ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐỊA CHẤT

VŨ ĐÌNH NGUYỀN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
PHỤC VỤ THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI CHO MÓNG SILO
CHỨA XI MĂNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NGÀNH KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT


HÀ NỘI 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐỊA CHẤT

VŨ ĐÌNH NGUYỀN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
PHỤC VỤ THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI CHO MÓNG SILO
CHỨA XI MĂNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NGÀNH KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT


CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS NGUYỄN ĐẠI MINH
TS. NGUYỄN TRỌNG TRỰC

1.1.1.

Vị trí địa lý......................................................................................................................8

1.1.2.

Địa hình..........................................................................................................................9

1.1.3.

Khí hậu...........................................................................................................................9

1.1.4.

Thủy văn.........................................................................................................................9

1.2.

Đặc điểm dân cư, kinh tế xã hội..........................................................................................10

1.2.1.

Dân cư..........................................................................................................................10

1.2.1.

Kinh tế xã hội...............................................................................................................10

1.3.



Thí nghiệm trong phòng......................................................................................................22

3.6.

Chỉnh lý và viết báo cáo.......................................................................................................24

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐCCT TẠI KHU VỰC XÂY DỰNG SILO.............................................26
3.1.

Nhận xét chung về khu đất dự kiến xây dựng Silo.............................................................26

3.2.

Cấu trúc địa chất nền và các chỉ tiêu cơ lý các lớp đất đá trong khu vực khảo sát...........26

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI CHO MÓNG SILO CHỨA XI MĂNG.................27
4.1.

Luận chứng giải pháp móng thích hợp cho silo..................................................................27

4.2.

Tính toán thiết kế cọc khoan nhồi cho móng silo...............................................................27

4.2.1.

Nguyên lý chung..........................................................................................................27




silo chứa xi măng
-

Dựa vào số liệu tải trọng chất tải của silo, công trình truyền

xuống, diện tích xây dựng cho phép và đặc biệt là các s ố liệu kh ảo sát
địa chất.
măng

Tính toán thiết kế cọc khoan nhồi cho móng silo ch ứa xi


-

Số lượng cọc khoan nhồi.
-

Lựa chọn vật liệu cho cọc: mác bê tông, mác của thép,

số lượng thép cần để làm cọc.
-

Chiều sâu cọc khoan nhồi.

-

Cách bố trí các cọc

Nội dung khóa luận

tâm du lịch sinh thái quan trọng của Thành Phố Hải, ngoài ra trên địa
bàn Thuỷ Nguyên sẽ hình thành khu đô thị mới của Thành phố trong
tương lai. Đây là một trong những yếu tố quan trọng để tạo điều kiện
cho Thuỷ Nguyên phát triển mạnh trong giai đoạn từ nay tới năm
2020.
1.1.2. Địa hình
Thuỷ Nguyên ở vào vị trí chuyển tiếp của 2 vùng địa lý tự nhiên
lớn. Một số xã ở phía Bắc và Đông Bắc huyện có núi đá vôi và đồi đất
thấp, địa hình không bằng phẳng, mang đặc điểm của vùng bán sơn
địa, các xã phía Nam có địa hình bằng phẳng hơn, mang đặc điểm của
vùng đồng bằng.
Do vậy về đặc điểm sinh thái, Thuỷ Nguyên có thể được chia
thành nhiều tiểu vùng khác nhau như: Tiểu vùng núi đá vôi xen kẽ
thung lũng; Tiểu vùng đồi núi xen kẽ đồng bằng; Tiểu vùng c ửa sông
ven biển; tiểu vùng đồng bằng,... Với đặc điểm về địa hình nh ư v ậy,
Thuỷ Nguyên có nhiều điều kiện để phát triển một nền kinh tế tổng
hợp với nhiều loại sản phẩm hàng hoá có giá trị kinh tế cao.
1.1.3. Khí hậu
Khí hậu Thuỷ Nguyên mang những đặc tính chung của khí hậu
miền bắc Việt Nam là khí hậu nhiệt đới gió mùa, nh ưng do g ần bi ển
nên Thuỷ Nguyên còn chịu ảnh hưởng của khí hậu chuyển tiếp gi ữa
đồng bằng ven biển với vùng đồi núi Đông Bắc.
Nhiệt độ trung bình cả năm đạt từ 23 - 24 0C. Độ ẩm tương đối
trung bình hàng năm biến động từ 88 - 92% cùng v ới l ượng m ưa bình
quân hàng năm là 1.200 – 1.400 mm.
Thuỷ Nguyên nằm sát biển, chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ
gió bão từ Thái Bình Dương, hàng năm có khoảng 4 đến 5 c ơn bão và
áp thấp nhiệt đới đổ bộ trực tiếp, tốc độ gió có khi lên t ới c ấp 11 12.




