Xử lý và thống kê số liệu địa chất

PHAÀN III NEÀN MOÙNG(50%) CHÖÔNG 7 : XÖÛ LYÙ , THOÁNG KEÂ SOÁ LIEÄU ÑÒA CHAÁT 7.1. COÂNG TAÙC KHAÛO SAÙT ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH. Nhieäm vuï cuûa coâng taùc khaûo saùt ñòa chaát coâng trình nhaèm xaùc ñònh caùc ñaëc tröng cuûa ñaát neàn nhö sau: _ Ñaëc tröng vaät lyù cuûa ñaát ôû taát caû caùc daïng; _ Ñaëc tröng ñoä beàn: löïc dính keát ñôn vò, goùc ma saùt trong cuûa ñaát vaø cöôøng ñoä khaùng neùn töùc thôøi khi neùn truïc cuûa ñaù; _ Moâ ñun bieán daïng cuûa ñaát. Phöông phaùp ñöôïc söû duïng ñeå xöû lyù thoáng keâ soá lieäu ñòa chaát laø phöông phaùp chænh lyù thoáng keâ caùc ñaëc tröng cô lyù cuûa ñaát neàn. Phöông phaùp naøy ñöôïc söû duïng ñeå tính toaùn caùc giaù trò tieâu chuaån vaø giaù trò tính toaùn caàn thieát cho thieát keá neàn, moùnh nhaø vaø coâng trình. Coâng taùc khoan khaûo saùt ñöôïc tieán haønh vôùi 3 hoá khoan (HK): _ HK1 saâu 70m; _ HK2 saâu 70m; _ HK3 saâu 70m. Toång chieàu saâu khoan ñöôïc laø 210. Soá maãu ñaát thí nghieäm laø 105 maãu 7.2. KEÁT QUAÛ KHAÛO SAÙT ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH. Caên cöù vaøo keát quaû khoan khaûo saùt vaø thí nghieäm, coù theå xaùc ñònh ñòa taàng cuûa khu vöïc khaûo saùt nhö sau: 1/ Lôùp caùt san laáp Naèm ngay treân beà maët ñòa hình vaø ñoä saâu phaân boá ôû caùc hoá khoan nhö sau: Hoá khoan HK1 : töø 0.0 m ñeán 1.5 m. Hoá khoan HK2 : töø 0.0 m ñeán 1.3 m. Hoá khoan HK3 : töø 0.0 m ñeán 1.5 m. Thaønh phaàn laø caùt san laáp. 2/ Lôùp buøn seùt Naèm döôùi lôùp caùt san laép vaø ñoä saâu phaân boá ôû caùc hoá khoan nhö sau: Hoá khoan HK1 : töø 1.5 m ñeán 20.5 m. Hoá khoan HK2 : töø 1.3 m ñeán 19.5 m. Hoá khoan HK3 : töø 1.5 m ñeán 19.8 m. Thaønh phaàn laø buøn seùt laãn caùt buïi, maøu xaùm ñen, xaùm xanh. Traïng thaùi chaûy. 3/ Lôùp seùt pha naëng Naèm döôùi lôùp buøn seùt vaø ñoä saâu phaân boá ôû caùc hoá khoan nhö sau: Hoá khoan HK1 : töø 20.5 m ñeán 28.5 m. Hoá khoan HK2 : töø 19.5 m ñeán 28.9 m. Hoá khoan HK3 : töø 19.8 m ñeán 28.6 m. Thaønh phaàn laø seùt pha naëng, maøu xaùm xanh, xaùm traéng, naâu vaøng. Traïng thaùi deûo cöùng. 