Xác định tính chất cơ lý của đất đá phục vụ thiết kế các công trình khu vực ven biển Quảng Nam

• Create by: Administrator
• Research
• 10/01/2017

1. Đặt vấn đề

Để có số liệu tin cậy về tính năng xây dựng của đất đá phục vụ thiết kế thi công công trình xây dựng cũng như triển khai nhiều dự án kinh tế khác nhau trên lãnh thổ đồng bằng ven biển (ĐBVB) Quảng Nam, từ lâu đã có nhiều cơ quan khảo sát xây dựng, các tổ chức và các nhà khoa học nghiên cứu chuyên ngành tiến hành khoan đào, thăm dò, lấy mẫu đất đá và thí nghiệm hàng nghìn mẫu tính chất cơ lý (TCCL) đất đá ở trong phòng, cũng như ngoài hiện trường. Số liệu thí nghiệm TCCL đất đá, nhất là các loại đất trầm tích Đệ Tứ khá phong phú và lưu trữ ở nhiều cơ quan khác nhau, đặc biệt là phân tán rãi rác trong đông đảo các nhà khoa học. Trong đó, đáng kể nhất là số liệu TCCL đất đá thuộc các dự án xây dựng lớn như:  Cầu cửa Đại, cầu Nổi, cầu Bà Rén, dự án đường cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi, đề án nghiên cứu lập bản đồ ĐCTV - ĐCCT tỷ lệ 1: 50000, vùng Duy Xuyên - Tam Kỳ, đề án nghiên cứu lập bản đồ ĐCTV - ĐCCT tỷ lệ 1: 200000, vùng Bình Sơn - Hải Vân,… [1, 2, 5, 6]. Tuy nhiên, tập thể tác giả vẫn không thể vượt qua trở ngại để thu thập đầy đủ số liệu thí nghiệm TCCL hiện có đang còn lưu trữ phân tán ở nhiều cơ quan khảo sát xây dựng, các tổ chức nghiên cứu và các nhà khoa học. Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã thu thập đưa vào xử lý trên 3000 dãy số liệu (mẫu thí nghiệm), trong đó có 118 dãy số liệu (kiểm tra) do chúng tôi thực hiện trong dự án “Nghiên cứu, đánh giá tổng hợp điều kiện Địa chất công trình vùng đồng bằng ven biển Quảng Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu” [7]. Khó khăn lớn thứ hai là số liệu thí nghiệm TCCL của đất đá lại được thí nghiệm, phân tích bằng các thiết bị, phương pháp không đồng nhất, đồng thời do những thí nghiệm viên với tay nghề khác nhau thực hiện. Thực tiễn sử dụng kết quả thí nghiệm TCCL đất đã cho thấy, cùng một mẫu đất đá thí nghiệm với thiết bị, phương pháp thí nghiệm và người tiến hành khác nhau thường
cho kết quả chênh lệch nhau quá lớn, không đảm bảo độ tin cậy của số liệu. Mặt khác, số liệu TCCL đất đá thu thập được không phải là số liệu phân tích các mẫu riêng lẽ mà chủ yếu là giá trị trung bình cộng của các tính chất cơ lý theo từng loại đất đá do người xử lý kết quả thí nghiệm cung cấp. Ngay cả trong một số dự án xây dựng quan trọng, các đề án nghiên cứu quy mô lớn, số liệu TCCL đất đá phong phú cũng không được hệ thống hóa theo tiêu chí khoa học và xử lý bằng phương pháp xác xuất thống kê với độ chính xác cao để chọn các giá trị tính năng xây dựng dùng cho thiết
kế, tính toán công trình. Do vậy, việc xác định các đặc trưng cơ lý đất đá vùng nghiên cứu không những có ý nghĩa về khoa học mà còn phục vụ thiết thực cho công tác tính toán thiết kế nền móng công trình trên lãnh thổ này.

