Nghiên cứu xác định chiều cao giới hạn an toàn ổn định trượt của bờ dốc trên đất tàn sườn tích thuộc vỏ phong hóa đá xâm nhập granit và đá biến chất ở tây nguyên
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.78 MB, 76 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHẠM HOÀNG DUY
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO GIỚI HẠN AN TOÀN
ỔN ĐỊNH TRƯỢT CỦA BỜ DỐC TRÊN ĐẤT TÀN- SƯỜN
TÍCH THUỘC VỎ PHONG HĨA ĐÁ XÂM NHẬP GRANIT VÀ
ĐÁ BIẾN CHẤT Ở TÂY NGUYÊN
Chuyên ngành
: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM
Mã số
: 60.58.02.04
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2015
Cơng trình được hồn thành tại:
Trường đại học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Tấn Dược
Chữ ký: ..................
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Võ Phán ...............................Chữ ký: ..................
Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. Võ Ngọc Hà .........................Chữ ký: ..................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia
Thành Phố Hồ Chí Minh ngày…14….tháng…08….năm…2015…
Thành phần: Hội đồng đánh giá Luận Văn Thạc Sĩ gồm:
1. ...................................................................................
2. ...................................................................................
3. ...................................................................................
4. ...................................................................................
5. ...................................................................................
6. ...................................................................................
Xác nhận của Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ và Trưởng khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TRƯỞNG KHOA
2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Tp. HCM, ngày 19 tháng 01 năm 2015
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: PHẠM HOÀNG DUY
Phái: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 12/12/1985
Nơi sinh: Quảng Ngãi
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm
MSHV: 13091279
ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO GIỚI HẠN AN TOÀN
ỔN ĐỊNH TRƯỢT CỦA BỜ DỐC TRÊN ĐẤT TÀN- SƯỜN TÍCH
THUỘC VỎ PHONG HÓA ĐÁ XÂM NHẬP GRANIT VÀ ĐÁ BIẾN
CHẤT Ở TÂY NGUYÊN”
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
Mở đầu
Chương I: Đặc trưng cơ lý c ủa đất tàn – sườn tích (edQ) thuộc vỏ phong hóa trên
đá xâm nhập và biến chất ở Tây Nguyên.
Chương II: Cơ sở lý thuyết sử dụng để tính tốn ổn định mái dốc cạnh đường ơ tô
ở Tây Nguyên.
Chương III: Xác định chiều cao giới hạn (h) của bờ dốc có độ dốc (1:m) khác
nhau theo sự biến đổi độ ẩm (W) của đất tàn - sườn tích trên đá xâm nhập và đá
biến chất.
Kết luận chung và đề nghị
Tài liệu tham khảo
3
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
: 19/01/2015
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
: 07/06/2015
HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
: TS. NGÔ TẤN DƯỢC
Nội dung và Đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(họ tên và chữ ký)
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(họ tên và chữ ký)
KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(họ tên và chữ ký)
TS. NGÔ TẤN DƯỢC
TS. LÊ BÁ VINH
TS. NGUYỄN MINH TÂM
4
LỜI CÁM ƠN
Trước tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến Ba, Mẹ và gia đình đã hết lịng
động viên khuyến khích để Con hồn thành luận án này.
Em xin chân thành cám ơn đến Thầy GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, Thầy TS.
Ngơ Tấn Dược, đã tận tình hướng dẫn để em hồn thành luận án.
Em xin tỏ lịng biết ơn đến Quý Thầy trong bộ môn Địa cơ – Nền móng đã
truyền đạt cho em những kiến thức q báu để góp phần thành cơng luận án.
Cuối cùng Em xin chân thành cám ơn đến Quý lãnh đạo cơ quan, bạn bè, đồng
nghiệp đã hỗ trợ trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận án này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2015
Học viên thực hiện
Phạm Hoàng Duy
5
TĨM TẮT NỘI DUNG
Các tuyến đường giao thơng ở Tây Nguyên thường chạy qua các đới sét hóa
(đới 1 hoặc đới 2) của vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granit và đá biến chất. Các
mái dốc cạnh đường giao thông chủ yếu được cấu tạo bởi đất loại sét thuộc các vỏ
phong hóa nói trên. Đất loại sét rất nhạy biến đổi khi tiếp xúc với nước. Vào mùa
mưa nhiều đồi dốc cao phía taluy dương thường bị sạt lở, đất đổ ra đường gây ách
tắc giao thông và nhiều khi gây tổn thất về người và tài sản của dân cư. Do đó giới
thiệu kết quả nghiên cứu:
Nghiên cứu sự thay đổi các đặc trưng cơ lý (γ, φ, C) theo đ ộ ẩm (W) của hai
loại đất tàn- sườn tích thuộc vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granít và đá Biến chất
ở Tây Nguyên.
Căn cứ theo kết quả nghiên cứu được về đất, sẽ tính tốn xác định chiều cao
giới hạn (h) của bờ dốc, có độ dốc (1:m) khác nhau theo sự biến đổi độ ẩm (W) của
đất trong bờ dốc.
6
ABSTRACT
The road in the Western highlands are often run through the zone of clay (zone
1 or zone 2) of the weatering crust on granite intrusive rocks and metamorphic
rocks. The slope next to the road traffic is mainly composed of clay soil types of
the weathering crust above. Sensitive clay soil types change when exposed to
water. During the rainy season many steep hills and the ocean talus often blown out
dirt roads causing traffic jams and sometimes causing loss of life and property of
the people. Therefore the article’s authors introduce research results:
Study the change of mechanical characteristics (γ, φ, C) according to moisture
(W) of the two-slope land area remains under the weathering crust on granite
intrusive rocks and metamorphic rocks in the Central Highlands.