4/ Lôùp caùt pha naëng Naèm döôùi lôùp seùt pha naëng vaø ñoä saâu phaân boá ôû caùc hoá khoan nhö sau: Hoá khoan HK1 : töø 28.5 m ñeán 35.2 m. Hoá khoan HK2 : töø 28.9 m ñeán 35.6 m. Hoá khoan HK3 : töø 28.9 m ñeán 36.0 m. Thaønh phaàn laø caùt pha naëng, maøu xaùm traéng laãn vaøng. Traïng thaùi deûo. Keát caáu chaët vöøa. 5/ Lôùp seùt Naèm döôùi lôùp caùt pha naëng vaø ñoä saâu phaân boá ôû caùc hoá khoan nhö sau: Hoá khoan HK1 : töø 35.2 m ñeán 41.6 m. Hoá khoan HK2 : töø 35.6 m ñeán 42.3 m. Hoá khoan HK3 : töø 36.0 m ñeán 41.8 meùt. Thaønh phaàn laø seùt, maøu xaùm xanh, xaùm vaøng. Traïng thaùi deûo cöùng. 6/ Lôùp caùt pha naëng Naèm döôùi lôùp seùt vaø ñoä saâu phaân boá ôû caùc hoá khoan nhö sau: Hoá khoan HK1 : töø 41.6 m ñeán 70 m. Hoá khoan HK2 : töø 42.3 m ñeán 70 m. Hoá khoan HK3 : töø 41.8 m ñeán 70 m. Thaønh phaàn laø caùt pha naëng, maøu xaùm vaøng laãn naâu ñoû. Caùt coù haït ñoä töø mòn chuyeån qua thoâ theo tính xeáp lôùp. Traïng thaùi deûo. Keát caáu chaët vöøa ñeán chaët. * Möïc nöôùc ngaàm : Ñoä saâu möïc nöôùc ngaàm oån ñònh ôû caùc hoá khoan khoaûng 0.5 m. Nöôùc khoâng coù tính aên moøn ñoái vôùi vaät lieäu beâtoâng. 7.3. PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ , THOÁNG KEÂ ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH . 7.3.1. Nguyeân taéc chung. Phöông phaùp xöû lí thoáng keâ caùc soá lieäu ñòa chaát töø caùc keát quaû thí nghieäm ñaát ñöôïc thöïc hieän ñuùng theo TCXD 74 : 1987 Phöông phaùp xöû lí thoáng keâ ñöôïc söû duïng ñeå xöû lí keát quaû, xaùc ñònh caùc ñaëc tröng cuûa ñaát sau: _ Ñaëc tröng vaät lí cuûa ñaát ôû taát caû caùc daïng; _ Ñaëc tröng ñoä beàn: löïc dính keát ñôn vò, goùc ma saùt trong cuûa ñaát vaø cöôøng ñoä khaùng neùn töùc thôøi khi neùn moät truïc cuûa ñaát; _ Moâñun bieán daïng cuûa ñaát. Vieäc xöû lí thoáng keâ caùc ñaëc tröng cô lí cuûa ñaát ñöôïc söû duïng ñeå tính toaùn caùc trò tieâu chuaån vaø trò tính toaùn caàn thieát cho thieát keá neàn, moùng nhaø vaø coâng trình. Xöû lí thoáng keâ caùc ñaëc tröng cuûa ñaát ñaù ñöôïc thöïc hieän ñoái vôùi ñaát ôû caùc khu xaây döïng, nhöõng khoaûng rieâng bieät cuûa khu xaây döïng hoaëc ôû töøng neàn nhaø vaø coâng trình. Xöû lí thoáng keâ caùc ñaëc tröng cô lí cuûa ñaát ñeå phaân tích taäp hôïp nhöõng giaù trò ñaëc tröng cuûa ñaát trong phaïm vi ñôn nguyeân ñòa chaát coâng trình ñaõ ñöôïc sô boä phaân chia nhaèm loaïi nhöõng giaù trò khaùc bieät haún vôùi phaàn lôùn nhöõng giaù trò cuûa daõy thoáng keâ. Loaïi tröø nhöõng giaù trò aáy neáu nhö chuùng coù ñöôïc do sai laàm cuûa nhöõng thí nghieäm hoaëc quy chuùng vaøo moät taäp hôïp töông xöùng khi coù loaïi ñaát khaùc laãn trong ñôn nguyeân ñòa chaát coâng trình. Ñôn nguyeân ñòa chaát coâng trình laø ñôn vò ñòa chaát coâng