1 Một số vấn đề địa kỹ thuật liên quan đến các thành tạo sét- vôi ở Việt Nam Đặng Hữu Diệp* Liên Hiệp Địa Chất Công Trình – Xây Dựng và Môi Trường 34/31 cư xá Lữ Gia, Phường 15, Quận 11, TP. HCM Tel/Fax: 08.8654321; E-mai: [email protected]Some geotechnical problems concern with clay– lime form in Vietnam Abstract: Claystone – siltstone rock that contains lime is rather popular at many regions in Viet Nam. It usually contains mineral clay, calcite and pyrite. Anhydrite and gypsum are often in products of weathered claystone – siltstone rock. These minerals can be transition in both direction and accompany with expansion and shrinkage phenomenon, dissolution phenomenon, from there they can effect on stability of project. I- Mở đầu Tại xã Hố Nai 3 thuộc huyên Thống Nhất, tỉnh Đồng Nai nhiều công trình dân dụng là nhà ở của nhân dân xuất hiện nhiều vết nứt ngang dọc, cá biệt có một vài công trình bị nứt nghiêm trọng (hình 1). Hiện tượng nứt xảy ra ở nhiều công trình đã được xây dựng trên 10 năm và cả những công trình mới được xây dựng trong vòng vài năm trở lại đây. Vết nứt chẳng những xuất hiện trên các tường xây bằng vật liệu gạch hoặc bê tông, móng xây trên nền thiên nhiên, kể cả những công trình đặt trên móng, đà kiềng bằng bê tông cốt thép; vết nứt còn xuất hiện trên cả nền nhà được phủ bằng vật liệu xi măng. Các công trình bị nứt phần lớn là nhà trệt không có lầu, nhưng một số nhà 1 – 2 lầu cũng xuất hiện vết nứt. Hiện tượng này gây ra tâm lý lo lắng hoang mang cho nhâ n dân địa phương, gây sự chú ý của dư luận và các cơ quan chính quyền địa phương. Sở Khoa Học và Công Nghệ tỉnh Đồng Nai đã có dự án nghiên cứu tìm hiểu nguyên nhân với kinh phí có thể lên tới 500 triệu đồng.
62
Embed
Một số vấn đề địa kỹ thuật liên quan đến các thành tạo sét ... · 1 Một số vấn đề địa kỹ thuật liên quan đến các thành tạo sét- vôi
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Một số vấn đề địa kỹ thuật liên quan đến các thành tạo sét- vôi ở Việt Nam
Đặng Hữu Diệp*
Liên Hiệp Địa Chất Công Trình – Xây Dựng và Môi Trường
Some geotechnical problems concern with clay– lime form in Vietnam
Abstract: Claystone – siltstone rock that contains lime is rather popular at
many regions in Viet Nam. It usually contains mineral clay, calcite and pyrite.
Anhydrite and gypsum are often in products of weathered claystone –
siltstone rock. These minerals can be transition in both direction and
accompany with expansion and shrinkage phenomenon, dissolution
phenomenon, from there they can effect on stability of project.
I- Mở đầu
Tại xã Hố Nai 3 thuộc huyên Thống Nhất,
tỉnh Đồng Nai nhiều công trình dân dụng là
nhà ở của nhân dân xuất hiện nhiều vết nứt
ngang dọc, cá biệt có một vài công trình bị nứt
nghiêm trọng (hình 1). Hiện tượng nứt xảy ra
ở nhiều công trình đã được xây dựng trên 10
năm và cả những công trình mới được xây
dựng trong vòng vài năm trở lại đây. Vết nứt
chẳng những xuất hiện trên các tường xây
bằng vật liệu gạch hoặc bê tông, móng xây
trên nền thiên nhiên, kể cả những công trình
đặt trên móng, đà kiềng bằng bê tông cốt
thép; vết nứt còn xuất hiện trên cả nền nhà
được phủ bằng vật liệu xi măng. Các công
trình bị nứt phần lớn là nhà trệt không có lầu,
nhưng một số nhà 1 – 2 lầu cũng xuất hiện vết
nứt. Hiện tượng này gây ra tâm lý lo lắng
hoang mang cho nhân dân địa phương, gây
sự chú ý của dư luận và các cơ quan chính
quyền địa phương. Sở Khoa Học và Công
Nghệ tỉnh Đồng Nai đã có dự án nghiên cứu
tìm hiểu nguyên nhân với kinh phí có thể lên
tới 500 triệu đồng.
1
Hình 1: Hình ảnh các nhà dân dụng bị nứt ở khu vực ấp Lộ Đức 2
II- Đặc điểm địa chất công trình của khu vực xã Hố Nai 3
Xã Hố Nai 3 nằm trên bậc thềm có cao độ 5-15 mét, được cấu tạo bởi các đá phiến sét và bột
kết chứa vôi. Kết quả phân tích khoáng vật cho thấy đá có chứa 87% khoáng vật canxit, 6% hạt
vụn thạch anh và 7% các khóang vật khác (hình 2).
Hình 2: Lõi khoan các trầm tích đá sét –
bột kết chứa vôi thuộc hệ tầng Dray Linh
Nước dới đất tại đây là nước khe nứt trong hệ tầng Drayling. Kết quả phân tích nước cho thấy
lọai hình nước là bicacbonat canxi, kali, natri, có cả sunfat trong thành phần của nước dưới đất
các ion sắt (Fe++ và Fe+++) và CO3 - có hàm lượng không đáng kể, hàm lượng HCO3 - ngược
lại rất cao, lượng CO2 tự do chiếm 28,63 mg/l, CO2 kết hợp trong HCO3 - chiếm 167,20 mg/l.
Nước dưới đất khi đun sôi tạo ra kết tủa cacbonat và kết tủa sunfat.
Trên bề mặt đá gốc đã hình thành lớp phong hóa phủ bên trên với bề dày 2 mét của tầng
phong hóa mãnh liệt. Thành phần của sản phẩm phong hóa có hàm lượng SiO2 đạt 56,68%,
Al2O3 đạt 17,01%, Fe2O3 đạt 15,38%, TiO2 đạt 0,85%, lượng MKN đạt 7,87%, trong thành phần
khoáng vật sét chứa trong vỏ phong hóa không có mặt khoáng monmorinlonite.
III- Quá trình phong hóa trong đá sét – bột kết chứa vôi và pyrit
1
Theo kết quả nghiên cứu địa chất thì nhiều vùng ở nước ta thường gặp các tập đá sét kết
chứa vôi như ở Tây Nguyên, các tỉnh thuộc Đông Nam Bộ, các tỉnh thuộc Trung trung Bộ, các
tỉnh ở phía Bắc như Lạng Sơn, Quảng Ninh,… ở một số vùng có phân bố đá sét kết chứa vôi
như vậy cũng đã xảy ra những hiện tượng tương tự như ở Hố Nai tỉnh Đồng Nai, điển hình nhất
là vùng Nà Dương tỉnh Lạng Sơn. ở vùng Cà Giây thuộc tỉnh Bình Thuận cũng có mặt hệ tầng
Dray Linh trầm tích Jura hạ - trung thuộc hệ tầng Bản Đôn mà theo Vũ Khúc và một số nhà địa
chất khác [3] là có chứa đá bột kết chứa vôi và đá phiến vôi màu xám đen. Tại đây cũng có
những hiện tượng tương tự như ở Hố Nai.
Đá sét bột kết chứa vôi và phiến sét chứa vôi thường chứa các khóang vật sét như kaolinit,
monmorinlonit, smectit…, chúng còn chứa khoáng vật thạch anh, canxit, và đặc biệt trong các
tập đá này thường có mặt các khoáng vật chứa sunfua thường ở dạng tinh thể nhỏ xâm tán,
đặc biệt là pyrit (FeS2).
Các khoáng vật sét thường có tính ưa nước và mỗi lọai khoáng vật sét đều có mức độ ưa
nước khác nhau, trong đó đặc biệt khoáng monmorinlonit có tính ưa nước mạnh nhất, được biểu
hiện ở tính trương nở mạnh, khi gặp nứơc thể tích của khoáng vật tăng lên rất nhiều, đồng thời
gây áp lực trương nở lớn. Vì vậy các đá sét bột kết chứa vôi sau khi đã phong hóa có chứa hàm
lượng nhiều khoáng vật monmorinlonit và smectit thì tính trương nở sẽ được thể hiện. Trong các
đá sét bột kết chứa vôi ở các vùng của Việt Nam cho đến hiện nay vẫn chưa phát hiện sự có mặt
của khoáng monmorinlonit và smectit.
Tuy nhiên sự có mặt các khoáng sunfua, đặc biệt là khoáng pyrit trong các đá sét – bột kết
chứa vôi là điều cần quan tâm.
Khi tiếp xúc với nớc ma và khí quyển thì các khoáng sunfua sẽ bị oxyt hóa và tạo ra axit
sunfuarit. Phản ứng oxyt hóa và thủy phân được mô tả bằng phản ứng hóa học sau:
2MeS(S) + 7/2O2 + H2O ( 2Me+ +
+ 2SO4-2 + + 2H+ (1)
Đối với pyrit quá trình oxyt hóa và thủy phân được chia ra nhiều giai đọan (theo Fergusson và
Erickson – 1987):
Giai đọan I và II:
FeS2 + 7/2O2 + H2O ( Fe+2 + 2 SO4-2 +
+ 2H+ (2)
Fe+ + 1/2O2 + H+ ( Fe+3 + 1/2H2O (3)
Khi pH > 5 thì
Fe+3 + 3H2O ( Fe(OH)3 + 3H+ (4)
ở giai đọan I và II các phản ứng xảy ra trong môi trường axit yếu (pH > 4,5), tốc độ phản ứng
xảy ra chậm. Pyrit bị oxyt hóa tạo ta sắt hóa trị 2 (Fe+2) và các ion H+ (phương trình 2) sẽ làm
cho môi trường tăng tính axit. Một khi giá trị pH giảm sẽ thuận lợi cho phản ứng theo (3) và (4),
nhưng nếu pH của môi trường cao hơn 4,5 thì sắt hóa trị 3 (Fe+3) sẽ được kết tủa dới dạng
hydroxyd sắt [Fe(OH)3] nh phương trình (4). Nhng nếu pH của môi trường thấp hơn 3,5 thì sắt
hóa trị 3 (Fe+3) sẽ bị hòa tan trong dung dịch và khoáng pyrit sẽ trực tiếp bị oxyd hóa theo
phương trình (5), đồng thời cho ra càng nhiều ion H+.