Base on the research results on the ground, we will determine the calculated
height limit (h) of the slope, a slope (1:m) varies with humidity variation (W) of
land in the coast slope.
7
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi được thực hiện dưới sự
hướng dẫn khoa học của Thầy TS. Ngô Tấn Dược. Các nội dung nghiên cứu và kết
quả nghiên cứu trong đề tài này là trung thực. Những số liệu, trích dẫn phục vụ cho
việc phân tích, tính tốn, nhận xét, đánh giá được tham khảo từ các nguồn được ghi
chú và liệt kê chi tiết trong phần tài liệu tham khảo.
Nếu có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm trước Hội
đồng về kết quả luận văn của mình.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 06 năm 2015
Học viên thực hiện
Phạm Hoàng Duy
8
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 10
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 10
3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 10
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn.................................................. 10
CHƯƠNG I- Đặc trưng cơ lý của đất tàn- sườn tích (edQ) thuộc vỏ phong hóa trên đá
xâm nhập và biến chất ở Tây Nguyên. ......................................................................... 12
1.1. Vỏ phong hóa trên đá xâm nhập ................................................................... 13
1.2. Sự thay đổi dung trọng tự nhiên (γ w ) và các thông số chống cắt (φ, c) theo độ
ẩm (w) của đất tàn – sườn tích trên đá xâm nhập ở tây nguyên. ....................... 15
1.3. Vỏ phong hóa trên đá biến chất..................................................................... 24
1.4. Sự thay đổi dung trọng tự nhiên (γ w ) và các thông số chống cắt (φ, c) của đất
tàn sườn tích trên đá biến chất ........................................................................... 24
1.5. Đặc điểm trương nở và tan rã của các nhóm đất được dùng trong nghiên cứu
........................................................................................................................... 33
1.6. Một số nhận xét rút ra từ chương I. ............................................................... 39
CHƯƠNG II- Cơ sở lý thuyết sử dụng để tính tốn ổn định mái dốc cạnh đường ô tô ở
Tây Nguyên. ................................................................................................................. 40
2.1 Mặt trượt phẳng gãy khúc ................................................................................. 40
2.2 Phương pháp mặt trượt trụ tròn......................................................................... 42
2.3 Phương pháp mặt trượt trụ trịn có xét đến áp lực thấm hoặc
áp lực nước lỗ rỗng ................................................................................................ 45
2.4 Phương pháp cân bằng bền của giáo sư H.H. MACЛOB ................................. 50
2.5 Nhận xét rút ra từ chương II ............................................................................. 52
CHƯƠNG III- Xác định chiều cao giới hạn (h) của bờ dốc có độ dốc (1:m) khác nhau
theo sự biến đổi độ ẩm (W) của đất tàn- sườn tích trên đá xâm nhập và đá biến chất. 53
3.1 So sánh lựa chọn phương pháp thích hợp để tính tốn ổn định trượt bờ dốc cạnh
đường ơ tơ ..................................................................................................................... 53
3.2 Tính tốn xác định chiều cao giới hạn (h) ứng với hệ số an toàn k, theo độ dốc
(1:m) khác nhau, theo sự biến đổi độ ẩm (w) của đất tàn sườn tích trên đá xâm nhập và
đá biến chất ở tây nguyên ............................................................................................. 60
3.3 Kết luận rút ra từ chương III ............................................................................. 67
KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 69
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 74
9
MỞ ĐẦU
1- Tính cấp thiết của đề tài
Các tuyến đường giao thông ở Tây Nguyên thường chạy qua các đới sét hóa
(đới 1 hoặc đới 2) của vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granit và đá Biến chất. Các
mái dốc cạnh đường giao thông chủ yếu được cấu tạo bởi đất loại sét thuộc các vỏ
phong hóa nói trên. Đất loại sét rất nhạy biến đổi khi tiếp xúc với nước. Vào mùa
mưa nhiều đồi dốc cao phía ta luy dương thường bị sạt lở, đất đổ ra đường gây ách
tắc giao thông và nhiều khi gây tổn thất về người và tài sản của dân cư. Do đó đề
tài được chọn là: “Nghiên cứu xác định chiều cao giới hạn an toàn ổn định trượt
của bờ dốc trên đất tàn- sườn tích thuộc vỏ phong hóa đá xâm nhập Granit và đá
Biến chất ở Tây Nguyên”.
2- Mục đích nghiên cứu:
Mức độ ổn định bờ dốc phụ thuộc vào chiều cao (h), độ dốc mái (1:m) và đặc
trưng cơ lý của đất trong bờ dốc. Do vậy mục đích nghiên cứu sẽ là:
Nghiên cứu sự thay đổi các đặc trưng cơ lý (γ, φ, C) theo đ ộ ẩm (W) của hai
loại đất tàn- sườn tích thuộc vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granit và đá Biến chất
ở Tây Nguyên.
Căn cứ theo kết quả nghiên cứu được về đất, sẽ tính tốn xác định chiều cao
giới hạn (h) của bờ dốc, có độ dốc (1:m) khác nhau theo sự biến đổi độ ẩm (W) của
đất trong bờ dốc.
3- Phương pháp nghiên cứu:
Tham khảo những kết quả nghiên cứu của các tác giả trong nước
[5][6][10][11][12][13][15], thu thập các số liệu thí nghiệm về đặc trưng cơ lý của
hai loại đất được chọn làm đối tượng nghiên cứu ở Tây Nguyên để xử lý thống kê
tìm quan hệ giữa các đặc trưng (γ w , φ, C) theo độ ẩm (W) của đất.