trình cô baûn, taïi ñoù tieán haønh xöû lí thoáng keâ caùc ñaëc tröng ñaát – ñaù. Moät ñôn nguyeân ñòa chaát coâng trình laø moät khoái ñaát ñaù ñoàng nhaát coù cuøng teân goïi thoaû maõn moät trong nhöõng ñieàu kieän sau: _ Caùc ñaëc tröng ñaát ñaù trong phaïm vi ñôn nguyeân bieán thieân khoâng coù tính quy luaät. _ Neáu caùc ñaëc tröng bieán thieân coù quy luaät thì quy luaät naøy coù theå boû qua. Caùc trò trung bình coäng cuûa caùc keát quaû xaùc ñònh rieâng ñöôïc laáy laøm trò tieâu chuaån cuûa taát caû caùc ñaëc tröng ñaát – ñaù (tröø löïc dính ñôn vò vaø goùc ma saùt trong). Caùc thoâng soá coù quan heä tuyeán tính giöõa löïc choáng caét vaø aùp suaát, nhaän ñöôïc baèng phöông phaùp bình phöông nhoû nhaát ñöôïc laáy laøm trò tieâu chuaån cuûa löïc dính ñôn vò vaø goùc ma saùt trong. Caùc giaù trò tính toaùn cuûa nhöõng ñaëc tröng duøng trong vieäc tính neàn baèng giaù trò caùc ñaëc tröng tieâu chuaån chia cho heä soá an toaøn veà ñaát. Caùc giaù trò rieâng cuûa caùc ñaëc tröng cuûa ñaát, ñaù phaûi xaùc ñònh theo moät phöông phaùp thoáng nhaát. Phaân chia sô boä ñaát – ñaù maët baèng xaây döïng thaønh caùc ñôn nguyeân ñòa chaát coâng trình coù xeùt ñeán tuoåi, nguoàn goác, nhöõng ñaëc ñieåm keát caáu kieán truùc vaø teân goïi cuûa ñaát ñaù. Phaûi kieåm tra söï ñuùng ñaén cuûa vieäc phaân chia ñôn nguyeân ñòa chaát coâng trình treân cô sôû ñaùnh giaù tính bieán ñoåi theo khoâng gian cuûa caùc ñaëc tröng baèng caùc chæ tieâu tính chaát cuûa ñaát. 7.3.2. Ñieàu kieän kieåm tra loaïi tröø nhöõng sai soá thoâ Khi toång hôïp nhöõng taøi lieäu thí nghieäm trong phaïm vi moät ñôn nguyeân ñòa chaát coâng trình, ñeå phaân chia phaûi tieán haønh kieåm tra thoáng keâ ñeå loaïi tröø nhöõng sai soá thoâ. Phaûi loaïi tröø nhöõng giaù trò Ai (lôùn nhaát vaø nhoû nhaát), neáu khoâng thoaû maõn ñieàu kieän sau: trong ñoù: . Ai - giaù trò rieâng cuûa ñaëc tröng; . n - soá laàn xaùc ñònh caùc ñaëc tröng; . V - chæ soá thoáng keâ ñöôïc laáy tuyø thuoäc vaøo soá laàn xaùc ñònh n (laáy theo Baûng 1 Phuï Luïc 1 TCXD 74-1987) 7.3.3. Phöông phaùp xöû lyù thoáng keâ soá lieäu ñòa chaát 7.3.3.1. Trò tieâu chuaån Trò tieâu chuaån Atc cuûa taát caû caùc ñaëc tröng cuûa ñaát (tröø löïc dính keát ñôn vò Ctc vaø goùc ma saùt trong jtc) laø giaù trò trung bình soá hoïc Ā caùc keát quaû xaùc ñònh rieâng bieät vaø ñöôïc tính theo coâng thöùc: Trò tieâu chuaån cuûa löïc dính keát ñôn vò Ctc vaø goùc ma saùt trong jtc laø