TCVN9643:2013

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9643:2013 về An toàn hạt nhân - Các vấn đề địa kỹ thuật trong đánh giá địa điểm và nền móng của nhà máy điện hạt nhân TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9643:2013 AN TOÀN HẠT NHÂN - CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT TRONG ĐÁNH GIÁ ĐỊA ĐIỂM VÀ NỀN MÓNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN Nuclear sa f ety - G e otechnical aspects o f site evaluat i on and f oundation for nuclear power plants Lời nó i đầu TCVN 9643:2013 do Cục An toàn bức xạ v à hạt nhân biê n soạn, T ổ ng cục Ti ê u chu ẩ n Đo lường Chất lượng th ẩ m đ ị nh, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. AN TOÀN HẠT NHÂN - C Á C V Ấ N Đ Ề ĐỊA KỸ THUẬT T RONG ĐÁNH GIÁ ĐỊA ĐI Ể M VÀ N Ề N M Ó NG CỦA NHÀ M Á Y ĐIỆN HẠT NH Â N Nuclear Sa f ety - G e otechnical aspects o f site evaluat i on and f oundation for nuclear power plants 1 Phạm vi áp dụng Tiêu chu ẩ n này áp dụng cho các cơ quan chịu trách nhiệm đối với công tác đánh giá địa kỹ thuật tại địa đi ể m xây dựng nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN), đ ố i với chủ đ ầ u tư, tư v ấ n và các cơ quan, tổ chức có liên quan tới dự án NMĐHN. Tiêu chu ẩ n này hướng dẫn vi ệ c đánh giá địa kỹ thuật c ó ảnh hưởng tới an toàn của NMĐHN. 2 Thuật ngữ và định nghĩa Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau: 2.1 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard penetration test) Thí nghiệm xuyên tại hiện tr ư ờng nhằm đo đạc các t í nh ch ấ t địa kỹ thuật c ủ a đ ấ t. 2.2 Thí ngh iệ m xuyên tĩnh CPT (cone penetration test) Th í nghiệm đo sức kháng của đ ấ t khi ấ n một mũi côn có hình dạng và k í ch thước quy định vào trong đ ấ t để đánh giá sức kháng xuyên của đất nền. 2.3 Mức rung động n ề n đất (seismic level) Mức rung động n ề n đ ấ t c ấ p 1 (SL-1) và mức rung động nền đ ấ t c ấ p 2 (SL-2) là những mức rung động n ề n đ ấ t thể hiện khả năng ảnh hưởng của động đ ấ t và được xem xét trong thiết kế cơ sở đố i với nhà máy điện hạt nhân. SL-1 tương ứng động đ ấ t ít nghi ê m trọng h ơn , khả n ă ng xảy ra l ớ n hơn SL-2. Thông thường, SL-1 tương ứng với mức rung động n ề n đất c ó xác su ấ t 10 - 2 /n ă m và SL-2 tương ứng có xác suất 10 -4 / năm. 2.4 Đập đất (dams) C ấ u trúc đ ấ t đắp cao h ơ n 15 m, được đắp trong một số trường hợp cần tạo ra h ồ chứa ở thượng lưu NMĐHN. 2.5 Đ ê (dykes) Các c ấ u trúc được xây đắp d ọc theo các d ò ng nước. 2.6 T ườn g, đ ê , kè chắn sóng biển (sea walls, break w aters and revetments) Những c ấ u trúc xây dựng dân dụng nhằm bảo vệ các công trình quan trọng của NMĐHN khỏi ảnh hưởng c ủ a sóng bi ể n hay của hồ chứa nước khi xảy ra b ã o và s ó ng thần. Những c ấ u trúc này được thi ế t k ế nh ằ m ng ă n ngừa khả năng xói mòn đ ấ t, ngập lụt và phá h ủ y, c ó khả năng ảnh hưởng đ ế n an toàn c ủ a các công tr ì nh quan trọng c ủ a NMĐHN. 3 Khảo sát địa điểm 3.1 Chương trình khảo sát 3.1.1 Khái quát Khảo sá t các điều kiện l ớ p d ướ i bề mặt tại địa điểm NMĐHN đ ó ng vai tr ò r ấ t quan trọng trong các giai đoạn c ủ a quá trì nh đánh g i á địa điểm. Mục đích của quá tr ì nh kh ả o sát này là cung c ấ p th ô ng tin hoặc dữ li ệ u cơ bản đ ể xác đ ị nh tính ch ấ t và tính phù hợp của vật li ệ u lớp dưới b ề mặt tạ i địa đ iể m. Trong mỗ i giai đoạn đánh giá địa điểm, chương trình khảo sát cần cung c ấ p dữ liệu đ ể xác định đặc điểm của lớp dưới b ề mặt . Mức độ chi tiết c ủ a việc khảo sát lớp dưới b ề mặt thay đ ổi theo từng giai đoạn khác nhau. T ổ chức tiến hành khảo sát phải luận cứ v ề yêu cầu đố i với mức độ ch i tiết phục vụ cho việc đánh giá đ ị a điểm. 3.1.1.1 Các giai đoạn của quá trình đánh giá địa đ iể m Chương tr ì nh khảo sát phải được thực h i ện phù h ợ p với m ụ c đ í ch c ủ a mỗi giai đoạn đánh giá địa điểm. Đánh giá địa đi ể m NMĐHN ở giai đoạn lập hồ sơ xin ph ê duyệt địa đi ể m bao gồm các giai đoạn sau đây: - Giai đoạn lựa chọn đ ị a điểm: Lựa chọn một hoặc một s ố đ ị a điểm tr ê n cơ sở kh ả o sát một khu vực rộng lớn, loại bỏ các địa đi ể m không th í ch hợp, s à ng lọc so sánh các đ ị a đi ể m còn lại; - Giai đoạn đ á nh giá theo t iê u chí loại trừ: Đánh giá các đ ị a đi ể m được lựa chọn ở giai đoạn lựa chọn địa điểm theo ti ê u ch í loại trừ; - Giai đoạn xác đ ị nh đặc điểm của địa điểm: Xác định các đặc điểm của đ ị a điểm kh ô ng vi phạm c á c ti ê u ch í loại trừ, phục vụ cho mục đích phân t í ch và th iế t k ế ch i tiết . V iệ c đánh g i á đ ị a điểm NMĐHN còn được thực hiện ở giai đoạn xây dựng v à vận hành nhà máy. 3.1.12 Dữ liệu c ầ n thiết tr ong đánh giá đị a điểm Xác định dữ liệu cần thiết cho mỗi giai đoạn đánh giá đ ị a đi ể m, xây dựng chương trình khảo sát phù hợp. Dữ liệu cần thi ế t v ề đị a ch ấ t và kỹ thuật liê n quan đ ể sử dụng trong đánh giá hoặc phân t í ch an toàn bao gồm các loại sau đây: - Dữ liệu địa ch ấ t (c ấ u trúc và địa tầng); - Mô tả phân b ố và tính ch ấ t c ủ a vật liệu lớp dưới b ề mặt; - Đặc đ iể m của các lớp đ ấ t đ á ; - Dữ liệu và nước ngầm (ch ế độ nước, vị trí và đặc đ iể m c ủ a các phân v ị thủy văn, tính ch ấ t hóa lý của nước). Kết quả khảo sát ph ả i được tư liệu hóa, chỉ r õ các đi ề u kiện cụ thể của địa điểm (đ ấ t hoặc đá), giai đoạn đánh giá đ ị a điểm v à c ô ng tác phân tích xác minh cần thiết. Các phương pháp khảo sát bao gồm sử dụng tài li ệ u hiện c ó , tài liệu l ị ch sử, thăm dò đị a vật lý v à đ ị a kỹ thuật tại hiện trư ờ ng v à kiểm tra trong ph ò ng thí nghiệm được áp dụng với mức độ khác nhau trong các g iai đoạn đánh giá đ ị a đi ể m. 3.1.2 G iai đoạn lựa chọn đ ị a điểm 3.1.2.1 Mục đích khảo sát Mục đích khảo sát trong giai đoạn l ự a chọn địa đ iể m là để lựa chọn một hoặc một số đ ị a đi ể m trước khi t iế n hành các khảo sát chi t iế t theo các ti ê u ch í loại trừ. Trong giai đoạn này, các khía cạnh đ ị a ch ấ t, đ ị a mạo và đ ị a kỹ thuật được xem xét nhằm xác định các khu vực không c ầ n khảo sát chi tiết hơn. 3.1.2.2 Dữ liệu cần thu thập Th ô ng tin về lớp dưới bề mặt trong giai đoạn này thư ờ ng được thu thập từ các tài liệu hiện có và khảo sát sơ bộ ngo à i thực đ ị a v ề địa ch ấ t, đ ị a mạo v à được sử dụng cho các thẩm định sau đây: - Các điều kiện lớp dưới b ề mặt kh ô ng được c hấ p nhận: Địa điểm bị loại ở giai đoạn này khi c ó các đi ề u kiện địa ch ấ t c ó thể ảnh hư ởn g tới an toàn c ủ a NMĐHN mà không thể khắc phục được bằng các biện pháp địa kỹ th uậ t hoặc các biện pháp xây dựng. Các dạng tai bi ế n đ ị a chất như đứt g ã y b ề mặt, hoạt động núi lửa, trượt l ở , sụt lún, sụt s ậ p do hang động ngầm (tự nh iê n, nhân tạo) hoặc do nguyên nhân khác được x ác đị nh v à đánh g i á; - Phân loại đ ị a điể m : Đi ề u kiện lớp dưới b ề mặt ở địa đi ể m được xác đ ị nh trên cơ sở sử dụng các t à i liệu đ ị a chất v à đ ị a kỹ thuật hiện c ó . Đ ị a đi ể m có th ể được phân loại l à địa đi ể m đá cứng, đá m ề m yếu hoặc đ ấ t cứng, đ ấ t mềm y ế u hoặc k ế t hợp các loại tr ê n. Đ ấ t được phân loại thành đ ấ t k ế t dính và đất kh ô ng kết d í nh. Sự phân loại sơ bộ này có thể không á p dụng được đối với một số đ ị a đi ể m, nh ư đ ố i với một số thành tạo Đệ Tứ có ranh giới giữa đá và đất sét phức tạp c ầ n được khảo sát và quan trắc c ẩ n thận; - Ch ế độ nước ngầm : S ử dụng tài li ệ u hiện c ó v ề đ ị a ch ấ t thủy văn đ ể xác đ ị nh vị trí và đánh giá ch ế độ nước ngầm; - Đi ề u kiện nền móng : Xác đ ị nh ki ể u loại, t í nh ch ấ t đất và ch iề u sâu t ớ i đá gốc nh ằ m lựa chọn sơ bộ các ki ể u nền móng phù hợp. Tr ê n cơ sở thông tin v ề đ iề u ki ệ n lớp dư ớ i b ề mặt, địa điểm ti ề m n ă ng được x ế p hạng theo mức độ phù hợp của n ề n móng. Trong giai đoạn này c ầ n đưa ra nhận định v ề ta i bi ế n đ ị a ch ấ t, hiệu ứ ng khuếch đại đ ị a ch ấ n, khả năng h ó a lỏng n ề n, khả n ă ng chịu tải, khả năng lún và trương nở của lớp dưới b ề mặt, tương tác c ấ u trúc - đất và đi ề u kiện nước ngầm. Các địa đi ể m được lựa chọn được tiếp tục xem xét v ề khía cạnh địa kỹ thuật ở các giai đoạn ti ế p theo. 3.1.3 G i a i đoạn đánh g i á theo t iê u chí loại trừ và giai đoạn xác đ ị nh đặc điểm c ủ a đ ị a điểm 3.1.3.1 Các yếu t ố c ầ n khảo sát Trong giai đoạn đánh giá theo ti ê u chí loại trừ giả th iế t r ằ ng, s ơ đ ồ bố trí mặt bằng của NMĐHN và tải trọng xây dựng đã được thi ế t lập. Cầ n đánh giá các yếu t ố d ưới đây trong cả hai đ iều ki ệ n bình thường và đ i ề u kiện cực đoan như động đ ấ t và ngập lụt: - Ta i bi ế n địa ch ấ t; - Điều kiện đ ị a ch ấ t và điều kiện lớp dư ới bề mặt; - Khả năng hóa lỏ n g; - Các ki ể u n ề n móng khả th i ; - Khả n ăn g ch ị u t ải sơ bộ và các y ế u t ố khác v ề độ ổn định của n ề n móng; - Khoảng l ú n sơ bộ; - Mực nước ngầm và ch ế độ nước ngầm; - Quá trình sử dụng đ ị a đi ể m trước đây ; - Y ê u cầu chu ẩ n b ị địa điểm. Trong g i a i đoạn này, ch ươ ng tr ì nh khảo sát phải được thực hiện cho toàn bộ địa điểm và ở phạm vi nhỏ hơn theo phương án bố tr í công tr ì nh NMĐHN. 3.1.3.2 Kỹ thuật khảo sát Khảo sát đ ị a điểm và các v ấ n đ ề có liê n quan cần thực hiện các kỹ thuật được mô tả dưới đây: - Kỹ thuật khoan xoay : Trong phương pháp khoan n ày, c ầ n thu h ồ i toàn bộ lỗi khoan đ ể có cái nh ì n tổng quan v ề điều kiện đ ị a đi ể m. Phư ơ ng pháp này bao gồm việc đ ị nh v ị lỗ khoa n dọc theo hai tuyến g i ao nhau trong đó, có một lỗ khoan chung tại vị trí giao nhau c ủ a 2 tuy ế n; ngo ài việc lấ y m ẫ u l õ i khoan hoặc các m ẫu đ ấ t, đá khác để x á c định tính ch ấ t đ ấ t đá và tiến hành ki ể m tra trong ph ò ng th í nghiệm, các lỗ khoan c ò n được sử dụng đ ể lắp đặt các th iế t bị thí nghiệm hiện t rườ ng dài hạn, bao gồm cả thi ế t bị quan trắc ch ế độ nước ngầm. Ảnh hưởng của l ỗ khoan l ê n nguồn n ư ớc sinh hoạt phải được khảo sát, đánh giá. Trong trư ờ ng hợp cần thiết, phải sử dụng hố đào hoặc tuy-nel thử nghiệm đ ể ki ể m tra t rự c tiếp đ iề u kiện lớp dưới b ề mặt; - Thí nghiệm tại hiện tr ường: Tr ê n cơ sở điều kiện lớp dưới b ề mặt, cần t iế n h à nh các thí nghiệm t ạ i hiện trường nhằm xác định t í nh ch ấ t cơ l ý của lớp dưới bề mặt, bao gồm cả các th í nghiệm thử tải hiện t rườ ng và đo áp lực nước ngầm; - Khảo sá t đ ịa chấ n kh ú c xạ và ph ả n xạ: Cầ n ti ế n hành khảo sát địa ch ấ n khúc xạ và phản xạ nh ằ m cung c ấ p dữ li ệ u l iê n tục theo diện v à chiều sâu phục vụ cho việc đánh giá đ iề u kiện lớp dưới b ề mặt. K ế t quả khảo sát cung c ấ p thông tin v ề địa tầng và c ấ u trúc địa ch ấ t, v ề vị trí mực nước ngầm và tốc độ truyền sóng địa ch ấ n tại đ ị a điểm. Các lỗ khoan s ẽ xác nhận k ế t quả khảo sát đ ị a t ầ ng theo chiều thẳng đứng: - Kiểm tr a trong phòng th í nghiệm : C ần kiểm tra chỉ s ố v à phân loại đ ấ t, đ á . N ế u thu được các m ẫ u đ ấ t kết d í nh từ quá trình khoan thì c ầ n kiểm tra t í nh cố k ế t và kháng c ắ t tr ê n các m ẫ u nguy ê n trạng nh ằ m đánh giá sức b ề n và khả n ă ng lún của đ ấ t. Trong khảo sát thực địa, c ầ n lưu ý xác đ ị nh các đặc đi ể m không thuận lợi c ủ a lớp dưới b ề mặt, như các đới có hang động, đá và đá phi ế n sét trương nở, túi kh í , các đới giảm y ế u hay gián đo ạ n trong đá k ế t t i nh và các mặt trượt tiềm năng trong các l ớ p đất không ổn đ ị nh. 3.1.3.3 Xác đ ị nh các đặc đ iể m không thuận lợi của n ề n đất M ục đ í ch của giai đoạn xác định đặc điểm của địa điểm l à nhằm kh ẳ ng định kết quả thu được trong các giai đoạn t rướ c, t iế n h à nh các khảo sát ch i t iế t h ơ n phục vụ cho phân tí ch và thiết k ế chi ti ế t. Chương t rì nh khảo sát lớp dưới b ề mặt và ki ể m tra trong phòng thí ngh i ệm cần được triển khai tại đ ị a đi ể m, sử dụng khoan theo mạng lưới hoặc s ơ đồ khoan ph ù hợp với đ ị a đi ể m v à dự kiến v ị trí các c ô ng trình c ủ a NMĐHN. Khoảng cách lưới c ó thể thay đổi t ù y t h eo c ấ u tạo l ớ p dưới bề mặt . Lưới khoan đều thường được áp dụng cho địa điểm có đặc đi ể m đ ấ t tương đối đ ồ ng nh ấ t . N ế u đ ị a đi ể m không đ ồ ng nhất và có các mặt giảm y ế u thì cần tiến hành khoan bổ sung v ớ i khoảng cách đủ nhỏ để phát hi ệ n và đ á nh giá các yếu tố đ ó . Cầ n xem xét ảnh hưởng của công tác khoan đ ối với chế độ nước ngầm và nguồn nước sinh hoạt. C ầ n khảo sát khả n ă ng tồn tại hang động và sụt lún l ớ p dưới bề mặt, bao g ồ m: - Các hố sụt, ao lầy, hang động; - Các d ò ng chảy b ị chìm v ào trong lòng đất; - Sụt lún đất trong quá khứ; - Mỏ và hoạt động khai thác mỏ c ó liên quan; - Cầu do tự nhi ê n tạo ra; - Trũng b ề mặt; - Xu ấ t lộ nước; - Các loại đá vôi , đô-lô-mit, thạch cao, muối m ỏ , đ ấ t đỏ terra rosa, dung nham, đá vụn kết yếu, than đá hoặc quặng; - Đá có khả năng hòa tan. Trong giai đoạn này, các đặc đ iể m sơ bộ của NMĐHN như t ải trọng, kích thước c ủ a các tòa nhà, các tiê u chí kỹ thuật sơ bộ v ề c ấ u trúc và mặt bằng dự đ ị nh c ủ a nhà máy đ ã được xác định. Xây dựng nội dung chương tr ì nh thí nghiệm tạ i hiện trường và kiểm tra trong phòng th í nghiệm tr ên cơ sở các đặc đi ể m sơ bộ c ủ a NMĐHN và đặc điểm đị a kỹ thuật được xác định trong các giai đoạn trước. 