PHẦN i cát CHẢY

PHẦN I : CÁT CHẢY

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


PHẦN I : 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.
- Cát chảy thuộc nhóm thứ 5 – 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.


Cát chảy giả

Cát chảy thật

- Phát sinh trong cát hạt thô,
sạn, sỏi, cuội dưới áp lực thủy - Phát sinh trong cát hạt nhỏ,
cát hạt mịn, cát bụi bão hòa
động của dòng thấm nước
nước. Sự bôi trơn của các chất

dưới đất .
keo. Áp lực thuỷ động nhỏ thì
cát vẫn chảy.
- Khi đào cát chảy ra tương
- Khai đào cát chảy thật tương
đối dễ.
- Nước thoát ra trong khai đào đối khó khăn
- Nước thoát ra có màu đục.
dễ dàng.

- Nếu lấy mẫu cát chảy giả lên
1 tấm ván thì nước sẽ thoát ra - Nếu lấy mẫu cát chảy thật lên
1 tấm ván thì nước thoát ra ít
nhanh.
và rất chậm.


- 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.
- Khi khoan trong cát chảy thường tạo nên các nút bịt : cát nâng cao
hơn đáy lỗ khoan, chiều cao nút có thể đạt đến 10-15m.
- 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 (0.25-0.1mm) chiếm phần lớn hoặc cả hai nhóm hạt tạo nên khối
chủ yếu của đất. Ngoài ra, còn chứa khá nhiều hạt bụi (0.050.002mm) 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. BẢN CHẤT TÍNH CHẢY CỦA CÁT CHẢY:
- Tính chảy của cát chảy liên quan đến thành phần vật chất đặc biệt.
Chính thành phần đó quyết định tính háo nước và khuynh hướng di
chuyển của nó dưới tác dụng của lực. Lực đó có thể là trọng lực, lực
đẩy nổi thủy tĩnh và áp lực thủy động.
- Áp lực thủy động Dt-đ tác dụng lên các hạt đất đá được xác định
theo biểu thức sau:
Với:

γn: dung trọng của nước
I: gradien thấm

Dt-đ = γnI


V. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:
- Khi xây dựng công trình tại những khu vực có cát chảy, cần phải lấy
số liệu địa chất công trình làm cơ sở.

1. Đánh giá yếu tố ĐCCT:
- Cát chảy phân bố ở độ sâu bao nhiêu, bề dày lớp cát chảy và sự phân
bố theo phương lớp, điều kiện thế nằm lớp cát chảy, lớp phủ trên và lót
dưới phải được biểu thị rõ ràng trên mặt cắt và bản đồ địa chất.
- Điều kiện địa mạo của khu vực phân bố cát chảy.
- Thành phần và tính chất cơ lí của cát chảy, cả lớp đá phủ trên và lót
dưới.
- Đặc điểm thủy văn của cát chảy, chiều sâu thế nằm của mực nước
dưới đất, giá trị cột nước, hướng nghiêng mặt nước dưới đất và mặt
thủy áp.
Ngoài ra khi đánh giá điều kiện ĐCCT khu vực nghiên cứu, cần xét
đến vị trí của các công trình hiện có và đang thiết kế. Xét về mức độ
ổn định, điều kiện xây dựng chúng, phạm vi ảnh hưởng của chúng đến
môi trường xung quanh.


V. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:
2. 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.
Hình 2 : Móng đặt trực tiếp
trên cát chảy, móng rộng
dần về phía nền.

Sét pha cát
Dăm
Cát chảy

V. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:
2. 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
3. Cát chảy với lớp mỏng
sét pha cát và sét.
4. Cát chảy.
5. Cát chảy với lớp mỏng
sét.

4

2
5


V. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:
2. 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.
Hình 4 : Giếng chìm bằng bêtông
cốt thép khi xây dựng trạm bơm.

1. Sét pha cát
2. Cát chảy


V. 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.
Hình 5 : Dùng vi thả thi
công hố thẳng đứng trong
cát chảy.
a, b, c - Những giai đoạn kế
tiếp thả vi chống
1. Chân vát nhọn
2. Thành của vi thả
3. Cửa của công trình khai
đào ngầm


V. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:
Click to edit Master title style
3. Thi công công trình

khai đào dưới đất:

- Thi công công trình khai đào ngầm sau khi đã làm đông lạnh đất đá.
Ta hạ nhiệt độ xuống 20oC bằng cách cho nước muối tuần hoàn trong
ống đông lạnh.

Hình 6 : Mô hình thể hiện trạng thái của
đất đá bị đông lạnh ở khu vực chuẩn bị
thi công công trình khai đào ngầm.
a) Khi bắt đầu đông lạnh.
b)Khi đông lạnh kết thúc.


V. ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH KHU VỰC CÁT CHẢY:
3. Thi công công trình khai đào dưới đất:
- Trong cát chảy có áp lực nước khá cao, đề thi công những công
trình khai đào ngầm, thường dùng máy đào mở lò tạo áp lực không
khí khá cao. Dưới tác dụng của không khí nén, cát chảy hoặc nước
trong đất bão hòa bị ép thoát ra khỏi đáy, làm cho đất trở nên ổn
định.


Một số hình ảnh liên quan đến
cát chảy

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


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)


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Địa chất công trình động lực, V.Đ.LÔMTAZED.
2. Nguồn Internet.


Cảm ơn Thầy và các bạn đã chú ý lắng nghe