caùc thoâng soá tìm ñöôïc baèng caùc phöông phaùp bình phöông nhoû nhaát töø quan heä tuyeán tính giöõa söùc choáng caét vaø aùp löïc phaùp tuyeán ñoái vôùi toaøn boä taäp hôïp caùc trò soá thí nghieäm trong ñôn nguyeân ñòa chaát coâng trình: Trong ñoù: _ : Söùc choáng caét, (kG/cm2); _ p : AÙùp löïc phaùp treân maãu ñaát, (kG/cm2); _ j : Goùc ma saùt trong, ñoä; _ C : Löïc dính keát ñôn vò, (kG/cm2). Trò tieâu chuaån Ctc vaø jtc ñöôïc tính theo coâng thöùc: Theo phuï luïc 5 TCXD 74-1987 xaùc ñònh trò tieâu chuaån moñun bieán daïng cuûa ñaát theo caùc coâng thöùc sau: + Heä soá neùn luùn: (cm2/kg) + Moñun bieán daïng: (kg/cm2) trong ñoù: pi – caáp aùp löïc; εi – heä soá roãng cuûa maãu ñaát öùng vôùi töøng caáp aùp löïc pi. 7.3.3.2. Trò tính toaùn Theo TCXD74-1987 trò tính toaùn caùc ñaëc tröng Att cuûa ñaát ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc: Trong ñoù: _ Atc : Trò tieâu chuaån cuûa ñaëc tröng; _ Kñ : Heä soá an toaøn veà ñaát. + Vôùi caùc ñaëc tröng ngoaøi C, j, g, laáy Kñ = 1: Att = Atc. + Vôùi caùc ñaëc tröng C, j, g thì Kñ tính theo bieåu thöùc: Trong ñoù: r : Laø chæ soá ñoä chính xaùc khi ñaùnh giaù trò trung bình caùc ñaëc tröng cuûa ñaát. Daáu ôû tröôùc ñaïi löôïng r ñöôïc choïn sao cho ñaûm baûo ñöôïc ñoä tin caäy lôùn nhaát khi tính toaùn neàn moùng. +ÖÙng vôùi C vaø tgj: ; +ÖÙng vôùi g: . trong ñoù: _ ta : Heä soá tra Baûng 2 Phuï Luïc 1 TCXD74-1987 tuyø thuoäc xaùc suaát tin caäy a (a =0.95: tính neàn theo söùc chòu taûi; a =0.85: tính neàn theo bieán daïng) vaø (n-2) khi xaùc ñònh trò tính toaùn C vaø tgj; (n-1) khi xaùc ñònh trò tính toaùn caùc ñaëc tröng khaùc; _ v : Heä soá bieán ñoåi ñaëc tröng: ; _ s : Sai soá toaøn phöông trung bình cuûa ñaëc tröng. + Ñoái vôùi C vaø tgj: + Ñoái vôùi g: Töø caùc bieåu thöùc treân, trò tính toaùn caùc ñaëc tröng cuûa ñaát vieát laïi nhö sau + Ñoái vôùi C vaø j: + Ñoái vôùi g: 7.4. KEÁT QUAÛ XÖÛ LYÙ, THOÁNG KEÂ SOÁ LIEÄU ÑÒA CHAÁT COÂNG TRÌNH. Vì lôùp 1 laø lôùp ñaát daép neân khoâng caàn xöû lyù. Baûng chæ tieâu cô lyù (tröø C, φ) cuûa lôùp ñaát thöù 2 Baûng chæ tieâu cô lyù (tröø C, φ) cuûa lôùp ñaát thöù 3 Baûng chæ tieâu cô lyù (tröø C, φ) cuûa lôùp ñaát thöù 4 Baûng chæ tieâu cô lyù (tröø C, φ) cuûa lôùp ñaát thöù 5 Baûng chæ tieâu cô lyù (tröø C, φ) cuûa lôùp ñaát thöù 6 Baûng chæ tieâu cô lyù (tröø C, φ) cuûa lôùp ñaát thöù 6(tt) Baûng tính Moñun bieán daïng E cuûa lôùp ñaát thöù 2 Baûng tính Moñun bieán daïng