Bài giảng Cát chảy & Xói ngầm

Cát chảy & Xói ngầm 
HIỆN TƯỢNG CÁT CHẢY 
I. Khái niệm : 
	 Hiện tượng các dòng bùn cát chảy vào công trình đào cắt qua nó , làm hố móng bị biến dạng , các công trình ở gần hố móng sẽ không ổn định. 
	 Thường là cát hạt nhỏ , cát hạt mịn , cát pha , bùn sét pha chứa hữu cơ đồng thời bão hòa nước 
Ví dụ thực tế 
Cát chảy khi đào móng xây nhà làm đổ nhà bên cạnh - ở Quảng Ninh (VN) (16/11/2009) 
II. Các loại cát chảy 
	Theo cơ chế , tính chất và nguyên nhân phát sinh , chia 2 loại cát chảy : 
Cát chảy giả 
Cát chảy thật 
1. Cát chảy thật 
Khái niệm : 
	 Xảy ra trong đất cát không đồng nhất có chứa từ 3 - 5% hạt sét và hữu cơ . 
	Do ma sát giữa cát hạt quá nhỏ . 
1. Cát chảy thật ( tiếp ) 
Đặc điểm : 
Góc nghỉ tự nhiên của cát khi thoát nước = 5 - 7 0 . 
Nước dễ thoát ra khỏi đất , nước đục . 
Cát vẫn chảy khi I dn < I gh . 
2. Cát chảy giả 
Khái niệm: 
 Xảy ra trong đất cát sạch không có lực dính kết , không chứa hạt sét và hữu cơ . 
	Do áp lực thuỷ động quá lớn tạo nên . 
	 Các điều kiện phát sinh cát chảy giả 
	 	- Đối với đất: đất rời, giữa các hạt không có lực dính kết hoặc có nhưng rất nhỏ, bão hoà nước. 
	 - Áp lực thuỷ động của dòng nước ngầm truyền vào các hạt đất khi mở hố móng, hố đào làm cho hạt đất di chuyển theo hướng gradien thấm. 
	Điều kiện để xảy ra hiện tượng cát chảy (theo I.V. Popov): 
	 	   đn 
	Trong đó:  - áp lực thuỷ động,  =  n.Idn 
	 Idn - Gradien thuỷ lực của dòng ngầm 
	  n - Trọng lượng thể tích của nước 
	  đn - Trọng lượng thể tích đẩy nổi của hạt đất, 
	  đn = (  0-  n )(1-n ) ----> Idn ( - 1)(1-n) 
	Đặt Igh = ( - 1)(1-n) - gradien thuỷ lực giới hạn. 
	-----> Idn Igh = ( - 1)(1-n) 
Điều kiện phát sinh và phát triển cát chảy giả 
K 1 
K 2 
Dòng thấm qua hai lớp đất đá 
Cát chảy giả ( tiếp ) 
Đặc điểm : 
Góc nghỉ tự nhiên của cát khi thoát nước = 28 - 32 0 . 
Nước dễ thoát ra khỏi đất , nước trong . 
Cát ngừng chảy khi I dn < I gh . 
III. Ảnh hưởng đến xây dựng công trình 
Gây nguy hiểm trong thi công xây dựng 
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 
III. Ảnh hưởng đến xây dựng công trình 
Sập dãy nhà của Viện KHXH tại đường NTMK - T.p HCM 
Do hố móng sâu 24m của nhà cao tầng Pacific (9/10/2008) 
IV. Xử lý cát chảy 
Bóc bỏ - đối với tầng đất chảy nằm trên , mỏng 
Tháo khô vùng cát chảy trong thời gian XD: hạ thấp mực nước ngầm bằng các giếng khoan . 
Làm tường cừ vây quanh hố móng . 
Gia cố vùng cát chảy ( làm đông cứng đất , silicát hoá , điện thẩm , xi măng hoá ), làm chặt đất . 
V. Xử lý cát chảy 
V. Xử lý cát chảy 
HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM 
I. Khái niệm : 
	 Hiện tượng các hạt đất đá nhỏ bị lôi cuốn khỏi vị trí ban đầu dưới tác dụng cơ học của dòng thấm dẫn tới trong đất đá hình thành các lỗ rỗng , khe rỗng , làm sụt lún mặt đất , gây hư hỏng công trình . 
II. Điều kiện phát sinh và phát triển xói ngầm 
	1. Điều kiện về đất : 
Đất rời , không đồng nhất , có độ rỗng lớn để các hạt nhỏ đi qua dễ dàng . 
Đất có các hạt D/d >20. 
2 tầng thấm nước khác nhau ( từ lớp thấm yếu sang lớp thấm mạnh ): K2/K1 ≥ 2 
II. Điều kiện phát sinh và phát triển xói ngầm 
	2. Điều kiện về dòng thấm : 
	 Năng lượng dòng thấm phải đủ lớn , dòng thấm chảy rối và trong cát I > 5. 
	Theo E.A. Zamarin , điều kiện xảy ra xói ngầm : 
III. Ảnh hưởng của x ó i ngầm v à c á c biện ph á p xử l ý 
	 Ảnh hưởng của x ó i ngầm tới c ô ng tr ì nh x â y dựng : 
Gây mất ổn định về cường độ 
Làm biến dạng , lún không đều 
Gây thấm mất nước ở các công trình ngăn nước 
III. Ảnh hưởng của x ó i ngầm v à c á c biện ph á p xử l ý 
	 C ác biện pháp xử lý : 
Gia cố đất đá : đầm chặt , phụt vữa xi măng 
Điều tiết dòng thấm : sân phủ , tường cừ , màn chống thấm ,  
Tạo lớp đất chống xói ngầm : thiết bị lọc ngược , móng cọc , móng giếng chìm ,  
Xử l ý x ó i ngầm – s â n phủ v à tường cừ 
Xử l ý x ó i ngầm – Thiết bị lọc ngược