3.1.3.4 Y ê u c ầ u đố i vớ i độ sâu khoan Độ sâu khoan phụ thuộc vào điều k iệ n địa điểm, nhưng phải đủ sâu đ ể xác định được t ấ t cả các đặc điểm của địa điểm có khả năng ảnh hư ở ng đến công tr ì nh v à đ ể kh ẳ ng định các đặc đi ể m đ ấ t đá đ ã được xác đ ị nh trong các giai đoạn khảo s á t tr ư ớc. Tạ i địa điểm có lớp đ ấ t quá dày và đ ể đánh giá khả năng m ấ t ổn định ở độ sâu l ớ n, độ sâu của lỗ khoan c ầ n tối thi ể u bằng g i á tr ị nhỏ hơn trong ha i giá tr ị sau đây: - Độ sâu tại đ ó sự thay đ ổ i ứng suất theo chiều th ẳ ng đứng trong hoặc sau quá tr ì nh xây dựng nh ỏ hơn 10 % ứng suất hiệu d ụng c ủ a lớp đ ấ t phủ tại hiện trường; - Độ sâu bằng đ ườ ng kính của m ó ng l ò phản ứng. Trong t rườn g hợp đ ị a điểm là n ề n đá hoặc có đá cứng ở độ sâu nh ỏ hơn độ sâu khoan t ố i thi ể u k ể tr ê n th ì cần khoan tới độ sâu l ớ n nh ấ t tại đó các gián đoạn, đới giảm y ế u hoặc đới biến đổi c ó th ể ảnh hư ở ng tới sự ổ n đ ị nh của nền móng. Đ ị a đ iể m có đá mềm hoặc đá phi ế n sét b ị phong hóa cần khoan sâu tương tự như địa điểm c ó nền đ ấ t. 3.1.3.5 Thí ngh iệ m tạ i h iệ n trường và kiểm tra trong phòng th í ngh iệ m Trong giai đoạn này, cần ti ế n hành các thí nghiệm tại hiện trường và ki ể m tra trong phòng th í nghiệm đủ để đánh giá khả n ă ng c hịu tải, khả năng lún của c ô ng tr ì nh, khả năng khu ế ch đại sóng địa chấn, xác đ ị nh c á c thông s ố tương tác (động và tĩ nh) nền đ ấ t - công tr ì nh, đánh giá khả năng hóa lỏng và ph ổ phản ứng thi ế t kế của đ ị a đ iể m n ế u c ầ n thiết. Ngoài chương tr ì nh khoan đ ã hướng dẫn ở tr ê n, chương tr ì nh khảo sát c ó th ể cần một số lỗ khoan b ổ sung nh ằ m th iế t lập m ô h ì nh n ề n đ ấ t phục vụ ngh iê n cứu tương tác động lực học giữa c ô ng tr ì nh với nền đ ấ t - đá. Độ sâu khoan đ ể nghi ê n cứu kh ả n ă ng khuếch đại sóng đ ị a ch ấ n tại đ ị a điểm c ó thể cần lớn hơn độ sâu khoan để thi ế t kế địa kỹ thuật thông thư ờ ng. N ế u cần cải thiện đ iều kiện lớp dưới b ề mặt thì cần thực hiện trong g iai đoạn này và đánh g i á hiệu quả bằng các thí ngh iệ m tại hiện trường. Tr ê n cơ s ở k ế t qu ả khảo sát tại hiện trư ờn g và kiểm tra trong phòng thí nghiệm, cần ph â n t í ch sơ bộ trạng thái ổn đ ị nh tĩ nh, ph ả n ứng đối với tải động, khả n ă ng hóa lỏng và độ ổn đ ị nh c ủ a sườn d ốc , đ ê v à đập. Có báo cáo đ ị a kỹ thuật chi ti ế t cùng với k ế t quả kh ả o sát và dữ liệu cơ bản thu được từ các giai đoạn trước về các nội dung sau đây: - Bản đồ v à mặt cắt địa ch ấ t; - Thuy ế t minh đặc đ iể m đ ị a ch ấ t của địa đi ể m; - Ch ư ơng tr ì nh thăm dò và cơ s ở thực hi ệ n; - Sơ đ ồ vị tr í và mặt cắt lỗ khoan; - Thiết đồ lỗ khoan và mô tả hố đào; - K ế t quả thí nghiệm h iện trường; - Kết quả kiểm tra trong phòng th í nghiệm ; - Kết quả khảo sát đ ị a vật lý; - Mô tả và k ế t quả phân tích; - M ô tả chi tiết ch ế độ và t í nh ch ấ t lý hóa của nước ngầm. Ở giai đo ạ n đánh giá th eo ti ê u ch í loại trừ và g i a i đoạn xác định đặc điểm của địa điểm cần thu thập đủ các thông tin c ầ n thi ế t , thiết lập các th ô ng số thiết k ế cơ sở, đưa ra k ế t luận li ê n quan tới các ti ê u ch í loại tr ừ , xác đ ị nh các đặc điểm của địa điểm. Các khảo sát ch i t iế t ở hai g iai đoạn này phải phù hợp với sơ đồ bố tr í cuối cùng của các tòa nh à tại địa điểm. Thu thập đủ dữ liệu đ ị a kỹ thuật cần t hiết l iê n quan t rự c tiếp tớ i từng tòa nhà, từng cấu trúc và c ơ s ở phụ trợ. 3.1.3.6 Y ê u cầu khảo sá t bổ sung đố i với các c ấ u trúc Khi đã bi ế t sơ đ ồ bố trí mặt b ằ ng c ủ a các tòa nhà, c ấu tr ú c và cơ sở phụ trợ , c ầ n phân biệt giữa các c ấ u t r úc có và không li ê n quan tới an toàn. Ch ươ ng tr ì nh kh ả o s á t lớp dưới bề mặt và các thí nghiệm đ ố i v ớ i các c ấ u trúc kh ô ng liên quan t ớ i an toàn cần tuân thủ các yêu cầu chung đối với công tr ì nh xây dựng dân dụng. Đ ố i với mỗ i c ấ u trúc l iê n quan tớ i an toàn, c ầ n khoan ít nhất một lỗ khoan. N ế u th ấ y lớp dưới b ề mặt có t í nh biến đổ i , thì c ầ n c ó kế hoạch khoan phù hợp nhằm xác đ ị nh r õ sự bi ế n đ ổ i tính ch ấ t c ủ a đ ất đá. 3.2 Nguồn dữ liệu 3.2.1 Các loại nguồn dữ liệ u Có các loại nguồn dữ li ệu sau đây: - Tà i liệu lịch sử và hi ệ n tại; - K ế t quả thăm dò thực đ ịa; - K ế t quả kiểm tra trong phòng thí nghiệm. 3.2.2 Tà i liệu l ị ch sử và hiện t ại Khảo sát thực địa, nghi ê n cứu tài liệu lịch sử và hiện tại nh ằ m hiểu chung v ề đ ị a chất c ủ a khu vực, bao gồm: - B ả n đồ địa hình; - Bản đ ồ địa chất và bản đồ đ ị a ch ấ t công trì nh; - Báo cáo địa chất và các văn liệu địa ch ấ t khác; - Bản đ ồ đ ị a v ật lý; - Báo cáo địa kỹ thuật và c á c văn liệu địa kỹ thuật khác; - Ả nh vệ tinh, ảnh viễn thám; - Báo cáo v ề giếng nước và c á c nguồn nước; - Hồ sơ v ề các gi ế ng dầu và m ỏ khí đốt; - Bản đ ồ đ ị a ch ấ t thủy v ă n, dữ liệu v ề thủy v ă n và thủy triều, gh i chép về lũ lụt và ghi chép v ề thời tiết và mưa; - Lịch sử khai m ỏ v à g hi c h ép v ề quá tr ì nh sụt lú n; - Dữ liệu địa ch ấ n và gh i chép về động đ ấ t trong l ị ch sử; - K ế t quả tính toán hiện tại và sụt lở đ ấ t, ngập lụt , động đ ấ t, sụt lún và các sự kiện địa ch ấ t khác có khả năng gây nguy hại; - Ghi ch é p v ề hoạt động xây dựng trong vùng ph ụ cận. Xem x é t các nguồn th ô ng t i n khác như: th ô ng tin từ các cá nhân, c á c khoa địa ch ấ t c ô ng tr ì nh ở các cơ s ở đào tạo, hoạt động khảo sát địa chất công trì n h của các tổ chức và cá nhân tại lân cận NMĐHN v à từ quan sát trong quá tr ì nh khai thác m ỏ . 3.2.3 Thăm dò th ự c đ ị a 3.2.3.1 Thí nghiệm trong th ă m dò thực đ ị a Tùy thuộc vào phạm vi khảo sát mà xác đ ị nh việc ti ế n hành thí nghiệm địa vật lý hay địa kỹ thuật hoặc cả hai. 3.2.3 .2 Thí nghiệm đ ị a vật lý Có th ể thu được th ô ng tin và dữ liệu b ằ ng cách phân tích ngược k ế t quả thí nghiệm đ ị a vật lý. Tuy nhi ê n, phương pháp này ch ỉ á p dụng được đối với bi ế n dạng đ à n h ồi . Th í nghiệm địa vật lý thông thư ờ ng bao trùm một phạm v i rộng lớn (theo chi ề u sâu và diện tí ch b ề mặt) và chỉ cung cấp các th ô ng số sơ bộ (về chi ều dày và tính chất cơ học c ủ a các lớ p đất) phục vụ cho mục đích đánh giá địa đi ể m. Tùy theo đặc đi ể m c ủa vật liệu lớp dưới bề mặt, cần áp dụng các kỹ thuật khảo sát được hư ớ ng dẫn tại Bảng 1 dưới đây. Bảng 1 - Khảo sát đ ị a vật l ý đố i với m ẫ u đ ấ t v à đá Loại thí nghiệm Th ông số cần đ o Loại v ấ n đ ề Ph ạ m v i áp dụng Địa ch ấ n khúc xạ / phản xạ Thời gian lan truyền bi ến dạng Phân loại đ ị a điểm Khảo s á t bề mặt Kiểm tra địa ch ấ n lỗ khoan chéo Tính ch ấ t đàn hồi động lực Phân loại đ ị a điểm, tương tác đ ấ t - c ấ u trúc Khảo sát sâu: một lỗ khoan dùng đ ể phát t í n hiệu, một lỗ khoan dùng đ ể thu tín hiệu Kiểm tra địa chấn l ỗ khoan thuận nghịch T í nh ch ấ t đàn hồi động lực Phân loại địa điểm, tương tác đất - c ấ u trúc Khảo sát sâu: một lỗ khoan dùng cho cả phát và thu t í n hiệu Phương pháp Nakamura Rung ch ấ n ở mức th ấ p Phân loại đ ị a đ iể m và t á c động giữa các cấu trúc Điện tr ở su ấ t Mực ch ấ t lỏng X ó i mòn b ê n trong Khảo sát b ề mặt hoặc khảo sát sâu Carota hạt nhân Hàm lượng và tỷ trọng c ủ a nước Kỹ thuật logg i ng hiện đại V i trọng lực Gia tốc trọng trư ờ ng Hố s ụt lún, c ấ u trúc không đồng nh ấ t Lớp dưới b ề mặt ph ứ c tạp Rada địa chất T ố c độ truy ề n s ó ng Hang động Lớp dưới b ề mặt phức tạp Phương pháp t ừ t í nh Cư ờ ng độ từ trường Các vùng ẩm Bảo dưỡng đê kè 3.2.3.3 Thí ngh iệ m đ ị a kỹ thuật S ử dụng phương pháp đ ị a kỹ thuật tại kh u vực g ầ n địa đ iể m tới độ sâu í t nh ấ t b ằ ng đường k í nh n ề n móng tòa nhà l ò phản ứn g, bao g ồ m khoan và khảo sát trực ti ế p từ mặt đ ấ t. Tùy theo điều kiện lớ p dưới bề mặt, cần tiế n hành các th í nghiệm th í ch hợp được hướng dẫn tại Bảng 2 dưới đây. Bảng 2 - Khảo sát đ ị a kỹ thuật đố i với mẫu đ ất v à đá Loại th í nghi ệ m Loại vật liệu Thông số cần đo Loại vấn đ ề Ghi chú Thí nghiệm kích đĩa phẳng Đá Ứ ng suất thô n g thường tại hiện trường Khả năng biến dạng, hội tụ Kết quả có th ể không chính xác đối với loại đá có tí nh chất biến đổi nhi ề u theo thời gian Thí nghiệm đứt g ã y thủy động Đá Trạng thái ứng su ấ t tại hiện t rư ờng Khả năng bi ế n dạng, hội t ụ B ị ảnh hưởng bởi tính kh ô ng đẳng h ư ớng của sức căng Th í nghiệm xi ế t ép cắt trực t iế p Đá Lực c ắ t Độ ổ n định Thường cần một số lượng đủ l ớ n các thí nghiệm để kiểm tra thống k ê Th í nghiệm đĩa ch ị u lực Đ ấ t s é t, cát, sỏi, đá Mô-đun phản ứng Kiểm tra nén, sụt lún Sử dụng cho việc khai đ à o và đ ê kè Th í nghiệm đo áp lực Đ ấ t s é t, cát, sỏi, đá M ô -đun đàn hồi và khả n ă ng nén Sụt lún v à khả năng chịu lực Cầ n tiến h à nh khoan sơ bộ Thí nghiệm xuy ê n tĩnh Đ ấ t sét, cát, s ỏ i Kháng xuy ê n, l ự c cố k ế t ướt; kháng c ắ t Sụt lún v à khả n ă ng ch ị u lực Gồm c ả CPT Thí nghi ệ m xuyên động Đ ấ t sét, cát, sỏi Kháng xuy ê n; mật độ tương đối Hóa lỏng Bao gồm cả SPT Thí nghiệm c ắ t cánh Đất sét m ề m Kháng cắt Khả năng ch ị u lực, độ ổ n định của s ườ n d ố c Không phù hợp với bùn, cát, hoặc đ ấ t có nhiều sỏi hoặc vỏ sò Bơm ki ể m tra Đấ t s é t, cát, sỏ i Khả năng thẩm th ấu Khả năng th ẩ m thấu của đ ấ t Cần sử dụng máy đo á p suất 3.2.4 Kiểm tra tr ong ph ò ng thí nghiệm 3.2.4.1 Mục đích của việc k iể m tra Mục đích c ủ a vi ệ c kiểm tra trong ph ò ng th í nghi ệ m là bổ sung, xác thực các dữ li ệ u thu đư ợ c tại hiện trường để xác đ ị nh các đặc đi ể m của đ ấ t, đ á một cách đ ầ y đủ và chính xác , trong khoảng biến dạng dự kiến. Lưu ý đ ế n các th ô ng số như h ệ số tắt d ầ n của vật li ệ u trong đ ấ t, tính chất cơ học khi có biến dạng l ớn l à những thông s ố không d ễ thu được bằng các th í ngh i ệm tại hiện trường. T ấ t cả các giai đoạn của quá trình khảo sát đ ị a đi ể m, các thí nghiệm tại hiện trường, các phép kiểm tra trong ph ò ng th í nghiệm có li ê n quan phải được lập k ế hoạch chi tiết và thực hiện kịp thời đ ể c ó th ể đ á nh giá chính xác t í nh ch ấ t c ủ a đ ấ t và đá. 3.2.4 . 