E cuûa lôùp ñaát thöù 3 Baûng tính Moñun bieán daïng E cuûa lôùp ñaát thöù 4 Baûng tính Moñun bieán daïng E cuûa lôùp ñaát thöù 5 Baûng tính Moñun bieán daïng E cuûa lôùp ñaát thöù 6 Baûng tính Moñun bieán daïng E cuûa lôùp ñaát thöù 6(tt) Baûng tính giaù trò C vaø φ cuûa lôùp ñaát thöù 2 Baûng tính giaù trò C vaø φ cuûa lôùp ñaát thöù 2(tt) Baûng tính giaù trò C vaø φ cuûa lôùp ñaát thöù 3 Baûng tính giaù trò C vaø φ cuûa lôùp ñaát thöù 4 Baûng tính giaù trò C vaø φ cuûa lôùp ñaát thöù 5 Baûng tính giaù trò C vaø φ cuûa lôùp ñaát thöù 6 Baûng tính giaù trò C vaø φ cuûa lôùp ñaát thöù 6(tt) Baûng tính giaù trò γtc vaø γtt ø cuûa lôùp ñaát thöù 2 Baûng tính giaù trò γtc vaø γtt ø cuûa lôùp ñaát thöù 3 Baûng tính giaù trò γtc vaø γtt ø cuûa lôùp ñaát thöù 4 Baûng tính giaù trò γtc vaø γtt ø cuûa lôùp ñaát thöù 5 Baûng tính giaù trò γtc vaø γtt ø cuûa lôùp ñaát thöù 6 Baûng tính giaù trò γtc vaø γtt ø cuûa lôùp ñaát thöù 6(tt) 7.5. KIEÅM TRA KEÁT QUAÛ TÍNH TOAÙN Ctc vaø φtc Kieåm tra keát quaû tính toaùn Ctc vaø φtc theo caùc coâng thöùc sau: Neáu tính toaùn ñuùng thì τ1 = τ2. Keát quaû kieåm tra ñöôïc trình baøy trong baûng Kieåm tra keát quaû tính toaùn Ctc vaø φtc Lôùp n tgφtc Ctc Σpi Στi p τ1 τ2 Kieåm tra 2 27 0.057 0.184 15.75 5.87 0.58 0.217 0.217 THOÛA 3 18 0.162 0.294 36.00 14.72 2.00 0.818 0.818 THOÛA 4 18 0.496 0.165 36.00 25.27 2.00 1.157 1.157 THOÛA 5 18 0.202 0.366 36.00 13.84 2.00 0.770 0.770 THOÛA 6 54 0.569 0.098 108.00 66.73 2.00 1.236 1.236 THOÛA 7.6. TOÅNG HÔÏP CHÆ TIEÂU CAÙC LÔÙP ÑAÁT. Keát quaû toång hôïp caùc chæ tieâu cô lyù cuûa caùc lôùp ñaát ñöôïc trình baøy trong baûng Toång hôïp caùc chæ tieâu cô lyù cuûa caùc lôùp ñaát Lôùp Giôùi haïn chaûy Wnh (%) Giôùi haïn deûo Wd (%) Ñoä seät B Ñoä aåm W (%) Tæ troïng Δ Dung troïng γW (T/m3) Goùc ma saùt trong φ (ñoä) Löïc dính ñôn vò C (kg/cm2) γttI γttII φttI φttII CttI CttII 2 70.19 28.37 1.11 73.09 2.63 1.509 1.512 1.20 1.98 0.161 0.170 3 41.67 20.92 0.31 29.95 2.69 1.931 1.936 8.64 8.97 0.270 0.279 4 26.08 13.92 0.31 18.59 2.67 1.903 1.919 24.51 25.31 0.141 0.150 5 53.33 30.00 0.30 30.82 2.70 1.457 1.463 10.53 10.92 0.341 0.351 6 32.60 14.00 0.32 18.90 2.66 2.000 2.008 28.50 29.16 0.075 0.083 Töø keát quaû treân, keát hôïp vôùi chieàu daøy caùc lôùp ñaát ôû 3 hoá khoan, ta löïa choïn truï ñòa chaát baát lôïi nhaát laøm truï ñòa chaát tính toaùn. Keát quaû ñöôïc theå hieän treân hình . Hình 7.1 Truï ñòa chaát tính toaùn