Giáo trình Thống kê địa chất

có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đơn nguyên địa chất. Vậy thống kê địa chất là một việc làm hết sức quan trọng trong tính toán nền móng. I. LÝ THUYẾT THỐNG KÊ: 1. Trình tự thống kê các chỉ tiêu vật lý : (; ) Bước 1 : Tập hợp số liệu của các chỉ tiêu ở từng lớp đất cho tất cả các hố khoan. Thường các hố khoan được phân chia thành các lớp đất, do đó chỉ cần tập hợp số liệu các đại vật lý của cùng lớp đất ở tất cả các hố khoan. Bước 2 : Tính giá trị trung bình các chỉ tiêu : Với: Ai là giá trị riêng của đặc trưng thí nghiệm riêng trong cùng lớp đất. n số mẫu thí nghiệm của đại lượng A trong cùng lớp đất Bước 3 : Loại bỏ các sai số thô: Loại bỏ giá trị sai lệch quá lớn Ai do thí nghiệm ra khỏi tập hợp khi: , Nếu số lượng mẫu thí nghiệm n £ 25 , Nếu số lượng mẫu thí nghiệm n > 25 Trong đó : : Độ lệch quân phương trung bình n : Tiêu chuẩn thống kê, lấy theo số lượng mẫu thí nghiệm n với độ tin cậy hai phía = 0.95 ( theo cường độ) theo bảng 1.1 sau: bảng 1.1 tra v theo n số lượng mẫu n giá trị v số lượng mẫu n giá trị v số lượng mẫu n giá trị v 6 2.07 18 2.73 30 2.96 7 2.18 19 2.75 31 2.97 8 2.27 20 2.78 32 2.98 9 2.35 21 2.80 33 3.00 10 2.41 22 2.82 34 3.01 11 2.47 23 2.84 35 3.02 12 2.52 24 2.86 36 3.03 13 2.56 25 2.88 37 3.04 14 2.60 26 2.90 38 3.05 15 2.64 27 2.91 39 3.06 16 2.67 28 2.93 40 3.07 17 2.70 29 2.94 41 3.08 Bước 4 : Xác định hệ số biến động v Với : , Điều kiện : v £ [ v ], nếu không thõa mãn điều kiện thì chia nhỏ lớp đất cho thõa mãn điều kiện . Trong đó [ v ] được tra theo bảng 1.2 : Đặc trưng của đất Hệ số biến động [n] Tỷ trọng hạt 0.01 Trọng lượng riêng 0.05 Độ ẩm tự nhiên 0.15 Giới hạn Atterberg 0.15 Module biến dạng 0.30 Chỉ tiêu sức chống cắt 0.30 Cường độ nén một trục 0.40 Bước 5 : Tính giátrị tiêu chuẩn cho mỗi lớp đất: Sau khi loại bỏ các giátrị sai số thô ( nếu có ) ta được tập hợp mới của đại lượng A ( đại lượng vật lý) Khi đó giá trị tiêu chuẩn của đại lượng A là : , với n là số lượng mẫu của cùng lớp đất sau khi đã loại bỏ sai số thô do quá trình thí nghiệm. Bước 6 : Tính toán giá trị tính toán cho mỗi lớp đất : Đối với cường độ nén một trục Rc (Qc) và dung trọng : r = Trong đó : : hệ số phụ thuộc vào độ tin cậy = 0.95 ( theo cường độ) và số bậc tự do n-1 , và Bảng 1.3 tra hệ số với xác suất tin cậy =0.95 : bậc tự do (n-1) với R, ; (n-2) với c, bậc tự do (n-1) với R, ; (n-2) với c, bậc tự do (n-1) với R, ; (n-2) với c, 2 2.92 9 1.83 16 1.75 3 2.35 10 1.81 17 1.74 4 2.13 11 1.80 18 1.73 5 2.01 12 1.78 19 1.73 6 1.94 13 1.77 20 1.72 7 1.90 14 1.76 25 1.71 8 