2 Các v ấ n đ ề l iê n quan đến việc lấy m ẫ u Kiểm tra trong ph ò ng thí nghiệm được thực hiện đối với các m ẫ u thu được từ phương pháp th ă m dò trực tiếp. Cần l ấy được các mẫu tốt , không b ị x á o trộn; tuân thủ quy trình thu thập mẫu, việc xử lý mẫu. Lưu ý việc lưu giữ mẫu tại hiện t rườn g v à vận chuy ể n mẫu tới phòng thí nghi ệ m. L ấ y m ẫ u b ằ ng ph ương pháp đ à o hố, đào mư ơn g rãnh hoặc qua các lỗ khoan. Trường hợp c ầ n t hiế t c ầ n kết chặt các lớp đ ấ t để thu được mẫu kh ô ng b ị xáo trộn. 3.2.4.3 Ki ể m tra trong phòng th í ngh iệ m Chương tr ì nh ki ể m tra cần xác định và phân loại được các mẫu đ ấ t , đá; xác định tính chất vật l ý và đặc đ iể m kỹ thuật của chúng từ dữ liệu đ ã công b ố hoặc đo đạc được. Ki ể m tra trong phòng th í nghiệm c ó các mục đích được hướng dẫn tạ i Bảng 3 dưới đây. Bảng 3 - Kiểm tra trong phòng th í nghiệm đố i với các m ẫ u đ ấ t và đá Đặc đi ể m Loại đ ấ t Th ô ng s ố c ầ n đo Mục đích ki ể m tra Ghi chú Chỉ số và phân loại đ ấ t Đ ấ t s é t Hàm lượng nư ớ c (th ô ng qua t í nh lỏng và t í nh dẻo) Khả năng n é n và t í nh d ẻ o Giới hạn Atterberg T í nh chất vật lý và hóa học của đ ấ t T ấ t cả các loại Các-b ô -nát và sun - fat Phân l oại đ ấ t Thi ế t b ị Dietrich- Fruhl i ng Tính ch ấ t vật lý và hóa học của nước ngầm T ấ t cả các loại Hàm lượng muối Ả nh hưởng t ới khả n ă ng th ẩ m th ấ u Hệ th ứ c giữa tỷ trọng và độ ẩ m c ủ a đất Tất cả các loại Tỷ trọng ẩ m và kh ô , h à m lượng nước, hệ số b ã o hòa, tỷ t rọ ng tương đối Sụt lún, h ó a c ứ ng, khả n ă ng chịu tải Kiểm tr a đ ầ m n é n, đo gama, tỷ trọng tương đối Đặc đi ể m hóa cứng và th ẩ m thấu Tất cả các loại Độ l ú n, mô-đun Young, hệ số hóa cứng Sụt lún, hóa cứng Má y đo độ lún Kháng c ắ t và khả năng biến dạng c ủ a đ ấ t T ấ t cả các loại Mô-đun Young, hệ số Poat-xông, g ó c k ế t d í nh v à g ó c ma sát trong điều kiện kh ô và ướt Sụt lún, khả n ă ng ch ị u tải Hộp kiểm tra kháng cắt, kiểm tra nén ba chi ề u Đặc điểm cơ học của đá Đá Mô-đun Young, h ệ số Poat-xông Độ ổ n đ ị nh, kh ả năng gia cố Ki ể m tr a kháng c ắ t, ki ể m tra nén hai hoặc ba chi ề u Đặc điểm động học của đ ấ t T ấ t cả các loại Mô-đun động lực Young, h ệ số Poat- x ô ng, tắt dần nội tại, áp su ấ t lỗ chống rung nội tạ i Phân loại đ ị a điểm, tương tác c ấ u trúc - đ ấ t, khả n ă ng h ó a lỏng K iể m tra chu tr ì nh ba chi ề u, cột cộng hưởng 3.2.4.4 Thống s ố đặc t rưng của đ ị a đ iểm Thông số đặc t rưng c ủ a đ ị a đi ểm sử dụng trong hồ sơ thiết kế phải xuất phát từ kết quả ki ể m tra tại hiện trườ ng và trong phòng thí nghiệm. Tiến hành nghiên cứu và đi ề u ch ỉ nh trong trường hợp c ó sự khác nhau giữa các k ế t quả. 3.3 Khảo sát đối với lớp dưới bề mặt có điều kiện phức tạp 3.3.1 Y ê u cầu c hung Chương tr ì nh khảo sát địa đi ể m NMĐHN phải xem x é t các điều ki ệ n của lớp dưới b ề mặt phức tạp như khả n ă ng có các lỗ h ổ ng dưới mặt đ ấ t có ngu ồ n g ố c tự nhiên hoặc nhân tạo có th ể gây ra sụt lở, tác động ngh i êm trọng tới nền m ó ng NMĐHN. Đồng thời cần xem x é t các đ iề u kiện b ề m ặ t như hố sụt, khe nứt có khả năng gây ảnh hư ở ng đ ế n việc dẫn nước làm mát. Chương trình khảo sát đối với lớp dưới b ề mặt c ó đ iề u kiện phức t ạ p phải bao gồm hoạt động dự đoán, phát hiện, đánh giá và xử lý; c ó các yê u cầu khác nhau đối với thăm d ò, ki ể m tra và phân tích tùy thuộc vào điều kiện cụ thể tại đ ị a điểm. 3.3.2 Dự đoán đ iề u kiện phức tạp của lớp dưới bề mặt Dự đoán sự t ồ n tại các hang động và sự gián đoạn của lớp dưới bề mặt c ó khả năng gây ra sụt lún m ặ t đ ấ t và các b iể u hi ệ n kh ô ng liên tục về khía cạnh đ ị a kỹ thuật của lớp dưới bề mặt; dự đoán khả năng gây sụt lún bề mặt do qu á tr ì nh hòa tan hoặc do thành tạo karst Xác đ ị nh và đánh giá đặc điểm địa chất của khu vực v ề khả năng sụt l ú n b ề mặt, có hay không đá trầ m tích b ị hòa tan (bao g ồ m các dạng các-b ô -nat, đá vôi và đô- l ô-m i t) hoặc bay hơi (bao gồm muối m ỏ , thạch cao). L àm r õ các y ế u t ố đ ị a ch ấ t bao gồm khả năng tồn tại các cấu trúc ngầm, đ ị a tầng, đặc điểm c ủ a các lo ại đá, tính ch ấ t c ủ a khối đá và làm r õ các yếu t ố môi trường bao gồm thủy văn nước mặt và nư ớ c ng ầ m, thời tiết và biến đ ổi khí hậu. Xác định ảnh hưởng c ủa các y ế u tố này đ ố i với kích thước của lỗ hổng, ph ầ n hòa tan hoặc ph ầ n bay hơi. 3.3.3 Phát hiện hang động d ưới m ặ t đ ấ t 3.3.3.1 Phương pháp truyền thống Chương tr ì nh khảo sát tại địa điểm cần phát h i ện và đánh g i á phạm v i các hang động dưới mặt đ ấ t, phát hiện các vị trí dễ s ụ t lún bề mặt. C ó thể sử dụng các phương pháp th ô ng thường bao gồm kiểm tra áp su ấ t thủy động, viễn thám, khoan, lấy mẫu, khai đào , carota lỗ khoan và khảo sát đ ị a vật l ý. Lưu ý đến kh ả năng ảnh hư ở ng của các hang động đối với phương pháp, kỹ thuật được s ử dụng. 3.3.3.2 Ph ươ ng pháp xác su ấ t Trong trường hợp nghi ngờ có hang động dưới bề mặt địa điểm, có th ể sử dụng phương pháp xác suất nh ư phương pháp tìm kiếm tối ưu đ ể xác định vị trí của các hang động đ ó . 3.3.3.3 Ph ươ ng pháp đ ị a vật lý Có th ể s ử dụng các phương pháp địa vật l ý nh ư chụp mặt cắt điện tr ở b ề mặt, đo vi tr ọng lực, địa ch ấ n khúc xạ, đ ị a ch ấ n gây n ổ , rađa đ ị a ch ấ t nhằm phát hiện hang động. Lưu ý r ằ ng, các phương pháp này không xác định được độ sâu, k í ch thước hay h ì nh dạng c ủ a hang động. Có th ể sử d ụng phương pháp đ ị a vật lý kế t hợp với kỹ thuật khảo sát b ề m ặ t có độ phân giải cao trong vi ệ c xác định độ sâu, kích thước và h ì nh dạng của hang động, như phương ph á p khảo sát địa ch ấ n l ỗ khoan chéo, rađa lỗ khoan chéo, kh ả o sát đi ệ n trở suất, cộng hưởng âm với một nguồn phát ở lớp dưới bề mặt, đo vi trọng lực, đ ị a ch ấ n khúc xạ, đ ị a ch ấ n phản xạ phân giải cao, rađa địa ch ấ t . Một s ố trong các phương pháp này có thể được sử dụng kết hợp với kỹ thuật chụp mặt c ắ t địa h ì nh. K ế t hợp sử dụng phương pháp địa vật lý v ớ i kỹ thuật khoan và l ấ y mẫu. Thể hiện k ế t quả thăm dò , phát hi ệ n, xác định hang động tr ê n bản đồ, kèm theo mô tả mối liên h ệ với cấu trúc của địa đi ể m. Trong thực t ế c ó th ể không ph á t hi ệ n và xác định được r õ từng hang động, lỗ hổng hoặc đặc tí nh hòa tan của lớp dưới bề mặt tại đ ị a đi ể m, khi đó có thể giả định một cách hợp lý v ề khả năng có nguy hại lớn nh ấ t t ạ i đ ị a đ iể m đ ể đánh giá tác động của nguy hạ i đó đối với các công trình quan trọng trước kh i có quy ế t đ ị nh v ề địa điểm. 3.3.4 Đánh giá và xử lý các đ iề u kiện dưới b ề m ặ t phức tạp Xác đ ị nh v ị tr í các hang động kể cả c á c hang động đ ã được l ắ p, đặc biệt là các hang động nằm ở vị trí không đủ sâu b ê n dưới nền móng c ô ng trình có nguy cơ lớn nh ấ t đối với an toàn n ề n móng của NMĐHN. Đánh giá khả năng bồi tụ hoặc xói mòn c ủ a các vật liệu ở lớp dưới nền móng c ủ a công tr ì nh, xác định khả năng chịu tải, sụt lún và xói m ò n của chúng, đánh gi á ảnh hưởng của ch ế đ ộ d ò ng chảy c ủ a nước ng ầ m. Xem xét t í nh ổn đ ị nh của các hang động tự nhi ê n sâu dưới nền móng; xác đ ị nh k í ch thước, độ sâu của c á c hang, các mô hình l iê n k ế t, các điều kiện li ê n k ế t, loại đá và gốc đặt tr ê n các hang động. Xác đ ị nh sự gia t ă ng áp su ấ t theo phương thẳng đứng do tải trọng của các công tr ì nh có th ể d ẫ n t ớ i trạng thái b ấ t ổn định của má i hang động . C ần tránh một đ ị a đi ể m mà b ê n dưới có thể tồn tại một hệ thống hang động lớn và phức tạp. Sử dụng c á c kỹ thuật phân tích như phân tích phần tử hữu hạn để đánh giá tính ổn định tại các khu vực có hang động v ớ i k í ch thước và hình dạng đá xác đ ị nh . Đ ối với các đ ị a đi ể m c ó đi ề u ki ệ n dưới lớp bề mặt phức tạp tại độ sâu th ấ p hơn độ sâu c ủ a nền móng t hì ph ả i xác định được các biện pháp kỹ thuật xử lý bề mặt, bảo đảm an toàn công trình. 4 Đánh giá địa điểm 4.1 Phân nhóm địa điểm Phân nhóm địa đi ể m theo các tiêu ch í sau đây đ ể phân tích phản ứng đ ị a ch ấ n: - Nhóm 1: Vs >= 1100 m/s; - Nh ó m 2: 1100 m/s > Vs >= 300 m/s; - Nh ó m 3: 300m/s > Vs ; ( Vs là vận tốc s ó ng ngang được đánh giá tốt nh ấ t đối với môi t rư ờng nền móng ngay dưới n ề n móng của công trình trong đ iề u kiện tự nhiên, với ứng suất r ấ t nhỏ). Phân nhóm địa đi ể m được áp d ụng tr ê n cơ sở giả th iế t vận tốc s ó ng ngang giảm không đáng k ể theo độ sâu; trong các trường hợp khác, c ầ n ti ế n hành phân tích cụ th ể theo kinh nghiệm phù hợp nhất N ế u các phương pháp phân nh ó m đ ị a đi ể m nêu tr ê n không áp dụng được, th ì cần tiến hành khảo sát đ ị a điểm để xác đ ị nh loại đ ất của đ ị a điểm hoặc đ ể c ó dữ liệu đầy đủ cho việc phân tích ở các giai đoạn sau. 4.2 Hồ sơ địa điểm 4.2.1 Thiết lập h ồ sơ địa đ iểm Thiết lập h ồ sơ đ ị a đi ể m phục vụ việc đánh giá địa kỹ thuật xây dựng NMĐHN, bao gồm bản mô tả hình học và cơ học của vật liệu lớp dưới b ề mặt . Hồ sơ c ầ n có các đánh giá đ ú ng nhất và có các đặc điểm c ủ a vật liệu nền móng cùng với phạm vi biến thiên của các đặc đi ể m đ ó . Các th ô ng tin trong hồ sơ c ầ n được xác đ ị nh và mô tả một c á ch phù hợp đ ể c ó th ể áp d ụng trực tiếp cho các phân tích tiếp theo. Các thông tin cụ thể trong h ồ sơ bao gồm: - Mô tả hình học, như mô tả đ ị a t ầ ng lớp dưới bề mặt, được mở rộng ra xung quanh và theo chiều thẳng đứng, số lượng và bề dày các l ớ p; - T í nh ch ấ t vật lý và h ó a học của đ ấ t , đá và các giá trị sử dụng cho việc phân loại; - Vận t ố c s ó ng S và P , hệ thức ứng suất - bi ế n dạng, các tính ch ấ t v ề sức b ề n tĩ nh v à động, độ cứng, t í nh th ẩ m th ấ u v à các t í nh ch ấ t cơ học khác thu được từ các th í nghiệm tại hiện trường hoặc kiểm tra trong phòng thí nghiệm. - Đặc đi ể m của n ướ c ng ầ m, mức nư ớ c thiết kế, mức nước cao nh ấ t do ngập lụt và c á c điều kiện kh á c. 4.2.2 Th ô ng số địa kỹ thuật Xác định các thông s ố địa kỹ thuật cùng v ớ i các g i á tr ị c ủ a chúng t rê n cơ s ở thực hiện chương trình khảo sát tạ i hiện tr ườ ng và kiểm tra trong ph ò ng thi nghiệm. Từ đ ó xác định tính ch ấ t vật liệu của lớ p dưới b ề mặt xác định mô h ì nh lớp dưới b ề mặt. Tr ê n cơ sở các thông tin sẵn c ó , lựa chọn các thông s ố đại diện, phù hợp nh ấ t để sử dụng trong mô hình phân tích đ ị a kỹ thuật. Xác đ ị nh ảnh hư ởn g của sai số đ ố i với kết quả phân tích. Lựa chọn các thông tin phục vụ cho việc th iế t kế ở giai đoạn sau, bao gồm: - Phổ phản ứng đặc trưng c ủ a địa điểm; - Khả năng h ó a lỏng; - Ứ ng su ấ t của n ề n móng ; - Tính ổn đ ị nh của n ề n m ó ng; - Tương tác đ ấ t - c ấ u trúc; - Độ lún và độ m ấ p mô; - Tính ổ n đ ị nh c ủ a cấu trúc bằng đ ấ t ; - Á p lực đ ấ t và độ biến dạng của c ấ u tr ú c ngầm. 4.3 Phổ phản ứng địa chấn trường tự do và phổ phản ứng đặc trưng của địa điểm 4.3.1 Dữ liệu tính toán ph ả n ứng của n ề n đất Thực hiện tính toán phản ứng của n ề n đ ấ t tại địa điểm dưới điều kiện trường tự d o tr ừ địa đ iể m thuộc nhóm 1. Mức đ ị a ch ấ n đầu vào cần được xem xé t l à mức SL-2. Sử dụng t í nh to á n phản ứ ng của n ề n đ ấ t tại đ ị a điểm cho đánh giá độ lún, m ứ c h ó a lỏng; phân tích tương tác đ ấ t - c ấ u t r úc; xây dựng phổ phản ứng đặc tr ư ng tổng hợp c ủ a địa điểm. Đ ể thực hiện t í nh toán này, cần s ử dụng các dữ liệu sau đây: - Rung động nền đ ấ t đầu vào (được l ấ y từ các quy tr ì nh đánh giá độ nguy h iể m động đ ấ t đối với NMĐHN); - Mô h ì nh phù hợp của địa điểm, dự a t rê n mô t ả h ì nh học c ủ a các lớp đ ấ t, vận tốc sóng S và P trong mỗi lớp , tỉ trọng tương đối của đất trong mỗi lớp, đường cong G- g và h - g mô tả độ giảm biểu ki ế n của mô-đun cắt G và t ỉ lệ t ắ t d ầ n nội tại h của đ ấ t the o biến