2. Phương pháp tiếp cận trong hệ thống hóa, xử lý số liệu thí nghiệm tính chất cơ lý đất đá

Từ những khó khăn và hạn chế đã đề cập ở trên, kết hợp với địa bàn nghiên cứu rộng lớn, nên tập thể tác giả sẽ hệ thống hóa và xử lý số liệu tính chất cơ lý đất đá theo phương pháp tiếp cận như dưới đây:

- Tổ hợp số liệu (hệ thống hóa) TCCL đất đá nhất thiết phải tuân thủ tối đa nguyên tắc nhóm, phụ nhóm, loại thạch học và dạng hoặc tựa dạng địa chất công trình (ĐCCT).

- Các chỉ tiêu TCCL đất đá có số lượng, số liệu thí nghiệm hạn chế, kết quả thí nghiệm quá phân tán, kể cả kém chính xác sẽ không đưa vào hệ thống hóa và xử lý số liệu theo phương pháp đã chọn.

- Công tác xử lý số liệu xác định giá trị TCCL đất đá phục vụ công tác quy hoạch xây dựng trong điều kiện có nhiều hạn chế như đã nêu, thì hợp lý nhất là tiến hành theo phương pháp giá trị trung bình số học như nhiều cơ quan khảo sát xây dựng hoặc dự án nghiên cứu đã triển khai trước đây trên lãnh thổ này.

4. Kết luận

Từ những nghiên cứu nêu trên, tập thể tác giả đi đến các kết luận sau:

- Trong điều kiện số liệu TCCL có nhiều bất cập và hạn chế như trên, thì công tác hệ thống hóa và xử lý số liệu nên tiến hành theo phương pháp giá trị trung bình số học là hợp lý nhất, đồng thời vẫn đảm bảo được độ tin cậy số liệu TCCL của đất đá phục vụ công tác quy hoạch xây dựng.

- Trầm tích Đệ Tứ có cùng thành phần vật chất, nguồn gốc và thời gian thành tạo sớm lại phân bố ở độ sâu lớn thì độ ẩm, hệ số rỗng, chỉ số nén lún càng giảm, ngược lại dung trọng, lực kháng cắt, giá trị xuyên SPT càng tăng. Đối với đất dính (sét, sét pha) và đất đặc biệt (bùn sét pha, sét pha) sự biến đổi TCCL nói chung và quá trình diaghenez nói riêng còn được đánh giá qua hệ số tự nén chặt (Kd), trong đó đất dính thực thụ Pleistocen hạ, trung thuộc loại tự nén chặt cao (Kd = 0,70 - 0,16) và sức chịu tải Rn đạt tới 2,5 - 3,5 KG/cm2, còn đất dính Holocen chủ yếu đang ở giai đoạn tự nén chặt yếu đến vừa (Kd = 0,13 - 0,79). 

- Nhóm đất đặc biệt tuy phân bố gần mặt đất và bị các nhóm đất dính, đất rời Holocen, Pleistocen thượng phủ lên, nhưng hầu như chưa được nén chặt (kd= -0,31 đến -1,07), tính nén lún mạnh (a1-2= 0,068 - 0,128 cm2/kG), độ bền thấp (φ < 50, C < 0,1 kG/cm2) và sức chịu tải không đáng kể (Rn < 0,5 kG/cm2). Đây là đất yếu thực thụ, cần phải triển khai các biện pháp xử lý đất nền hợp lý để đảm bảo sự ổn định của công trình.

- Đá cứng, đá nửa cứng là nguồn vật liệu xây dựng phong phú, đồng thời cũng là nền, môi trường đảm bảo ổn định cho bất kì loại công trình thông thường nào. Đất dính, đất rời và đất đặc biệt Holocen phân bố ở phần trên có sức chịu tải thấp < 2 KG/cm2, do đó không thể làm nền hay môi trường cho các công trình mà không kèm theo các biệ n pháp xử lý đất nền. Trầm tích Pleistocen có tính nén lún thấp, độ bền cao (Rn = 2,5 -
6 KG/cm2) là môi trường, nền ổn định cho các công trình, kể cả tầng tựa cho hệ thống móng cọc.