Nghiên cứu lý thuyết của các tác giả trong và ngồi nước thường được sử
dụng để tính tốn ổn định mái dốc, lựa chọn phương pháp thích hợp để tính tốn
xác định chiều cao giới hạn (h) phụ thuộc vào độ dốc (1:m) và phụ thuộc vào đặc
trưng cơ lý của đất trong bờ dốc.
4- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn:
Thu thập tài liệu, thống kê tìm được quan hệ biến đổi giữa dung trọng tự nhiên
(γ w ), các thông số chống cắt (φ, C), theo đ ộ ẩm (W) của hai nhóm đất được nghiên
cứu. Khi mưa độ ẩm (W) của đất tăng làm cho dung trọng tự nhiên (γ w ) của đất
tăng, các thông số chống cắt (φ, C) giảm, gây mất an toàn chống trượt của bờ dốc.
10
Kết quả tính tốn ở chương III cho thấy rằng: Cùng một hệ số an toàn yêu cầu
chọn trước (K=1.4) chiều cao giới hạn của bờ dốc (h) phụ thuộc vào độ dốc (1:m)
và các đặc trưng cơ lý của đất trong bờ dốc.
Kết quả nghiên cứu trong luận văn là tài liệu tham khảo tốt cho các cơ quan
khảo sát, thiết kế thi công và quản lý những tuyến đường giao thơng đi qua vỏ
phong hóa trên đá xâm nhập và đá Biến chất ở Tây Nguyên.
11
CHƯƠNG I
ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT TÀN SƯỜN TÍCH (edQ) THUỘC VỎ
PHONG HÓA TRÊN ĐÁ XÂM NHẬP VÀ ĐÁ BIẾN CHẤT Ở TÂY
NGUYÊN.
Tây nguyên Việt Nam bao gồm các tỉnh: Lâm Đồng, Đắk Nông, Đắk Lắk, Gia
Lai, Kon Tum. Tây Nguyên là vùng đất giàu tiềm năng phát triển. Sự nghiệp cơng
nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước nói chung và khu vực Tây Ngun nói riêng
địi hỏi phải xây dựng nhiều tuyến đường giao thông xuyên tỉnh (hình 1-1).
Đường Hồ Chí Minh, nối dài các tỉnh Tây Ngun, một tuyến đường khơng
chỉ có ý nghĩa chiến lược trong sự nghiệp CNH-HĐH, phát triển kinh tế - xã hội và
đảm bảo an ninh quốc phòng khu vực miền trung Tây Nguyên, mà còn là một tuyến
đường lịch sử, gắn liền với sự nghiệp giải phóng đất nước.
Quốc lộ 14 chạy dài từ Quảng Nam, qua Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk
Nông, đến Tp.HCM.
Quốc lộ 19 nối từ Pleiku (Gia Lai) với Quy Nhơn.
Quốc lộ 24 nối liền giữa Kon Tum đến Ba Tơ (Quảng Ngãi).
Quốc lộ 25 nối từ Pleiku (Gia Lai) với Tuy Hòa (Phú Yên).
Quốc lộ 26 nối Đắk Lắk, (Buôn Mê Thuộc) đi Nha Trang (Khánh Hòa).
Quốc lộ 27 nối từ Đà Lạt (Lâm Đồng) với Đắk Lắk (Buôn Mê Thuộc).
Quốc lộ 28 nối từ Đà Lạt (Lâm Đồng) với Đắk Nông.
Quốc lộ 40 nối Xayden-Antoum (Lào), cửa khẩu Pờ Y với quốc lộ 14.
Nhiều tuyến đường nối liền tỉnh lỵ đến các huyện lỵ và các vùng sâu, vùng xa,
nơi có nhiều đồng bào dân tộc sinh sống. Ngồi ra cịn có nhiều tuyến giao thơng
phục vụ các cơng trình thủy lợi, thủy điện ở các tỉnh Tây Nguyên.
Các tuyến đường ô tô chạy ven theo các chân đồi hoặc các đèo cao được hình
thành bởi các loại đất có nguồn gốc khác nhau.
Theo tài liệu nghiên cứu của các tác giả Nguyễn Việt Kỳ và Nguyễn Văn Tuấn
[6] vỏ phong hóa ở Tây Nguyên gồm các loại chủ yếu sau đây:
Vỏ phong hóa trên đá xâm nhập;
Vỏ phong hóa trên đá phún trào;
Vỏ phong hóa trên đá biến chất;
Vỏ phong hóa trên đá trầm tích.
12
Trong luận văn, tác giả chỉ nghiên cứu hai loại tàn - sườn tích trên đá xâm
nhập và tàn - sườn tích trên đá Biến chất.
1.1 VỎ PHONG HĨA TRÊN ĐÁ XÂM NHẬP
Theo tài liệu [6] vỏ phong hóa trên đá xâm nhập phân bổ gồm hai dải lớn:
Dải ở rìa phía đơng, kéo liê n tục Tu Mơ Rơng xuống Krơng Pa, Chư Yang
Sin.