dạng cắt g đố i với mỗi lớp; Sự thay đổi theo độ sâu của c á c thông số tr ê n cho tr ườ ng hợp lớp đ ấ t sâu có tốc độ s ó ng tăng dần theo độ sâu. 4.3.2 Dữ liệu rung động lớp d ướ i bề mặt a) Phụ thuộc vào công nghệ, có th ể sử dụng rung động nền đ ấ t b ề mặt đầu vào đạ i d iện cho rung động nền đ ấ t tại địa đi ể m hoặc tại một diện lộ đá cứng. Đối với địa điểm thuộc nhóm 3, cần cung c ấ p thông số rung động n ề n đ ấ t đ ầ u vào tại d iện lộ đá cứng cạnh đó (như quy định cho đ ị a đ iể m thuộc nhóm 1) hoặc tại diện lộ đ ấ t cứng cạnh đ ó (đ ị a đi ểm nh ó m 2), hoặc tại một độ sâ u thích hợp. b) Trong trường hợp có thông số rung động n ề n đ ấ t b ề mặt đ ầ u vào, cần ti ế n hành giải chập rung động đầu v à o trong điều ki ệ n tr ường tự do như là giai đoạn đầu của quá trình phân tích tư ơ ng tác đất - c ấ u trúc đối với đ ị a đ iể m không thuộc nhóm 1. Độ suy giảm lớn trong rung động n ề n đất đầu vào ph ả i được luận chứng bằng các nghiên cứu tham s ố . Tại mức nền móng, có thể ch ấ p nhận sử dụng thô ng s ố rung động nền đ ấ t bề mặt đầu v à o đầu vào thay cho rung động đầu vào đã được giải chập. c) Cần xác định rung động n ề n đ ấ t đ ầ u vào th í ch hợp trong trường hợp thông s ố này có dạng không phù hợp cho các nghi ê n cứu địa kỹ thuật. Thông s ố rung động đầu vào này đ ược chọn t heo cư ờ ng độ động đ ấ t, độ lớn, khoảng cách ch ấ n tâm, gia tốc cực đạ i , khoảng thời gian, tần số và các thông số khác. 4.3.3 M ô hình áp d ụng trong tính toán phản ứng c ủ a đ ị a đ iể m Đ ể t í nh toán ph ả n ứng của nền đất tại địa đi ể m, có th ể s ử dụng m ô hình sau đây: - Nền đ ấ t là h ệ b á n kh ô ng gian đàn h ồi -nhớt; - N ề n đ ấ t c ấ u thành từ các l ớ p nằm ngang; - Nền đ ấ t c ấ u thành từ các loại đất đá tiêu tán n ă ng lư ợ ng theo h ì nh thức tắt dần nội tại; - Các loại s ó ng khối (són g nén và sóng c ắ t) lan t ruyề n vuông g ó c; - Hệ thống đ ấ t nhớt đàn hồ i ph ủ lê n một nửa không gian nhớt đàn h ồ i; - H ệ thống cắt l ớ p chiều ngang; - Vật liệu t iê u hao năng lượng do y ế u t ố t ắ t dần nộ i tạ i ; - Só ng khối truyền theo phương thẳng đứng (s ó ng ngang và sống n é n). Các hiệu ứng phi tuy ế n t í nh c ó th ể được xác định gần đúng bằng các phương pháp tuyến tính t ươ ng đương. Các mô hình tuy ế n tính t ươn g đương dùng đ ể mô tả các mố i quan h ệ c ấ u thành của đ ấ t đá phải ph ù hợp với các mức biến dạng có th ể phát sinh trong mặt cắt n ề n đất do rung động n ề n đ ấ t đầu vào. Việc t ì m ra mô hình thích hợp do đó thường là một quá trình lặp. Trường hợp địa điểm gần với nguồn sinh ch ấ n, mô h ì nh phản ứng của nền đất tại địa đi ể m cần đ ư ợc xác đ ị nh một cách c ẩ n thận, sao cho t ầ n số rung động đầu vào do động đ ấ t gây ra c ó thể được t í nh đến một cách thích hợp. 4.3.4 Ph ổ phản ứ ng đặc tr ư ng c ủ a n ề n đ ấ t tạ i đ ị a điểm Đối v ớ i địa đi ể m thuộc nh ó m 3 c ầ n xác định ph ổ phản ứng riêng, í t nh ấ t c ũ ng đại diện cho phản ứng c ủ a các lớp đ ấ t đá tr ê n mặt đ ấ t. 4.3.5 C á c yếu tố b ấ t đ ị nh trong ph â n tích phản ứng của nền đ ấ t tạ i đ ị a điểm Các yếu tố b ấ t định trong tính ch ấ t cơ học của vật li ệ u tại đ ị a đi ể m phải được t í nh đ ế n thông qua nghiên cứu các tham số, í t nh ấ t đối với giá tr ị m ô đun cắt . Có th ể áp dụng phư ơ ng pháp thay đổi môđun c ắ t trong khoảng giá trị ước tính t ố t nhất x (1+ Cv ) và giá trị ước t í nh t ố t nh ấ t / (1+ Cv ) (trong đó Cv là hệ s ố thay đ ổ i). Giá tr ị cực t iể u c ủ a Cv là 0,5. Cầ n lưu ý là không th ể giả th iế t một mặt cắt n ề n đất cụ thể n ế u không đánh giá th iê n v ề phía an toàn đ ố i vớ i mọi nội dung xem x ét; tức là, một mặ t cắt giải chập thi ê n v ề an toàn c ó thể không đ ủ an toàn đối với phân tích ph ả n ứng c ủ a đ ị a điểm. 4.4 Khả năng hóa lỏng 4.4.1 Mặt c ắ t th iế t kế đ ố i với kh ả n ă ng hóa lỏng 4.4.1.1 Đ ấ t d ễ hóa lỏng Đ ấ t dễ h ó a lỏng thường là đ ấ t không kết d í nh như cát v à sỏi có một tỉ l ệ nh ỏ bột và đất sét v à xu ấ t hiện trong đi ề u ki ệ n tr ầ m t í ch bở rời b ê n d ư ới mực nước ng ầ m. 4.4.1.2 Thông t i n c ầ n thiết để đ á nh giá khả năng hóa lỏng 4.4.1.2.1 Ch ế độ n ước ngầm Dữ liệu thu đ ược từ áp k ế đặt tại địa điểm phải được sử dụng đ ể th iế t lập mức nước thích hợp cho phân tích h ó a lỏng. Ch ế độ nước ng ầ m phản á nh sự bi ế n thiên của mức nước t heo mùa. Kh i phân tích có thể giả thi ế t các giá tr ị th iê n v ề an toàn tr ê n cơ sở các dữ liệu sẵn có hoặc sẽ thu thập được. Dữ liệu đo ở các giếng kiểm tra có thể được sử dụng để thi ế t lập các thông số th ấ m. 4.4.1 . 2.2 Ph â n bố c ấ p hạt Đối với đ ấ t không k ế t dính, phải xác đ ị nh đường cong phân bố độ hạt bằng các thí nghiệm rây các mẫu đ ấ t l ấ y tại các điểm khác nhau ở các độ s â u khác nhau của địa điểm. H à m lượng hạt m ị n đọc t ừ đường cong phân b ố c ấ p hạt và t í nh d ẻo li ê n quan là những yếu t ố quan trọng cần xem xét khi đánh giá kh ả năng kháng h ó a l ỏ ng tr ê n cơ s ở SPT hoặc k ế t quả CPT. 4.4.1.2.3 Th í ngh iệm xuy ê n t iê u chuẩn Số lần búa rơi trong SPT tạ i n hững v ị trí thí nghiệm khác nhau cần được biểu d iễ n theo độ sâu, tốt nh ấ t là tr ê n một biểu đ ồ cùng tỷ lệ. Từ các giá tr ị này, có th ể đánh giá sức bền tuần ho à n k hông thoát nước tr ê n cơ sở các hệ th ứ c thực nghiệm. Trong các thí nghiệm phân t í ch độ hạt, c ầ n l ưu ý tới tỉ lệ hạt m ị n c ó ảnh hư ở ng đáng k ể tới các h ệ thức này (đất chứa hơn 30% hạt mịn vẫn có khả năng h ó a lỏng). Kh i đ ó cần xác đ ị nh chỉ s ố dẻo của đ ấ t m ị n để đánh giá đúng khả năng dễ hóa lỏng. 4.4.1.2.4 Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT đánh giá khả năng kháng x uyê n có ưu đi ể m hơn SPT ở ch ỗ c ó thể cho mặt c ắ t địa tầng chi t iế t, từ đ ó cho phép đánh g i á chính xác hơn v ề sự phân bố c ủ a đ ấ t có khả n ă ng hóa lỏng. Kể cả trong trư ờ ng hợp không th ể l ấ y mẫu đ ấ t kh i tiế n hành CPT, c ó th ể đánh giá các loại đ ấ t trên cơ sở t ỷ số giữa ma sát đo được b ê n ngoài ố ng tr ê n mũi xuyên v à s ứ c kh á ng mũi xuy ê n. Trong CPT, khả n ă ng xuy ê n giảm dần kh i tỷ trọng của đ ấ t tăng l ê n, v ì th ế nó thường chỉ được sử dụng đối với c á t rời. Trong một số trường hợp n ê n k ế t hợp cả hai loại SPT và CPT. 4.4.1.2.5 T ỉ tr ọng tương đố i T ỉ trọng tương đố i tại hiện trường của đ ấ t không kết d í nh c ó th ể được đánh g i á trên cơ sở số l ầ n búa rơi trong SPT v ì đ ó là ch ỉ số thuận lợi đ ể đánh giá sơ bộ v ề s ứ c b ề n tu ầ n hoàn trong đi ề u kiện không thoát nước hoặc đ ể xác đ ị nh độ không ổn đ ị nh c ủ a đất khi áp suất nước lỗ rỗng đạt tới 100%. Ở c á c kiểm tra trong phòng th í nghiệm, tỉ trọng tương đ ố i của các mẫu đ ấ t được xác đ ị nh trực t iế p tr ê n cơ sở t ỉ trọng lớn nhất và nhỏ nh ấ t c ủ a cát, những giá tr ị đ ã c ó phương pháp xác đ ị nh chu ẩ n. 4.4.1.2.6 Sức b ề n tuần hoàn trong đ iề u kiện kh ô ng thoát nước Sức b ề n tu ầ n hoàn trong điệu kiện kh ô ng thoát nước của vật liệu dưới mặt đ ấ t có th ể được đánh giá trực tiếp bằng các th í nghiệm ch ấ t tải - d ỡ tải lặp trong phòng đố i với c á c mẫu không b ị xáo trộn hoặc các mẫu đúc lạ i . Th í nghiệm ch ấ t tả i - d ỡ tải lặp 3 trục thường được sử dụng đ ể đánh giá sức bền tuần hoàn trong điều kiện không thoát nước. Các h ệ số hiệu ch ỉ nh thường được áp dụng đối với các giá tr ị của sức bền tu ầ n hoàn được xác định t ừ các thí nghiệm 3 trục để tiệm cận v ới đ iề u kiện thực t ế hiện trường . Cầ n đánh giá số v ò ng ch ấ t tải - dỡ tải cần thi ế t đ ể đạt t ớ i các đi ề u kiện phá hủy nhất định (v í dụ h ó a l ỏ ng ban đầu hoặc phần trăm bi ế n dạng dọc trục) dưới một b iê n độ ứng su ấ t lặp nh ất định. Thay đổi mức ứng su ấ t lặp đ ể thí nghiệm các mẫu khác. Trong thí nghiệm này, ch ấ t l ư ợng của các m ẫ u không bị xáo trộn c ó th ể ảnh h ưở ng đáng k ể t ớ i việc xác đ ị nh khả năng h ó a l ỏ ng. Sau đó xây dựng đư ờ ng cong thực nghiệm bi ể u d iễ n hệ thức giữa ứng suất lặp và số vòng lặp đồng mức cần thiết để gây phá hủy do hóa l ỏ ng. Một đường cong t ươ ng t ự c ũ ng có th ể được xây dựng trên các mẫu đúc lại c ó t ỷ trọng tương đ ố i và áp lực cố k ế t khác nhau đối với loại đ ấ t tương đối trẻ h ơ n ít ch ị u tác động của quá trình gắn kết hoặc bi ế n dạng trước. Giá tr ị của sức b ề n tuần hoàn trong đi ề u kiện không thoát nước được chuẩn hóa trên ứng su ấ t cố kết đ ể cho t ỉ l ệ ứng su ấ t. Cầ n lựa chọn ứng su ấ t c ố k ế t tạ i hiện t rườ ng phù hợp do tỉ l ệ ứng suất c ó xu hướng giảm kh i ứng suất bao quanh t ă ng đ ố i v ớ i cát chặt vừa đến cát chặt . 4.4.1.2.7 Sự phụ thuộc của mức độ biến dạng vào các t í nh ch ấ t đ ấ t Cần sử dụng các đường G- g và h - g đối với mỗi lớp đ ấ t đ ể biểu th ị độ giảm biểu kiến của mô-đun cắt và tỷ số t ắ t d ầ n của đ ấ t theo bi ế n dạng cắt. 4.4.1.2.8 Các t í nh ch ấ t khác của đ ấ t Các t í nh ch ấ t khác c ủ a đ ấ t có thể cần được xác định tùy theo các kiểu loại phân tích phức tạp. Một số tính ch ấ t có th ể được xác định b ằ ng các thí nghiệm b ổ sung trong ph ò ng như th í nghiệm c ắ t bằng cách ch ấ t tải đ ề u trong đi ề u kiện không thoát nước và thí nghiệm cố k ế t. 4.4.1.2.9 Lịch sử hóa lỏng Ngoài việc xác định các thông số c ủ a mặt cắt thiết k ế sử dụng trong phân tích h óa l ỏ ng và xác định đặc trưng độ bền tuần ho à n của vật liệu dưới m ặ t đất bằng các ki ể m tr a trong phòng th í nghiệm, dữ liệu về hóa l ỏ ng tại đị a điểm hoặc vùng lân cận trong quá khứ phải được thu thập và nghi ê n cứu c ẩ n thận. Chương trình khảo sát chi tiết và phân tích hóa lỏng tại những nơi này phải được thực hiện. 4.4.1.3 Th ô ng s ố mặt cắt th iết kế cần thiết đ ể đánh giá khả năng hóa lỏng Từ k ế t quả thu thập dữ liệu và thí nghiệm, xác định giá trị các th ô ng số của mặt c ắ t thi ế t kế c ầ n thiết cho việc đánh giá khả năng hóa lỏng, bao gồm: - Độ dày và sự thay đổi của các lớp đ ấ t; - Tỷ trọng tương đố i t ru ng b ì nh và biến th iê n của n ó đố i với mỗ i lớp đ ấ t; - Ph â n b ố theo diện của mỗi lớp đất; - Mức n ư ớc l iê n quan v ớ i rung động n ề n đ ấ t th a m chiếu sử dụng trong phân tích hóa lỏng; - Các đường cong tỷ s ố ứng su ấ t - số chu kỳ ch ấ t tả i đ ố i với các loại đ ấ t khác nhau; - H ệ số hiệu chỉnh cho sự khác b iệ t giữa các đi ề u kiện trong phòng th í nghiệm v à ngoài hiện trư ờ ng; - Số chu kỳ ch ấ t tải đ ồ ng dạng tương đương được coi như đại diện cho rung động nền đất tham chiếu tạ i đ ị a điểm; - Các th ô ng số khác của đ ấ t sử dụng trong quá tr ì nh phân tích; - Tiêu chuẩn phá h ủ y do hóa lỏng. 4.4.2 Các phư ơn g pháp đánh giá khả năng hóa lỏng 4.4.2.1 Phương pháp thực nghiệm Trong phương pháp thực nghiệm, khả năng hóa lỏng được đánh giá bằng việc sử dụng các b iể u đồ đối sánh tỉ l ệ ứn g suất với sức kháng xuy ê n SPT hoặc CPT, được xây d ự ng b ằ ng th ự c nghi ệ m trên cơ sở các trường hợp h ó a lỏng trong quá khứ. Độ lớn động đ ấ t v à h à m lượng hạt m ị n phải được lựa chọn một cách phù hợp tr ê n các biểu đồ này v ì kết quả đánh giá phụ thuộc nhiều vào chúng. 