Giai đọan III:
FeS2 + 14Fe+3 + 8H2O ( 15Fe+2 +
1
+ 2SO4-2 + 16 H+ (5)
Ngoài ra khi pH thấp (pH<3,5) thì môi trường sẽ có nhiều vi khuẩn ưa axit yếm khí như
Thiobacillus Feroxidan sẽ, đẩy mạnh các phản ứng phân giải theo (5) và (2) và (3). Phản ứng (3)
và (5) kết hợp làm cho phản ứng oxyd hóa càng mãnh liệt, làm tăng nồng độ axit.
Tổng quát lại là phản ứng oxyd hóa pyrit có thể biểu thị như sau:
FeS2 + 15/4 O2 + 7/2H2O ( Fe(OH)3
+ 2H2SO4 (6)
Như vậy do pyrit có trong đá sét chứa vôi bị oxyd hóa sẽ làm cho trong nước ngầm chứa một
lượng đáng kể axit sunfuarit.
Ngoài ra các khoáng canxit (CaCO3) đồng thời bị hòa tan tạo ra một hàm lượng hydroxit canxi
theo phản ứng H2O + CO2 + CaCO3 ( Ca(HCO3)2 (7)
Phản ứng này xảy ra càng mãnh liệt khi lượng CO2 tự do trong dung dịch tăng lên.
Có thể thấy, do quá trình phong hóa được thể hiện bằng qúa trình oxyd hóa pyrit và hòa tan ăn
mòn khoáng vật canxit có trong đá sét bột kết chứa vôi, mà trong thành phần của nước ngầm
đồng thời có mặt axit sunfuarit và bicacbonat canxi, chúng sẽ tạo ra anhydrit (CaSO4) theo phản
ứng: H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4
Anhydrit là một khoáng vật kém ổn định, nó chỉ ổn định ở môi trờng không có nước với nhiệt
độ cao hơn 58oC và áp suất 100Kpa. Khi nằm gần mặt đất (trong vỏ phong hóa) với nhiệt độ và
áp suất thấp, có nước ngầm vận động, thì anhydrit (CaSO4) sẽ chuyển thành khoáng thạch cao
(CaSO42H2O), đồng thời thể tích của tinh thể sẽ tăng lên sau khi đã kết hợp với phân tử nước:
Anhydrit ( Thạch cao
CaSO4 + H2O ( CaSO42H2O (8)
(46cm3) (36cm3) (74cm3)
So sánh thể tích đã tăng lên của thạch cao với thể tích ban đầu của Anhydrit thấy thể tích đã
tăng lên (V = [(74 – 46)/46 x100] = 61%
Như vậy trong vỏ phong hóa của đá sét – bột kết chứa vôi và pyrit xâm tán lúc này ngoài các
khoáng vật sét ra, còn có mặt anhydrit hoặc thạch cao.
Trong điều kiện nước ngầm chưa bão hòa và vận động thì thạch cao có thể bị hòa tan. So
với đá vôi khả năng bị hòa tan trong nước của thạch cao lớn hơn nhiều, lượng hòa tan trong
dung dịch của thạch cao là 2100mg/l so với đá vôi là 400mg/l; trong một mét khối nước có thể
hòa tan 2,5kg thạch cao.
IV- Nguyên nhân phát sinh khe nứt ở các công trình xây dựng trên vỏ phong hóa của
đá sét – bột kết chứa vôi và pyrit xâm tán
Qua phân tích ở phần trên ta thấy rõ trong vỏ phong hóa của đá sét – bột kết chứa vôi và
pyrit xâm tán có thể xảy ra các hiện tượng sau đây:
1) Quá trình hòa tan đá vôi tạo ra các lỗ rỗng lớn và hang hốc karst, làm cho khối đá bị rỗng,
từ đó có thể gây ra hiện tượng sụt lún họac lún sập một khi chịu tải trọng tác dụng.
2) Quá trình hòa tan thạch cao cũng tạo ra các lỗ rỗng lớn và hang hốc gọi là karst sunfat,
phát triển nhanh và mạnh hơn so với karst đá vôi. Các khoáng thạch cao thường lấp nhét trong
các khe nứt phong hóa hoặc các lỗ rỗng trong đá, khi bị hòa tan thì càng làm cho độ rỗng tăng
lên và hiện tượng sụt lún càng tăng lên khi chịu tải trọng tác dụng.
3) Trong vỏ phong hóa tiếp xúc với khí quyển bên ngoài, có nước ngầm vận động và áp suất
1
thấp, anhydrit dễ dàng bị thủy hóa chuyển thành thạch cao, thể tích tăng lên gây ra hiện tượng
trương nở, làm cho thể tích của đá phong hóa có thể tăng từ 30 – 58%, tạo ra áp suất trương
nở tăng từ 2 – 70Mpa.
Các hiện tượng nêu trên khi xảy ra gây nên tác dụng tổng hợp là tăng độ rỗng xốp của đá đã
bị phong hóa, từ đó nếu tải trọng bên ngoài vợt quá giá trị cho phép, thì nền công trình có thể bị
sụt lún, tức là lún với tốc đô tương đối nhanh. Ngoài ra cần lưu ý quá trình hydrat anhydrit để
chuyển thành thạch cao là quá trình thuận nghịch. Một khi có điều kiện thuận lợi như khan
nước và nhiệt độ tăng cao thì thạch cao có thể bị thủy phân (dehydrat) để chuyển thành
anhydrit kèm theo hiện tượng giảm thể tích, tức co ngót.
ở các tỉnh phía Nam khí hậu có 2 mùa rõ rệt, mùa khô thường kéo dài, mực nước ngầm hạ
thấp, nhất là Đông Nam Bộ thuộc vùng địa mạo bậc thềm, làm cho vỏ phong hóa nằm trong
trạng thái khô hạn, tạo điều kiện cho thạch cao bị thủy phân biến thành anhydrit, gây hiện
tượng co ngót cho nền công trình. Ngược lại ở các tỉnh phía Bắc thường có hiện lượng mưa
tương đối điều hòa quanh năm, mực nước ngầm thường ít biến đổi, tạo điều kiện hình thành
thạch cao, gây ra hiên tượng trương nở và áp lực trương nở. Vùng Nà Dương từ những năm
60 của thế kỷ trước đã phát hiện hiện tượng nhiều công trình có tải t rọng nhẹ thường bị nứt vào
mùa mưa.Vùng Hố Nai ngược lại về mùa khô các khe nứt xuất hiện ở các công trình thường
phát triển.
Các hiện tượng nêu trên đồng thời cũng làm cho cường độ của đá giảm xuống nhanh chóng.
Một vài nơi dùng đá sét- bột kết chứa vôi ở Đông Nam Bộ làm vật liệu đắp nền đường, trải qua
thời gian không lâu cường độ của nền đường giảm, đường mau xuống cấp.
Trên những tuyến đường mới mở, những đọan cắt qua địa tầng sét – bột kết chứa vôi và
pyrit, tại đây mái ta luy 2 bên đường cũng mau chóng bị phong hóa, hiện tượng trượt lở mất ổn
định cũng xảy ra.
Một vấn đề nữa cũng cần lưu ý là khi pyrit chứa trong đá sét – bột kết chứa vôi bị oxyd hóa
sẽ cho ra axit sunfuarit, làm cho nước ngầm có khả năng ăn mòn bê tông mạnh, ảnh hưởng
đến tuổi thọ của công trình.
V- Kết luận
Đá sét – bột kết chứa vôi khá phổ biíen ở nhiều vùng của Việt Nam. ở những vùng này khi
thiêt kế công trình phải khảo sát nắm rõ điều kiện địa chất công trình, đắc biệt chú ý đến cac
khóang vật tạo đá của chúng, các điều kiện địa chất thủy văn, địa mạo, điều kiện tự nhiên. Một
khi trong thành phần của đá ngòai khoáng vật sét còn có khoáng vật canxit và pyrit cùng tồn tại
thì cần chú ý thành phần của sản phẩm phong hóa và những biến đổi của nó, để từ đó có thể
nhận định khả năng xảy ra các hiện tượng tạo hang hốc lỗ rỗng lớn, hiện tượng trương nở và
co ngót, khả năng ăn mòn vật liệu xây dựng của nước ngầm, khả năng ổn định của công trình
khi chịu ảnh hưởng của các tác nhân phong hóa.
Tài liệu tham khảo
1- Địa chất và khóang sản. Tờ TP. Hồ Chí Minh (C-48-1). Cục Địa Chất Việt Nam – Hà Nội
1996.
2- Đặng Hữu Diệp và các học viên lớp Cao học khóa 14 chuyên ngành Địa Chất Môi Trường
– Trường ĐHBK TP. HCM – Kết quả khảo sát sơ bộ sự cố nứt nhà ở Hố Nai, 12/2004.
1
3- Phạm Hữu Si. Nghiên cứu khả năng biến đổi chất lượng nước của hồ chứa Cà Giây và
các giảI pháp khắc phục. Các báo cáo khoa học – Hội nghị khoa học địa chất công trình và môi
trường Việt Nam, TP.HCM, 1999.
4- Isik Yilmaz. Gypsum/anhydrite – Some engineering problems. Bulletin of Engineering
Geology and the Environment, Volume 60 Number 3. August 2001.
5- John A. Franklin, Maurice B. Dusseault Rock Engineering applications. MacGraw – Hill
International Edition, Civil Engineering Series 1992.
6- E.L.Pastor Impacts de recouvrements de résidus organiques sur des résidus
miniers réactifs. Bulletin de L‟association internationale de Geologie de l‟ingénieur et de
l‟environnement. Volume 62. Number 3. August 2003.
