CHƯƠNG 13 THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

CHƯƠNG 13
THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

272

1. LÝ THUYẾT THỐNG KÊ
1.1. Xử lý và thống kê địa chất
Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế nền móng có số lượng hố khoan nhiều
và số lượng mẫu đất trong một lớp đất lớn. Vấn đề đặt ra là những lớp đất này ta phải
chọn được các chỉ tiêu đại diện cho nền.
Ban đầu khi khoan lấy mẫu, dựa vào sự quan sát thay đổi màu, kích thước hạt
mà ta phân chia thành từng lớp đất.
Theo QPXD 45 – 78 được gọi là một lớp địa chất công trình khi tập hợp các giá
trị có đặc trưng cơ – lý của nó phải có hệ số biến động  đủ nhỏ. Vì vậy ta phải loại trừ
những mẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn nhất cho một đơn nguyên
địa chất.
Vì vậy thống kê địa chất là một việc làm hết sức quan trọng trong tính toán nền
móng.
1.2. Phân chia đơn nguyên địa chất
1.2.1. Hệ số biến động
Chúng ta dựa vào hệ số biến động  để phân chia đơn nguyên.
Hệ số biến động có dạng như sau:



A

Trong đó giá trị trung bình của một đặc trưng:



1
n
i
i
A
A
n

Và độ lệch toàn phương trung bình:





2
1
1
()
1
n
i
i
AA
n

Với : A

i
là giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng.
n là số lượng trị riêng đưa vào tập hợp thống kê.

1.2.2. Qui tắc loại trừ sai số
Trong tập hợp mẫu của một lớp đất có hệ số biến động
 


thì đạt còn
ngược lại thì ta phải loại trừ các số liệu có sai số lớn.
Trong đó
 

là hệ số biến động lớn nhất, tra bảng trong QPXD 45 – 78 tùy
thuộc vào từng loại đặc trưng được trình bày trong bảng sau:
Đặc trưng của đất
Hệ số biến động
 


Tỷ trọng hạt
0.01
Trọng lượng riêng
0.05
Độ ẩm tự nhiên
0.15
Giới hạn Atterberg
0.15
Module biến dạng

0.30
Chỉ tiêu sức chống cắt
0.30
Cường độ nén một trục
0.40
Bảng 13.1: Hệ số biến động của đất
THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

273

Kiểm tra thống kê, loại trừ số lớn A
i
theo công thức sau:


i CM
AA

Trong đó ước lượng độ lệch:




2
1
1
()
n
CM i
i

AA
n

Nếu n  25 thì ta lấy
CM




1.2.3. Các đặc trưng tiêu chuẩn
Trị số tiêu chuẩn của tất cả các đặc trưng của đất (trừ c và  ) lấy bằng trung
bình số học của các trị số riêng :
A
tc
=
1
n
i
i
A
A
n




Trong đó : A
i
là trị số riêng của chỉ tiêu cần xác định.
n là số lượng trị số riêng đưa vào tập hợp thống kê.

Trị số tiêu chuẩn c và  được xác định dựa vào phương pháp bình phương
cực tiểu của mối quan hệ tuyến tính giữa ứng suất pháp 
i
và ứng suất tiếp cực hạn 
I

của thí nghiệm cắt tương ứng :
tg c
  

.
Lực dính đơn vị tiêu chuẩn c
tc
và góc ma sát trong tiêu chuẩn 
tc
được xác định
theo các công thức sau:
    
   





   
2
1 1 1 1
1
n n n n
tc

i i i i i
i i i i
c

    
  





  
1 1 1
1
n n n
tc
i i i i
i i i
tg n

Với:










  

2
2
11
nn
ii
ii
n


1.2.4. Các đặc trưng tính toán
Nhằm mục đích nâng cao độ an toàn và ổn định của nền chịu tải, một số công
thức tính toán ổn định của nền được tiến hành với các đặc trưng tính toán.
Trong QPXD 45 – 78, các đặc trưng tính toán của đất được xác định theo các
công thức sau:
Với các chỉ tiêu khác với c và  :
A
tt
=
tc
d
A
k

Trong đó : A
tc
là giá trị đặc trưng đang xét.
k
d

là hệ số an toàn về đất ( lấy k
d
= 1)
Đối với lực dính (c), góc ma sát trong (), trọng lượng riêng () và cường độ
chịu nén một trục tức thời có hệ số an toàn đất được xác định như sau:
THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

274




1
1
d
k

Trong đó  là chỉ số độ chính xác được xác định như sau:
Với dung trọng riêng :
 =