rộng Công ty Công nghiệp Tàu thủy Nam Triệu.... Đây sẽ là nh ững n ền
tảng cơ bản cho sự phát triển của Thủy Nguyên trong tương lai.
Bên cạnh đó, phát huy lợi thế của vùng ven đô giáp hải cảng,
Thủy Nguyên có điều kiện phát triển du lịch, thương mại và d ịch vụ
với nhiều thắng cảnh đẹp như: hồ Sông Giá, hang L ương, hang Vua,
khu vực núi Tràng Kênh... và nhiều công trình kiến trúc độc đáo, đ ền
thờ, miếu mạo đã được Nhà nước công nhận và xếp h ạng cùng v ới
những lễ hội truyền thống độc đáo, đậm đà bản sắc dân tộc.
Có thể nói, bức tranh kinh tế Thủy Nguyên trong giai đoạn gần
đây đã có những gam màu sáng, hoạt động kinh tế sôi đ ộng h ơn đã
mang lại hơi thở mới trong cuộc sống của người dân n ơi đây. Đ ời
sống vật chất cũng như tinh thần của người dân Thủy Nguyên đ ược
cải thiện rõ rệt nhờ các biện pháp chăm lo đầu tư cơ s ở h ạ tầng, phát
triển văn hóa giáo dục.
Công tác y tế, dân số và chăm sóc sức kh ỏe cộng đồng đ ược
quan tâm, đặc biệt là các xã vùng sâu, vùng xa. Đến nay, huy ện đã
hoàn thành chương trình đưa bác sỹ về cơ sở, sửa chữa các trạm y tế
xã, đầu tư hệ thống trang thiết bị hiện đại, phục vụ tốt công tác
khám, chữa bệnh. Đặc biệt, công tác giáo dục, chăm sóc, bảo v ệ tr ẻ
em được quan tâm thường xuyên bằng hành động thiết th ực nh ư duy
trì tốt hoạt động giảng dạy ở các lớp học tình thương, giúp đỡ trẻ em
có hoàn cảnh đặc biệt hòa nhập cộng đồng.
Các hoạt động văn hóa, thể thao quần chúng phát tri ển mạnh
mẽ. Công tác xã hội hoá thể thao được đẩy mạnh từ c ấp huy ện đ ến
cơ sở, góp phần rèn luyện sức khoẻ nhân dân. Các môn bơi lặn, bóng
đá thiếu niên nhi đồng, điền kinh trong sân đều đạt thành tích cao.
Về xây dựng cơ bản, huyện chỉ đạo các ban ngành th ực hiện
xong quy hoạch chi tiết thị trấn Núi Đèo, thị trấn Minh Đức, khu đô th ị
Bắc Sông Cấm và lập dự án khai thác tài nguyên hồ Sông Giá. Ngoài ra,

Đang khai thác
Tổng cộng:
Silic

Diện tích (ha)
593,9
415,5
1009,4

Trữ lượng (1000m
)

3

259384,0
120908,2
380.292,2


Nguyên trạng
Đang khai thác
Tổng cộng
Sét đen
Nguyên trạng
Đang khai thác
Tổng cộng:
Sét xi măng
Nguyên trạng
Đang khai thác
Tổng cộng