Biến động đường bờ biển đồng bằng sông Hồng: Hiện trạng, nguyên nhân và một số giải pháp phục vụ khai thác hợp lý quỹ đất ven biển
Đỗ Minh Đức* Bộ môn Địa kỹ thuật & Địa môi trường, Trường ĐH Khoa học tự nhiên, ĐHQG Hà Nội334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Tel: 0912042804. E-mail: [email protected]
Shoreline Change in the Red River Delta Coastal Zone: the Status, Reasons and Measures for
Rational Coastal Land-Use
Abstract: Shoreline change has long been recognized as a serious disadvantage for scio-economic
development in the Red River Delta coastal zone. Sediments transported from the river system
accumulate mainly around some big mouths (Tra Ly, Ba Lat, Lach Giang and Day) leading to rapid
accretion (up to 100m/y), and causing severe erosion in the areas between them such as Dong Long,
Hai Hau, Nghia Phuc. The shoreline change is entirely strengthened by influences of dike systems,
dams upstream, and locally affected by human activities on the coast. The long-term measures
against coast erosion are building seadykes reinforced by groins and internal standby dikes at the
coast of Dong Long, Hai Hau, Nghia Phuc); building seadyke and re-cultivation of mangrove at the
locations of weak erosion (Thuy Xuan, Lan mouth, Giao Long, Giao Phong and a part of Hai Dong).
Study on quasi-elastic deformation properties of sand
Abstract: Quasi-elastic deformation properties of dry, dense Toyoura sand at very small strain level were investigated by conducting a series of triaxial and torsional shear tests on hollow cylindrical specimens. Strains were measured locally by a newly developed pin-typed local deformation transducer. Degradation of vertical Young’s modulus Ez and shear modulus Gz( with the increase of shear stress (z( was observed during torsional shear tests, while keeping the constant values of vertical stress (’z and horizontal stress (’(. Effect of end-restraint at the top cap and pedestal on small strain shear modulus that was measured externally by applying small unload/reload cycles in the torsional direction was found to be significant.
I. Đặt vấn đề
Các đặc tính đàn hồi cuả đất có ý nghĩa quan trọng khi nghiên cứu bài toán biến dạng nền
đất cứng hoặc đá mềm vì biến dạng của các loại nền này thường nhỏ hơn 0.1% (Burland,
1989). Trong vài thập kỷ qua, những kiến thức mới về các đặc tính đàn hồi của đất ở mức
biến dạng nhỏ (<0.001% (Tatsuoka và nnk, 1997) đã cho thấy tầm quan trọng của các thiết
bị đo biến dạng cục bộ. Hầu hết các thiết bị đo cục bộ nói trên được áp dụng cho các mẫu thí
nghiệm 3 trục. Tuy nhiên, đối với các thí nghiệm cắt xoắn sử dụng mẫu hình trụ rỗng nhằm
mô phỏng các điều kiện chịu lực tổng quát của đất có xét đến sự quay trục ứng suất chính
(ví dụ, do các tải trọng ngang như động đất, sóng biển gây ra) thì việc áp dụng các thiết bị đo
loại này còn rất hạn chế.
Nghiên cứu này nhằm khảo sát các đặc tính đàn hồi của cát bằng các thí nghiệm 3 trục
và xoắn trên các mẫu hình trụ rỗng, sử dụng một loại thiết bị đo biến dạng cục bộ kiểu mũi
nhọn (P-LDT) mới được phát triển.
II. thiết bị, Vật liệu và các thủ tục thí nghiệm
2.1 Thiết bị thí nghiệm
Máy cắt xoắn hình trụ rỗng (hollow cylinder torsional shear apparatus) được phát triển
tại Viện Khoa Học Công Nghiệp, Đại Học Tổng Hợp Tokyo (Hình 1). Hai hệ thống gia tải
thẳng đứng và xoắn có thể được điều khiển độc lập và tự động bởi một máy vi tính. Năng
lực của hệ thống gia tải thẳng đứng là 8 kN; của xoắn là 0.15 kN.m.
⑥H igh capac ity d if ferent ia l pressure transducer fo r conf in ing s tress⑤Po tent iometer fo r large ro tat iona l d isp lacement④Prox im ity transducer for sma l l rotat iona l d isp lacement③Prox im ity transducer for sma l l vert ica l d isp lacement②D isp lacement transducer for la rge vert ica l d isp lacement
⑦Low capac ity d if ferent ia l pressure transducer fo r vo lume change
①Two-component load ce l l
Do=20cmD i=12cmH
=30cm
Top cap
Transducers :
Hình 1. Máy cắt xoắn hình trụ rỗng
Hình 2. Sơ đồ bố trí thiết bị đo biến dạng
AC servo motor được điều khiển bởi hai D-A converter loại 12-bit. áp suất trong và
ngoài mẫu được giữ bằng nhau trong quá trình thí nghiệm. Một thiết bị E/P có công suất 980 kPa được dùng để điều khiển áp suất buồng thông qua các D-A converter.
2.2 Vật liệu và thủ tục thí nghiệm
Vật liệu thí nghiệm là cát Toyoura ở trạng thái chặt, khô. Toyoura là một loại cát hạt đều ở Nhật
Bản (emax = 0,966, emin= 0,600). Hệ số rỗng eini = (0,697-0,740) tại áp suất cố kết (‟c = 30 kPa. Ba
loại kích cỡ mẫu hình trụ rỗng được sử dụng trong nghiên cứu này như sau: cỡ mẫu A (đường kính
ngoài Do = 20 cm, đường kính trong Di = 16 cm, chiều cao H = 30 cm); cỡ mẫu B (Do = 20 cm, Di =
12 cm, H = 30 cm); và cỡ mẫu C (Do = 10 cm, Di = 6 cm, H = 20 cm). Trong bài báo này chỉ phân
tích các kết quả thí nghiệm trên cỡ mẫu B (Do = 20 cm, Di = 12 cm, H = 30 cm). Các mẫu thí
nghiệm được tạo bởi phương pháp “mưa cát” trong không khí. Hình 2 thể hiện sơ đồ bố trí các thiết
SET1
GS3
SET2
GS2GS4
Hinge*
Conical
hole
Pin
HTPB strip
*glued on the surface of specimen
45°
Fz
GS3
GS1
GS2 GS4
T
30
cm
20cm
12cm
SET1
P-LDT
GS1
1
bị đo biến dạng. Hai bộ P-LDT (SET 1 và SET 2) được lắp tại vùng trung tâm mẫu để tránh các sai
số đặt mẫu và liên kết cuối mẫu, và đối xứng qua trục mẫu. Mỗi bộ bao gồm 3 P-LDT được lắp phía
ngoài mẫu theo hình một tam giác vuông, và một P-LDT được lắp phía trong mẫu theo phương
ngang.
Nguyên lý làm việc của P-LDT (Hong Nam và nnk, 2001; Hong Nam và Koseki, 2003;
Hong Nam, 2004) tương tự như LDT truyền thống (Goto và nnk., 1991). Biến dạng của đất
có thể được xác định thông qua biến dạng của thanh đồng phốt-pho qua xử lý nhiệt. Trên
thanh đồng này có gắn các điện trở để tạo thành một mạch cầu Wheatstone. Các đặc tính
khác biệt của P-LDT so với LDT truyền thống chính là các kết cấu của hai đầu mũi nhọn của
thanh đồng và hai khớp hình nón, cũng được làm bằng đồng phốt-pho qua xử lý nhiệt và
được gắn keo với màng cao su bao phía ngoài mẫu, nhằm duy trì sự quay tự do của thanh
đồng tại hai điểm tiếp xúc (đáy của các lỗ hình nón) trong quá trình thí nghiệm.
Hình 3. Ez,Gz( và (z( đo cục bộ trong IC
Để tính 4 thành phần biến dạng trung bình của mẫu ((z, (r, (( và (z(), hai giả thiết sau đây
được sử dụng; đó là: i) góc hướng tâm tạo bởi hai điểm cuối của P-LDT nằm ngang và giao
điểm của mặt phẳng ngang (chứa chúng) với trục mẫu là hằng số; ii) mẫu luôn duy trì hình
trụ rỗng tròn xoay. Vì vậy, các P-LDT nằm ngang lắp bên trong và ngoài mẫu có thể đo
được (r và ((. Hai P-LDT theo phương đứng và xiên có thể đo được (z và (z(.
Ngoài ra, hai cặp sensor loại không tiếp xúc (GS1 và GS2 cho phương đứng, và GS3 và
GS4 cho phương xoắn) với giới hạn 4 mm được dùng để đo (z và (z( tại mũ trên mẫu.
Các đường ứng suất được áp dụng như sau: Sau khi cố kết đẳng hướng (IC) từ (‟c = 30 tới
400 kPa và giảm xuống 100 kPa, mẫu chịu vài vòng lực tuần hoàn biên độ lớn theo các đường
ứng suất khác nhau, có thể được phân loại như sau:
TC (nén 3 trục) hoặc TE (nở 3 trục): 0,5 ( R ( 3 (R = (‟z/(‟() với (‟r = (‟( = 100 hoặc 200 kPa,
-0.0015 -0.0010 -0.0005 0.0000 0.0005 0.0010-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
'r='
=constant=200 kPa
Small vertical cyclic loading
Ez=q/
z
(a)
TOYOG10
Ez=282.5 MPa
1
q
=(
' z - ' )
(kP
a)
z (%)
-0.002 -0.001 0.000 0.001 0.002 0.003-3
-2
-1
0
1
2
'z='
r='
=constant=200 kPa
Small torsional cyclic loading
Gz
=z
/z
(b)
TOYOG10
Gz
=122.4 MPa
1
z
(
kP
a)
z
(%)-0.0015 -0.0010 -0.0005 0.0000 0.0005 0.0010
0.0000
0.0005
0.0010
0.0015
Small vertical cyclic loading
'r='
=constant=200 kPa
TOYOG10
(c)
z
=-/
z
z
=0.205
1
(%
)
z (%)
1
và 1 ( R < 5 với (‟r = (‟( = 40 hoặc 50 kPa;
TSI (cắt xoắn từ trạng thái ứng suất đẳng hướng): -0,8 < S < 0.8 (S = (z(/(‟() với (‟z =
(‟r = (‟( = 80, 100 hoặc 200 kPa;
TSA (cắt xoắn từ trạng thái ứng suất dị hướng): -0,8 < S < 0,8 với (‟r = (‟( = 100 kPa (R
= 2,2 . 5, 3).