1.86 15 1.75 30 1.70 2. Trình tự thống kê các chỉ tiêu cường độ : (c ; ) Trước khi tính toán loại bỏ các sai số thô ra khỏi tập hợp thí nghiệm. Trình tự tiến hành giống như 4 bước đầu tiên của thống kê chỉ tiêu vật lý, nhưng cần lưu ý mỗi thí nghiệm cắt được tiến hành với 3 cấp áp lực nên phải tập hợp các giá trị ứng với cùng một cấp áp lực trong cùng một lớp đất sau đó tiến hành loại bỏ sai số thô. Bước 5 : Tính giá trị tiêu chuẩn ctc ; jtc : có 2 phương pháp Phương pháp bình phương cực tiểu: ctc = tgjtc = với D = ; = = ; = Phương pháp dùng hàm LINEST trong Excel để thống kê: ( trong phần tính toán dưới ta sử dụng phương pháp hàm Linest) Ta ghi kết quả ứng suất cắt cực đại tmax vào cột 1 các ứng suất pháp s vào cột 2. Sau đó chọn bảng gồm 5 hàng 2 cột, đánh vào lệnh “ = linest ( vị trí dãy số tmax , dãy số s , 1,1) “ xong ấn cùng lúc “ Shirt+ Ctrl + Enter “ Dòng thứ nhất trong ô kết quả ta có tgjtc , ô thứ 2 là ctc Dòng thứ hai trong ô kết quả ta có , ô thứ 2 là Bước 6 : Tính giá trị tính toán ctt ; jtt : Với : , Tính theo TTGHI thì tra theo bảng 1.3 với ( n-2) II. THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT B: Ta sẽ tiến hành thống kê địa chất cho tất cả các lớp đất, nhưng ở đây chỉ thuyết minh cách làm cho lớp đất dày nhất mà thôi. Kết quả thống kê cho các lớp đất khác được trình bày trong phần phụ lục. Các đại lượng thống kê gồm có: Trọng lượng riêng tự nhiên Độ ẩm Hệ số rỗng C,j Ta lựa chọn lớp 1 ( với bề dày tại H1=13.4m, H2= 13.1m, H3= 15.6m) để viết thuyết minh. 1. THỐNG KÊ CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ: 1.1 Trọng lượng riêng tự nhiên: STT Số Hiệu Mẫu gtn lgtn - gtbl (gtn - gtb)2 Ghi chú (kN/m3) (kN/m3) 1 1-1 14.25 0.506 0.256 nhận 2 1-3 14.48 0.276 0.076 nhận 3 1-5 14.31 0.446 0.199 nhận 4 1-7 14.60 0.156 0.024 nhận 5 1-9 15.01 0.254 0.065 nhận 6 1-11 15.32 0.564 0.318 nhận 7 2-1 14.21 0.546 0.298 nhận 8 2-3 14.43 0.326 0.106 nhận 9 2-5 14.67 0.086 0.007 nhận 10 2-7 14.50 0.256 0.065 nhận 11 2-9 14.75 0.006 0.000 nhận 12 2-11 15.14 0.384 0.148 nhận 13 3-1 14.35 0.406 0.165 nhận 14 3-3 14.41 0.346 0.120 nhận 15 3-5 14.90 0.144 0.021 nhận 16 3-7 15.05 0.294 0.087 nhận 17 3-9 15.09 0.334 0.112 nhận 18 3-11 15.44 0.684 0.468 nhận 19 3-13 15.45 0.694 0.482 nhận TỒNG 280.36 3.016 Ta có: =14.756 (kN/m3) ; ; Đặc trưng tiêu chuẩn : (kN/m3) Đặc trưng tính toán : Theo trạng thái giới hạn 1 thì: n = 19 ; (kN/m3) Theo trạng thái giới hạn 2 thì: n = 19 ; (kN/m3) 1.2. Độ ẩm: STT Số Hiệu Mẫu W lW-Wtbl (W-Wtb)2 Ghi chú 1 1-1 0.926 0.107 0.011 nhận 2 1-3 0.873 0.054 0.003 nhận 3 1-5 0.868 0.049 0.002 