Dải ở phía Tây Trường Sơn từ Dak Glei xuống Chư Prơng, vịng qua Krơng
Pa theo hướng đơng. Nơi đây phổ biến là vỏ phong hóa trên đá xâm nhập axit. Bề
dày từ 5m đến 10m, lớn nhất là ở vùng Mang - Đen đạt 50÷80m trên đá Granit
migmatit phức hệ chu lai, nhỏ nhất là ở sườn dốc chỉ 0,5÷2,5m. Khơng kể lớp phủ
thực vật, lớp trên bị phong hóa hồn tồn biến thành sét, sét pha có các đặc trưng về
thành phần khống vật, hóa học và tính chất cơ lý (bảng 1-1).
13
Hình 1-1 Bản đồ khu vực nghiên cứu
14
Bảng 1-1. Các đặc trưng về thành phần khoáng vật, hóa học và tính chất cơ lý
của phong hóa trên đá xâm nhập axit ở đới phong hóa triệt để.
Thành phần
khống vật chủ yếu
Thành phần
hóa học chủ yếu
Thành phần hạt
Sạn
Cát
Bụi
Sét
Dung trọng tự nhiên
Trạng thái
Góc ma sát trong
Lực dính
Hệ số nén lún
Thạch anh, kaolinit,
geotit, hydromica,
haluazit-felspat,
SiO 2 (70-80%), Al 2 O 3
(10-20%), Fe 2 O 3 (0,37%)
3-5%
31-54%
17-26%
24-40%
1.78-1.83g/cm3
Dẻo mềm đến dẻo cứng
(B<0 đến 0.64)
12o – 18o
0.16-0.32KG/cm2
Trung bình (a 1-2 =0.0060.07cm2/Kg)
1.2 SỰ THAY ĐỔI DUNG TRONG TỰ NHIÊN (γ w ) VÀ CÁC THÔNG SỐ
CHỐNG CẮT (φ, C) THEO ĐỘ ẨM (W) CỦA ĐẤT TÀN- SƯỜN TÍCH
TRÊN ĐÁ XÂM NHẬP Ở TÂY NGUYÊN.
Để nghiên cứu vấn đề này, tác giả sử dụng hai nguồn tài liệu:
Nguồn tài liệu chính là các số liệu thu được từ bãi đất thí nghiệm do TS Ngơ
Tấn Dược chủ trì [5].
Nguồn tài liệu thứ hai là kết quả thí nghiệm bổ sung lấy mẫu ở ngồi phạm vi
bãi thí nghiệm và số liệu đã cơng bố của các tác giả khác [2][10][15].
Bãi đất thí nghiệm được chọn tại Km 128 Quốc lộ 19 nối giữa Pleiku (Gia Lai)
với Quy Nhơn cách An Khê 48 Km.
Các chỉ tiêu tính chất vật lý của những mẫu thí nghiệm ở khu đất Tàn- sườn
tích trên đá xâm nhập Granite được ghi trong (bảng 1-2). Hàm lượng hạt d > 2mm
biến đổi trong phạm vi (2.10÷5.10)%, trung bình 3.58%. Hàm lượng hạt sét chiếm
(18.4÷28.4)%, trung bình 22.27%. Chỉ số dẻo I p =(19.0÷20.0)%, trung bình
I p =19.41%. Tỷ trọng Δ= 2.69÷2.71, trung bìnhΔ = 2.70. T ỉ số khe rỗng e o =
0.95÷0.992, trung bình e o =0.971. Độ ẩm vào mùa khơ W=(16.0÷20.0)%, trung
bình W=18.26%. Đ ộ bão hịa G=0.43÷0.55, trung bình G=0.51. Đ ất ở trạng thái
khơ, vào mùa mưa độ ẩm của đất tăng dần, độ bão hòa nước tăng, dung trọng tự
nhiên của đất tăng lớn. Các thông số chống cắt của đất tự nhiên bị giảm nhỏ.
15
Kết quả thí nghiệm xác định các thơng số chống cắt (φ, C) của các mẫu đất
Tàn- sườn tích trên đá xâm nhập Granite theo sự thay đổi độ ẩm (W) quanh năm ở
Tây Nguyên được tập hợp (bảng 1-3). Trong (bảng 1-3) cũng ghi giá trị của dung
trọng tự nhiên (γ w ), độ bão hòa nước (G) của các mẫu đất.
Kết quả thí nghiệm ghi trong (bảng 1-3) được biểu diễn bằng đồ thị trên các hình:
Hình 1-2: Sự tăng dung trọng tự nhiên (γ w ) do sự tăng độ ẩm (W) của đất
trong quá trình ngấm nước.
Hình 1-3: Sự giảm góc ma sát trong φ
( ) do s ự tăng độ ẩm (W) của đất trong
quá trình ngấm nước.
Hình 1-4: Sự giảm lực dính (C) do sự tăng độ ẩm (W) của đất trong quá trình
ngấm nước.
Theo số liệu thống kê của TS. Lê Thanh Bình đ ược công bố trong tài liệu [2]
(bảng 6 trang 679, tuyển tập kết quả Khoa học và Công nghệ số 11 năm 2008 của
Viện Khoa học Thủy Lợi Miền Nam), tác giả trích dẫn (bảng 1-4). Theo số liệu đất
lớp một trong vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Granite có dung trọng khơ biến đổi
trong phạm vi γ c = 1.37÷1.48T/m3.
Đất ở các mỏ vật liệu dùng đắp đập ở H’ranam [15] có dung trọng khơ tự
nhiên γ c = 1.36÷1.39 T/m3. Tại bốn điểm khảo sát theo dọc bờ dốc Quốc lộ 19, lớp
(edQ) trên nền đá xâm nhập Granite có γ c = 1.31÷1.40 T/m3. Từ các số liệu trên có
thể nhận xét rằng: lớp sét hóa thuộc lớp (edQ) trên nền đá xâm nhập Granite có
dung trọng khơ biến đổi trong phạm vi γ c = 1.31÷1.48 T/m3 và độ ẩm W thay đổi
theo thời đoạn khảo sát, biến đổi trong phạm vi W = 25÷33.0%.
