Tài liệu Cát chảy & Xói ngầm potx

Cát chảy
Cát chảy
& Xói ngầm
& Xói ngầm

HIỆN TƯỢNG CÁT CHẢY
HIỆN TƯỢNG CÁT CHẢY
I. Khái niệm:
I. Khái niệm:

Hiện tượng các dòng bùn cát chảy vào công
Hiện tượng các dòng bùn cát chảy vào công
trình đào cắt qua nó, làm hố móng bị biến
trình đào cắt qua nó, làm hố móng bị biến
dạng, các công trình ở gần hố móng sẽ không
dạng, các công trình ở gần hố móng sẽ không
ổn định.
ổn định.

Thường là cát hạt nhỏ, cát hạt mịn, cát pha,
Thường là cát hạt nhỏ, cát hạt mịn, cát pha,
bùn sét pha chứa hữu cơ đồng thời bão hòa
bùn sét pha chứa hữu cơ đồng thời bão hòa
nước
nước

Ví dụ thực tế

Ví dụ thực tế

Cát chảy khi đào móng xây nhà làm đổ nhà bên
cạnh - ở Quảng Ninh (VN) (16/11/2009)

II. Các loại cát chảy
II. Các loại cát chảy
Theo cơ chế, tính chất và nguyên nhân
Theo cơ chế, tính chất và nguyên nhân
phát sinh, chia 2 loại cát chảy:
phát sinh, chia 2 loại cát chảy:

Cát chảy giả
Cát chảy giả

Cát chảy thật
Cát chảy thật

1. Cát chảy thật
1. Cát chảy thật

Khái niệm:
Khái niệm:
Xảy ra trong đất cát không đồng nhất có
Xảy ra trong đất cát không đồng nhất có
chứa từ 3 - 5% hạt sét và hữu cơ.
chứa từ 3 - 5% hạt sét và hữu cơ.
Do ma sát giữa cát hạt quá nhỏ.
Do ma sát giữa cát hạt quá nhỏ.

1. Cát chảy thật (tiếp)
1. Cát chảy thật (tiếp)

Đặc điểm:
Đặc điểm:

Góc nghỉ tự nhiên của cát khi thoát nước
Góc nghỉ tự nhiên của cát khi thoát nước
= 5 - 7
= 5 - 7
0
0
.
.

Nước dễ thoát ra khỏi đất, nước đục.
Nước dễ thoát ra khỏi đất, nước đục.

Cát vẫn chảy khi I
Cát vẫn chảy khi I
dn
dn
< I
< I
gh
gh
.
.

2. Cát chảy giả

2. Cát chảy giả
Khái niệm:
Khái niệm:



Xảy ra trong đất cát sạch không có lực
Xảy ra trong đất cát sạch không có lực
dính kết, không chứa hạt sét và hữu cơ.
dính kết, không chứa hạt sét và hữu cơ.

Do áp lực thuỷ động quá lớn tạo nên.
Do áp lực thuỷ động quá lớn tạo nên.



Các điều kiện phát sinh cát chảy giả
Các điều kiện phát sinh cát chảy giả
- Đối với đất:
- Đối với đất:


đất rời, giữa các hạt không có lực dính kết hoặc có
đất rời, giữa các hạt không có lực dính kết hoặc có
nhưng rất nhỏ, bão hoà nước.
nhưng rất nhỏ, bão hoà nước.
- Áp lực thuỷ động
- Áp lực thuỷ động

của dòng nước ngầm truyền vào các hạt đất
của dòng nước ngầm truyền vào các hạt đất
khi mở hố móng, hố đào làm cho hạt đất di chuyển theo hướng
khi mở hố móng, hố đào làm cho hạt đất di chuyển theo hướng
gradien thấm.
gradien thấm.
Điều kiện để xảy ra hiện tượng cát chảy (theo I.V. Popov):
Điều kiện để xảy ra hiện tượng cát chảy (theo I.V. Popov):


θ
θ


≥
≥


γ
γ
đn
đn
Trong đó:
Trong đó:
θ
θ
- áp lực thuỷ động,
- áp lực thuỷ động,
θ
θ

=
=
γ
γ
n.Idn
n.Idn
Idn - Gradien thuỷ lực
Idn - Gradien thuỷ lực
của
của
dòng ngầm
dòng ngầm
γ
γ
n - Trọng lượng thể tích của nước
n - Trọng lượng thể tích của nước
γ
γ
đn - Trọng lượng thể tích đẩy nổi của hạt đất,
đn - Trọng lượng thể tích đẩy nổi của hạt đất,
γ
γ
đn = (
đn = (
γ
γ
0-
0-
γ
γ

n )(1-n ) > Idn
n )(1-n ) > Idn


≥
≥
(
(
∆
∆
- 1)(1-n)
- 1)(1-n)
Đặt Igh = (
Đặt Igh = (
∆
∆
- 1)(1-n) - gradien thuỷ lực giới hạn.
- 1)(1-n) - gradien thuỷ lực giới hạn.
>
>
Idn
Idn
≥
≥
Igh =
Igh =
(
(
∆
∆

- 1)(1-n)
- 1)(1-n)



Điều kiện phát sinh và phát triển cát chảy giả
Điều kiện phát sinh và phát triển cát chảy giả
K
1
K
2
Dòng thấm qua hai lớp đất đá

Cát chảy giả (tiếp)
Cát chảy giả (tiếp)

Đặc điểm:
Đặc điểm:

Góc nghỉ tự nhiên của cát khi thoát nước
Góc nghỉ tự nhiên của cát khi thoát nước
= 28 - 32
= 28 - 32
0
0
.
.

Nước dễ thoát ra khỏi đất, nước trong.
Nước dễ thoát ra khỏi đất, nước trong.