4 .4.2.2 Phư ơn g pháp phân tích truyền thống Phương pháp phân tích tru yề n thống bao gồm các bước sau: - Xác định đặc trưng độ bền chu kỳ c ủ a m ỗ i lớp đấ t dưới n ề n. Xác định ti ê u chu ẩ n phá hủy tr ê n cơ sở một số y ế u t ố , có th ể kể cả tỉ trọng tương đối, số chu kỳ ứng suất , ứng su ấ t bao quanh và tính d ị hư ớ ng của đ ấ t (xác định các hệ s ố hiệu chỉnh đ ể chuyển đ ổ i kết quả ki ể m tra trong phòng thí nghiệm sang đi ề u kiện h iện trường); - Lựa chọn bộ biểu đ ồ gia tốc ph ù hợp; - T í nh toán ứng su ấ t c ủ a mỗi lớp bằng biểu đồ g ia tốc. Lịch sử ứng suất được chuyển đ ổ i thành số chu kỳ đồng dạng tương đương; - Xác định khả năng hóa lỏng bằng cách so sánh đặc trưng độ b ề n chu kỳ với các chu kỳ tương đư ơn g tính toán được trong mỗi lớp . Động đất nghiêm t rọ ng nhất được sử dụng trong phân tích c ấ u trúc, hệ thống và thành phần có thể không nh ấ t thiết phải giống như động đ ấ t nghiêm trọng nh ấ t được dùng trong đánh giá khả năng h ó a lỏng c ủ a vật liệu tạo n ề n móng. Động đ ấ t ở xa nhưng kéo dài c ó th ể gây ra t ại đ ị a điểm một số lớn các chu kỳ rung động với bi ê n độ đáng k ể và gia tốc nhỏ, có thể gây ra hóa lỏ ng n ề n đất. 4.4.2.3 Các ph ươn g pháp phân tích phức tạp 4.4.2.3.1 Phân tích phức tạp Trong các phương ph á p ph â n tích phức tạp, cần xây d ựng mô hình c ấ u thành của đ ấ t và kết hợp với phân t í ch phi tuy ế n từng bước đ ể đ á nh giá trực tiếp sự tích l ũy của áp suất nước lỗ r ỗ ng và phản ứng động lực học của lớp dưới b ề mặt . Trong đa số t rư ờng hợp, phương pháp phân tích ứng suất hiệu dụng được thực hiện v ì n ó có thể m ô phỏng sự thay đ ổ i của áp su ấ t nước lỗ rỗng theo thời gian và tác động của chúng l ê n t í nh ch ấ t đ ấ t . Trong phương pháp phân t í ch ph ứ c tạp, khả n ă ng h ó a l ỏ ng c ó thể được đánh g i á trự c tiếp theo rung động đ ị a ch ấ n đ ầ u v à o đã lựa chọn dưới dạng tích lũy áp su ấ t hay bi ế n dạng. Tuy nh iê n, kết quả có th ể thay đổi do sự khác bi ệ t c ủ a thông số rung động đ ầ u vào, mô h ì nh c ấ u thành v à các thông số khác. Kh i thực hiện đánh giá cuối cùng c ầ n chú ý đ ế n mức độ thay đổ i đ ó . 4.4.2.3.2 H ệ số an toàn Hệ số an toàn được xác định từ việc so sánh k ết quả phân tích v ới: - K ế t quả thực nghiệm; - K ế t quả cận dưới thu được từ việc áp dụng một phương pháp phân tích. Có thể t í nh toán kết quả cận dưới từ phương pháp phân t í ch sử dụng các th ô ng số mặt c ắ t thiết k ế thiên về an toàn. Đối với những loại cát b ở rời, sự t ăng nhẹ của ứng suất đ ị a chấn c ó thể làm cho chúng tr ở n ê n không ổn định, c ó thể bi ế n dạng lớn. Trong khi đối với cát chặt vừa đến chặt, sự gia t ă ng về ứng suất đ ị a ch ấ n có thể ch ỉ gây ra bi ế n dạng nhỏ k ể cả khi áp su ấ t nước lỗ rỗng đ ã t ă ng đ ến 100 %. Khó có thể xác đ ị nh trước các h ệ số an toàn c ó th ể ch ấ p nhận được tuy nhi ê n trong từng trường hợp vẫn cần xác đ ị nh chúng tr ê n cơ sở những kết quả thu được như m ô tả ở tr ê n. Ch ú ng cần được lựa chọn sao c ho biến dạng động lực học hoặc b iế n dạng dư k hông ảnh hưởng đến khả n ă ng làm việc của nền móng. 5 Xem xét nền móng 5.1 Công tác nền móng 5.1.1 Cô ng tác n ề n móng sơ bộ C ô ng tác nền móng sơ bộ là các hoạt động đ ị a kỹ thuật thực hiện trước khi đặt n ề n m ó ng b ê t ô ng. Chúng ảnh hưởng t rự c tiếp đ ế n khả năng làm việc của nền m ó ng trong điều kiện ch ấ t tải dự kiến và v ì thế rất quan trọng đối với an toàn, bao gồm: - Th ử nghi ệ m nguy ê n mẫu (bao gồm cả đất l ắ p thử nghiệm và ki ể m nghiệm kỹ thuật gia cố vật liệu n ề n m ó ng); - Đào hố nền móng hoặc h ệ thống hố nền móng; - Thoát n ư ớc và kiểm soát việc thoát nước; - Đào bỏ đá; - Đo vẽ hố nền móng; - Gia cường vật liệu n ề n m ó ng (k ể cả thay th ế vật li ệ u và thoát nước); - Lấp h ố nền móng b ằ ng vật li ệ u có cốt; - Phủ bùn hoặc các lớp bảo vệ khác. Công tác đ ấ t tr ong các hoạt động này c ầ n bao gồm cả các y ê u c ầ u thử nghiệm để ki ể m soát và ghi ch é p c ẩ n thận . V iệc thử nghiệm phải được tiến hành tại hiện trường, trong phòng th í nghiệm và trong su ố t quá tr ì nh xây dựng. 5.1.2 Gi a c ườ ng n ề n móng 5.1.2.1 G i a cư ờ ng n ề n móng Gia cường nền móng có nghĩa, và bao gồm cả việc thay đổi t í nh ch ấ t cơ học của vật liệu nền (t h í dụ nh ư đầm đ ấ t), thay thế to à n bộ đ ấ t bở rời hoặc đ ấ t yếu bằng vật liệu tốt h ơ n, hay sử dụng vật l iệ u b ổ sung đ ể c ả i thiện t í nh ch ấ t tĩnh v à động học của v ậ t liệu n ề n. Một phương pháp khác l à sử dụng nền m ó ng sâu. 5.1.2.2 C á c trường h ợ p cần g ia c ư ờng n ề n móng Nền móng c ầ n được gia cường nếu: - Đất nền không chịu được tải trọng của tòa nhà và c ó th ể gây lún qu á mức cho phép; - C ó hang, h ố c có khả năng g â y sụt lún; - C ó t í nh kh ô ng đồng nh ấ t quy mô kích c ỡ tòa nhà, c ó khả năng làm nghiêng hoặc lún lệch vượt quá mức cho phép. 5.1.2.3 Các dạng công tác gia cường n ề n móng N ế u c ần g i a cường n ề n móng thì cần ti ế n hành những c ô ng việc sau: - Xác đ ị nh đặc đi ể m hi ệ n tr ư ờng hiện tại; - Xác định đặc đi ể m cần thiết c ủ a vật liệu nền móng; - Lựa chọn công nghệ cụ th ể đ ể g i a cường nền móng (đào quá độ sâu nền móng và l ắ p bằng đất đ ầ m chặt, đ à o bỏ đá, đầm n é n b ằ ng nhiều phương pháp kh á c nhau, hóa c ứ ng b ằ ng xi măng hay t h oát nước thường xuyên); - Thực hi ệ n chương tr ì nh th ử nghiệm nguyên mẫu đ ể th ẩ m định bằng thực nghiệm hiệu quả c ủ a các phương pháp gia cư ờ ng nền đ ấ t dự kiến; - Sau kh i th ẩ m định công nghệ, chu ẩ n b ị các y ê u cầu kỹ thuật thực hiện tạ i hi ệ n trường; - Khi hoàn th à nh chương trình gia cường n ề n m ó ng, tiến hành mức độ đáp ứng các yêu c ầ u kỹ thuật; - Th ể hiện các thông số đ ã cải thiện c ủ a vật liệu nền m ó ng trong hồ sơ thi ế t k ế phục vụ cho việc đánh giá. 5.1.3 Lựa chọn h ệ n ề n móng và xây d ựng 5.1.3.1 Các k iể u hệ n ền móng C ó hai k iể u hệ nền móng dùng đ ể truyền tải trọng c ô ng trình xuống nền đ ấ t là: nền m ó ng nông v à nền móng sâu. Nền m ó ng nông được sử dụng trong tr ườn g hợp phân bố tải khá đều và các lớp đ ấ t trên đ ủ tốt. Trong trư ờ ng hợp nền đ ấ t y ế u, nền móng sâu đ ượ c dùng đ ể truy ề n tải trọng c ủ a c ô ng tr ì nh tới xuống các l ớ p đ ấ t cứng hơn ở dư ớ i sâu. Do t í nh phức tạp c ủ a thi ế t k ế , các phương á n n ề n móng n ông thường được xem xét trước trong kh i phương án nền m ó ng sâu được xem x é t sau cùng. 5.1.3.2 Các tiêu chí lựa chọn hệ n ề n móng Các tiêu ch í sau đây c ầ n phải được áp dụng kh i lựa chọn h ệ n ề n móng: - T ả i trọng của cấ u trúc ph ải được truyền xuống đấ t mà không gây ra b iế n dạng qu á mức cho phép; - Biến dạng nền đất do rung động nền đầu v à o ở mức SL-2 gây ra ph ả i phù h ợ p vớ i yêu c ầ u thi ế t kế của c ấ u trúc; - R ủ i ro li ê n quan tớ i sai số đánh g i á phản ứng đị a ch ấ n phải được xem x é t trong thi ế t kế và xây dựng nền móng; - Rủi ro liên quan đến nước ng ầ m có khả năng “ă n mòn ” phải được t ính đ ế n; - Mỗi c ấ u t r úc chỉ sử d ụng một ki ể u hệ nền móng; Lựa chọn k iể u n ề n móng phải phụ thuộc vào ki ể u công tr ì nh (n ê n s ử dụng nền m ó ng b è cho đảo hạt nhân vì n ó đảm bảo lún đ ồ ng đ ề u trong các điều kiện ch ấ t tải tĩnh và động và phân cách giữa c ô ng tr ì nh và mô i trường xung quanh). 5.1.3.3 Yêu c ầ u ph â n t í ch v à h ồ sơ th iết k ế K ế t quả phân t í ch và h ồ sơ t hiết kế phải th ể hiện phản ứng của c ấ u trúc dưới tải trọng dự kiến. Do đ ó , kết quả phân tích n ề n móng và c ấ u trúc phải thể hiện các đi ề u kiện hoàn c ô ng. 5.2 Tương tác đất - cấu trúc 5.2.1 Phân tích tĩnh 5.2.1.1 Thống s ô đầu vào 5.2.1.1.1 Thông số vật liệu d ưới b ề mặt Sự phân bố á p suất tiếp xúc dưới n ề n móng v à ứng su ấ t tạo ra trong vật liệu dưới b ề m ặ t thu được từ phân tích tương tác tĩ nh c ấ u trúc - đ ấ t . Ngoài thông số đàn h ồi và h ì nh học c ủ a c ấ u trúc, để cho ph é p t í nh toán á p su ấ t ti ế p xúc n ề n móng, hồ sơ thiết kế phải bao gồm c á c thông số c ủ a vật liệu dưới bề mặt sau: - Các mô-đun đàn hồi và h ệ số Poat-xông của đ ấ t và sự bi ế n đổi của chúng theo độ sâu và mức bi ế n dạng; - Phản ứng của mặt đắp n ề n; - Th ể trọng của vật l iệ u dưới b ề mặt ; - Ch ế độ n ư ớc ngầm. 5 .2.1.1.2 Th ô ng t i n v ề lịch sử ứng suất c ủ a vật liệu dưới b ề mặt Nếu vật l iệ u dưới b ề mặt là đ ấ t hay đá m ề m y ế u, cần thu thập th ô ng tin về l ị ch sử ứng su ấ t c ủ a c h úng đ ể dự đoán khả n ă ng lún và bùng nền và đ ể đánh giá tai bi ế n phá hủy (do t rượ t) to à n bộ nền móng. Đ ể t í nh toán ứng suất lịch sử, ít nh ấ t c ầ n thu thập những th ô ng tin sau: - Lịch sử ứng su ấ t địa ch ấ t và ứng su ấ t tiền cố kết và h ệ s ố quá c ố kết tương ứng; - L ị ch sử ch ấ t tải - d ỡ tải kh i vận hành như thoát n ư ớc, đào, lấp và xây dựng c ô ng trình, và đặc điểm h ì nh học của những khoảng kh ô ng gian b ị xáo động; - Các thông số cần thi ế t cho việc thiết lập và áp dụng quy luật c ấ u thành đối với vật li ệ u dưới bề mặt và sự biến đổ i của ch ú ng theo chiều sâu; - Đặc trưng h ì nh học, độ cứng của nền m ó ng và các cấu trúc thượng t ầ ng. 5.2.1.2 Các ph ươn g pháp phân tích Kiểu n ề n móng sử dụng r ộng rãi nh ấ t cho NMĐHN là ki ể u n ề n móng b è . Kh i thi ế t kế kiểu n ề n móng này phải phân tích ki ể u phản ứng của c ấ u t rú c cứng phù hợp (nh ư là n ề n móng cứng vô hạn, n ề n móng linh hoạt hay độ cứng cấu trúc thực t ế ). Trong trư ờ ng hợp c ầ n thi ế t, phải t í nh đ ế n độ cứng của công trình tr ê n mặt đấ t. Để t í nh toán phân bố áp lực tiếp xúc dưới n ề n móng bè, c ó thể mô ph ỏ ng vật liệu nền móng bằng phương pháp ph ầ n t ử hữu hạn (th ể hiện môi trường l iê n tục) hoặc b ằ ng việc bi ể u di ễ n dưới dạng một hệ th ố ng l ò xo c ó độ c ứ ng tương đương với h ệ số phản l ực n ề n ( th ể hiện ở dạng khối). Hai đi ề u kiện tới hạn là nền móng cứng v ô hạn và nền móng m ề m vô hạn ( trư ờ ng hợp tải được phân bố trên l ớ p dưới b ề mặt). Đ ối với các điều kiện trung gian hay gặp trong thực t ế , thường sử d ụng phương pháp số tr ị trong các chương trình máy t í nh . C ần xem xét trường hợp độ cứng c ủ a c ấ u trúc thay đổi trong quá trình xây dựng. Cũng cần xem xét trường hợp vật liệu dưới b ề mặt th ể hiện tính ch ấ t phi tuyến trong đ iề u kiện ch ấ t tải và d ỡ tải trong quá trình đ à o đ ấ t , thoát nước và l ấ p đ ấ t. Đối với các c ấ u trúc g ầ n nhau, c ầ n đánh g i á tác động c ó th ể c ó của chúng đố i với ph ả n ứng c ủ a lớp dư ớ i b ề mặt. Kh i đó, c ầ n x e m xét tiến hành phân tích ba chi ề u. 5.2.2 Phân tích động lực học 5.2.2.1 Các yếu t ố cơ bản trong phân tích tương tác động lực học giữa đất - cấu trúc 5.2.2.1.1 Mục đích Mục đ í ch phân tích tương tác động lực h ọ c giữa đ ấ t - c ấ u trúc là xác đ ị nh phản ứng động lực học của c ấ u trúc, có t í nh đến tác động k ế t hợp giữa c ấ u trúc và m ôi trư ờ ng n ề n m ó ng phụ tr ợ, khi cả hệ thống cùng chịu tải trọng động từ b ê n ngoài hoặc rung động n ề n do động đ ấ t. 5.2.2.1.2 Cấ u trúc ch ị u tải trọng động từ b ê n ngoài Đối v ớ i c ấ u t rú c ch ị u tải trọng động từ b ê n ngoài như gió, vụ nổ hoặc rung động cưỡng bức, phải xác định phản ứng động lực học của h ệ c ấ u trúc - đất theo ba bước cơ bản sau: - Xác đị nh các t í nh chất động lực học c ủ a c ấ u trúc (bước m ô h ì nh h ó a c ấ u trúc); - Xác đ ị nh mối quan hệ lực - dịch chuyển đối v ớ i môi t rườn g nền móng (bước xác đ ị nh sức kháng của n ề n móng); - Xác đ ị nh phản ứng động lực học của h ệ k ế t hợp c ấ u t rú c - đất đố i với tải trọng tác động (bước phân t í ch phản ứng tương tác). 5.2.2.1.3 Đ ối với c ấ u trúc ch ị u r u ng động n ề n do động đ ấ t Đ ố i với c ấ u trúc chịu rung động n ề n do động đ ấ t, ngoài các bước quy định ở tr ê n, khi xác định phản ứng động lực học của hệ c ấ u t rú c - đ ấ t c ò n ph ả i xác đ ị nh thông s ố rung động nền đ ấ t đ ầ u v à o, bao gồm hai ph ầ n sau: - X ác đ ị nh rung động nề n t rườ ng tự d o (tức là phản ứng c ủ a nền đ ấ t tại địa điểm); - Xác định sự phân t á n (thay đổi) của rung động nền trường tự do khi có c ấ u tr úc v à hoạt động đào đ ấ t. 5.2.2.1.4 Đ ối với điều kiện vật liệu n ề n móng loại 2 và loại 3 V i ệc phân tích tương tác cấu tr ú c - đất nó i chung phải được thực hiện cho đ ị a điểm c ó đ iề u kiện vật liệu n ề n móng loại 2 và loại 3. Có th ể giả t hiết một n ề n c ố định trong mô ph ỏ ng c ấ u trúc NMĐHN khi phân t í ch ph ả n ứ ng địa chấn đối v ớ i địa điểm c ó đi ề u kiện vật liệu n ề n móng loại 1. 