Bãi đất được chọn để theo dõi lấy mẫu thí nghiệm theo thời gian có dung trọng
khơ biến đổi trong phạm vi hẹp γ c = 1.35÷1.39 T/m3 (bảng 1-2), nhưng cũng nằm
trong phạm vi dung trọng khô của lớp đất được nghiên cứu chỉ khác ở chỗ: độ ẩm
(W) của lớp đất được thống kê dựa theo số liệu khoan khảo sát của các cơng trình
thực tế. Cơng tác khoan khảo sát thường thực hiện vào mùa khô nên độ ẩm của đất
chỉ biến đổi trong phạm vi hẹp W = 25.0÷33.0%. Mục đích của luận văn là nghiên
cứu sự biến đổi (γ w , φ, C) theo độ ẩm quanh năm ở Tây Ngun. Cơng tác lấy mẫu
thí nghiệm được thực hiện cả trong mùa khô và mùa mưa nên độ ẩm của đất thay
đổi trong phạm vi rộng W = 16÷39% (bảng 1-3).
Các số liệu (γ w , φ, C) theo độ ẩm (W) ghi trong (bảng 1-4) cũng được thể
hiện trên các hình (1-2), (1-3), (1-4). Sự biến đổi (γ w , φ, C) cũng nằm trong xu thế
chung với kết quả thí nghiệm của đất ở bãi có diện tích hẹp nhưng chỉ ở trong phạm
vi độ ẩm thực tế khảo sát.
16
Đối với đất tàn sườn tích trên đá xâm nhập Granite, khi độ ẩm tự nhiên thay
đổi trong phạm vi W=(16÷39)%, các đặc trưng cơ lý thay đổi như sau:
Dung trọng tự nhiên (γw ) của đất thay đổi theo quan hệ đường bậc nhất đối với
độ ẩm W: γ w =0.0113W + 1.4136, với hệ số tương quan R2 = 0.9842
Các đặc trưng chống cắt (φ, C) của đất thay đổi theo phương trình:
φ w =0.0002W4- 0.0187W3 + 0.842W2 – 17.624W + 163.4 với R2 = 0.9882
C w = 3E-06W4 – 0.0004W3 + 0.0214W2 – 0.4762W + 4.1982 với R2= 0.9948
17
Bảng 1-2. Chỉ tiêu tính chất vật lý của khu đất Tàn- Sườn tích trên đá xâm nhập granite được lấy mẫu thí nghiệm
TT
Thành phần cỡ hạt (mm) tính theo %
trọng lượng
> 2.0
2-:-0.05
0.05-:0.005
<
0.005
Giới hạn
chảy
WL %
Giới hạn
dẻo W P
%
Chỉ số
dẻo I P
%
Tỉ
trọng
Δ
Độ ẩm
W%
Độ sệt
B
Dung
trọng
ẩm γ w
T/m3
Dung
trọng
khô γ C
T/m3
Tỉ số
rỗng e o
Độ bảo
hòa
G,%
1
4.50
62.30
10.70
22.50
57.00
38.00
19.00
2.71
16.0
-1.16
1.60
1.39
0.950
0.430
2
2.60
54.60
15.00
27.80
52.10
32.90
19.20
2.70
16.2
-0.87
1.60
1.38
0.956
0.460
3
2.40
59.60
13.50
24.50
55.40
35.90
19.50
2.69
16.8
-0.98
1.58
1.35
0.992
0.450
4
2.60
67.60
10.90
18.90
51.50
32.40
19.10
2.71
17.5
-0.78
1.62
1.38
0.964
0.490
5
3.90
63.90
13.00
19.20
58.20
38.70
19.50
2.69
17.9
-0.97
1.62
1.37
0.963
0.500
6
3.80
54.90
15.90
25.40
56.50
36.70
19.80
2.70
18.2
-0.93
1.62
1.37
0.971
0.510
7
3.40
63.50
11.90
21.20
55.02
26.02
19.00
2.69
18.5
-0.92
1.60
1.35
0.992
0.500
8
2.10
64.60
12.00
21.30
53.40
33.70
19.70
2.69
19.0
-0.75
1.62
1.36
0.978
0.520
9
4.50
63.10
14.00
18.40
54.50
34.90
19.60
2.70
19.5
-0.79
1.63
1.36
0.985
0.530
10
5.10
64.40
12.00
18.50
52.00
32.00
20.00
2.70
19.7
-0.62
1.64
1.37
0.971
0.548
11
3.90
56.40
11.30
28.40
54.32
35.08
19.24
2.71
19.8
-0.79
1.64
1.37
0.978
0.548
12
4.10
63.50
11.30
21.10
53.47
34.21
19.26
2.69
20.0
-0.74
1.63
1.36
0.978
0.550
X min -:X max
X TB
2.1-:-5.1
3.58
54.6-:67.6
61.53
10.7-:15.90
12.63
18.4-:28.4
22.27
51.5-:58.2
54.45
23.7-:38.7
35.04
19.0-:20.0
19.41
2.69-:2.71
2.70
16.0-:20.0
18.26
-1.16:-0.62 0.86
1.58-:1.64
1.62
1.35-:1.39
1.37
0.95-:0.992
0.971
0.43-:0.55
0.51
18
Bảng 1-3. Đặc trưng cơ lý của các mẫu đất tự nhiên thuộc lớp Tàn- Sườn tích trên đá xâm nhập Granite
Kết quả thí nghiệm các đặc trưng cơ lý của mẫu đất
TT
Giới hạn
chảy
WL %
Giới hạn
dẻo W P
%
Chỉ số
dẻo I P
%
Tỉ
trọng
Δ
Độ ẩm
W%
Độ sệt
B
Dung
trọng
ẩm γ w
T/m3
Dung
trọng
khô γ C
T/m3
Tỉ số
rỗng e o
Độ bảo
hịa G
