Bài giảng Địa chất công trình - Hiện tượng động đất

HIỆN TƯỢNG ĐỘNG ĐẤT I. Khái niệm chung Khái niệm động đất Là sự chấn động của vỏ Trái đất phát sinh do nội động lực hoặc ngoại động lực. Động đất là kết quả nhảy vọt của giải thoát năng lượng tại một nơi nào đó trong vỏ Trái đất. Năng lượng này được truyền đi trong đất đá dưới dạng sóng đàn hồi. 2. Các nguyên nhân gây động đất Động đất do chuyển động kiến tạo: các mảng dịch chuyển đụng vào nhau  giải phóng năng lượng  động đất. Đặc điểm: phổ biến, cường độ mạnh, quy mô lớn. Động đất do núi lửa: do magma, hơi, khí đi lên, bị tắc lại, có xu hướng được giải phóng  nổ  động đất. Đặc điểm: cường độ và phạm vi ảnh hưởng không lớn, xảy ra không nhiều. Động đất do đất sụt: do sụt các khối đất trên các hang động, hầm mỏ. Đặc điểm: Cường độ nhỏ, ảnh hưởng hẹp. Động do hoạt động con người: nổ bom, mìn, hồ chứa. Động đất San francisco 1906 3. Các yếu tố của động đất Chấn tiêu A (tâm trong, tâm chấn): nơi phát sinh động đất, nằm trong lòng đất. Chấn tâm B (tâm ngoài): hình chiếu của chấn tiêu lên bề mặt đất. Sóng động đất (Vd, Vn, Vm): năng lượng động đất lan truyền trong đất đá dưới dạng các sóng đàn hồi. Gia tốc sóng động đất a (cm/s2): phản ánh cường độ động đất. A B Vn Vd Vm Phương truyền sóng Chấn tiêu Sóng địa chấn Chấn tâm Sóng dọc (Vd): dao động dọc phương truyền sóng, truyền trong bất cứ môi trường nào Sóng ngang (Vn): dao động vuông góc phương truyền sóng, chỉ truyền trong môi trường rắn Sóng mặt đất (Vm): dao động trên mặt đất từ tâm ngoài truyền ra xung quanh E: Mô đun đàn hồi của đất đá g: Khối lượng thể tích của đất đá 3. Các yếu tố của động đất - Thang ®é M.C.S (G.Mercalli, A.Cancani, A.Sieberg) §é m¹nh ®éng ®Êt ®­îc chia thµnh 12 cÊp dùa theo gia tèc cùc ®¹i cña sãng ®éng ®Êt (amax). CÊp I a 500cm/s2 ®¹i th¶m ho¹ - Thang ®é M.S.K -64 (X.V.Medvedev, V.Sponheier, V.Karnik - 1964) Dùa theo møc ®é ph¸ huû cña sãng ®éng ®Êt, chia thµnh 12 cÊp CÊp I nh÷ng dao ®éng kh«ng nhËn thÊy CÊp V ®¸nh thøc ng­êi ®ang ngñ CÊp VI g©y h­ háng CÊp VIII ph¸ huû nhµ cöa CÊp XII ph¸ huû lµm thay ®æi toµn bé ®Þa h×nh II. Phân cấp độ mạnh của động đất - Thang ®é Richter Dùa vµo trÞ sè logarit cña n¨ng l­îng (lgE) ®­îc gi¶i phãng sau mçi trËn ®éng ®Êt. lgE gäi lµ magnitude (M). Khi lgE = 10 ---> M = 1; lgE = 27 ---> M = 9. M =8,1 th¶m ho¹ II. Phân cấp độ mạnh của động đất II. Các loại độ mạnh của động đất Trong khoa học kỹ thuật và xây dựng, khi nói đến độ mạnh của động đất, người ta cũng sử dụng nhiều khái niệm khác nhau, trong đó: 1. Độ mạnh cơ bản: độ mạnh của một vùng có tính dự báo, xác định qua thống kê 2. Độ mạnh thực tế: độ mạnh động đất tại vị trí xây dựng truyền trực tiếp lên công trình (xét đến tính đàn hồi của đất đá ở khu vực xây dựng) 3. Độ mạnh tính toán: độ mạnh thực tế có xét đến kết cấu và tầm quan trọng của công trình II. Độ mạnh động đất và các yếu tố ảnh hưởng Các yếu tố ảnh hưởng đến độ mạnh: Năng lượng từ tâm Độ sâu từ mặt đất đến tâm Đất đá làm nền công trình Địa hình địa mạo Chiều sâu mực nước ngầm Quy mô công trình (đối với độ mạnh tính toán) Máy đo động đất Ảnh hưởng của động đất đến CTXD G©y ra lùc bæ sung Trong ®ã: P - Träng l­îng c«ng tr×nh kS - hÖ sè ®éng ®Êt, kS = a/g Ảnh hưởng của động đất đến CTXD - Làm tăng áp lực nước trong hồ chứa Áp lực phụ thêm tại độ sâu y: Ảnh hưởng của động đất đến CTXD - Làm giảm góc ổn định của mái dốc Ảnh hưởng của động đất đến CTXD - Làm tăng áp lực đất lên tường chắn: : dung trọng của đất sau tường h: chiều cao của đất sau tường : Góc ma sát trong của đất sau tường : Góc địa chấn 4. Các biện pháp xây dựng trong vùng có động đất §éng ®Êt cã ®é m¹nh d­íi cÊp IV chØ ¶nh h­ëng nhá tíi c«ng tr×nh; §éng ®Êt trªn cÊp IX hiÖn nay vÉn ch­a cã biÖn ph¸p phßng chèng. C¸c biÖn ph¸p d­íi ®©y chØ thÝch hîp víi ®éng ®Êt d­íi cÊp IX. - Chän vÞ trÝ x©y dùng chän khu vùc cã ®Þa h×nh b»ng ph¼ng, Ýt bÞ chia c¾t, cÊu t¹o ®Þa chÊt ®¬n gi¶n, mùc n­íi d­íi ®Êt n»m s©u, tr¸nh x©y dùng c«ng tr×nh trªn vïng ®Þa h×nh ph©n c¾t m¹nh, vïng gÇn ®øt gÉy kiÕn t¹o. - Chän vËt liÖu x©y dùng chän lo¹i nhÑ, dÔ ®µn håi, cã chu kú dao ®éng riªng kh¸c chu kú dao ®éng ®Þa chÊn. - Chän kÕt cÊu c«ng tr×nh ch¾c ch¾n, ®èi xøng vµ cã träng t©m c«ng tr×nh ë thÊp. - Dïng gi¶i ph¸p mãng mãng s©u, ®Æt trong ®¸ gèc. - Dïng c¸c thiÕt bÞ gi¶m chÊn.