5.2 . 2.2 Các bước ph â n tích t ươ ng tác c ấ u trúc - đ ấ t về mặt đ ị a ch ấ n Phân tích đ ầ y đủ t ư ơng tác cấu trúc - đất v ề mặt đ ị a ch ấ n bao gồm những bước sau: - Phân tích ph ả n ứng c ủ a n ề n đ ấ t tại địa điểm; - Phân tích t á n xạ n ề n móng; - Phân tích trở kháng n ề n móng; - Mô h ì nh hóa cấu trúc; - Phân t í ch phản ứng tương tác của cả h ệ th ố ng k ế t hợp c ấ u trúc - đất . 5.2.2.3 Thông số đ ầ u vào Kh i phân tí ch tương tác c ấ u trúc - đ ấ t về mặt đ ị a ch ấ n, phải s ử dụng các th ô ng tin sau: - G i á trị ước tính tốt nh ấ t của vận tốc sóng khối (sóng nén và sóng c ắ t) v ớ i phạm vi bi ế n thiên như đ ã được xác đị nh trong kỹ thuật gh i đo tại hiện trư ờ ng; - S ố lượng và độ dày của các lớp trên b á n kh ô ng gian nhớt đàn hồi. Việc phân chia lớp phải đảm bảo tính đồng nh ấ t trong m ỗ i lớp (nghĩa là c ù ng một l oại đ ấ t v à vận tốc sóng cắt); - Điều kiện ban đ ầ u của vật liệu dưới b ề mặt được th ể hiện b ằ ng vận t ố c sóng cắt (hoặc mô-đun c ắ t) ứng với b iế n dạng nhỏ và bằng hệ số Poat-xông. Các giá t rị này được xác định đối với mỗi lớ p n ề n m ó ng của mô hình; - Đặc tí nh ph i tuy ế n của đ ấ t cần được xem xét đến bằng cách sử dụng những tính ch ấ t của vật liệu tuy ế n tính tương đương. Các thông s ố thi ế t k ế c ầ n thiết cho phương pháp tuyến tính tương đương là các mođun cắt và h ệ th ứ c giữa h ệ số tắt d ầ n và b iế n dạng cắt đ ố i với mỗ i lớp dưới bề mặt; - Mực nước áp dụng đ ể phân tích tr ong điều kiện r u ng động nền đ ấ t tham chi ế u; - Thể trọng t ổ ng của vật liệu mỗi lớp; - Độ sâu đặt n ề n m ó ng c ấ u trúc; - Đặc trưng k í ch thư ớ c và h ì nh học của nền móng; - Độ c ứ ng c ủ a n ề n móng bè; - Khối lượng, độ cứng, độ tắt d ầ n c ủ a công tr ì nh trên mặt đ ấ t . 5.2.3 Phương pháp ph â n tích 5.2.3.1 Các tác động đ ế n phân tích tương tác c ấ u trúc - đ ấ t Khi phân tích tương tác c ấ u trúc - đất c ầ n phải xem xét các tác động sau: - Tác động c ủ a điều kiện nền móng đ ế n phản ứng động lực học của c ấ u trúc; - T á c động c ủ a các c ấ u trúc ngầm (v í dụ hiệu ứng tán xạ); - Tác động của áp su ấ t và bi ế n dạng động đ ố i với các c ấu trúc ngầm; - Sự nâng l ê n của nền móng; - Tương tác cấu trúc - đ ấ t- c ấ u trúc. 5.2.3.2 Các tác động đ ế n phân tích các y ế u t ố b ấ t định Cầ n xem xét ảnh hưởng đ ế n phân tích c á c y ế u tố b ấ t định trong các thông số th iế t kế đ ối vớ i vật li ệu n ề n móng. Các ảnh hư ở ng này dẫn đ ế n một khoảng các k ế t quả, bao trùm l ê n phổ phản ứng của hệ tương tác c ấ u trúc - đ ấ t. Cầ n sử dụng cách tiếp cận tương tự như được quy đ ị nh tại 4.3.5. 5.2.3.3 Đóng góp của đặc tính tắt dần Cầ n xem xét ảnh hưởng c ủ a các loại t ắ t dần khác nhau (tắt d ầ n vật liệu như t ắ t d ầ n do nh ớt , do tr ễ v à do bức xạ). Đ ối với hệ thống cấu trúc - đ ấ t bao g ồ m các th à nh ph ầ n (h ệ thống nền móng, c ấ u trúc và các hợp phần c ủ a c ấ u trúc) có tính ch ấ t t ắ t d ầ n khác nhau, có thể thực hiện mô hình hóa b ằ ng c á ch sử dụng mô h ì nh có độ t ắ t d ần liên hợp. Thường sử dụng các g i á trị giới hạn t ắ t dầ n lớn nh ấ t, tuy nhiên, chúng phụ thuộc vào các mô h ì nh và phương ph á p phân tích lựa chọn. 5.2.3.4 Phương pháp phân tích tư ơn g tác c ấ u trúc - đất C ó một s ố phương pháp th ể hiện mô i trường nền móng trong phân t í ch tương tác c ấ u trúc - đất . B ố n phương pháp chính được s ử dụng là phương pháp th ể hi ệ n th ô ng số biểu kiến của đ ấ t b ằ ng các l ò xo, phương pháp phân khối bán không gian li ê n tục 3-D, phương ph á p phân khối phần tử hữu hạn 3-D và phương pháp ph ầ n tử hữu hạn đố i xứng trực tiếp (một bước). Các phương pháp phân t í ch tương tác c ấ u trúc - đất sử dụng các giả đ ị nh với và các mô h ì nh toán khác nhau. Phương pháp này c ó những hạn chế và ưu đi ể m khác nhau. Do đó, phải lựa chọn phương pháp phân tích hợp lý đối v ớ i đi ề u kiện của mỗi đ ị a đ iể m. Khi phân tích tương tác c ấ u trúc - đ ấ t, cần xem xét ảnh hư ở ng c ủ a việc chia lớp đất, độ sâu đặt n ề n móng, các t í nh chất phụ thuộc b iế n dạng c ủ a đ ấ t, mực n ư ớc ngầm và đi ề u kiện lấp đ ấ t. V ì cả đ ấ t nền và cấu trúc đ ề u thể hi ệ n các đặc trưng động lực h ọ c ba chiều n ê n v ấ n đ ề tương tác cấu trúc - đ ấ t - cấu trúc là hiện tượng ba chi ề u. C ần thực hiện phân tích ba ch iề u để thể hiện đầy đ ủ đặc t rưng c ủ a đất nền và c ấ u trúc của NMĐHN. 5.3 Độ ổn định Đánh giá độ ổ n định của n ề n móng phải được thực hiện trong điều kiện tải tĩnh ( thường xuy ê n) v à kết h ợ p tải tĩnh và tải động do động đất gây ra (th à nh ph ầ n thẳng đứ ng của gia tốc địa chấn phải được xem xé t th e o ha i hư ớ ng l ê n v à xuống). Đánh giá phải bao gồm việc xem x é t khả năng ch ị u tải, lật và trượt . 5.3.1 Tham số đ ầ u v à o 5.3.1.1 Thông t i n cần thiết Khi thực hiện phân tích độ ổ n định, cần có các th ô ng tin sau: - Dữ liệu h ì nh học của n ề n m ó ng; - Tải trọng l ê n nền móng v à những k ế t hợp tả i trọng cần xem x é t; - Đi ề u kiện đ ấ t, bao gồm mực nư ớ c và các tính ch ấ t cơ học như : th ể trọng, t h ể trọng của vật liệu l ấ p, lực k ế t d í nh, gốc kháng trượt hiệu dụng, g ố c kháng tr ư ợt giữa đất và c ấ u trúc. Góc kháng trượt giữa đ ấ t và cấu trúc phải nhỏ hơn hoặc bằng góc kháng trượt hiệu dụng đ ố i với nền móng đ ổ tại chỗ và nh ỏ h ơn hoặc bằng 2/3 góc kháng trượt hiệu dụng đối với n ề n móng tiền ch ế . 5.3.1.2 Lực đ ị a ch ấ n theo chu kỳ Các lực địa ch ấ n theo chu kỳ sinh ra trong vật liệu tạo nền bởi động đ ấ t cần được tính toán bằng một phương pháp động l ự c học thích hợp đ ể tìm ra giá t rị l ớ n nhất của chúng, và đ ể ước tính số chu kỳ ch ấ t tải tư ơng đương khi c ầ n thiết đ ể đánh giá khả năng chịu tải của nền. Những lực này cũng có th ể chuyển đ ổ i thành lực tĩnh học tương đương khi đánh giá độ ổ n định. Phương pháp n à y c ũ ng cần đ ư ợc áp dụng khi phân tích khả năng b ù ng nền v à lật nền móng v à khi t í nh toán tải trọng bên đối với các vách n gầ m và tường chắn. Lực tĩnh học tương đương phải được t í nh toán cho từng hạng mục. 5.3.1.3 Mực nước Mực nước mặt phải được giả th iế t b ằ ng mực nước lớn nh ấ t khi xảy ra ngập lụt lớn nh ấ t trong điều kiện tải tĩnh. Mực nước ngầm được giả thiết l à mức trung bình kh i xác định khả năng chịu tải trong điều ki ệ n tải đ ị a ch ấ n ở mức SL-2. 5.3.2 Khả năng ch ị u tải 5.3.2.1 Đối với điều kiện dưới b ề mặt tương đối đồng nhất Quy tr ì nh xác định t í nh ch ấ t cơ học của đ ấ t sử dụng khi t í nh toán khả nă n g chịu tải cuối c ù ng có th ể được áp dụng trong trường hợp vật liệu dưới b ề mặt tương đối đ ồ ng nh ấ t. Phân tích cân bằng đàn hồi - dẻo có th ể đ ư ợc thực hiện trong trường hợp bi ế n dạng ph ẳ ng và đối xứng theo trục . Vấ n đ ề là phải lựa chọn được mô h ì nh toán học bi ể u diễn t í nh ch ấ t đ ấ t hoặc mố i quan hệ giữa các thành phần c ấ u thành (ứng suất - biến dạng - thời gian). Những lời giải sẵn có thường ch ỉ áp dụng được cho ch ấ t r ắ n dẻo cứng theo l ý thuyết d ẻ o cổ đi ể n. Ch ấ t rắn này được giả thi ế t là kh ô ng biến dạng trước khi xảy ra phá hủy c ắ t và sau đó chảy dẻo dưới ứng su ấ t kh ô ng đổ i . Những lời giải này c ó th ể ch ấ p nhận được nếu bối cảnh thực tế đang xem xét thỏa mãn những giả thi ế t liên quan đ ế n phương pháp. 5.3.2. 2 Đối v ới c á c điều kiện lớp dưới bề mặt không đồng nhất Trong trường hợp đi ề u kiện lớp dưới b ề mặt không đ ồ ng nh ấ t, phải x ác đ ị nh khả năng ch ị u tải cuối cùng bằng phương pháp mặt trượt. Trong trường hợp vật liệu dưới b ề mặt có sự không đ ồ ng nh ấ t, d ị hướng hoặc kh ô ng liên t ụ c đáng kể, cần sử dụng phương pháp mặt trượt thay cho các công thức xác đ ị nh khả năng ch ị u tải. Trong phương pháp truyền thống này, các mặt trượt t iề m năng có hệ số an toàn kháng trượt nhỏ h ơ n được x á c đ ị nh t rước cho vật liệu dưới bề m ặ t và được phân t í ch dưới tải tĩnh ban đầu và tải địa ch ấ n tươ ng đương. T rườ ng hợp hệ số an toàn t í nh toán được thấp hơn giá tr ị có th ể ch ấ p nhận được, c ầ n tiến hành phân tích chi tiết. Có th ể ti ế n hành phân t í ch động lực học sử dụng g i á tr ị gia tốc theo thời gian trong điều kiện tải tĩnh ban đ ầ u. Trong t ấ t cả các phép phân t í ch, lực đ ị a ch ấ n theo phương thẳng đứng phải được tính đ ế n th iê n v ề an to à n. Trong t r ường hợp đ ấ t kết dính, phải đánh giá khả n ă ng chịu tải ng ắ n hạn và d ài hạn. 5.3.3 Hệ số an toàn Thông thường, trong đi ề u ki ệ n tả i tĩnh, nguy cơ phá hủy nền đ ấ t do ch ị u tả i c ủ a NMĐHN cần phải th ấ p đ ể có được h ệ số an toàn cao đủ đ ể đáp ứng điều kiện tải đ ị a ch ấn ở mức SL-2 với h ệ s ố an toàn hợp lý. Trường hợp đạt được h ệ số an toàn cần th iế t tr ê n cơ sở c á c giả thi ế t thi ê n về an toàn thì không cần tiến hành ph â n t í ch tiếp theo . C ần chú ý rằng các h ệ số an toàn có thể ch ấ p nhận được phụ thuộc vào phương pháp phân tích và nh iề u y ế u tố khác. Trong phương pháp xác định khả năng ch ị u tả i thông thường, h ệ số an toàn không n ê n t hấ p hơn 3,0 trong điều kiện tải tĩnh, và không n ê n th ấ p hơn 1,5 trong điều kiện tải k ế t hợp, bao gồm cả tải đ ị a ch ấ n đầu vào ở mức SL-2 (khả năng l ậ t). H ệ số an to à n xác định bằng phương pháp mặt trượt truyền th ố ng c ầ n phải lớn h ơn 2,0 trong đi ề u ki ệ n tải k ế t hợp, bao gồm tải đ ị a chấn đ ầ u vào ở mức SL-2. Trường hợp h ệ số an toàn xác định được th ấ p hơn giá tr ị c ó thể ch ấp nhận được, c ầ n thực hiện phân tích bổ sung. Trường hợp vật li ệ u n ề n là đá bị đ ập v ỡ , c ầ n xác đị nh hệ số an toàn cục bộ. H ệ số an to à n cục bộ được định nghĩa là tỷ số giữa độ b ề n với ứng suất tác động tại m ỗi điểm có khả n ă ng xảy ra bi ế n dạng d ẻo hoặc trượt c ục bộ dọc theo các đới dập v ỡ và phong hóa dưới n ề n móng. Hệ s ố n à y thể hi ệ n phạm vi vùng bi ế n dạng d ẻ o hoặc phá hủy tích lũy của vật liệu dưới tải trọng thiết kế. Nó rất có í ch cho việc xác đị nh v ị tr í và phạm vi có th ể c ầ n gia cường vật liệu n ề n và lựa chọn kỹ thuật gia cường phù hợp. Trong đi ề u kiện tải kết hợp, bao gồm cả tải địa ch ấ n đầu vào ở mức SL-2, nếu h ệ s ố an toàn th ấ p hơn 1 trong một phạm v i đ ủ rộng đ ể có thể ảnh hưởng tới c ấ u trúc NMĐHN th ì cần gia cường nền. Tuy nh iê n, độ ổn đ ị nh v ĩ mô cũng phải được đánh giá trên cơ s ở các hệ số an toàn chịu tải và kháng tr ư ợt . 5.3.4 L ậ t Trong một s ố trường hợp k ế t hợp của rung động lớp dưới b ề mặt , mực nước ngầm và c ấ u trúc h ì nh học c ủ a công tr ì nh, các phương pháp tính toán truy ề n th ố ng c ó th ể cho k ế t quả dự báo bùng n ề n. Điều này không nhất thiết có nghĩa là n ề n s ẽ bùng lê n mà thường là q u y tr ì nh tính toán truyền thống ph ả n ứng của c ấ u tr ú c c ó thể không thích hợp. Trong t rườ ng hợp diện tích bề mặt phần bùng n ề n ước t í nh lớn hơn 30 % tổng diện t í ch b ề mặt nền móng, cần áp dụng phương pháp khác phù hợp hơn khi phân t í ch tương tác động lực học c ấ u trúc - đ ấ t . Mức độ bùng nề n phải được giới hạn ở giá t rị có th ể ch ấ p nhận được trong m ố i t ương quan với khả năng chịu tải c ủ a đ ấ t và các yêu c ầ u chức n ă ng. Đi ề u kiện b ù ng nền c ầ n được xem x é t đ ế n khi phân tích khả năng ch ị u tải c ủ a vật liệu nền móng. 5.3. 