẫu đất trong ống chẻ đôi Ghi lại ký hiệu, ngày tháng, số thứ tự , số SPT, lỗ khoan... 25 THÍ NGHIỆM XUYÊN TIÊU CHUẨN SPT Thí nghiệm SPT dừng lại khi: 1- Tổng số búa 1 hiệp lớn hơn 50 búa 2- Đã đóng được 100 búa 3- Ống mẫu không dịch chuyển khi đóng 10 búa liên tục 4- Ống mẫu xuyên đủ 45 cm và không vi phạm điều nào trên 26 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT 27 3 - Các phương pháp gián tiếp PP Sử dụng điện trở suất (Electric resistivity) PP địa vật lý: Mỗi loại đất có một điện trở suất khác nhau 29 PP Sử dụng điện trở suất (Electric resistivity) Lợi dụng tính chất này người ta sử dụng thiết bị phát và thu điện trở để đánh giá gián tiếp các lớp đất bên dưới 30 PP sử dụng chấn động (Seismic survey) Thiết bị: - Nguồn tạo chấn động (Energy source) - Nguồn thu chấn (Geophone) - Hệ thống đo chấn (seismometer system) 31 PP Sử dụng sóng âm Sử dụng sóng âm với các tầng số khác nhau để đánh giá được các địa tầng đến độ sâu 300m. 32