Cát ngừng chảy khi I
Cát ngừng chảy khi I
dn
dn
< I
< I
gh
gh
.
.

III. Ảnh hưởng đến xây dựng công
III. Ảnh hưởng đến xây dựng công
trình
trình

Gây nguy hiểm trong thi công xây dựng
Gây nguy hiểm trong thi công xây dựng

Gây trượt, sụt khi đào
Gây trượt, sụt khi đào

Làm biến dạng bề mặt công trình liền kề
Làm biến dạng bề mặt công trình liền kề

Bất lợi khi đặt móng công trình
Bất lợi khi đặt móng công trình

Cản trở tiến độ thi công, tăng khối lượng

Cản trở tiến độ thi công, tăng khối lượng
đào
đào

III. Ảnh hưởng đến xây dựng công trình
III. Ảnh hưởng đến xây dựng công trình
Sập dãy nhà của Viện KHXH tại đường NTMK - T.p HCM
Do hố móng sâu 24m của nhà cao tầng Pacific (9/10/2008)

IV. Xử lý cát chảy
IV. Xử lý cát chảy

Bóc bỏ - đối với tầng đất chảy nằm trên,
Bóc bỏ - đối với tầng đất chảy nằm trên,
mỏng
mỏng

Tháo khô vùng cát chảy trong thời gian
Tháo khô vùng cát chảy trong thời gian
XD: hạ thấp mực nước ngầm bằng các
XD: hạ thấp mực nước ngầm bằng các
giếng khoan.
giếng khoan.

Làm tường cừ vây quanh hố móng.
Làm tường cừ vây quanh hố móng.

Gia cố vùng cát chảy (làm đông cứng đất,
Gia cố vùng cát chảy (làm đông cứng đất,
silicát hoá, điện thẩm, xi măng hoá), làm

silicát hoá, điện thẩm, xi măng hoá), làm
chặt đất.
chặt đất.

V. Xử lý cát chảy
V. Xử lý cát chảy

V. Xử lý cát chảy
V. Xử lý cát chảy

HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM
HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM
I. Khái niệm:
I. Khái niệm:
Hiện tượng
Hiện tượng
các hạt đất đá nhỏ bị lôi
các hạt đất đá nhỏ bị lôi
cuốn khỏi vị trí ban đầu
cuốn khỏi vị trí ban đầu


dưới tác
dưới tác
dụng cơ học của dòng thấm
dụng cơ học của dòng thấm
dẫn tới
dẫn tới
trong đất đá hình thành các lỗ rỗng,
trong đất đá hình thành các lỗ rỗng,

khe rỗng, làm sụt lún mặt đất, gây hư
khe rỗng, làm sụt lún mặt đất, gây hư
hỏng công trình.
hỏng công trình.


II. Điều kiện phát sinh và phát triển xói
II. Điều kiện phát sinh và phát triển xói
ngầm
ngầm
1. Điều kiện về đất:
1. Điều kiện về đất:

Đất rời, không đồng nhất, có độ rỗng lớn
Đất rời, không đồng nhất, có độ rỗng lớn
để các hạt nhỏ đi qua dễ dàng.
để các hạt nhỏ đi qua dễ dàng.

Đất có các hạt D/d >20.
Đất có các hạt D/d >20.

2 tầng thấm nước khác nhau (từ lớp thấm
2 tầng thấm nước khác nhau (từ lớp thấm
yếu sang lớp thấm mạnh): K2/K1 ≥ 2
yếu sang lớp thấm mạnh): K2/K1 ≥ 2

II. Điều kiện phát sinh và phát triển xói
II. Điều kiện phát sinh và phát triển xói
ngầm
ngầm

2. Điều kiện về dòng thấm:
2. Điều kiện về dòng thấm:
Năng lượng dòng thấm phải đủ lớn, dòng
Năng lượng dòng thấm phải đủ lớn, dòng
thấm chảy rối và trong cát I > 5.
thấm chảy rối và trong cát I > 5.
Theo E.A. Zamarin, điều kiện xảy ra xói ngầm:
Theo E.A. Zamarin, điều kiện xảy ra xói ngầm:
( )
0.5n n11
γ
γ
I
n
s
ghtt
+−








−=>
I

III. Ảnh hưởng của xói ngầm và các biện pháp xử
III. Ảnh hưởng của xói ngầm và các biện pháp xử

lý
lý
Ảnh hưởng của xói ngầm tới công trình xây
Ảnh hưởng của xói ngầm tới công trình xây
dựng
dựng
:
:

Gây mất ổn định về cường độ
Gây mất ổn định về cường độ

Làm biến dạng, lún không đều
Làm biến dạng, lún không đều

Gây thấm mất nước ở các công trình ngăn
Gây thấm mất nước ở các công trình ngăn
nước
nước

III. Ảnh hưởng của xói ngầm và các biện pháp xử
III. Ảnh hưởng của xói ngầm và các biện pháp xử
lý
lý
C
C
ác biện pháp xử lý:
ác biện pháp xử lý:

Gia cố đất đá: đầm chặt, phụt vữa xi

Gia cố đất đá: đầm chặt, phụt vữa xi
măng
măng

Điều tiết dòng thấm: sân phủ, tường cừ,
Điều tiết dòng thấm: sân phủ, tường cừ,
màn chống thấm, …
màn chống thấm, …

Tạo lớp đất chống xói ngầm: thiết bị lọc
Tạo lớp đất chống xói ngầm: thiết bị lọc
ngược, móng cọc, móng giếng chìm, …
ngược, móng cọc, móng giếng chìm, …

Xử lý xói ngầm – sân phủ và tường cừ
Xử lý xói ngầm – sân phủ và tường cừ

Xử lý xói ngầm – Thiết bị lọc ngược
Xử lý xói ngầm – Thiết bị lọc ngược