5 Trượt Cầ n khảo sát khả năng tr ượ t dưới nền móng của c ấ u trúc. Đối với n ề n móng đặt sâu trong lớp dưới bề mặt, áp lực đất chủ động c ủ a đ ấ t cần được xem như là một tải trọng ngang bổ sung trong khi khả năng ch ị u tải bổ sung c ủ a nền phải được gi ớ i hạn theo giá tr ị áp lực đ ấ t ở tr ạ ng thái ngh ỉ . Đánh giá an to à n trượt n ề n móng NMĐHN bao gồm không chỉ đánh giá sự c â n b ằ ng giữa lực kháng trượt và tải trọng thiết k ế , mà còn cả so sánh độ dịch chuyển (đánh giá bằng các phương pháp thích hợp, như phương pháp ph ầ n t ử hữu hạn hay phương pháp ph ầ n tử bi ê n) trong và sau khi xảy ra rung động địa ch ấ n đ ầ u vào ở mức S L -2 với giá t rị có th ể chấp nhận được. 5.4 Lún và bùng nền 5.4.1 Phân tích tĩnh Cần đánh giá độ lún ngắn và dài hạn (trong quá tr ì nh vận hành của NMĐHN). Lún phụ thuộc vào thời gian có th ể được t í nh toán bằng cách áp dụng lý thuyết c ố kết cổ điển và các phương pháp phân tích phi tuy ế n ph ứ c tạp khác. Trong đ ấ t b ã o h òa , cần xem x ét ba thành ph ầ n sau: - Lún không thoát nước, d o trượt, đố i với đất b ã o hòa hoàn toàn; - Lún cố kết; - Lún do oải. Đ ể đánh giá lún dài hạn, c ầ n thực hiện các hoạt động sau: - Xác định r õ quá tr ì nh ch ấ t tải dự ki ế n đối vớ i vật liệu dưới bề mặt (trình tự khai đ à o, quá tr ì nh thoát nước, l ấ p đ ấ t, quá trình xây dựng); - Xem x é t các thông số: áp suất ti ề n c ố k ế t, hệ s ố c ố k ế t, mô-đun Young ban đ ầ u, hệ số Poat-xông và các thông s ố khác quy ế t đ ị nh hệ thức c ấ u thành cụ th ể ; giá tr ị các thông số đ ó phải được xác định đối với toàn bộ mặt cắt cần quan tâm; - Đối với m ỗ i lớp, lựa chọn mô h ì nh phù hợp v ới kết qu ả kiểm tra trong phòng th í nghiệm và hiện trường; - Đánh giá và điều ch ỉ nh m ô hình trên cơ sở luận giải k ế t quả đo lún v à bùng nền trong quá tr ì nh khai đào, thoát nước, lấp đ ấ t và xây dựng; - Hiệu chỉnh mô hình bằng cách so sánh thông số dự đoán với thông số quan tr ắc được để có th ể tiếp tục sử d ụng mô hình cho các dự báo khác. 5.4.2 Phân tích động Cần thực hiện đánh giá lún lệch và lún toàn ph ầ n th iê n v ề an toàn đối với t hi ết kế nền móng công tr ì nh, n ề n móng c ấ u trúc k ế t n ố i giữa các tòa nhà li ền k ề và nền m ó ng cho máy móc. Trong trường hợp chưa có phân tích tương tác c ấ u trúc - đ ấ t - c ấ u trúc th ì phải thực hiện công việc đ ó cho từng công trình và d ị ch chuyển r iê ng của từng công tr ì nh phải được k ế t hợp để xác đ ị nh tỷ phần động của dịch chuyển lệch, cần xem xét thành ph ầ n ngang, thành ph ầ n thẳng đứng và k ế t hợp giữa hai thành phần đó. Đối với đ ị a điểm đất mềm y ế u, độ lún dư sau động đất phải được đánh g i á bằng các phương pháp c ó sẵn tốt nh ấ t. 5.5 Ảnh hưởng do rung động kích thích Nền móng c ủ a các c ấ u trúc chịu rung hoặc có tải rung phải được thiết kế để bảo đảm rằng rung động kh ô ng gây ra lún quá mức. Để đạt mục đích này, cần áp dụng các biện pháp phòng ngừa, bảo đảm không xảy ra cộng hư ở ng giữa tần s ố của tải xung và t ầ n số tới hạn trong h ệ thống nền móng - đ ấ t. Trong trường hợp không có biện pháp phòng ngừa thích hợp, c ầ n cách ly nguồn rung với kết c ấ u đỡ và với n ề n đất bằng lò xo hoặc h ệ thống lò xo và giảm xóc. 6 Cấu trúc đất đắp 6.1 Khái quát Vi ệ c thiết k ế các c ấ u trúc đất đắp và c ấ u trúc ngầm liên quan đến an to à n của NMĐHN phải ph ù hợp với th iết kế của chính NMĐHN. Đặc biệt, việc thi ế t k ế NMĐHN ch ố ng lại các tai biến ngoại lai phải phù hợp với c á c sự cố được lựa chọn trong thi ế t k ế . Các sự cố này và tải trọ n g cùng đ i với chúng phải được li ệ t k ê trong tài li ệ u hợp đồng tham chiếu li ê n quan tớ i các c ấ u t rúc đ ấ t đắp hoặc c ấ u t rú c ngầm . Cầ n bổ sung các sự c ố cụ thể, nếu có, vào danh mục các sự c ố c ó th ể ả nh hưởng tới an toàn của các c ấ u trúc này. Chẳng hạn: - Tính nh ấ t quán: Mức độ an toàn địa chấn đạt được thông qua thiết k ế đê và đập li ê n quan t ớ i an toàn phải nh ấ t quán với mức độ an toàn đ ị a ch ấ n của các c ấ u trúc chính của NMĐHN; - Sự kiện cụ th ể : Liên quan đ ế n t í nh ổn định sườn dốc, cần xem x é t các tr ậ n mưa l ớ n v ớ i chu kỳ lặp lại nh ấ t qu á n với chu kỳ của các hi ệ n t ượ ng kh í tượng đ ã được lựa chọn trong thiết k ế NMĐHN. 6.2 Sườn dốc tự nhiên 6.2.1 Đánh g i á tính ổn đ ị nh của s ườn dốc tự nhiên Sự ổn đ ị nh các sườn dốc tự nhi ê n xung quanh các công tr ì nh quan tr ọ ng của NMĐHN phải được khảo sát trong mối l iê n quan tới an toàn NMĐHN. Việc đánh g i á an toàn phụ thuộc chủ y ế u vào kho ả ng cách tới NMĐHN và đặc đi ể m của sườn dốc. Trường hợp sườn d ố c được luận chứng l à ở khoảng cách đ ủ xa đ ối v ớ i các công trình quan trọng v à khối tr ư ợt không th ể ảnh hưởng tới các c ấ u trúc liên quan t ớ i a n to à n thì không c ầ n thực hiện các bi ệ n pháp xử lý. Các sườn dốc có khả n ă ng gây nguy hi ể m c ầ n phải được phân loại theo các y ếu tố như khoảng cách, độ d ốc, độ cao , đặc đ iể m địa ch ấ t, hàm lượng nước và các đặc đi ể m địa kỹ thuật khác của vật liệu sườn d ốc. Trong quá tr ì nh đánh g i á an toàn, cần x e m x é t ảnh hưởng c ủ a động đ ấ t và m ưa lớn đ ể đánh giá khả n ă ng gây nguy hại của sườn dốc tự nhi ê n. Trong trường hợp sườn dốc được cho là c ó khả n ă ng gây nguy hại, cần ti ế n hành phân t í ch ổn định sư ờ n dốc bằng các phương pháp phù hợp. Phương pháp phân tích mặt tr ượt t ruyền thống thường được thực hiện đ ể đánh g i á yếu tố an toàn trong trường hợp xảy ra l ở đ ấ t. 6.2.2 Các yếu tố cần đá nh giá l iê n quan đến tác động đ ị a ch ấ n T á c động địa ch ấ n thường đ ược xem x é t như một lực quán t í nh tĩnh tương đư ơn g bằng một hệ số đ ị a ch ấ n. Để đánh g i á tĩnh lực tương đương, cần thiết lập l ại h ệ số khu ế ch đạ i địa ch ấ n trong sườn dốc n ế u c ầ n thi ế t. Cầ n sử dụng gia tốc n ề n cực đ ạ i khi đánh giá lực quán t í nh; nhưng có th ể sử dụng g i á t rị nhỏ hơn n ế u như n ó được chứng minh là hợp lý thông qua ngh iê n cứu bổ sung. H ệ số an toàn n ê n bằng hoặc lớn hơn 1,5. Trường hợp hệ số an toàn không đủ lớn, c ầ n ti ế n hành phân tích phản ứng động lực học trên cơ sở rung ch ấ n th iế t k ế . Trong trường hợp c ầ n th iế t k hi hệ số an toàn gần bằng 1,0 cần đánh giá biến dạng dư để khẳng định h ệ số an toàn cuối cùng. 6.2.3 Biện pháp khắc phục nguy cơ trượt lở đ ấ t Trường hợp hệ số an to àn được đánh giá đủ th ấ p cho th ấ y tr ượt lở lớn c ó nguy c ơ xảy ra , cầ n thi ế t k ế và thực hiện c á c b i ện pháp phù hợp nh ằ m ổn định và g i a c ố sườn dốc hoặc ngăn chặn đ ấ t đá trượt có khả n ă ng ả nh h ưở ng tớ i các c ấ u trúc liên quan tới an toàn c ủ a NMĐHN. Trong tr ư ờng hợp không có bi ệ n pháp khắc phục phù hợp, c ầ n thay đổi sơ đ ồ bố trí NMĐHN. 6.3 Đê và đập Khi th iế t k ế đ ê và đập, cần tham khảo các tài liệu hư ớ ng dẫn thiết k ế ph ù hợp. 6.3.1 Xem xét đặc biệt Trước khi xây d ựng, ngoài các th í nghiệm truy ề n thống v ề địa vật lý và địa kỹ thuật, c ầ n lưu ý đặc biệt tới t í nh th ấ m của địa đi ể m g ầ n khu vực xây dựng n ề n m ó ng. Cần quan trắc đặc t í nh này trong suốt thời gian vận hành NMĐHN. Ngoài những kiểu ph á h ủ y t hông thường, kh i th iế t k ế các c ấ u trúc đ ấ t đắp, cần xem x é t t ấ t cả các ki ể u phá hủy c ó khả năng xảy ra do hai thông số: áp lực n ước lỗ rỗng b ê n trong c ấ u t rúc và sự ăn m ò n nội tại d o dòng nước b ê n trong c ấ u trúc gây ra. 6.3.2 Th iết k ế , ph â n t í ch v à giám sát Do hậu quả đố i với sự an toàn c ủ a NMĐHN khi xảy ra phá hủy (chẳng hạn m ấ t nước l à m mát), y ê u cầu thiết k ế đố i với đ ê và đập phải phù hợp với y ê u c ầ u thiết k ế NMĐHN, đ ặ c biệt là với y ê u cầu đánh giá các tai bi ế n tự nhi ê n (động đ ấ t, mưa l ớ n hay ngập lụt đ ị nh kỳ). Ngoài các phương pháp thi ế t k ế kỹ thuật thông thường, c ầ n ti ế n hành phân t í ch chuy ê n biệt đ ể t í nh toán các thông số li ê n quan c ủ a c ấ u trúc (như dịch chuyển, áp su ấ t nư ớ c lỗ r ỗ ng). Cầ n so sánh g i á tr ị c ủ a c á c thông số t í nh toán được với g i á tr ị đo được tạ i hiện t rườ ng trong các g iai đoạn khác nhau của quá trình xây dựng. C ầ n giám sát (kiểm tra định kỳ), theo dõ i, bảo tr ì thường xuy ê n đ ê và đập trong quá trình xây dựng và vận hành nhằm ngăn ngừa các hư hại có th ể x ả y ra nh ư x ói mòn b ê n trong thân đê. 6.4 Tường, đê, kè chắn sóng biển 6.4.1 Các y ế u tố cần đánh giá l iê n quan đ ế n tác động của só ng, só ng th ầ n v à động đấ t Cần xem x é t các tác động ngoại lai của sóng, sóng thần và động đ ấ t khi đánh giá nguy cơ phá hủy c ủ a tường, đ ê , kè chắn s ó ng b iể n. Cầ n đánh giá hiệu ứng động của s ó ng c ó tính đ ế n mực nước tĩnh cao nh ấ t xác định được kh i đánh giá ta i biến ngập lụt. Khi đánh gi á t í nh ổn đ ị nh c ủ a tường, đ ê, k è chắn sóng biển cũng c ầ n xem xét cả t í nh b ề n vững của chúng lẫn hậu quả c ó th ể kh i ch ú ng b ị phá hủy. Các phương ph á p đánh giá c ũ ng tương tự như phương pháp đánh giá trượt lở sườn d ốc. Khi đánh giá t í nh ổn đ ị nh, c ầ n xem xét t í nh ch ấ t vật l iệ u của các c ấ u trúc kể trên cũng như vật liệu đ ắ p, thí dụ nh ư các kh ố i b ê tông, cao su và khối lớn khác. Các loại đ ấ t cát có th ể phải đánh giá nguy c ơ hóa lỏng có thể gặp ở chân các c ấ u trúc này. 6.4.2 Biện pháp khắc phục nguy c ơ phá hủy t ườ ng, đ ê , kè ch ắ n sóng biển Hậu quả do phá hủy các c ấ u trúc n à y (tác động phụ của ch ú ng) đ ố i với các h ệ th ố ng đường ố ng, ố ng d ẫ n và công tr ì nh ngầm khác c ó l iê n quan đến an toàn đặt g ầ n hoặc xuyên qua các công tr ì nh của NMĐHN c ầ n được xem x é t một cách thích đáng. Trường hợp có kh ả năng xảy ra tác độn g nguy hại, c ầ n thực hi ệ n biện pháp khắc phục thích hợp để bảo vệ c á c công tr ì nh của NMĐHN hoặc ngược lại cần xem x é t lại s ơ đồ bố trí NMĐHN. 7 Cấu trúc ngầm 7.1 Tường chắn Cầ n xem x é t các loại tường chắn sau: - Tường trọng l ự c là tường mà khối lượng c ủ a nó và c ủ a lớp đ ấ t được ch ắ n đóng vai trò quan trọng đ ối với tính ổn đ ị nh. - Tường chôn sâu trong đất, ví dụ như cừ, độ ổn đ ị nh c ủ a tư ờ ng phụ thuộc vào áp lực b ị động của đ ấ t và/hoặc các neo. 7.1.2 Th ô ng số đ ầ u vào v à các y ế u t ố c ầ n đánh giá Thông số đ ầ u vào tương tự với thông số d ùng đ ể đánh giá t í nh ổn định c ủ a n ề n móng, thường được b ổ sung bằng dữ liệ u hình học của khối đ ấ t ph í a sau tư ờ ng ch ắ n, cụ th ể là độ d ố c sườn. Đặc bi ệ t cần chú ý đến việc xác định mực nước . Cầ n cung c ấ p dữ liệu v ề đ ấ t tớ i độ s â u tương thích với các phân tích đánh g i á tính ổn đị nh. Khi đánh giá tính ổn đị nh, áp lực của đ ấ t phía sau t ườ ng có th ể coi l à áp lực chủ động. Nếu có y ê u cầu h ạ n chế độ dịch chuyển cho phép của tường th ì áp lực đ ấ t phải lấ y ở trạng t h ái ngh ỉ . Á p lực đ ấ t chủ động do động đất gây ra cần được đánh giá b ằ ng cách xem xét một trọng lực nhân tạo tác động theo hướng không thuận lợi. Thành phần thẳng đứng c ủ a gia tốc địa ch ấ n được coi như l à t á c động theo hướng l ê n hoặc xuống. Tương tự như vậy, áp lực đất b ị động cũng được coi như là còn tạo ra nhiều ảnh hưởng không thuận lợi hơn. Khi phân tích tính ổn đ ị nh, cần xem xét các k iể u phá hủy theo mặt t rượt v à li ê n quan đ ế n kh ả năng chắn của tư ờ ng. Các hệ số a n to à n liên quan tươ ng ứng là các h ệ số an toàn của sườn dốc t ự nhiên và khả n ă ng ch ị u tải c ủ a n ề n móng. Cần bảo đảm rằng, đất phía dưới n ề n móng không d ễ hóa lỏng trong đi ề u kiện động đ ấ t ở mức S L -2. 