Trong quá trình thí nghiệm, tại các trạng thái ứng suất ổn định sau một khoảng thời gian
từ biến khoảng 10-20 phút, 3 vòng lực dỡ tải/chất tải biên độ nhỏ được áp dụng với mẫu
theo hướng thẳng đứng và xoắn với biên độ biến dạng đơn, theo thứ tự tương ứng, là 0,001
và 0,0015 % để tính các đặc tính biến dạng cận đàn hồi như mô đun đàn hồi Young theo
phương đứng Ez, mô đun kháng cắt Gz(, và hệ số Poisson (z(. Các hình 3a đến 3c cho
thấy các ví dụ tính toán điển hình các giá trị này đo bởi P-LDT từ vòng lực biên độ nhỏ thứ
hai trong IC (thí nghiệm TOYOG10).
III. Kết Quả thí nghiệm và thảo luận
3.1 Mô đun Young Ez
Các giá trị Ez đo bởi P-LDT được chuẩn hoá bởi hàm hệ số rỗng f(e) = (2,17 - e)2/(1 + e)
(Hardin và Richart, 1963).
Hình 4. Ez trong IC, tải 3 trục (a) và cát xoắn (b)
20 40 60 80 100100 200 40020
40
60
80
100100
200
400
(a)
1m
Ez/f(e) ~'
z
m
IC, m=0.447
TE and TC ('=100 kPa), m=0.523
f(e)=(2.17-e)2/(1+e)
TOYOG19
Ez/f(
e)
(MP
a)
'z (kPa)
-60 -40 -20 0 20 40 600
50
100
150
200
250
300
350
(b)
TSA, 'z=2'
=200 kPa
TSI, 'z='
=100 kPa
TOYOG11
TOYOG16
TOYOG19
f(e)=(2.17-e)2/(1+e)
TOYOG10
TOYOG11
TOYOG16
TOYOG19
Cyclic torsional loadings
Ez /f
(e)
(MP
a)
z
(kPa)
20 40 60 80 100100 200 40020
40
60
80
100100
200
400
(a)
1n
f(e)=(2.17-e)/(1+e)2 G
z/f(e) ~('
z'
)
0.5n
TOYOG19
IC, n=0.472
TE and TC, '=100 kPa, n=0.572
Gz /f
(e)
(MP
a)
('z'
)
0.5 (kPa)
1
Hình 5. Gz( trong IC, tải 3 trục (a) và cắt xoắn (b)
Trong quá trình cố kết đẳng hướng IC và tải 3 trục tuần hoàn, khi không có sự quay trục
ứng suất chính từ trục vật liệu, Ez/f(e) có thể được mô phỏng như là một hàm số của (‟zm (ví
dụ thí nghiệm TOYOG19, hình 4a). Các giá trị trung bình của m không biến đổi lớn với các
đường ứng suất đã trải qua. Sự khác nhau giữa các giá trị m này có thể là do sự phá huỷ kết
cấu đất, gây ra bởi mẫu chịu cắt với các tỷ số ứng suất R khác nhau trong các đường ứng
suất khác nhau, ví dụ, TC và TE. Quan hệ Ez/f(e) ~ (‟zm nói trên phù hợp với kết quả của
Hardin (1978).
Khi chịu tải xoắn tuần hoàn với sự quay các trục ứng suất chính từ các trục vật liệu
(đường TSI và TSA; hình 4b), sự suy giảm các giá trị Ez/f(e) theo ứng suất tiếp (z(, tỷ số
ứng suất R đã được quan sát. Lịch sử ứng suất cũng ảnh hưởng sự suy giảm này, dẫn tới
sự khác nhau về giá trị Ez/f(e) giữa các nhánh gia tải và dỡ tải như đã quan sát trong thí
nghiệm TOYOG11.
3.2 Mô đun kháng cắt Gz(
Trong đường IC và tải 3 trục tuần hoàn, Gz(/f(e) có thể được mô phỏng như là một hàm
số của ((‟z (‟()0.5n (ví dụ thí nghiệm TOYOG19, hình 5a). Các giá trị n biến đổi nhỏ trong các
đường ứng suất đã trải qua. Sự khác nhau giữa các giá trị n nhận được từ các đường ứng
suất khác nhau có thể là do sự phá huỷ kết cấu đất trong quá trình cắt TC và TE với các tỷ
số ứng suất R khác nhau. Sự phụ thuộc Gz(/f(e) với ((‟z (‟()0.5 nói trên phù hợp với kết quả
của Roesler (1979).
Trong thí nghiệm xoắn tuần hoàn TSI ((‟z = (‟( = 100 kPa; hình 5b) và TSA ((‟z = 2(‟( = 200
kPa; hình 5b) với sự quay trục ứng suất chính từ trục vật liệu, sự suy giảm Gz(/f(e) phụ
thuộc vào (z( , R và lịch sử ứng suất. Những sự phụ thuộc này của Gz(/f(e) đã được quan
sát theo cách tương tự với Ez/f(e).
3.3 Hệ số Poisson (z(
Trong IC, giá trị trung bình của (z( đối với các mẫu khác nhau là 0.176.
Trong đường TC (hình 6a), các giá trị đo của (z( tỷ lệ với Rk. Nhìn chung, các giá trị k
không bằng m/2, chúng có xu hướng phụ thuộc (‟( và R. Các giá trị trung bình của k có xu
hướng tăng với sự giảm của ứng suất ngang (‟(. Phát hiện hiện tại (k ≠ m/2) trái ngược với
kết quả của Hoque (1996). Nguyên nhân có thể là Hoque đã tiến hành các thí nghiệm nén 3
trục với các giá trị tỷ số ứng suất (R ( 2) nhỏ hơn giá trị R trong nghiên cứu này.
-60 -40 -20 0 20 40 600
20
40
60
80
100
120
(b)
TSA, 'z=2'
=200 kPa
TSI, 'z='
=100 kPa
TOYOG11
TOYOG16
TOYOG19
f(e)=(2.17-e)2/(1+e)
TOYOG10
TOYOG11
TOYOG16
TOYOG19
Cyclic torsional loadings
Gz/f
(e)
(MP
a)
z
(kPa)
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 11 2 30.10.1
0.2
0.3
0.4
1k
'r='
=200 kPa
'r='
=100 kPa
TOYOG10 (TC, k=0.202)
TOYOG10 (TE)
(b)Cyclic triaxial loadings
TOYOG10 (TC, k=0.247)
TOYOG11 (TC, k=0.399)
TOYOG16 (TC, k=0.420)
TOYOG19 (TE&TC, k=0.266)
z
R='z/'
(a)
-60 -40 -20 0 20 40 600.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
TOYOG19
(b)
Cyclic torsional loading TSI ('z='
=100 kPa)
TSA ('z=2'
=200 kPa)
z
z
(kPa)
1
Hình 6. (z( trong tải 3 trục (a) và cắt xoắn (b)
Hình 6b cho thấy trong các đường TSI ((‟z = (‟( = 100 kPa) và TSA ((‟z = 2(‟( = 200 kPa),
với sự quay các trục ứng suất chính từ các trục vật liệu, sự tăng các giá trị (z( gây ra sự
giảm nhẹ các giá trị (z(. Mức độ suy giảm này cũng phụ thuộc tỷ số ứng suất R.
3.4 ảnh hưởng của sai số đặt mẫu và liên kết cuối mẫu
ảnh hưởng của sai số đặt mẫu và liên kết cuối mẫu tại mũ trên và đế đối với Ez đã
được khảo sát bằng cách so sánh các giá trị Ez đo phía ngoài mẫu bằng các sensor
không tiếp xúc (GS) và đo cục bộ bằng P-LDT. Hình 7 cho thấy các giá trị (E
(=Ez(GS)/Ez(P-LDT)) trong đường ứng suất TSI ((’z = (’( = 100 kPa). Giá trị trung bình
cho các mẫu khác nhau trong đường này: (sE = 0.986.
Các ảnh hưởng nói trên đối với Gz( được xem xét thông qua hệ số (G (= Gz((GS)/Gz((P-
LDT)). Các giá trị (G đo được trên các mẫu thí nghiệm trong đường TSI ((‟z = (‟( = 100 kPa; hình
8) cho thấy rằng tất cả các giá trị đo ngoài của Gz( đều lớn hơn các giá trị đo cục bộ. Giá trị
trung bình cho các mẫu khác nhau trong đường TSI này là (sG = 1.126. Sự khác nhau nói trên
giữa các giá trị đo ngoài và đo cục bộ của Gz( có thể do ảnh hưởng của liên kết cuối mẫu, dẫn
đến đánh giá các giá trị Gz( đo ngoài có thể thiên lớn.
Hình 7. ảnh hưởng của sai số đặt mẫu và liên kết cuối mẫu đối với Ez trong đường TSI
Hình 8. ảnh hưởng của liên kết cuối mẫu đối với Gz( trong đường TSI
-60 -40 -20 0 20 40 600.50
0.75
1.00
1.25
1.50
s
G=1.126
TOYOG10
TOYOG11
TOYOG16
TOYOG19
TSI, 'z='
r='
=100 kPa
G
z
(kPa)
1
IV. Kết luận
1) Tại các trạng thái ứng suất đẳng hướng và 3 trục khi không có sự quay trục ứng suất
chính từ trục vật liệu, các giá trị đo của Ez, Gz(, và (z( phụ thuộc chủ yếu vào các giá trị của
(‟zm, (('z(‟()0.5n, và ((‟z/(‟()k, theo thứ tự tương ứng.
2) Khi bị cắt xoắn với sự quay trục ứng suất chính từ trục vật liệu, sự suy giảm giá trị Ez, Gz(
theo sự tăng giá trị (z( đã được quan sát, mặc dù các giá trị (‟z và ((‟z(‟()0.5 được giữ không đổi.
Mức độ suy giảm đó thay đổi theo tỷ số ứng suất R(=(‟z/(‟() và lịch sử ứng suất.