Góc ma
sát φ,
độ
Lực
dính C
kG/cm2
1
57.00
38.00
19.00
2.71
16.0
-1.16
1.60
1.39
0.950
0.430
31o30
0.50
2
52.10
32.90
19.20
2.70
16.2
-0.87
1.60
1.38
0.956
0.460
30o20
0.48
3
55.40
35.90
19.50
2.69
16.8
-0.98
1.58
1.35
0.992
0.450
29o00
0.45
4
51.50
32.40
19.10
2.71
17.5
-0.78
1.62
1.38
0.964
0.490
27o10
0.39
5
58.20
38.70
19.50
2.69
17.9
-0.97
1.62
1.37
0.963
0.500
27o30
0.40
6
56.50
36.70
19.80
2.70
18.2
-0.93
1.62
1.37
0.971
0.510
25o30
0.37
0.500
o
26 10
0.34
o
7
55.02
26.02
19.00
2.69
18.5
-0.92
1.60
1.35
0.992
8
53.40
33.70
19.70
2.69
19.0
-0.75
1.62
1.36
0.978
0.520
24 00
0.34
9
54.50
34.90
19.60
2.70
19.5
-0.79
1.63
1.36
0.985
0.530
24o10
0.30
10
52.00
32.00
20.00
2.70
19.7
-0.62
1.64
1.37
0.971
0.548
23o30
0.30
11
54.32
35.08
19.24
2.71
19.8
-0.79
1.64
1.37
0.978
0.548
24o00
0.29
12
53.47
34.21
19.26
2.69
20.0
-0.74
1.63
1.36
0.978
0.550
24o10
0.30
19
Bảng 1-3. Đặc trưng cơ lý của các mẫu đất tự nhiên thuộc lớp Tàn- Sườn tích trên đá xâm nhập Granite (tiếp theo)
Kết quả thí nghiệm các đặc trưng cơ lý của mẫu đất
TT
Giới hạn
chảy
WL %
Giới hạn
dẻo W P
%
Chỉ số
dẻo I P
%
Tỉ
trọng
Δ
Độ ẩm
W%
Độ sệt
B
Dung
trọng
ẩm γ w
T/m3
Dung
trọng
khô γ C
T/m3
Tỉ số
rỗng e o
Độ bảo
hịa G
Góc ma
sát φ,
độ
Lực
dính C
kG/cm2
13
52.1
32.9
19.2
2.70
21.0
-0.62
1.65
1.36
0.985
0.580
23o20
0.25
14
51.5
32.4
19.1
2.71
21.8
-0.55
1.67
1.37
0.978
0.600
21o20
0.25
15
56.5
36.7
19.8
2.69
23.0
-0.69
1.69
1.37
0.963
0.640
19o30
0.20
16
53.4
33.7
19.7
2.69
24.4
-0.47
1.68
1.35
0.992
0.660
21o20
0.19
17
52.0
33.0
19.0
2.70
25.9
-0.37
1.71
1.36
0.985
0.710
18o30
0.19
18
55.4
35.9
19.5
2.69
26.6
-0.48
1.72
1.36
0.978
0.730
18o10
0.16
0.780
o
16 30
0.15
o
19
53.5
34.0
19.5
2.70
29.0
-0.26
1.74
1.35
1.000
20
54.3
35.0
19.3
2.71
30.0
-0.26
1.76
1.35
1.007
0.840
16 20
0.13
21
54.5
34.9
19.6
2.70
30.6
-0.22
1.78
1.36
0.985
0.840
16o10
0.14
22
52.0
32.0
20.0
2.71
31.0
-0.05
1.77
1.35
1.007
0.830
15o00
0.12
23
51.5
32.4
19.1
2.70
31.5
-0.05
1.78
1.35
1.000
0.850
15o10
0.13
24
51.5
32.0
19.5
2.69
31.7
-0.02
1.76
1.34
1.007
0.847
15o00
0.13
20
Bảng 1-3. Đặc trưng cơ lý của các mẫu đất tự nhiên thuộc lớp Tàn- Sườn tích trên đá xâm nhập Granite (tiếp theo)
Kết quả thí nghiệm các đặc trưng cơ lý của mẫu đất
TT
Giới hạn
chảy
WL %
Giới hạn
dẻo W P
%
Chỉ số
dẻo I P
%
Tỉ
trọng
Δ
Độ ẩm
W%
Độ sệt
B
Dung
trọng
ẩm γ w
T/m3
Dung
trọng
khô γ C
T/m3
Tỉ số
rỗng e o
Độ bảo
hịa G
Góc ma
sát φ,
độ
Lực
dính C
kG/cm2
25
51.5
32.00
19.5
2.70
32.5
0.03
1.78
1.34
1.015
0.86
15o30
0.13
26
51.5
32.40
19.1
2.69
33.7
0.07
1.80
1.35
0.993
0.91
14o20
0.12
27
52.1
32.90
19.2
2.70
34.0
0.06
1.81
1.35
1.000
0.92
15o10
0.13
28
53.4
33.70
19.7
2.71
35.5
0.09
1.80
1.33
1.037
0.93
14o30
0.12
29
53.5
34.20
19.3
2.70
36.2
0.10
1.81
1.33
1.030
0.95
14o10
0.13
30
54.5
34.90
19.6
2.69
36.5
0.08
1.83
1.34
1.007
0.97
14o10
0.13
0.98
o
14 30
0.12
o
31
54.3
35.00
19.3
2.69
36.8
0.09
1.85
1.35
0.993
32
52.0
33.00
19.0
2.71
37.2
0.22
1.82
1.33
1.037
0.97
15 00
0.13
33
55.4
35.90
19.5
2.71
37.5
0.08
1.84
1.34
1.022
0.99
14o30
0.12
34
55.0
36.02
19.0
2.69
38.0
0.10
1.84
1.33
1.022
1.00
14o10
0.12
35
53.5
34.20
19.3
2.71
38.2
0.21
1.84
1.33
1.037
1.00
14o30
0.13
36
55.0
36.00
19.0
2.71
38.9
0.15
1.83
1.32
1.053
1.00
13o30
0.12
21
Bảng 1-4. Đặc trưng cơ lý của các mẫu đất loại sét (thuộc lớp 1) vỏ phong hóa
trên đá xâm nhập Granite, (số liệu thu nhập từ các nguồn khác nhau).