7.2 Cấu trúc đặt sâu trong đất 7.2.1 C á c hệ quả c ầ n xem xét Cấu trúc đặt s â u trong đ ấ t là các c ô ng trình c ó n ề n móng đủ sâu để tương tác c ủ a tường trong đ ấ t với đất xung quanh là đáng k ể . C ần t í nh đ ế n hai hệ qu ả sau: - Tường tr ong đ ấ t hoạt động như tư ờ ng ch ắ n (đ ã xem x é t ở ph ầ n trên); - Trường hợp có th ể tác động đến chính công tr ì nh, trường hợp này s ẽ được xem xét dưới đây. 7.2.2 Th ô ng số đầ u v à o v à các y ế u tố c ầ n đánh g i á Các th ô ng s ố đ ầ u vào đ ể đánh giá c ấ u trúc được đặt sâu trong đ ấ t tương tự như đối với n ề n móng, tường chắn và c ũ ng cần được thu thập. Ngoài ra c ầ n b ổ sung c á c th ô ng tin v ề y ê u cầu an toàn và khả năng sử dụng c ủ a tường trong đ ấ t , đặc bi ệt là y ê u cầu v ề chống th ấ m c ầ n phải thỏa m ã n trong các trường hợp ch ị u tải khác nhau. Khả n ă ng rạn nứt của b ê t ô ng (và v ì thế l à sự cần thiết phải hạn ch ế ứng su ấ t trong c ố t s ắ t và b ê tông) phải được tính đến trong thiết k ế nền m ó ng và cần đ ặ c biệt ch ú ý tới thiết k ế m ố i n ố i xây dựng giữa các tòa nh à . Ảnh hư ở ng của nước ngầm đến độ ổn đ ị nh và khả n ă ng chống thấm của cấ u trúc đặt sâu trong đ ấ t phải được xem xét đến trong thiết k ế . Trong mọi trường hợp c ầ n bố tr í h ệ thống thoát nước cho nền móng ở dưới mực nước ng ầm, hoặc c ầ n t í nh đến áp suất th ủ y t ĩ nh. Đ ối với địa đi ể m ve n bi ể n, t á c động ti ê u cực của việc thay đ ổ i độ mặn c ủ a nước ngầm đến vật li ệ u nền móng và vật li ệ u cách ly phải được xem xét. Một c ô ng tr ì nh có t hể xem là được đặt sâu trong đ ấ t chỉ khi vật liệu l ấ p đầy được đ ầ m c ẩ n thận hoặc khi các biện pháp th í ch hợp khác đư ợ c á p dụng. Khi đó, tác động của công trình tới khả năng chịu tải c ủ a n ề n móng và tương tác đ ấ t - c ấ u t rúc cần được tính đ ế n. Trường hợp công trình không được đ ặ t s â u trong đ ấ t một cách cơ học như tr ê n th ì chỉ c ầ n t í nh đến hệ quả của độ sâu n ề n móng mà không cần để ý đ ế n tương tác giữ a đất v à tường trong đ ấ t. Ngay cả đối v ới nền móng được đặt sâu trong đất một cách c ơ học th ì cũng không c ầ n xem xét ma sát giữa đất và tường kh i phân tích t ín h ổn định trong điều kiện ch ị u tải đ ị a ch ấ n. 7.3 Ống dẫn, đường ống ngầm và đường hầm 7.3.1 Chương trình khảo sát đ ị a điểm C ầ n xem xét sơ đ ồ bố tr í ống dẫn hoặc đường ố ng ngầm trong chương tr ì nh khảo s á t địa đi ể m. Các lỗ khoan và hố kiểm tra v ớ i khoảng cách hợp lý cần phải bố tr í dọc theo tuyến đường ống. C ần đặc biệt chú ý xác đ ị nh các khu vực có gián đoạn hoặc thay đổ i vật l iệ u nền móng dọc theo đường ố ng. Lỗ khoan khảo sát hoặc các hố ki ể m tra phải có độ sâu phù hợp, tuỳ theo đặc đi ể m địa t ầ ng của v ậ t li ệ u nền móng phía dưới ố ng dẫn, nhưng c ầ n đạt tới độ sâu của lớp đ ấ t tốt ph í a dưới c ấ u trúc m ứ c nền móng. Tác động của các ch ấ t ă n mòn trong môi trường tới vật liệ u của ống dẫn phải được đánh g i á trong chương trình khảo sát đ ị a điểm. 7.3.2 Xem x é t đặt đường ống ngầm Đường ống ngầm c ầ n được đặt ở độ sâu thích hợp để tránh hư hạ i do tải trọng tr ê n mặt đất (v í dụ tải giao thông) hoặc được thiết kế đ ể ch ị u được t ả i trọng tr ê n mặt đ ấ t s ẽ tác động l ê n đường ống. Đường ống cần được đặt tr ê n đ ấ t c á t được đầm chặt tr ê n nền đ ấ t tốt đ ể tránh b ị hư hạ i hoặc bi ế n dạng do lún hoặc hóa l ỏ ng của vật li ệu nền. Trong trư ờ ng hợp lớp dưới b ề mặt yếu, cần áp dụng các kỹ thuật gia cố n ề n m ó ng. 7.3.3 Xem xét t hiết kế đối với hệ thống ngầm liên quan đến an toàn H ệ thống ngầm v à đường h ầ m li ê n quan đ ế n an toàn phải đ ược thiết k ế để chống lại tác động của động đ ấ t . Hệ thống đường ống ngầm dài chủ y ế u chịu ảnh hưởng của bi ế n dạng do dịch chuy ể n tương đ ố i gây ra h ơ n l à ảnh hưởng của hiệu ứng quán t í nh. Biến dạng thường do sóng địa ch ấ n và sự dịch chuyển khác nhau giữa vị tr í nối với t ò a nhà ( điểm neo) và n ề n đấ t xung quanh đường ống ngầm gây ra . Đối với hệ thống đường ống, ống dẫn ng ầ m và đường h ầ m d à i, c ầ n xem xét các tả i trọng do động đất gây ra sau đây : - Biến dạng do sóng đ ị a ch ấ n truyền qua gây r a ; - Dịch chuyển kh á c nhau trong các đới vật liệu khác nhau; - Bi ế n dạng và rung lắc của nền đ ấ t hoặc c ủ a điểm neo đối với n ề n đ ấ t; - Ph á hủy n ề n đ ấ t như h óa l ỏ ng, sạt lở đ ấ t ho ặ c sụt l ú n. 7.3.4 C ác x e m xét trong ph â n tích Kh i ph â n tích t á c động của rung lắc n ề n đ ấ t d o động đ ấ t gây ra đố i với h ệ thống đường ống, cần xem x é t hai loại tải sau đ â y: - Biến dạng tương đối do sóng đ ị a ch ấ n truy ề n qua nền đ ấ t xung quanh hoặc do b iế n dạng khác nhau giữa đ ấ t và điểm neo; - Áp lực b ê n của đ ấ t tác động l ê n mặt cắt của c ấ u trúc. Trừ kh i có luận chứng khác th ì c ó th ể giả thiết r ằ ng các đoạn ống ngầm dài, cách xa các đi ể m neo, khúc ngoặt đột ngột hoặc điểm giao dịch chuyển cù n g với đ ấ t xung quanh và không d ị ch chuyển tương đối so v ớ i đ ấ t xung quanh. Khi đó, biến dạng dọc trục lớn nh ấ t c ó th ể được ước tính bằng cách bỏ qua ma s á t giữa đường ống và đ ấ t xung quanh. Nếu có kh ả n ăn g xảy ra trượt giữa ố ng dẫn và đ ấ t xung quanh thì c ầ n tính đến ma sát khi đánh giá bi ế n dạng dọc trục của các đoạn ống thẳng cách xa các điểm neo, khúc ngoặt đột ngột hoặc đi ể m giao. Mức độ bi ế n dạng dọc trục ước t í nh ph ụ thuộc vào loại sóng có khả năng gây ra dịch chuyển phân b iệ t lớn nh ấ t trong lớp dưới bề mặt. Các loại s ó ng cần được xem xét là sóng nén, sóng cắt và sóng b ề mặt. Ngoài việc tính toán lực và bi ế n dạng trong ống ngầm d o ảnh hưởng truy ề n s ó ng, cần x á c đ ị nh lực và biến dạng do chuy ể n động tương đối lớn nh ấ t giữa các đi ể m neo (v í dụ điểm nối vớ i tòa nhà) và đấ t xung quanh do phản ứng động lực học c ủ a điểm neo. Khi t í nh toán lực v à biến dạng l ớ n nh ấ t trong h ệ thống ố ng ngầm, chuyển động của các đ iể m neo liền k ề cũng cần được xem x é t thi ê n v ề an toàn. Khi phân tích đường hầm, c ầ n xem xét ứng su ấ t và biến dạng do t ấ t cả c á c tải dự ki ế n gây ra, bao gồm cả rung chuy ể n d o động đ ấ t ứng su ấ t c ó thể được đ án h giá bằng thực nghiệm hoặc bằng phương pháp số như phương pháp phần t ử hữu hạn. Đối với các đường h ầ m và giếng sâu, ứng suất và b iế n dạng vòng sinh ra do sóng địa ch ấ n truyền qua cũng c ầ n được xem xé t t rong thiết k ế . 8 Quan trắc địa kỹ thuật 8.1 Mục đích quan trắc địa kỹ thuật Khảo sát ngầm, th í nghiệm hiện trường và trong phòng ph ải xác định được giá tr ị các thông số và thông tin v ề đặc trưng của địa đi ể m thích hợp cho việc dự đoán khả năng làm việc c ủ a h ệ thống n ề n móng trong điều kiện tả i dự ki ế n. Chúng cho phép xây dựng các t iê u ch í thi ế t k ế đối v ới v ậ t liệu và c ấ u trúc n ề n móng trong đi ề u kiện tải dự ki ế n. Để ki ể m đ ị nh khả n ă ng làm việc của n ề n móng và các c ấu trúc đ ấ t đắp, động thá i hi ện trường thực t ế của ch ú ng c ầ n được quan tr ắ c ngay từ khi bắt đầu các hoạt động lựa chọn địa đi ể m xuyên su ố t các giai đoạn xây dựng và vận hành. Quan trắc t ả i tr ọng và bi ế n dạng th ự c t ế cho ph é p kiểm tr a tại hi ệ n trường động thái dự đoán trước của n ề n móng và các c ấ u trúc đất đắp. Do hoạt động xây dựng thường diễn ra trong khoảng thời gian dài n ê n các dữ liệu quan trắc cho ph é p điều chỉnh các mô h ì nh lún tr ê n cơ sở diễn biến thực t ế . Do đ ó , có th ể dự đoán diễn biến trong thời gian dài với độ tin cậy hợp l ý . 8.2 Hướng dẫn quan trắc Các giai đoạn xây dựng thông thường bao gồm hoạt động đào đ ấ t, lấp đ ấ t v à xây dựng tòa nhà. Động thái c ủ a đ ấ t cần được quan trắc trong suốt cá c giai đoạn n à y. Trong quá tr ì nh đào đ ấ t và lấp đ ấ t, cần theo d õi bi ế n dạng của vật l iệ u dưới b ề mặt (bùng n ề n, lún , dịch chuyển ngang) và thực hiện đánh giá tải. Cầ n thực hiện quan tr ắ c li ê n tục trong suốt vòng đời của NMĐHN. Ch ế độ nước ngầm dư ớ i tòa nhà và trong khu vực k ế b ê n cần được quan tr ắ c nhằm đánh giá đi ề u kiện đã được giả thiết trong thi ế t k ế, đ ặc b iệ t trong tr ườn g hợp l ắ p đặt h ệ thống thoát nước ở sâu hoặc hệ thống thoát nước thường xuyên. C ầ n quan tr ắ c độ lệch, độ dịch chuyển và các th ô ng số li ê n quan c ủ a c ấ u trúc an toàn, bao g ồ m các c ấ u trúc tường chắn v à c ấ u trúc đ ấ t đ ắ p. Cần quan tr ắc động thái địa ch ấ n của địa điểm v à của vật liệu dưới bề mặt. Nhu cầu và thiết b ị quan trắc áp lực nước l ỗ rỗng hiện trường kh i nghi ê n cứu h óa l ỏ ng c ũ ng phải được xem xét. Thi ế t bị quan tr ắ c phải được lựa chọn cẩn thận đ ể bảo đảm hệ thống quan trắc c ó th ể cung c ấ p thông tin cần thi ế t trong suốt th ời gian ho ạ t động của NMĐHN. Cầ n lựa chọn thi ế t b ị trê n cơ s ở kinh nghiệm. Đ ể quy ế t định số lượng thi ế t b ị cần sử dụng, cần t ín h đ ế n tỉ lệ sai hỏng của ch ú ng. 8.3 Thiết bị quan trắc Cần sử dụng thiết b ị quan trắc quy định tại Bảng 4 để quan sát phản ứng của nền móng v à vật liệu liê n quan. Tùy theo đặc đ iể m của địa điểm, yêu cầu và loại NMĐHN, có thể sử dụng thiết bị khác đ ể quan trắc đ ấ t v à c ô ng tr ì nh (như c ă ng kế, hộp đo tải trọng v à áp s u ấ t). Bảng 4 - Thiết b ị quan trắc Loại thiết b ị Nguy ê n lý V ị trí Thông số cần xác đị nh Mục đích Đo áp su ấ t Á p su ấ t thủy tĩnh L ỗ khoan Áp su ấ t nước l ỗ rỗng, mực nước Quan trắc mực nước Hệ thống đ ị nh vị toàn cầu Quan sát bằng vệ tinh Địa đ iể m Đặc điểm đ ị a h ì nh của đ ị a điểm Đánh giá địa điểm Mốc quan trắc lún Quan sát địa h ì nh Mặt đ ấ t Độ dịch chuyển, độ lún Độ lún của c ấ u trúc Đo gamma, chụp ảnh Ch ồ ng ảnh (chập ảnh) Mặt đ ấ t Biến dạng địa hình Biến dạng c ấ u trúc Bàn lún hiện trường Địa hình Mặt đ ấ t Độ dịch chuy ể n Độ l ú n c ủ a cấu trúc Đo độ nghiêng Cơ học Lỗ khoan Phương thẳng đ ứ ng Độ ổn đ ị nh c ủ a sườn dốc Đo đ ị a ch ấ n Đo g i a tốc, k í ch hoạt Trường t ự do, c ô ng tr ì nh L ị ch sử gia tốc theo thời gian Khả năng v ậ n hành c ủ a NMĐHN; động thái địa chấn của c ấ u tr úc; phổ phản ứng của nền Thi ế t b ị thủy lực Ố ng chữ U thủy học, pin Glotzl Tr ê n và dưới nền m ó ng bè Biến dạng và ứng su ấ t của nền móng b è Động thái của hệ thống đất - cấu trúc THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các vấn đề địa kỹ thuật trong đánh giá địa đ iể m và nền m ó ng NMĐHN, Bộ tiêu chu ẩn an toàn NS-G-3.6, I AEA, Vi ê n (2004). [2] Th iế t k ế v à bảo đảm ch ấ t lượng kh á ng chấn đ ối với NMĐHN, Hướng d ẫ n an toàn NS-G-1.6, IAEA, V iê n (2003). [ 3] Đánh giá an toàn địa chấn đối với các cơ sở hạt nhân đang hoạt động, Hướng d ẫn an toàn NS-G-2.13, IAEA, Viên (2009). [ 4] Đ á nh giá đ ị a đi ể m c á c cơ sở hạt nh â n, Y ê u c ầ u an toàn NS-R-3, IAEA, Vi ê n (2003). [5] Th iế t kế h ệ thống bo o ng-ke lò phản ứng NMĐHN, Hướng dẫn an toàn NS-G-1.10, IAEA, V iê n (2003). MỤC LỤC 1 Phạm vi áp dụng 2 Thuật ngữ và đ ị nh nghĩa 3 Khảo sát địa đi ể m 3.1 Chương tr ì nh khảo sát 3.2 Nguồn dữ liệu 3.3 Khảo sát đối với lớp dưới b ề mặt có đ iề u kiện phức tạp 4 Đánh g i á địa đi ể m 4.1 Phân nh ó m địa đi ể m 4.2 Hồ sơ địa điểm 4.3 Phổ phản ứn g địa ch ấ n trường tự do và phổ phản ứng đặc tr ư ng của địa đ iể m 4.4 Khả n ă ng hóa lỏng 5 Xem xét n ề n móng 5.1 Công tác n ề n m ó ng 5.2 T ươn g tác đ ấ t - c ấ u trúc 5.3 Độ ổn định 5.4 Lún và bùng n ề n 5.5 Ảnh hưởng do r u ng động k í ch thích 6 Cấu tr ú c đ ấ t đắp 6.1 Khái quát 6.2 Sườn d ốc tự nhi ê n 6.3 Đ ê và đập 6.4 Tường, đ ê , k è ch ắ n sóng biển 7 C ấ u tr ú c ngầm 7.1 Tư ờ ng ch ắ n 7.2 Cấ u trúc đặt sâu trong đ ấ t 7.3 Ố ng d ẫ n, đường ống ng ầ m và đường hầm 8 Quan trắc đ ị a kỹ thuật 8.1 Mục đích quan trắc đ ị a kỹ thuật 8.2 Hướng dẫn quan trắc 8.3 Thi ế t b ị quan trắc Thư mục tà i l iệ u tham khảo