3) ảnh hưởng của sai số đặt mẫu và liên kết cuối mẫu đối với Ez không quan trọng, trong khi ảnh
hưởng của liên kết cuối mẫu đối với Gz( là quan trọng.
Tài liệu tham khảo
1. Burland, J. B., Small is beautiful- the stiffness of soil at small strains. Ninth Laurits Bjerrum memorial
lecture, Canadian Geotech. J., 26, 499-516, 1989.
2. Goto, S., Tatsuoka, F., Shibuya, S., Kim, Y. S. and Sato, T., A simple gauge for local small strain
measurements in the laboratory, Soils and Foundations, 31 (1), 169-180, 1991.
3. Hardin, B. O., The nature of stress-strain behavior of soils, Proc. of Geotech. Engg. Div.
Specialty Conf. on Earthquake Engg. and Soil Dynamics, ASCE, Pasadena, 1, 3-90, 1978.
4. Hardin, B. O. and Richart, F. E., Jr., Elastic wave velocities in granular soils, J. of Soil Mech. and
Foundation Division, ASCE, 89 (1), 33-65, 1963.
5. HongNam, N., Sato, T. and Koseki, J., Development of triangular pin-typed LDTs for hollow
cylindrical specimen, Proc. of 36th annual meeting of JGS, 441-442, 2001.
6. HongNam, N. and Koseki, J., Modeling quasi-elastic deformation properties of sand. Proc. 3rd Int.
Conf. on Deformation Characteristics of Geomaterials ISLyon 03, Balkema, 1, 275-283, 2003.
7. HongNam, N., Locally measured deformation properties of Toyoura sand in cyclic triaxial and
torsional loadings and their modelling, PhD Thesis, Dept. of Civil Engineering, The Univ. of Tokyo, 2004.
8. Hoque, E., Elastic deformation of sands in triaxial tests, PhD. thesis, Dept. of civil engineering,
The Univ. of Tokyo, 1996.
9. Roesler, S, K., Anisotropic shear modulus due to stress anisotropy, J. of Geotechnical
Engineering, ASCE, 105 (7), 871-880, 1979.
10. Tatsuoka, F., Jardine, R. J., Lo Presti, D., Di Benedetto, H. and Kodaka, T., Characterising the
Pre-Failure Deformation Properties of Geomaterials, Proc. of XIV IC on SMFE, Hamburg, 4, 2129-
Sự vận động nước lỗ rỗng trong hệ thống giếng cỏt khụng hoàn chỉnh đối với nền đất yếu
ở đồng bằng sông Cửu Long Trần thị thanh(1) Nguyễn Đức Hồng(2)
1. Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam 2A Nguyễn Biểu, quận 5 - Tp. Hồ Chớ Minh Tel: 0903829867; Fax: 089238320 Email: [email protected]
2. Cụng ty TNHH TVXD Lờ Đỡnh
The moving of pore water in uncompleted
sand drain well systems to soft soil in
Mekong delta
Abstract: The moving of pore water in
uncompleted sand drain well systems to soft soil
in Mekong Delta is presented in this paper.
Based on Darcy’s law – the hydraulic law about
the flow – the authors made the review on the
factors which influence on the drainage capacity
in soft soil which was reinforced sand drain well
systems and proposed main drainage direction of
pore water.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đối với công trình đắp trên nền đất yếu có
chiều dày lớn (Hđy > 15m) và hệ số thấm nhỏ,
quá trình cố kết tự nhiên của nền đất yếu sẽ diễn
tiến rất chậm. Nếu khu vực có chiều dày lớp đất
yếu lên đến (20 ( 30)m, thời gian cố kết tự nhiên
khi xây dựng công trình đường đắp cao (Hđ (
3m) cú thể lên đến hàng trăm năm. Do đó, việc
xử lý nền để tăng tốc độ cố kết là vấn đề cần
được quan tâm trước khi tiến hành xây dựng
công trình bên trên. Để tăng tốc độ cố kết, một
trong những biện phỏp cú hiệu quả hiện nay là
xử lý nền bằng hệ thống giếng cỏt kết hợp gia tải
trước.
Để đảm bảo hệ thống xử lý nền phỏt huy
được hiệu quả thoỏt nước thỡ chiều dài giếng
cỏt phải được bố trớ hết chiều sõu vựng hoạt
động về cố kết. Điều kiện xỏc định chiều dài
giếng cát [2]:
iz = io (1)
io, iz - gradient thủy lực ban đầu và gradient
thủy lực theo chiều sõu z.
Hỡnh 1.- Xỏc định vựng hoạt động cố kết Dw theo điều kiện về gradient thủy lực
Chiều dài giếng cỏt : Lgc = Dw (2)
Hoặc là, giếng cát phải được cắm đến độ sâu z trong đất nền yếu sao cho điều kiện về ứng suất thỏa món, [1] : (vz + (z ( (1,2 ( 1,5)
(pz
6,0
lglg
lglg
vzzvz
pczvz
(3)
với (vz - Áp lực do trọng lượng bản thõn đất nền
gõy ra ở độ sõu z;
(z - Áp lực do tải trọng đắp gõy ra ở độ sõu z;
(pc - Aựp lực tiền cố kết ở độ sõu z.
z
io
iz
Dw
q
Hñy
1
Hỡnh 2.- Xỏc định chiều dài giếng cỏt Lgc theo
điều kiện về ứng suất
Theo kinh nghiệm thực tế, chiều sõu vựng
hoạt động về cố kết thường được chọn :
Dw = (1/2 ( 2/3) Hđy
( Lgc ( (1/2 ( 2/3) Hđy (4)
Đường kớnh giếng cỏt xỏc định trong phạm
vi:
d = (20 ( 60) cm (5)
Cự ly giữa hai giếng cỏt:
a = (4 ( 5).d (6)
Từ phõn tớch trờn, kết hợp với thống kờ thực
tế ở nhiều cụng trỡnh đường đắp trờn nền đất
yếu hiện nay, hệ thống giếng cỏt được sử dụng
để xử lý nền đất yếu trong khu vực cú chiều dày
lớp đất yếu khỏ lớn thường là hệ thống thoỏt
nước chưa hoàn chỉnh: giếng cỏt khụng cắm sõu
hết chiều dày vựng đất yếu.
Khi giếng cỏt được bố trớ khụng hết toàn bộ
chiều dày lớp đất yếu, địa chất đất nền khu vực
cần xử lý sẽ hỡnh thành 2 vựng phõn biệt:
- Vựng 1: Khu vực đất nền nằm trong phạm vi
chiều dài giếng cỏt
z ( Lgc
- Vựng 2: Khu vực đất nền nằm dưới mũi
giếng cỏt Lgc < z ( Hđy (4)
Hỡnh 3.- Sơ đồ hệ thống giếng cỏt khụng hoàn chỉnh
Đối với nền đất yếu cú chiều dày khoảng (20 (
30)m, khi xõy dựng cụng trỡnh đường đắp cao
(Hđ ( 3m), chiều sõu vựng chịu nộn thường xấp
xỉ chiều dày lớp đất yếu.
II. SỰ VẬN ĐỘNG CỦA NƯỚC LỖ RỖNG
DƯỚI ĐẤT ĐẾN HỆ THỐNG GIẾNG CÁT
KHễNG HOÀN CHỈNH
Theo lý thuyết cố kết thấm của K. Terzaghi
thỡ:
- Trong vựng 2 – Vựng dưới mũi giếng cỏt:
khu vực khụng chịu ảnh hưởng của giếng cỏt,
nước lỗ rỗng sẽ thoỏt theo phương đứng.
- Trong vựng 1 – Vựng cú bố trớ giếng cỏt:
nước lỗ rỗng sẽ thoỏt theo phương thẳng đứng
và phương xuyờn tõm.
Tuy nhiờn, trong thực tế, chuyển động của
1
nước lỗ rỗng theo 2 phương diễn tiến như thế
nào vẫn là vấn đề cần được nghiờn cứu.
Giả thiết :
Đất nền là bóo hũa đồng nhất
Dũng thấm của nước lỗ rỗng trong đất nền
tuõn theo định luật Darcy cho dũng bóo hũa.
Hệ số thấm là hằng số: sự cố kết xảy ra do
sự thay đổi hệ số rỗng trong đất nền
Xột hệ thống giếng cỏt khụng hoàn chỉnh,
với: d - đường kớnh giếng cỏt
a - khoảng cỏch giữa hai tim giếng cỏt
De - khoảng cỏch tớnh toỏn giữa hai giếng cỏt
lo - chiều dài đường thấm theo phương ngang
23
3 dalo
trong đú:
Lgc - chiều dài giếng cỏt
Hđy - chiều dày lớp đất yếu
Ha - chiều sõu vựng chịu nộn
Đối với giếng cỏt khụng hoàn chỉnh:
Lgc < Ha
Tại điểm M trong phạm vi đất nền cú bố trớ
giếng cỏt,
1. Phõn tớch thành phần gradient thủy lực
của dũng thấm, [2]:
theo phương đứng theo phương ngang
Hỡnh 4.- Thành phần gradient thủy lực của dũng thấm
Gradient thủy lực của dũng thấm xột theo phương đứng:
gcn
vMax
gc
NM
vL
U
L
hh
dl
dhi
1.
0
( gcn
vMax
vL
Ui
.
Gradient thủy lực của dũng thấm xột theo phương ngang :
on
hMax
o
IMh
l
U
l
hh
dl
dhi
1.
0
1
( on
hMax
hl
Ui
.
Do ỏp lực nước theo mọi phương đều bằng nhau :
UhM = UvM = UM
( gcn
Mv
L
Ui
.
on
Mh
l
Ui
.
Xột tỉ số gradient thủy lực theo 2 phương :
o
gc
M
gcn
on
M
v
h
l
L
U
L
l
U
i
i
..
.
(7)
Do Lgc >> lo nờn gradient thủy lực theo phương ngang lớn hơn rất nhiều lần gradient thủy lực
theo phương đứng.
