báo cáo cát chảy địa chất công trình đại học bách khoa tphcm

ĐỊA CHẤT
CÔNG TRÌNH
HIỆN TƯỢNG CÁT CHẢY


NỘI DUNG BÁO CÁO
 CÁT CHẢY
I. KHÁI NIỆM
II. NHỮNG DẤU HIỆU ĐẶC TRƯNG
III. THÀNH PHẦN,TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA ĐẤT ĐÁ
IV. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY


CÁT CHẢY
I. KHÁI NIỆM

•

Cát chảy là hiện tượng cát hạt nhỏ, hạt mịn, cát chứa nước và nhiều bụi chứa
nước sẽ tự chảy khi bị các hố móng và các công trình bóc lộ ra. Hiện tượng chảy
của cát có thể xảy ra một cách chậm chạp thành lớp dày, có thể xảy ra nhanh,
hoặc rất nhanh và mang tính chất tai biến.


I. KHÁI NIỆM

• Cát chảy thuộc nhóm đất có thành phần, trạng thái và tính chất đặc biệt.
Cát chảy là đất yếu, không ổn định, nên đòi hỏi những phương pháp đặc
biệt để thi công xây dựng và khai thác mỏ để đảm bảo sự ổn định cho
công trình.

Hình ảnh sập dãy nhà của Viện KHXH trên đường NTMK(2008)


Hình 8 : Mô hình thể hiện cát chảy bị dồn ép


Hình 9 : Nước và cát bị dồn ép lên sau 1 trận động đất (Christchurch,
New Zealand)


∗ Ở phần dưới sườn, mái dốc có hiện tượng chảy của đất đá làm khối đất bên trên
mất điểm tựa, ảnh hưởng đến sự ổn định của sườn, mái dốc.

∗ Hình 1 : Cát chảy ở chân sườn, mái dốc


II. NHỮNG DẤU HIỆU ĐẶC TRƯNG CỦA CÁT CHẢY:

•

Ở trạng thái tự nhiên, cát chảy thực có màu xám sáng, xám lục, xám xanh. Ra
ngoài không khí, màu của chúng thay đổi nhanh và không đồng đều, chúng sáng
hơn, phớt vàng, đôi chỗ phớt hồng.


• Cát chảy ở trạng thái tự nhiên nước không chảy khỏi bề mặt do độ chứa ẩm lớn và
độ thải nước nhỏ. Tuy nhiên khi lắc thì nước tràn ứa ra bên ngoài làm bề mặt của
nó trở nên lấp lánh.

• Tốc độ chảy của cát có thể chậm, nhanh, đôi khi rất nhanh tùy thuộc trạng thái của
ứng suất.


• Cát chảy có tính xúc biến : hóa lỏng khi bị rung và chấn động do tác động cơ học, sau
khi tác động kết thúc thì tự hồi phục một phần hay toàn bộ trạng thái ban đầu.

• Khi hong khô, cát chảy trở thành loại đất dính, khá cứng, sáng hơn so với trạng thái ban
đầu, khó bóp vụn bằng tay, dính bụi màu xám trắng.


III. THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA CÁT CHẢY:

1. Thành phần hạt:
Cát chảy thực tiêu biểu thì các nhóm hạt mịn ( 0.1-0.05mm) hoặc hạt nhỏ (0.250.1mm) chiếm phần lớn hoặc cả hai nhóm hạt tạo nên khối chủ yếu của đất. Ngoài
ra, còn chứa khá nhiều hạt bụi (0.05-0.002mm) và nhất thiết phải có một lượng nhất
định hạt sét (<0.002mm).


2. Thành phần khoáng vật
Thành phần khoáng vật của cát chảy tương đối đồng nhất. Ngoài chất hữu cơ,
phần phân tán mịn gồm những khoáng vật sét thuộc nhóm hidromica, kaolinit,
monmorilonit, gloconit cũng như các oxit silic, nhôm, sắt. Phần hạt thô hơn gồm
những hạt thạch anh, lẫn fenpat, mica, ít hơn là các khoáng vật màu.


III. THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA CÁT CHẢY:

3. Tính chất cơ lí của cát chảy:

•

Cát chảy thường có độ chặt hơi thấp, độ rỗng và độ chứa ẩm cao, tính thấm
nước và thải nước thấp hoặc rất thấp. Độ chặt cốt đất thay đổi từ 1.14 đến
1.58g/cm3, độ rỗng từ 36 đến 58%, còn hệ số rỗng từ 0.67 đến 1.39.


• Cát chảy có sức chống cắt thấp, góc mái dốc tự nhiên của chúng thay đổi từ 3-4o
đến 8-9o. Đối với mẫu hong khô thì góc mái dốc có thể đạt tới 25-30o và lớn
hơn.

• Nhiều kết quả thí nghiệm tĩnh cát chảy bằng tải trọng thử cho thấy modun tổng
biến dạng của chúng đạt đến 100kG/cm2. Dù vậy nhưng do chúng dễ hóa lỏng
dưới tác dụng của động lực nên độ ổn định và khả năng chịu tải giảm đột ngột,
có khi bẳng không.


IV. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:







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

Một số hình ảnh liên quan đến cát chảy

Hình 7 : Nhà bị nghiêng do hiện tượng cát chảy ở Wufeng


Hình ảnh máy bơm bị lún do đất quá xốp-cát chảy


IV. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:

Xây dựng trên nền cát chảy:
- Cát chảy có thể là nền tự nhiên hoặc nền nhân tạo. Khi đặt móng ở độ sâu không
lớn, phải hạn chế giá trị ứng suất tiêu chuẩn trên cát chảy, làm móng rộng, áp dụng
những biện pháp nhằm đảm bảo kết cấu tự nhiên của cát chảy.


Sét pha cát
Dăm
Cát chảy

Hình 2 :
Móng đặt trực tiếp trên cát chảy, móng rộng dần về phía nền.


V. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:

Xây dựng trên nền cát chảy:

•

Trường hợp cát chảy phân bố gần mặt đất và có bề dày ko lớn, thường đặt
móng công trình trên đất chặt hơn và ổn định hơn lót dưới nó hoặc đặt trên
đệm dăm, sỏi.


•

Hình 3 : Móng đặt trên cát chảy, nền của móng
có đệm bằng dăm, thi công trong điều kiện có
hàng cọc ván bảo vệ.

1
3

•
•
•

1. Sét pha cát
2. Dăm

4

3. Cát chảy với lớp mỏng sét pha
cát và sét.

•
•

2

4. Cát chảy.
5. Cát chảy với lớp mỏng sét.

5


V. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:

Xây dựng trên nền cát chảy:

•

Nếu móng phải đặt sâu, người ta sử dụng móng cọc. Người ta dùng cọc treo,
cọc chống dài 40m. Ngoài ra còn dùng giếng chìm hạ tới độ sâu 70m và giếng
chìm hơi ép đến độ sâu 40m.


•
•

1. Sét pha cát
2. Cát chảy

Hình 4 :
Giếng chìm bằng bêtông cốt thép khi xây dựng trạm bơm.

IV. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:

3. Thi công công trình khai đào dưới đất:
Thi công công trình khai đào ngầm nhờ những vi chống đặc biệt vây quanh, đóng
sâu hơn đáy hố, thi công như thế đồng thời với thoát nước và đôi khi hạ thấp mực
nước dưới đất qua các lỗ khoan xung quanh.