Địa kỹ thuật (1)

Các xuất bản

Xác lập liên hệ tương quan giữa độ bền kháng nén một trục ở trạng thái khô với chỉ số RQD của thành tạo đá phiến sericite, hệ tầng A Vương khu vực thành phố Đà Nẵng

Đăng bởi: nguyenhoanggiang
Nghiên cứu khoa học
14/06/2017

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Khu vực Đà Nẵng nằm trong đới xô đụng lục địa-lục địa Đà Nẵng-Thà Khẹt (Lào) (Phan Trường Thị, 1995) [6], trong nội bộ đới có các thành tạo trầm tích lục nguyên, lục nguyên cacbonat của hệ tầng Tân Lâm (D₁tl), Long Đại (O₃-S₁lđ) và A Vương (Î₂-O₁av) lộ ra ở rìa phía Tây và chiếm trên một nửa diện tích khu vực Đà Nẵng. Phần phía Đông bị phủ bởi các trầm tích Đệ Tứ, đôi nơi lộ đá hoa của hệ tầng Ngũ Hành Sơn (C-Pnhs). Ngoài ra, Đà Nẵng còn nằm ở vị trí gần như giáp ranh với địa khối Kon Tum ở phía Tây Nam và đai uốn nếp Trường Sơn ở phía Bắc nên có các hoạt động magma phong phú như các phức hệ Đại Lộc (GaD₁đl), Hải Vân (GaT₃hv), Bà Nà (G[K₂-P]bn),... [5].

Tuy vậy, theo các tài liệu địa chất thu thập được và từ thực tiễn khảo sát cho thấy, phần lớn ở khu vực phía Đông và Đông Nam Đà Nẵng, phần dưới lớp phủ Đệ Tứ đều bắt gặp tầng đá gốc có tuổi Cambri-Ordovic sớm, thuộc hệ tầng A Vương với thành phần là: đá phiến sericite-thạch anh, đá phiến sericite-clorit xen đá phiến sét, ít hơn là cát kết dạng quartzit, thấu kính đá hoa, phổ biến nhất là đá phiến sericite-thạch anh. Đây là thành tạo được sử dụng làm nền các công trình cho giải pháp móng sâu ở khu vực ven biển Đà Nẵng.

2. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ BỀN KHÁNG NÉN VÀ CHỈ SỐ RQD CỦA ĐÁ CỨNG

Chúng ta đều biết, độ chặt của đất đá là tính chất chống lại sự phá huỷ và thành tạo biến dạng dư lớn dưới tác dụng của tải trọng mà không bị phá hoại. Độ chặt của đá cứng được đánh giá bằng sức kháng nén, kháng kéo và kháng uốn (chống cắt tức thời). Tuy vậy trong báo cáo này, chúng tôi chỉ đề cập đến cường độ kháng nén của đá. Lực kháng nén R_n là khả năng chống nén vỡ trong điều kiện nở hông của đá khi chịu tác dụng của lực nén vỡ tức thời.

Nhằm phục vụ thiết kế và thi công các công trình ngầm, nhiều năm gần đây chúng ta đã tiếp cận với một số hệ thống phân loại khối đá được sử dụng ở các nước Âu-Mỹ như: hệ thống RQD (Rock Quality Designation), RMR (Rock Mass Rating) và Q (Q system). Trong đó, hệ thống RQD, Q được nhắc đến khá nhiều trong các công trình nghiên cứu và được ứng dụng khá rộng trong thực tiễn sản xuất. RQD cũng là một trong những chỉ số được sử dụng để đánh giá độ ổn định của đá cứng nứt nẻ trong phương pháp chỉ số chất lượng Q (của Viện Địa kỹ thuật Na Uy) cùng với đặc điểm, mức độ nứt nẻ, độ sũng nước và trạng thái ứng suất tác dụng lên đất đá. Chỉ số RQD do D.U.Deere đề xuất năm 1964, là tỷ số tính theo phần trăm giữa tổng chiều dài các đoạn lõi đá có chiều dài từ 100mm trở lên dọc theo đường tim lõi với tổng chiều dài đoạn đã khoan qua (chiều dài đoạn đã khoan qua từ khoảng 2.5 - 3m). Đây là thông số đánh giá về hạng chất lượng của đá.

3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CỦA THÀNH TẠO A VƯƠNG KHU VỰC ĐÀ NẴNG

Thành tạo Paleozoi này có tuổi Cambri-Ordovic, được xếp vào hệ tầng A Vương (Trần Đức Lương & Nguyễn Xuân Bao, 1988) [5]. Mặt cắt chuẩn lộ ra dọc thung lũng sông A Vương, huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam, cách thành phố Đà Nẵng khoảng 50km về phía Tây. Hệ tầng nêu trên gồm các trầm tích lục nguyên xen các thấu kính hoặc lớp mỏng phun trào mafic, silic, đá phiến đen giàu vật chất than đôi khi gặp thấu kính cuội kết, đá vôi hoa hoá. Các đá của hệ tầng A Vương bị biến chất không đều ở nhiều mức độ khác nhau. Bề dày của hệ tầng A Vương khoảng 3000-4000m [5]. Trong khu vực Đà Nẵng, các đá hệ tầng A Vương được chia thành 3 phụ hệ [5]:

Phụ hệ tầng dưới (Î₂- O₁av₁): Thành phần thạch học chủ yếu là đá phiến sericite - thạch anh, đá phiến mica, đá phiến sericite - clorit, xen lớp mỏng đá phiến sét màu đen giàu vật chất than, thấu kính đá phiến lục, lớp mỏng cát kết dạng quarzit màu xám. Các đá phân lớp mỏng dạng sọc, bị vi uốn nếp, phân bố ở rìa Nam thành phố Đà Nẵng.