.t
n

Trong đó 

là độ lệch toàn phương trung bình của tập hợp:
 
2

1
1
.
1
n
i
i
n

  





Giá trị tính toán:

tt
= 
tc
(1 ) =
tc
(1 


.t
n
)
Trong đó: t


là hệ số phụ thuộc xác xuất tin cậy  đã chọn và phụ thuộc vào số bậc
tự do của tập hợp thống kê (n-1).
 = 0.95 khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ nhất TTGH I.
 = 0.85 khi tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai TTGH II.
Với lực dính c và góc ma sát trong :
 =


t

 là giá trị độ lệch toàn phương trung bình được xác định sau :
2
1
1
n
ci
i
  





tg
n





2
1
()
2
tc tc
ii
tg c
n
   
  



Giá trị tính toán xác định theo công thức:
A
tt
=A
tc
(1

)

Tuỳ theo trường hợp thiết kế cụ thể mà ta lấy dấu (+) hoặc dấu (-) để đảm bảo
an toàn hơn.

2. TÓM TẮT ĐỊA CHẤT
Mô tả và phân loại các lớp đất tóm tắt như sau :
- Lớp 1a: Đất san lấp: Sét lẫn xà bần
Phân bố từ mặt đất trở xuống đến 0,5m(1,0m), dày trung bình: 0,83m
- Lớp 1: Sét pha, lẫn sỏi sạn laterit, nửa cứng – cứng.

Phân bố ở độ sâu từ 0,5m(1,0m) đến 3,0m(4,2m), dày trung bình: 2,47m.
- Lớp 2: Sét pha, dẻo cứng – nửa cứng.
Phân bố ở độ sâu từ 3,0m(4,2m) đến 7,0m(12,5m), dày trung bình: 6,45m.
- Lớp 3: Cát pha lẫn sạn sỏi thạch anh, chặt vừa, bão hòa nước.
Phân bố ở độ sâu từ 7,0m(12,5m) đến 37,0m(39,5m), dày trung bình: 28,37m.
- Lớp 4: Sét, nửa cứng – cứng.
THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

275

Phân bố ở độ sâu từ 37,0m(39,5m) đến 49,0m(52,5m), dày trung bình: 12,63m.
- Lớp 5: Sét pha, nửa cứng.
Phân bố ở độ sâu từ 0,5m(1,0m) đến 3,0m(4,2m), dày trung bình: 2,47m.
- Lớp 6: Cát hạt nhỏ - thô, chặt vừa – chặt, bảo hòa nước.
Phân bố ở độ sâu từ 51,5m(55,0m) trở xuống .

3. BẢNG TỔNG HỢP CHỈ TIÊU CƠ LÝ CÁC LỚP ĐẤT

Lớp
Mô tả
Đặc trưng
tính toán
Trọng lượng
γ
w
(kN/m
3
)
Lực dính
c (kN/m

2
)
Góc ma sát
φ (
o
)
1
Sét pha lẫn sỏi
sạn laterit
TC
20
24.5
15.9
TTGH I
20
24.5
15.9
TTGH II
20
24.5
15.9
2
Sét pha, dẻo cứng
- nửa cứng
TC
20.04
22.6
14.6
TTGH I
19.9÷20.1

18.3÷26.9
13.6 ÷ 15.7
TTGH II
19.9÷20.1
19.9÷25.3
14.0÷15.3
3
Cát pha lẩn sỏi
sạn thach anh,
chặt vừa, bão hòa
nước
TC
20.2
7.8
25.8
TTGH I
20.1÷20.3
6.6÷8.9
25.5 ÷ 26.0
TTGH II
20.1÷20.3
7.0÷8.5
25.6 ÷ 26.0
4
Sét nửa cứng -
cứng
TC
19.9
37.6
16.8

TTGH I
19.6÷20.0
35.7÷39.5
16.4 ÷ 17.3
TTGH II
19.7÷19.9
36.4÷38.8
16.5 ÷ 17.1
5
Sét pha, nửa cứng
TC
19.8
30.6
15.7
TTGH I
19.8
26÷35.2
14.6 ÷ 16.8
TTGH II
19.8
27.8÷33.4
15.05÷ 16.4
6
Cát hạt nhỏ - thô,
chặt vừa - chặt,
bão hòa nước
TC
19.7
2.5
28.6

TTGH I
19.5÷19.8
1.2÷3.7
28.3÷ 28.8
TTGH II
19.6÷19.7
1.7÷3.2
28.4 ÷ 28.7

4. MẶT CẮT ĐỊA CHẤT
THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT

276