Nguồn tài liệu
Thành phần hạt
- Sỏi. sạn. %
- Cát. %
- Bụi. %
- Sét. %
Giới hạn chảy W L %
Giới hạn dẻo W P %
Chỉ số dẻo I P %
Tỉ trọng Δ
Dung trọng ẩm γ w . T/m3
Dung trọng khô γ C. T/m3
Độ ẩm W%
Tỉ số rỗng e
Độ sệt B
Góc ma sát trong φ (độ)
Lực dính C. kG/cm2
Đất đắp đập
H’ranam Mang –
Theo số liệu
Giang – Gia Lai [15]
thống kê [2]
Mỏ vật
Mỏ vật
liệu 1
liệu 2
Các mẫu đất lấy dọc bờ dốc Quốc lộ 19
Gia Lai đi Quy Nhơn
Km123
+ 88
Km126
+238
Km132
+142
Km137
+372
3,7 – 5,9
2,6
0,83
3,8
2,6
2,2
3,1
12,8 – 22,5
18,8 – 33,7
35,9 – 48,8
46 – 53
29 – 33
17 – 20
2,74 – 2,78
1,78 – 1,88
1,37 – 1,48
25 – 33
0,85 – 1,1
< 0 – 0,25
15o – 18o
0,25 – 0,35
34,6
25,0
37,8
55,0
36,3
18,7
2,69
1,74
1,39
24,9
0,935
-0,6
20o
0,26
39,2
26,09
33,88
54,29
35,92
18,37
2,7
1,75
1,36
29
0,985
-0,37
15o
0,18
45,9
24,8
25,5
56,4
38,0
18,4
2,7
1,72
1,38
24,3
0,956
-0,74
17O3
0,28
44,6
25,0
27,8
57,0
38,1
18,9
2,72
1,72
1,34
28
1,103
-0,53
15o
0,12
46
25,1
26,7
55,6
37,4
18,2
2,72
1,77
1,4
26,2
0,942
-0,62
20o
0,2
48,5
25,5
22,6
50,3
34,46
18,84
2,71
1,74
1,31
33
1,069
0,08
15o
0,12
Hình 1-2 Sự tăng dung trọng tự nhiên (γw ) do sự tăng độ ẩm (W) của đất trong
quá trình ngấm nước. (Đất Tàn- sườn tích trên đá xâm nhập Granite)
♦ Theo số liệu từ bãi thí nghiệm (bảng 1-3)
Δ Theo số liệu từ những cơng trình thực tế (bảng 1-4)
22
Hình 1-3 Sự giảm góc ma sát trong ( φ) do sự tăng độ ẩm (W) của đất trong quá
trình ngấm nước. (Đất tàn- sườn tích trên đá xâm nhập Granite)
♦ Theo số liệu từ bãi thí nghiệm (bảng 1-3)
Δ Theo số liệu từ những cơng trình thực tế (bảng 1-4)
Hình 1-4 Sự giảm lực dính (C) do sự tăng độ ẩm (W) của đất trong quá trình
ngấm nước. (Đất Tàn- sườn tích trên đá xâm nhập Granite)
♦ Theo số liệu từ bãi thí nghiệm (bảng 1-3)
Δ Theo số liệu từ những cơng trình thực tế (bảng 1-4)
23
1.3 VỎ PHONG HÓA TRÊN ĐÁ BIẾN CHẤT:
Theo kết quả nghiên cứu [6], vỏ phong hóa trên đá biến chất phân bổ ở khu vực
tỉnh Kon Tum, đông và đông bắc tỉnh Gia Lai. IaBang. MDrak (Đắk Lắk). Bề dày từ
10m đến 20m lớn nhất là vách đường mòn Hồ Chí Minh đoạn Đắk Lắk- đèo lị xo
đạt đến 50÷60m, nhỏ nhất ở sườn dốc, thung lũng phân cắt chỉ 3m-5m.
Đới trên cùng là thổ nhưỡng 0.20÷1.5m.
Đới thứ hai là đới sét hóa dày 10-15m, có các đặc trưng về thành phần khống
vật, hóa học và tính chất cơ lý được ghi ở (bảng 1-5).
Đới thứ ba là đới biến đổi yếu 3÷10m.