2. Phõn tớch khả năng thoỏt nước của dũng thấm (lưu tốc dũng thấm trong quỏ trỡnh cố kết), [3] :
Vận tốc thoỏt nước theo phương ngang :
Vh = Kh.ih
Vận tốc thoỏt nước theo phương đứng :
Vv = Kv.iv
với:
Kh, Kv - hệ số thấm của đất nền theo phương ngang và theo phương đứng
ih, iv - gradient thủy lực theo phương ngang và theo phương đứng
Xột tỉ số vận tốc thoỏt nước theo hai phương:
o
gc
vv
hh
v
h
l
Lm
iK
iK
V
V.
.
. (8)
Trong đú , [1] :
m = 52 v
h
v
h
K
K
C
C
3. Phõn tớch lưu lượng thấm (lưu lượng nước lỗ rỗng thoỏt ra trong quỏ trỡnh cố kết), [3]:
Lưu lượng nước thoỏt theo phương ngang :
Qh = Vh.(xq
Qh = Kh. ih (.d.Lgc
với :
(xq - diện tớch xung quanh của 1 giếng cỏt
d - đường kớnh giếng cỏt
Lgc - chiều dài giếng cỏt
Lưu lượng nước thoỏt theo phương đứng :
Qv = Vv.F
1
2222
.4
.44
.. daiKda
iKQ vvvvv
với:
F - diện tớch thấm theo phương đứng trong phạm vi ảnh hưởng của 1 giếng cỏt
a - cự ly giữa hai giếng cỏt
Xột tỉ số lưu lượng thấm theo 2 phương :
2222
...4
4/...
....
da
dL
l
Lm
daiK
LdiK
Q
Q gc
o
gc
vv
gchh
v
h
22
2
.
.4
dal
dLm
Q
Q
o
gc
v
h
(9)
Khảo sỏt một vài số liệu về hệ thống giếng cỏt thường được sử dụng trong thực tế
Xột trường hợp: 2v
h
v
h
K
K
C
C, sử dụng cỏc cụng thức 7, 8 và 9, tớnh cho cỏc giếng cỏt thường
được sử dụng hiện nay trong việc xử lý nền đất yếu vựng Đồng Bằng Sụng Cửu Long dướiỷ cỏc
cụng trỡnh đường đắp cao: d = 0,3m; d = 0,4m, thu được cỏc giỏ trị: gradient thủy lực của dũng thấm
(ih/iv), lưu tốc dũng thấm (Vh/Vv), lưu lượng thấm (Qh/Qv) như ở bảng 1.
Bảng 1. Bảng so sỏnh tỉ số ih/iv, Vh/Vv, Qh/Qv
d(m) Lgc
(m) a lo ih/iv Vh/Vv Qh/Qv
0,3 10 a = 4d 0.543 18,4 36,8 327,4
12 22,1 44,2 471,5
14 25,8 51,6 641,7
15 27,6 55,2 736,6
16 29,5 58,9 838,1
17 31,3 62,6 946,2
0,3 10 a = 5d 0,716 14,0 27,9 155,2
12 16,8 33,5 223,5
14 19,6 39,1 304,2
15 20,9 41,9 349,2
16 22,3 44,7 397,3
17 23,7 47,5 448,5
0,4 10 a = 4d 0,724 13,8 27,6 184,2
12 16,6 33,1 265,2
14 19,3 38,7 361,0
15 20,7 41,4 414,4
16 22,1 44,2 471,5
17 23,5 47,0 532,2
0,4 10 a = 5d 0,95 10,5 21,1 87,7
12 12,6 25,3 126,3
14 14,7 29,5 171,9
15 15,8 31,6 197,4
1
16 16,8 33,7 224,6
17 17,9 35,8 253,5
III. NHẬN XẫT
Khi nền đất yếu được xử lý bằng hệ thống giếng cỏt, cú Ch = 2Cv,
Gradient thủy lực theo phương ngang lớn hơn gradient thủy lực theo phương đứng từ (10 ( 30)
lần:
ih = (10 ( 30). iv
Vận tốc thoỏt nước theo phương ngang lớn hơn vận tốc thoỏt nước theo phương đứng từ (20 (
60) lần:
Vh = (20 ( 60). Vv
Lưu lượng nước thoỏt theo phương ngang lớn hơn lưu lượng nước thoỏt theo phương đứng từ
(80 ( 900) lần:
Qh = (80 ( 900). Qv
* Đối với đất nền cú tỉ số Ch/Cv càng lớn thỡ tỉ số Vh/ Vv và Qh/ Qv càng cao
Gọi Q - tổng lưu lượng nước thoỏt ra trong quỏ trỡnh cố kết, ta cú mối tương quan giữa Qh và Qv
theo Q như sau:
Qh = (98,8% ( 99,9%). Q
Qv = (0,1% ( 1,2%). Q
Qua kết quả phõn tớch trờn, lượng nước lỗ rỗng trong đất nền cú xử lý giếng cỏt được gia tải
trước sẽ thoỏt ra ngoài chủ yếu theo phương ngang. Do ảnh hưởng của tổn thất dọc đường, lượng
nước rất ớt thoỏt theo phương đứng sẽ hầu như khụng cũn.
Thực chất chuyển động của từng chất điểm nước qua cỏc lỗ rỗng của đất là rất phức tạp. Việc
nghiờn cứu những đặc trưng của dũng thấm: lưu lượng thấm, lưu tốc thấm, tổn thất dọc đường …
khụng thể chỉ hoàn toàn căn cứ vào lý thuyết thuần tỳy. Để cú được những nhận xột quan trọng và
kết luận chớnh xỏc, cần cú những kết quả tớnh toỏn cụ thể từ quỏ trỡnh nghiờn cứu trờn cỏc cụng
trỡnh thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Quy Trỡnh Khảo Sỏt Thiết Kế Nền Đường ễ Tụ Đắp trờn Đất Yếu – 22TCN 262-2000 - Bộ Giao Thụng Vận Tải xuất bản, Hà Nội 2001 P.Lareal, Nguyễn Thành Long, Lờ Bỏ Lương … - Cụng trỡnh trờn đất yếu trong điều kiện Việt Nam.- Đại học Bỏch khoa Tp. HCM, 2000. P.G.Kixelev, A.D. Ansun, N.V. Danhisenko,… – Sổ Tay Tớnh Toỏn Thủy Lực; 1984. R.Whitlow – Cơ Học Đất - NXB Giỏo dục - 1996.
Trần thị thanh(1) Nguyễn Đức Hồng(2)
Người phản biện: PGS.TS. Đỗ Như Tráng; PGS.TS. Nghiêm Hữu Hạnh 1. Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam 2A Nguyễn Biểu, quận 5 - Tp. Hồ Chớ Minh Tel: 0903829867; Fax: 089238320 Email: [email protected]
1
2. Cụng ty TNHH TVXD Lờ Đỡnh
-------------------------------------
Một vài lưu ý khi đánh giá điều kiện địa chất công trình trong vùng lũ quét và lũ bùn đá Trần văn tư* Phòng Địa kỹ thuật Viện Địa chất - Viện khoa học công nghệ Quốc gia Địa chỉ: 84 Phố Chùa Láng - Hà Nội
Some attentions in appreciation of engineering geological condition in the flashflood and
debrisflow region
Abstract: Presents in the text are the special attentions in forming the engineering geological map in
the flashflood and debrisflow region. That is the distribution of flashflood and debrisflow. Others
dynamic activities of engineering geologies such as tectonic, earthquake, slip, collapse, and so on are
interested. Especially, it much be determined fracture region due to tectonic activity and the colovi
region. In this region, intensity of rock massive is strongly decreased. It is obvious in place there is a
water-underground appearing.
I - Một số khái niệm
Lũ quét và lũ bùn đá là một thiên tai đã và đang xảy ra ngày càng mạnh ở các tỉnh miền núi nước ta.
Trong các bài báo mà tác giả công bố [2-7], đã bước đầu định nghĩa, phân loại các loại hình lũ quét xuất
hiện ở các khu vực nêu trên. Những kết luận đó phù hợp với tình hình đã và đang xảy ra trên thế giới.
Trong bài báo này tác giả phân tích sự tương tác qua lại giữa các yếu tố địa chất công trình với sự hình
thành và phát triển lũ quét và lũ bùn đá từ đó lưu ý khi lập bản đồ địa chất công trình phục vụ cho công
tác quy hoạch và xây dựng, nhằm hợp lý khi khai thác lãnh thổ và nâng cao độ an toàn khu vực.
Có thể sơ lược một vài khái niệm về lũ quét và lũ bùn đá. Nguyên tắc phân loại một đối tượng trong tự
nhiên phải dựa trên một trong các yếu tố chính của hệ thống nhân quả. ở đây, xét về nguyên nhân hình
thành và phát triển, lũ quét được phân làm 3 loại, [4,7]:
Lũ quét nghẽn dòng là loại hình lũ được hình thành trên thung lũng sông hoặc trũng giữa núi
(hoặc cánh đồng Karst) do dòng nước lũ bị tắc nghẽn (với nhiều nguyên nhân) sinh ra. Lũ xảy ra với
cường suất lớn (tốc độ dòng lớn, mức nước lên nhanh), biên độ lũ lớn (độ sâu ngập lụt lớn) và lượng
vật chất (rác rưởi, bùn cát) dòng nước mang theo lớn. Có thể kể ra các trận lũ quét nghẽn dòng xảy
ra tại TP Điện Biên Phủ (1996), TX Sơn La (1989), trên suối Nam Cường (Bắc Kạn, 1981), TX Lạng
Sơn (1986), Hương Khê, Hương Sơn (Hà Tĩnh, 2002). Lũ quét nghẽn dòng là loại hình phổ biến ở
miền núi. Chúng được hình thành do tự nhiên song cũng có khi do nhân tạo. Lũ quét nghẽn dòng xảy
ra do đường QL8 qua Hương Sơn, hoặc đường QL1 qua miền Trung là một ví dụ điển hình do con
người tạo nên lũ quét nghẽn dòng.