1.3.2. Tài nguyên biển
Là huyện ven biển, Thuỷ Nguyên có hàng ngàn ha diện tích bãi
triều để phục vụ phát triển nghề nuôi trồng thuỷ sản, mặt khác đây
cũng chính là vùng có điều kiện thuận l ợi để phát tri ển ngành kinh t ế
biển trong đó ngành đóng sửa tàu thuyền trong tương lai sẽ là th ế m ạnh
của huyện
1.3.3. Tài nguyên du lịch
Tài nguyên du lịch được hình thành từ hai yếu tố: yếu tố tự nhiên
và yếu tố xã hội, nhân văn.
* Yếu tố tự nhiên
Về cảnh quan hang động: Quá trình hoạt động của vỏ Trái
đất để lại trên địa bàn huyện Thuỷ Nguyên nhiều hang động kỳ thú mà
hiện nay vẫn còn giữ nguyên vẻ hoang sơ ban đầu. Hầu hết các hang
động ở đây đều có độ dài trên dưới 200m, trong đó, có một số hang động
là di tích lịch sử như: Hang Lương, ở giáp xã Lưu Kiếm và Gia Minh; hang
Vua ở xã Minh Tân. Đây là những hang còn ghi dấu chiến công oanh li ệt


của nhà Trần trong trận thuỷ chiến năm 1288 chống quân Nguyên trên
sông Bạch Đằng.
ở phía bắc của huyện còn có một số các hang động tập trung như: hang
Vải, hang Ma, hang Sộp, hang Sơn, hang Đốc Tít, hang Gỗ, hang 204... sẽ là
những điểm có thể khai thác phục vụ du lịch, thu hút các du khách.
Cảnh quan sinh thái: huyện Thuỷ Nguyên có khá nhiều cảnh quan
đẹp, trong đó phải kể đến hồ sông Giá, sông Hòn Ngọc.
Có thể nói, tài nguyên cảnh quan của huyện Thuỷ Nguyên,
chứa đựng một tiềm năng du lịch to lớn. Nếu tiềm năng ấy được đ ầu
tư khai thác sẽ là tiền đề cho việc phát triển của ngành du lịch đ ịa
phương
* Tài nguyên nhân văn:

kiện địa chất công trình tại địa điểm xây dựng nh ằm xác đ ịnh c ấu trúc
nền đất, tính chất cơ lý của các lớp đất nền, điều kiện n ước d ưới đất và
các tai biến địa chất phục vụ cho công tác quy hoạch, thiết k ế và x ử lý
nền móng…. Các dạng công tác chính trong kh ảo sát đ ịa ch ất công trình
bao gồm: khoan, đào, xuyên tĩnh, xuyên động, địa vật lý, nén tĩnh, nén
ngang, cắt cánh ...
Công tác khảo sát địa chất công trình thường được tiến hành tr ước
khi thiết kế nền móng công trình. Khảo sát địa chất công trình có ý nghĩa
đặc biệt quan trọng khi thiết kế xây dựng công trình ở nh ững n ơi có
điều kiện địa chất phức tạp, thiết kế xây dựng nhà cao tầng, công trình
ngầm. . .
Sau khi đánh giá điều kiện ĐCCT, dựa vào ph ương pháp lý thuy ết
móng tìm được móng phù hợp cho công trình.
Để đánh giá điều kiện ĐCCT tại khu vực nghiên cứu ta sử dụng các
phương pháp địa kỹ thuật sau:
3.2.

Khoan thăm dò
Khoan đào thăm dò là công tác quan trọng nhất trong khảo sát

ĐCCT và có mục đích chính như sau:
+ Nhằm xác định phạm vi phân bố, ranh giới các lớp đất đá;
+ Lấy mẫu đất đá, mẫu nước phục vụ TN trong phòng;


+ Sử dụng hố khoan để tiến hành thí nghiệm ngoài trời;
+ Nghiên cứu đặc điểm ĐCTV.
Ngoài ra trong hố khoan ta còn tiến hành thí nghiệm xuyên
tiêu chuẩn SPT
3.3.

- Sức mang tải của cọc, chủ yếu là cọc chống, đặc biệt cọc
khoan nhồi.
Giải đoán kết quả:
Đánh giá một cách định tính thì đất càng tốt khi N càng l ớn và
ngược lại N càng nhỏ thì đất càng xấu
Bảng 2: Tương quan giữa giá trị SPT và trạng thái của đất cát
Số đo N
(SPT)

Trạng thái
của đất
Rất rời

04

Độ
chặt (Dr%)

Chảy

24

Dẻo chảy

0,25 0.5

48

Dẻo vừa

0.5 1.0

8 15

Dẻo cứng

1.0 2.0

15 30

Nửa cứng

2.0 4.0

>30

Cứng



Cát hạt trung, thô

Từ 5 đến 6

5

Cát hạt trung lẫn sạn sỏi

Lớn hơn 8

3.4.