Phụ hệ tầng giữa (Î₂-O₁av₂): Thành phần đa dạng gồm cát kết dạng quarzit, phiến sericite, phiến sét dạng vi lớp, đá phiến thạch anh – sericite – clorit, đá phiến silic, đá phiến thạch anh - felspat - sericite. Đá phân lớp dạng sọc dải, phát triển vi uốn nếp, phân bố ở Hoà Vang và dọc đứt gãy Đông Bắc - Tây Nam.

Phụ hệ tầng trên (Î₂-O₁av₃): Thành phần chủ yếu là đá phiến sericite - thạch anh, đá phiến sericite - clorit, xen kẹp các lớp mỏng cát kết quarzit, các thấu kính đá hoa màu xám đến xám sáng, đá hoa sọc dải xám đen, đá phiến sericite - carbonat xen lớp mỏng cát kết quarzit. Đây là thành tạo bắt gặp trong hầu hết các hố khoan khảo sát ở khu vực phía Đông thành phố Đà Nẵng và bị phủ hoàn toàn bởi trầm tích Đệ tứ.

4. LẬP PHƯƠNG TRÌNH LIÊN HỆ TƯƠNG QUAN HỒI QUI

Liên hệ tương quan giữa các tính chất cơ lý của đất nền cũng như giữa các thông tin địa chất công trình với nhau thường là tương quan thống kê, tức là ứng với một giá trị của tính chất cơ lý này hoặc một toạ độ không gian thì có nhiều giá trị của tính chất cơ lý khác. Để xác lập liên hệ tương quan thống kê, người ta tiến hành xác định giá trị trung bình và của từng khoảng biến thiên hàm số cũng như biến số. Từ các giá trị trung bình của các khoảng biến thiên đó, tiến hành xác lập phương trình liên hệ tương quan và được gọi là phương trình liên hệ tương quan hồi qui.

Việc nghiên cứu và xác lập các phương trình liên hệ tương quan hồi qui giữa các tính chất cơ lý đất nền hoặc giữa các tính chất cơ lý của đất nền với các yếu tố khác trong toạ độ không gian sẽ giúp chúng ta đánh giá được mức độ đồng nhất về tính chất cơ lý đất đá, nếu phương trình có liên hệ tương quan chặt thì đất đá đồng nhất. Ngoài ra, còn cho phép xác định một số giá trị tổng hợp, giá trị tiêu chuẩn các tính chất cơ lý, đặc biệt là tính chất cơ học của đất đá, cũng như xác định thông tin cần thiết khi đã biết liên hệ tương quan chặt chẽ giữa các thông tin đó với nhau.

KẾT LUẬN

Qua kết quả nghiên cứu, chúng tôi đi đến kết luận và kiến nghị sau:

- Trên cơ sở 154 cặp số liệu về độ bền kháng nén khô và chỉ số RQD của thành tạo đá phiến sericite, hệ tầng A Vương tại thành phố Đà Nẵng, chúng tôi đã xác lập được hàm tương quan giữa R_n^k và RQD là: R_n^k=8,7164*RQD+47,945, với hệ số tương quan R=0.94, thuộc liên hệ tương quan rất chặt, nên có thể áp dụng cho việc kiểm tra hoặc diễn dịch các số liệu liên quan khi cần thiết.

- Kết quả này chỉ có ý nghĩa khi tuân thủ nghiêm ngặt các công tác khảo sát hiện trường (công tác khoan, lấy mẫu) đến thí nghiệm trong phòng. Trong điều kiện cho phép, chúng tôi vẫn khuyến nghị nên sử dụng các số liệu khảo sát và thí nghiệm thực tế đối với từng công trình cụ thể. Trong trường hợp tỉ lệ lấy lõi cao nhưng các lõi có kích thước trên 10cm quá thấp nên giá trị RQD thấp (£10%), hoặc khi gia công mẫu bị vỡ, thì việc áp dụng kết quả nêu trên phục vụ thiết kế là rất cần thiết, và rất có ý nghĩa cho giai đoạn thiết kế cơ sở.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Công Ty Tư Vấn Điện 1 (2004), Báo cáo điều kiện địa hình-địa chất công trình thuỷ điện A Vương, Tập III, Quyển 3.2, thiết kế kỹ thuật giai đoạn I.

[2] Lomtadze. V. Đ (1983), Địa chất công trình chuyên môn, NXB ĐH và THCN, Hà Nội.

[3] Đỗ Quang Thiên & nnk (2010), Giáo trình các phương pháp nghiên cứu và khảo sát địa chất công trình phục vụ xây dựng, NXB Đại học Huế.

[4] Nguyễn Song Thanh, Phan Đình Toại (2005), Xác định chỉ tiêu cơ học khối đá công trình thuỷ điện Bình Điền theo Tiêu chuẩn Nga và Tiêu chuẩn Hoek-Brown, Tuyển tập công trình khoa học, NXB Xây dựng, Hà Nội.

[5] Nguyễn Văn Trang (1996), Bản đồ địa chất tỉ lệ 1:200.000, tờ Hội An (D-49-I) và tờ Bà Nà (D-48-IV). Cục địa chất Việt Nam xuất bản và giữ bản quyền, Hà Nội.

[6] Đỗ Tuyết (1994), Báo cáo địa mạo-Tân kiến tạo-động lực hiện đại Đà Nẵng-Hội An. Lưu trữ Cục địa chất và khoáng sản, Hà Nội.

[7] Các kết quả khảo sát địa chất công trình trên địa bàn Đà Nẵng từ năm 1996 đến nay.