Bảng 1-5. Các đặc trưng về thành phần khống vật, hóa học và tính chất cơ lý
của vỏ phong hóa trên đá biến chất ở đới sét hóa.
Thành phần
khống vật chủ yếu
Thành phần
hóa học chủ yếu
Thành phần hạt
Khối lượng riêng
Tỷ trọng
Trạng thái
Sạn
Cát
Bụi
Sét
Hệ số nén lún
Thạch anh, kaolinit,
geotit, hydromica
SiO 2 (50-70%), Al 2 O 3
(20-25%), Fe 2 O 3 (310%)
6.09%
59.54%
16.89%
17.57%
1.81 g/cm3
2.68g/cm3
Nửa cứng (B=0.01)
Lún vừa (a 1-2 =0.0060.105cm2/Kg)
1.4. SỰ THAY ĐỔI DUNG TRỌNG TỰ NHIÊN (γ w ) VÀ CÁC THƠNG SỐ
CHỐNG CẮT (φ. C) CỦA ĐẤT TÀN- SƯỜN TÍCH TRÊN ĐÁ BIẾN CHẤT.
Để nghiên cứu sự thay đổi dung trọng tự nhiên (γ w ) và các thông số chống cắt
(φ . C) theo độ ẩm (W) của đất tàn- sườn tích trên đá Biến chất ở Tây Nguyên, trong
luận văn tác giả đã tham khảo sử dụng các nguồn tài liệu sau:
Nguồn tài liệu chính là kết quả thí nghiệm các đặc trưng cơ lý đất theo độ ẩm
(W) quanh năm tại bãi thí nghiệm trên nền đất Biến chất ở Kon Tum, do TS Ngô
Tấn Dược chủ trì [5].
Nguồn tài liệu bổ sung là số liệu thí nghiệm khảo sát địa chất cơng trình các
tuyến đường đi qua vùng đất biến chất ở Kon Tum [16].
24
Bãi đất thí nghiệm được chọn tại Km 1449 đường Hồ Chí Minh cách ĐăkGlei
11Km, tuyến thuộc địa phận tỉnh Kon Tum.
Chỉ tiêu tính chất vật lý của các mẫu thí nghiệm lấy ở khu đất Tàn- Sườn tích
trên đá Biến chất được tổng hợp trong (bảng 1-6). Đất có hàm lượng hạt d>2mm
biến đổi trong phạm vi (2÷4.5)%, trung bình 3.63%. Hàm lượng hạt sét chiếm
(33.0÷38.0)%, trung bình 35.75%. Chỉ số dẻo I p =(19.0÷23.0)%, trung bình I p =
20.58. Đất thuộc loại sét. Dung trọng khôγ c = (1.49÷4.52)T/m3, trung bình
÷2.72, trung
bình Δ=2.71. Tỉ số khe rỗng
γ c =1.51T/m3. Tỉ trọng Δ= 2.70
e o =0.76÷0.818, trung bình e o =0.795. Độ ẩm (W) vào mùa khô W = (14.5÷16.5)%
trung bình W=15.55%. Độ bảo hịa nước G=0.496÷0.549, trung bình G=0.53. Đất ở
trạng thái khô.
Vào mùa mưa, độ ẩm (W) và độ bảo hòa nước (G) tăng dần, dung trọng tự
nhiên (γ w ) của đất tăng theo độ ẩm. Sự tăng độ ẩm (W) của đất dẫn đến sự giảm các
thông số chống cắt (φ. C) của đất.
Kết quả thí nghiệm xác định các thơng số chống cắt (φ, C) của các mẫu đất Tàn
- sườn tích trên đá Biến chất theo sự thay đổi độ ẩm (W) quanh năm ở Tây Nguyên
được thống kê trong (bảng 1-7).
Trên các (bảng 1-7) có ghi giá trị của dung trọng tự nhiên (γ w ), độ bão hòa nước
(G) của các mẫu đất theo độ ẩm (W).
Kết quả thí nghiệm ghi trong (bảng 1-7) được biểu diễn bằng đồ thị trên các hình:
Hình 1-5: Sự tăng dung trọng tự nhiên (γ w ) do sự tăng độ ẩm (W) của đất trong
q trình ngấm nước.
Hình 1-6: Sự giảm góc ma sát trong (φ) do sự tăng độ ẩm (W) của đất trong q
trình ngấm nước.
Hình 1-7: Sự giảm lực dính (C) do sự tăng độ ẩm (W) của đất trong quá trình
ngấm nước.
Theo “Hồ sơ báo cáo địa chất bước Khảo sát thiết kế BVTC” Tập III do công ty
Tư vấn Xây dựng Cầu đường Kon Tum lập năm 2009 [16]. các đặc trưng cơ lý của
lớp đất tàn tích (eQ) trên nền đá Biến chất trong các hố khoan dọc tuyến đường giao
thông Ngọc Hoằng- Măng bút- Tu mơ Rông- Ngọc Linh thuộc tỉnh Kon Tum được
ghi trong (bảng 1-8).
Số liệu trong (bảng 1-8) cho thấy rằng, trong phạm vi độ sâu từ 0.2m đến 10.0m
dung trọng khô của đất trong hố khoan khơng lớn γ c = 1.44÷1.51T/m3, cũng phù hợp
với dung trọng khơ ở bãi thí nghiệm là γ c =1.49÷1.52T/m3 (bảng 1-6). Độ ẩm tự
nhiên của đất trong hố khoan biến đổi trong phạm vi W=19.22÷23.14%, độ bão hòa
25