Lũ quét sườn xảy ra chủ yếu trên sườn dốc tại các vùng tập trung nước mặt. Đây là các suối có
nước thường xuyên hoặc không thường xuyên cấp I và II theo phân loại của Horton. Đặc trưng của lũ
quét sườn là tốc độ rất lớn, xảy ra rất nhanh mang theo nhiều vật chất sườn (Flashflood). Lũ quét sườn
có thể xảy ra bất kỳ nơi nào ở miền núi, khi có đủ điều kiện về mưa. Các trận lũ quét sườn xảy ra mạnh ở
1
Quảng Ninh, Hoàng Liên Sơn, Bắc Trung Bộ v.v..
Lũ quét hỗn hợp xảy ra trong trũng có kích thước nhỏ, có đặc trưng trung gian của lũ quét nghẽn
dòng và lũ quét sườn: Vận tốc dòng chảy lớn, chiều sâu ngập tương đối lớn. đây là loại hình lũ quét xảy
ra phổ biến ở miền núi và thường gây ra tổn thất lớn về người và của. Có thể kể ra các trận lũ quét hỗn
hợp tại Quân Cây (Thái Nguyên) năm 1969 làm chết 26 học sinh trung cấp cơ điện. Trận lũ quét ở Nậm
Cuổi năm 2000 làm chết 39 người là trận lũ quét hỗn hợp kết hợp với lũ bùn đá, v.v..
Lũ bùn đá (mudflow, debrisflow) là một loại hình lũ do dòng nước có lượng vật chất đậm đặc bùn đá
và động năng lớn, [8]. Hầu hết thiệt hại do chúng gây ra đều do đất đá va đập, vùi lấp, cuốn trôi. Lũ bùn
đá phát sinh từ thượng nguồn các suối nhỏ, hầu hết là phụ lưu bậc I, II, nơi đất đá bị trượt lở mạnh và
tuôn chảy ra các cửa suối hợp lưu với các sông suối lớn hơn. Có thể kể ra những trận lũ bùn đá lớn đã
xảy ra tại TT Mường Lay (Lai Châu, 1996), Du Tiến (Hà Giang, 2004), v.v..
Dân cư miền núi đang sinh sống và canh tác ở các trũng giữa núi, các cửa suối, sườn núi, trên các sản
phẩm được tạo thành trong quá trình hoạt động trượt lở, lũ quét và lũ bùn đá. Theo điều tra, hầu hết các
khu tập trung kinh tế-xã hội hiện nay ở miền núi đều có thể xảy ra lũ quét với cường độ và tần suất khác
nhau. Trong những vùng chịu lũ quét đó, cường độ và tần suất lũ quét xảy ra không đồng nhất. Như vậy
bài toán quy hoạch kiến trúc trong vùng chịu thường xuyên lũ quét đặt ra rất thời sự. Lũ quét và lũ bùn đá
là một trong các quá trình động lực tự nhiên xảy ra đột ngột nhằm tạo ra sự cân bằng trên bề mặt đất.
Lịch sử phát triển của bề mặt Trái Đất gắn liền những hoạt động nội sinh và các quá trình ngoại sinh (các
quá trình hoạt động đột ngột và từ từ). Hoạt động kiến tạo hình thành nên các dị thường địa hình, các quá
trình ngoại sinh một mặt nào đó có xu hướng san bằng các dị thường này.
Quy hoạch xây dựng trong vùng đã và đang xảy ra lũ quét và lũ bùn đá cần thiết phải lưu ý:
Tránh nơi thường xảy ra cường độ mạnh về lũ quét và lũ bùn đá;
Đánh giá đúng điều kiện địa chất công trình nền đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng.
Bài báo phân tích các điều kiện địa chất công trình trong vùng thường xuyên xảy ra lũ quét và lũ
bùn đá. Ví dụ được trích dẫn ở thị trấn Na Pheo là thủ phủ huyện Mường Lay được chỉ ra trên hình 1.
Trong ví dụ mà tác giả trích dẫn chủ yếu về địa chất động lực công trình, không mô tả chi tiết các yếu
tố khác.
1
Hình 1. Bản đồ địa chất công trình
thị trấn Mường Lay mới
II. Một số yếu tố địa chất động lực công trình đặc biệt
( Hoạt động kiến tạo và kiến tạo hiện đại
Các trũng giữa núi hoặc những nơi cửa suối được hình thành chủ yếu do hoạt động kiến tạo, kiến
tạo hiện đại, đặc biệt là các hoạt động nâng, hạ. Hoạt động kiến tạo-kiến tạo hiện đại tạo ra sự phân
cắt địa hình lớn, làm phá huỷ đá gốc, tăng chiều dày phong hoá đá. Đới hoạt động kiến tạo tuỳ thuộc
mức độ và phạm vi hoạt động của các đứt gãy. Các trũng giữa núi lớn thường gắn liền với hoạt động
đứt gãy có tính khu vực như Điện Biên, Tuần Giáo, Lai Châu, Than Uyên, Phù Yên, Lạng Sơn, Lộc
Bình, …. Đây là các thành phố, thị xã, thị trấn ở các tỉnh miền núi. Các trũng nhỏ được tạo thành từ
các hoạt động đứt gãy cấp 2 hoặc 3, cũng thường gắn với các xã lớn, các làng, bản, tập trung hàng
nghìn người sinh sống. Các trũng lớn thường rất nhạy cảm với tác động của động đất. Một ví dụ điển
hình là thị xã Lai Châu. Các công trình xây dựng được xây dọc theo hai bên bờ suối Nậm Lay. Sóng
địa chấn thường xuất hiện vuông góc với phương đứt gãy Điện Biên – Lai Châu gây ra các hoạt động
trượt lở và phá hoại công trình xây dựng.
Hoạt động kiến tạo thường tạo ra hệ thống khe nứt kiến tạo làm giảm đáng kể cường độ khối đá.
Với tác động của phong hoá và nước, rất dễ gây ra trượt lở, lũ bùn đá. Ngoài ra các hiện tượng địa
chất động lực công trình khác cũng gia tăng như xói mòn, đá lăn đá đổ. Như vậy, khi lập bản đồ địa
chất công trình cần thiết phải xác định rõ ranh giói hoạt hoạt động của các đứt gãy, nếu có thể phải
tiến hành nghiên cứu chi tiết về vi phân vùng địa chấn. Thứ hai là phải có đánh giá về cường độ khối
đá, đặc biệt ảnh hưởng của nước đến cường độ khối đá tại các vùng có nguy cơ lũ bùn đá.
( Hoạt động trượt lở và lũ bùn đá
1
Hình 2. Khối trượt dọc trên đứt gãy
Điện Biên-Lai Châu (tại TX Lai Châu)
Khu vực miền núi với sự phân dị địa hình, hoạt động trượt lở, lũ bùn đá được đặc biệt quan tâm.
Hai hiện tượng trượt lở và lũ bùn đá có sự liên quan rất mật thiết về nguyên nhân hình thành và phát
triển. Tuy nhiên, lũ bùn đá còn liên quan trực tiếp đến sự hình thành dòng nước trên sườn. Thường
dòng bùn đá lớn và nguy hiểm đều xuất phát từ những nơi có trượt lở lớn. Dòng bùn đá liên quan
đến các khối trượt lở hoặc sạt nhỏ thì thường làm tổn hại về kinh tế chứ không nguy hiểm lớn về xã
hội và môi trường. Như vậy, phân vùng lũ bùn đá trước hết theo nguyên tắc phân vùng trượt lở. Kết
hợp vào đó là sự phân tích địa hình, địa chất và chế độ mưa để dự đoán khả năng hình thành và
phát triển lũ bùn đá. Tuy nhiên thực tế lũ bùn đá xảy ra ở các khu vực đất đá bị phá huỷ do hoạt động
kiến tạo và liên quan đến các đứt gãy. Cần thiết phải lưu ý rằng, về mặt trượt lở, khối đất đá mặc dù
bị phá huỷ mạnh mẽ sẽ cân bằng trong tổ hợp các điều kiện về địa hình, tính chất vật lý cơ học đất,
đá, mức độ xuất hiện nước ngầm, v.v.. Nhưng vẫn có thể hình thành lũ bùn đá khi có điều kiện về
mưa và hình thành dòng chảy. Như vậy, sự hình thành lũ bùn đá còn mang tính chất cục bộ về không
gian và thời gian. Đó là điều khó khăn khi phân vùng và dự báo loại hình thiên tai này.
( Lũ quét
Như trên đã phân tích, lũ quét hình thành và phát triển phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên và
nhân tạo. Phân tích ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên để đi đến phân vùng dự báo. Phân
tích ảnh hưởng của các điều kiện nhân tạo để đi đến các biện pháp phòng chống có hiệu quả.
Trong một vùng có thể xảy ra nhiều loại hình lũ quét như đã nêu tuỳ thuộc vào điều kiện tự
nhiên và nhân tạo. Lũ quét nghẽn dòng có thể xảy ra trên toàn khu vực trũng hoặc cục bộ trên
nhiều đoạn suối khác nhau ví dụ ở thị trấn Mường Lay mới (bản Na Feo) lũ quét nghẽn dòng có
thể xảy ra ở các thềm tích tụ của suối Mường Muôn. Lũ quét sườn chủ yếu xảy ra ở khu vực ven
đồi núi và tồn tại các suối cấp I và II như đối diện bên kia suối của bản Na Pheo. Lũ quét hỗn hợp
có thể xảy ra ở những khu vực thuận lợi như thượng nguồn của suối Mượng Muôn. Như vậy lũ
quét xảy ra trong một khu vực trũng giữa núi hoàn toàn không đồng nhất. Lập bản đồ địa chất
công trình cần thiết phải chỉ ra những khu vực chịu tác động của lũ quét. Những điều chỉ ra ở đây
rất có ích trong quy hoạch kinh tế - xã hội vùng.
1
Hình 3. Vết tích trận lũ bùn đá
tại thị trấn Mường Lay cũ
III. Các tướng đất đá
Trũng giữa núi được bồi đắp bởi các sông chảy qua tạo ra các bậc thềm tích tụ. Như vậy, ở
trũng giữa núi xuất hiện các vùng địa chất công trình với tính chất rất khác nhau. Khu vực sát
dòng chảy là các thành tạo aluvi hiện đại; khu vực sát chân núi được thành tạo bởi các tướng
proluvi, hoặc hỗn hợp proluvi, deluvi. Trên sườn đặc biệt là tướng colovi hình thành trong quá
trình sạt lở.