Thí nghiệm xuyên tĩnh
Xuyên tĩnh là một loại thí nghiệm hiện trường được phát tri ển

rộng rãi nó giải quyết được nhiều vấn đề kỹ thuật cũng nh ư kinh t ế
trong khảo sát phục vụ thiết kế thi công nền móng các loại công trình
Nguyên lý thí nghiệm xuyên tĩnh : xuyên vào đất một chùy xuyên
hình côn, than hình trụ. Lực xuyên là lực ép tĩnh, nhỏ, không đổi. Sức
kháng gây ra khi ấn mũi xuyên tùy thuộc vào thành phần, trạng thái, tính
chất của đất gồm:
- Phản lực của đất lên mũi xuyên được gọi là sức chống xuyên
tĩnh Q;
- Tổng ma sát sinh ra giữa mặt hông của mũi xuyên và đất gọi
là lực ma sát hông F.
Sức kháng xuyên đơn vị của đât được xác định bằng công th ức:

qc=



Sức chống mũi đơn
vị với sự hạ mũi
xuyên qc
> 150
50 - 150
< 50
> 120
40 - 120
< 40
> 100
30 - 100
< 30
> 70
20 - 70
< 20

Mối quan hệ giữa Góc ma sát và qc

Độ chặt
Chặt
Chặt vừa
Rời
Chặt
Chặt vừa
Rời
Chặt
Chặt vừa
Rời
Chặt

0

20

3
2

1

3
4

2
00

3
6

3
00

3
8

4
0


(kg/cm2)
> 50
30 - 50
10 - 30
< 10

Cứng
Nửa cứng
Dẻo cứng
Dẻo mềm, dẻo chảy

Lực dính kết không thoát nước (Cu,=0) theo qc
Cu= qc/10( không có áo bọc )
Cu= qc/ (15 18)
Sức chịu tải cho phép Ro và sức kháng mũi qc
Qc(kg/
cm2)

1

20

30

40

50

60



qc


(kg/cm2)
Sét ít dẻo
20
Bụi ít dẻo
20
Than bùn


Chỉ tiêu

Phương pháp xác định

1

Độ ẩm tự nhiên (W

Xác định bằng phương pháp sấy

tt
%)
2

khô
Khối

lượng

riêng

Xác định bằng phương pháp tỷ

(g/cm3)
trọng
3
Khối lượng thể tích
Xác định bằng phương pháp dao
tự nhiên(g/cm3)


phẳng
Xác đinh bằng phương pháp nén

Thành phần hạt

không nở hông
Xác định bằng phương pháp tỷ

Chỉ số dẻo Is

trọng kế
Is=WTWp

0
Độ sệt B
Độ rỗng
Hệ số rỗng
Modun tổng

B=(WWp)/Is
biến


dạng
Áp lực tính toán quy
ước
Chú thích
: hệ số chuyên đổitừ nén không nở hông sang nén có n ở hông ph ụ
thuộc vào loại đất

Tiến hành chỉnh lý kết quả thí nghiệm theo các tiêu chuẩn đồng
thời kết hợp với kết quả các thí nghiệm hiện tr ường để xác đ ịnh ranh
giới giữa các lớp đất, các giá trị tiêu chuẩn, tính toán, lập bảng t ổng h ợp
các chỉ tiêu cơ lý của đất và vẽ mặt cắt địa chất công trình khu xây d ựng
Lập báo cáo
Từ các kết quả, tài liệu tiến hành viết báo cáo địa chất công trình
theo quy định
Khi có được các số liệu về điều kiện địa chất công trình để đạt
được mục tiêu tính toán và thiết kế cọc khoan nhồi cho móng silo ch ứa
xi măng thì ta sẽ dùng Phương pháp lý thuyết xác định s ức ch ịu t ải c ủa
cọc theo đất nền theo tài liệu khảo sát địa chất, các tiêu chuẩn và tài
liệu kỹ thuật liên quan đến móng cọc có mũi ngàm vào đá gốc, cũng nh ư
xác định khả năng chịu tải theo vật liệu cọc TCXD 195: 1997. S ức ch ịu
tải của cọc là giá trị nhỏ nhất theo 2 giá trị tính toán trên. Sau đó d ựa vào
tải trọng bên trên theo sức chứa của silo sẽ xác định số lượng cọc và
cách bố trí cọc.