CHƯƠNG CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT HIỆN ĐẠI LIÊN QUAN ĐẾN XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Hiện tượng địa chất tự nhiên Hiện tượng địa chất cơng trình 7.1 HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT 7.1.1 Khái niệm - Động đất đất sụt - Động đất núi lửa - Động đất chuyển động kiến tạo loại động đất phổ biến, có cường độ mạnh phạm vi ảnh hưởng lớn Trung tâm Vật lý địa cầu thuộc Viện khoa học Việt Nam tiến hành vùng có khả xảy động đất mạnh bao gồm: Vùng đông bắc trũng Hà Nội: cấp Vùng sông Hồng, sông Chảy cấp - Vùng sông Đà cấp Vùng sông Mã cấp - Vùng biển Trung Bộ cấp Vùng biển Nam Bộ vùng sông Đồng Nai, sông Cửu Long cấp Sơ đồ thành hệ kiến trúc thời đoạn Đệ Tứ giữa– muộn (QII – QIV) Sơ đồ mơ hình địa động lực biển Đơng Cấp Mơ tả tình trạng động đất Thang độ Richter amax (cm/s2) v (cm/s) I -Không cảm nhận II -Cảm thấy nhẹ Từ đến độ Richter III -Động đất yếu IV Động đất nhận rõ: bàn ghế, đồ đạc nhà rung chuyển V -Thức tỉnh: người nhà nhận thấy, người ngủ bị thức giấc, đồ vật bị rung mạnh VI -Kinh hãi: nhiều người nhà tỏ sợ hãi chạy đường Từ đến 3,75 độ Richter 25-50 (v=2,1-4) VII -Hỏng nhà: nhiều nhà bị hư hại, đơi trượt đất sườn dốc, có vết nứt đường Từ 3,75 đến 5,9 độ Richter 50-100 (v=3,1-8) VIII -Nhà bị hư hại nặng Từ 5,9 đến 6,5 độ Richter 100-200 (v=8,1-16) IX -Hư hỏng hoàn toàn nhà cửa, đường sắt bị uốn cong, đất nứt rộng đến 10 cm X -Phá hoại hoàn toàn nhà cửa, đất bị nứt đến vài dm, trượt đất lớn bờ sơng XI -Thảm hoạ: hư hại nặng nhà kiên cố, đường, đê Nền đất bị biến dạng to thành vết nứt rộng, đứt gãy… XII -Thay đổi địa hình: hư hại nặng phá huỷ thực cơng trình mặt đất -Đất nứt lớn, bị di động đứng ngang, núi sông sụt lở, xuất hồ, thác,… 12-25 (v=1-2) 200-400 (v=16,1-32) Từ 6,5đến 7,75 độ Richter Từ 7,75 đến 8,25 độ Richter 400-800 (v=32,1-64) Ảnh hưởng gia tốc động đất lên ổn định đất Gia tốc địa chấn a đặc trưng cho lực động đất Đó lượng dịch chuyển bề mặt Trái đất đơn vị thời gian Lượng dịch chuyển đặc trưng cho gia tốc mà hạt đất đá mặt đất đạt tác dụng sóng địa chấn Có thể biểu thị gia tốc địa chấn a qua biên độ dao động A sóng địa chấn chu kỳ dao động T chúng: 4 a A T2 Trong việc đánh giá hệ số kỹ thuật tải trọng động đất nay, thường sử dụng hai phương pháp Phương pháp thứ vào độ lớn khoảng cách từ chấn tâm để đánh giá khả hoá lỏng đất Tuy nhiên, đa số trường hợp, cường độ động đất vị trí mơ tả gia tốc lớn độ kéo dài chấn động Hậu thảm khốc hoá lỏng động đất đất bụi cát tượng ghi nhận từ nhiều trận động đất Việc đánh giá dạng ổn định đất vấn đề quan trọng hàng đầu thiết kế cơng trình vùng động đất Cơ sở xác định hoá lỏng đất độ sâu khác quan hệ ứng suất động trung bình (av) với giá trị giới hạn bị hóa lỏng loại đất số chu kỳ tác động định sẵn (N) Hệ số ổn định đặc trưng sau: độsâ u vù ng hoálỏ ng ứ ng suấ t  av FL  N Điều kiện xảy hoá lỏng đất FL ≥1 Giá trị N xác định thực nghiệm từ thí nghiệm động Phương pháp đánh giá hóa lỏng theo H.B Seed Biểu đồ ứng suất động từ N chu kỳ tác dụng động đất Biểu đồ ứng suất động gây hoá lỏng N chu kỳ thí nghiệm phịng Sức chống cắt khơng nước thu với tốc độ biến dạng giữ 0.5%/s thấp ta xác định sức chịu tải đất điều kiện tải trọng tĩnh: cu = cu(tĩnh) Độẩ m 33.5  0.2%) Theo đề nghị Carroll cho hầu hết loại đất sét bão hồ nước cu ( dyn.) cu Biế n dạn g cắ t, (%) 1,5 Sứ c bề n né n ,1(f) - 3 (lb/ in2) Whitman Healy (1963) làm số thí nghiệm hút chân khơng cho loại cát khô  1  3   ar sin         Hệsốrỗ ng 0.52 Vù n g tậ p trung Tố c độbiế n dạn g, (%/ s) Rõ ràng tăng tốc độ biến dạng ban đầu tương ứng với giảm góc ma sát đất Theo Vesic (1973) góc ma sát động nhỏ nhất: (động) = (tĩnh) - 20 Ứ ng suất Biế n dạng (%) Ứ ng suất pháhoại ứ n g vớ i tL =0.02s Biế n dạng (%) ) Ứ ng suấ t kg/ cm Biến dạng Thờ i gian đặ t tả i tónh, t =465s Ứ ng suất pháhoại Tả i tứ c thờ i, tL =0.02s Thời gian (s) Ứ ng suấ t (kg/ cm2) Ứng xử đất sét chịu tải động tức thời (Casagrande Shannon thí nghiệm cho đất sét Cambridge cát Manchester Modun biến dạng E xác định theo thí nghiệm nén nở hơng modun biến dạng q u(taûixung) tải tức thời lớn gấp lần so với modun biến 1.5  dạng với tải tĩnh: q u(tónh) Eu(tải tức thời) = Eu(tải tĩnh)