( Vùng phá huỷ đất đá do hoạt động kiến tạo
Hoạt động địa chất động lực công trình trong vùng này cũng có nhiều đặc thù. Đây là vùng
làm giảm đáng kể cường độ khối đá, chiều dày phong hoá lớn, thường đá bị phá huỷ tạo ra các
đới khối tảng. Tuỳ thuộc loại đất đá mà mức độ nguy hiểm với trượt lở và lũ bùn đá khác nhau.
Với đá phiến cổ, đặc biệt đá phiến sét xerexit thường mức độ phong hoá cao. Trong khối đá có
các thành phần bị phong hoá hết, có các đá tảng cường độ cao. Khi xảy ra lũ bùn đá thường rất
nguy hiểm. Trận lũ bùn đá tại Mường Lay năm 1996 là một ví dụ. Nghiên cứu địa chất công
trình trong vùng này phải chỉ ra được mức độ nứt nẻ và phong hoá đá. Từ đó chỉ ra cường độ
khối đá, ảnh hưởng của nước đến cường độ khối đá.
( Vùng colovi
Đây là vùng với tướng tầng phủ dày và đất đá có cấu tạo phức tạp từ khối tảng cho đến đất
bở rời. Chúng được hình thành do sạt lở đất đá từ trên xuống. Quá trình hình thành có thể từ từ
hoặc đột biến. Thường địa hình cũng tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho dân cư và hoạt động
kinh tế. Tuy nhiên, tưóng đất đá này rất mất ổn định khi gặp nước và động đất. Theo điều tra
khảo sát của chúng tôi hầu hết các trũng giữa núi có dạng thung lũng hẹp ở vùng Tây Bắc đều
tồn tại vùng colovi ở vùng rìa từ độ cao từ mặt trũng lên 40-50 m.
1
Hình 4. Đới phá huỷ và vùng colovi-deluvi
dọc theo đứt gãy Điện Biên – Lai Châu
( Vùng proluvi
Tại các cửa suối lớn tồn tại vùng với tướng proluvi cổ. Có thể phân biệt hai tướng: proluvi và proluvi-
aluvi. Tướng proluvi thường hình thành qua trận lũ bùn đá và tướng proluvi-aluvi hình thành từ từ. Hai
tướng này được phân biệt bằng thành phần đất đá. Tướng proluvi thường đất đá thô được cấu tạo từ
các cuội tảng lẫn dăm sạn. Trong khi đó tướng proluvi-aluvi hạt đều hơn mặc dù vẫn có các cuội tảng
song tỷ lệ nhỏ. Với vùng được hình thành từ quá trình proluvi, có thể trong lịch sử đã xảy ra lũ bùn đá
nghiêm trọng. Dân cư sống trên đó phải được cảnh báo để phòng trừ khi bất trắc. Tuy nhiên, tránh sinh
sống và xây dựng công trình trên vùng đó là tốt nhất. Vùng được hình thành với quá trình proluvi-aluvi
có thể sinh sống và canh tác, song phải có tác động bằng các biện pháp công trình hoặc phi công trình.
( Vùng thềm hiện đại
Được hình thành bởi bồi tích sông chảy qua trũng giữa núi, tuỳ thuộc vào kích thước, hình dạng
của trũng mà bãi bồi hiện đại có tướng aluvi hoặc aluvi-proluvi. Lũ quét nghẽn dòng mang vật liệu
đến bồi đắp cho trũng giữa núi tạo nên một khu vực thích hợp cho phát triển kinh tế – xã hội ở miền
núi. Đó chính là sự tương tác giữa các yếu tố địa chất động lực công trình và hoạt động nhân sinh
kinh tế.
Sự khác biệt chủ yếu là ở thành phần vật chất của trầm tích. Với địa hình thấp, hầu hết khu vực
này chịu lũ quét nghẽn dòng hoặc hỗn hợp. Mực nước dâng cao 1-2 m, cá biệt có thể lên đến 3-4 m
(xã Trường Sơn, Quảng Bình). Sau khi nước rút có lượng lớn cát sỏi lấp bề mặt gây khó khăn cho
canh tác. Nhiều nơi (Điện Biên Phủ, năm 1996) có lớp phù sa dày 0,5m trên đường đi và bản làng
gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Như vậy, dân cư sinh sống trong khu vực cần phải được cảnh
báo sống chung với lũ quét. Cường độ lũ quét tuỳ thuộc vào diễn biến mưa và khai thác mặt đệm
trong lưu vực.
1
Hình 5. Khu vực chịu lũ quét
nghẽn dòng tại Na Pheo
IV. Một số nhân xét thay kết luận
1) Lập bản đồ địa chất công trình trong vùng chịu lũ quét và lũ bùn đá là vấn đề mới trong lĩnh vực
chuyên môn ở nước ta. Cần thiết phải có đánh giá chi tiết các vấn đề kể trên nhằm đảm bảo an toàn về
điều kiện kinh tế – xã hội. Tránh những điều xảy ra đáng tiếc như lũ quét xảy ra ở thị xã Yên Bái vào mùa
mưa năm nay.
2) Mặc dù lũ quét và lũ bùn đá đã và đang được chú ý nhiều của dư luận và các cấp quản lý, song vẫn
chưa có sự thống nhất về phân loại, bản chất hình thành và phát triển ở ngay trong các nhà nghiên cứu
chuyên ngành. Mỗi chuyên môn sâu lại đánh giá cao nguyên nhân của ngành mình. Ngay phân biệt lũ quét
và lũ bùn đá cũng chưa có sự thống nhất cao.
3) Cần thiết phải có quy phạm tạm thời về xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp trong vùng
thường xuyên hoặc có nguy cơ xảy ra lũ quét và lũ bùn đá.
Tài liệu tham khảo
1. Cao Đăng Dư, Nghiên cứu nguyên nhân hình thành và các biện pháp phòng tránh lũ quét. Đề tài cấp
Nhà nước, Hà Nội, 1995.
2. Vũ Cao Minh và nnk, Điều tra đánh giá hiện tượng trượt lở-lũ bùn đá ở Lai Châu và đề xuất biện
pháp phòng chống. Đề tài điều tra cơ bản cấp nhà nước, 1986 và Đề tài cùng tên cấp Tỉnh, UBNN tỉnh Lai
Châu, 1997, Hà Nội, 1998.
3. Tài liệu hội thảo chuyên đề phòng tránh lũ quét miền núi tại Điện Biên Phủ 3/1996, tại Yên Bái 1998,
và tại Hà Giang, 2002.
4. Trần Văn Tư, Nghiên cứu cơ sở khoa học của sự hình thành và phát triển lũ lụt miền núi (trong đó
có lũ quét), đề xuất các giải pháp cảnh báo, dự báo và giảm nhẹ cường độ thiên tai cùng các thiệt hại. Đề
tài cấp Trung tâm KHTN & CNQG, 1998-1999, Hà Nội, 2000.
5. Trần Văn Tư và nnk, Nghiên cứu đánh giá tai biến lũ quét – lũ bùn đá Bắc Trung Bộ. Đề tài nhánh
của đề tài cấp Nhà nước: nghiên cứu thiên tai địa chất. Viện Địa chất, 2001.
6. Trần Văn Tư, Quá trình địa Cơ học với sự hình thành và phát triển lũ quét, lũ bùn đá. Tuyển
tập hội nghị cơ học đá toàn quốc 2002, Hà Nội 2002.
7. Trần văn Tư, Về sự hình thành và phát triển lũ quét nghẽn dòng ở trũng giữa núi và cánh đồng
Karst. Tạp chỉ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, No 10.2003, 1302-1304, 2003
1
Trần Văn Tư, Cơ sở khoa học phân vùng dự báo lũ quét sườn. Tạp chí các KH về Trái Đất, chuyên
san 2005.
-----------------------------------
Sự phân bố về mặt định lượng các thành phần kháng bên và kháng mũi của cọc khoan nhồi trong quá trình cọc chịu tải
Vũ công ngữ1 Nguyễn hùng sơn1
Distribution of pile skin resistance capacity and point capacity of bored piles carrying
compressive loads
Abstract: In this paper the authors quantitatively analyze distribution of pile skin capacity and point
capacity of bored piles while the piles carry compressive loads. The computations are carried out at Van
Quan building place (Hatay province) and Dai Kim apartment building (Hanoi) with help of PLAXIS software.
I. Mở đầu
Sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền
được qui định bởi hai thành phần là sức kháng
bên và sức kháng mũi của cọc. Nhiều thí nghiệm
hiện trường, [3] với các cọc khoan nhồi đã cho
thấy sự huy động của hai thành phần này khi cọc
chịu tải trọng dọc trục là không đều nhau. Ngay
khi tác dụng tải trọng lên cọc, sức kháng bên sẽ
được huy động ngay và hầu như toàn bộ tải
trọng này là do sức kháng bên tiếp nhận. Nếu tải
trọng tiếp tục tăng thì một phần tải trọng sẽ được
tiếp nhận bởi sức kháng mũi cọc. Khi này sức
chịu tải cực hạn của cọc khoan nhồi được tính
bằng tổng sức kháng bên cực hạn và sức kháng
mũi cực hạn của cọc. Trong nhiều trường hợp
khác với các loại đất/đá giảm yếu khi có biến
dạng lớn, nếu ở một dịch chuyển khá nhỏ nào
đó, sức kháng bên của cọc đã đạt giá trị cực
hạn, nhưng nếu cọc vẫn tiếp tục dịch chuyển
xuống dưới thì giá trị sức kháng bên lại giảm đi
trong khi đó sức kháng mũi của cọc vẫn tăng lên.
Lúc này để xác định sức chịu tải cực hạn của
cọc, chúng ta cần nghiên cứu, đánh giá riêng
từng thành phần kháng bên và kháng mũi của
cọc trong phạm vi dịch chuyển giới hạn của cọc.
Để nghiên cứu sự phân bố và đánh giá định
lượng các thành phần kháng bên cũng như
kháng mũi của cọc khoan nhồi trong quá trình
cọc chịu tải. Trong bài báo này, các tác giả đã sử