nhận 4 1-7 0.796 0.023 0.001 nhận 5 1-9 0.760 0.059 0.003 nhận 6 1-11 0.741 0.078 0.006 nhận 7 2-1 0.946 0.127 0.016 nhận 8 2-3 0.904 0.085 0.007 nhận 9 2-5 0.838 0.019 0.000 nhận 10 2-7 0.845 0.026 0.001 nhận 11 2-9 0.783 0.036 0.001 nhận 12 2-11 0.759 0.060 0.004 nhận 13 3-1 0.890 0.071 0.005 nhận 14 3-3 0.859 0.040 0.002 nhận 15 3-5 0.826 0.007 0.000 nhận 16 3-7 0.771 0.048 0.002 nhận 17 3-9 0.747 0.072 0.005 nhận 18 3-11 0.723 0.096 0.009 nhận 19 3-13 0.703 0.116 0.013 nhận TỒNG 15.558 0.093 Ta có: Wtb= 0.819 ; Ta lấy Wtb= Wtc =Wtt = 0.819 = 81.9 % 1.3.Hệ số rỗng: STT Số Hiệu Mẫu e le-etbl (e-etb)2 Ghi chú 1 1-1 2.516 0.299 0.089 nhận 2 1-3 2.369 0.152 0.023 nhận 3 1-5 2.398 0.181 0.033 nhận 4 1-7 2.204 0.013 0.000 nhận 5 1-9 2.057 0.160 0.026 nhận 6 1-11 1.966 0.251 0.063 nhận 7 2-1 2.563 0.346 0.119 nhận 8 2-3 2.434 0.217 0.047 nhận 9 2-5 2.264 0.047 0.002 nhận 10 2-7 2.313 0.096 0.009 nhận 11 2-9 2.152 0.065 0.004 nhận 12 2-11 2.029 0.188 0.036 nhận 13 3-1 2.428 0.211 0.044 nhận 14 3-3 2.359 0.142 0.020 nhận 15 3-5 2.195 0.022 0.001 nhận 16 3-7 2.067 0.150 0.023 nhận 17 3-9 2.019 0.198 0.039 nhận 18 3-11 1.915 0.302 0.091 nhận 19 3-13 1.883 0.334 0.112 nhận TỒNG 42.131 0.781 Ta có: etb= 2.217 ; Ta lấy etb= etc =ett = 2.217 2. THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ: () Loại bỏ sai số: Cấp áp lực () : STT Số Hiệu Mẫu t lt -ttbl (t -ttb)2 Ghi chú (kN/m2) 1 1-1 7.8 1.079 1.164 nhận 2 1-3 8.5 0.379 0.144 nhận 3 1-5 8.1 0.779 0.607 nhận 4 1-7 8.8 0.079 0.006 nhận 5 1-9 9.4 0.521 0.271 nhận 6 1-11 9.9 1.021 1.043 nhận 7 2-1 7.2 1.679 2.819 nhận 8 2-3 8.2 0.679 0.461 nhận 9 2-5 9.0 0.121 0.015 nhận 10 2-7 8.6 0.279 0.078 nhận 11 2-9 9.2 0.321 0.103 nhận 12 2-11 9.6 0.721 0.520 nhận 13 3-1 7.6 1.279 1.636 nhận 14 3-3 8.0 0.879 0.773 nhận 15 3-5 9.3 0.421 0.177 nhận 16 3-7 9.5 0.621 0.386 nhận 17 3-9 9.7 0.821 0.674 nhận 18 3-11 10.0 1.121 1.257 nhận 19 3-13 10.3 1.421 2.019 nhận TỒNG 168.7 14.152 Ta có: =8.879 (kN/m2) ; Cấp áp lực () : STT Số Hiệu Mẫu t lt -ttbl (t -ttb)2 Ghi chú (kN/m2) 1 1-1 8.3 1.289 1.663 nhận 2 1-3 9.1 0.489 0.240 nhận 3 1-5 8.7 0.889 0.791 nhận 4 1-7 9.5 0.089 0.008 nhận 5 1-9 10.2 0.611 0.373 nhận 6 1-11 10.7 1.111 1.233 nhận 7 2-1 7.7 1.889 3.570 nhận 8 2-3 8.8 0.789 0.623 nhận 9 2-5 9.7 0.111 0.012 nhận 10 2-7 9.2 0.389 0.152 nhận 11 2-9 10 0.411 0.169 nhận 12 2-11 10.5 0.911 0.829 nhận 13 3-1 8.1 1.489 2.219 nhận 14 3-3 8.6 0.989 0.979 nhận 15 3-5 10.1 0.511 0.261 nhận 16 3-7 10.3 0.711 0.505 nhận 17 3-9 10.6 1.011 1.021 nhận 18 3-11 10.9 1.311 1.717 nhận 19 3-13 11.2 1.611 2.594 nhận TỒNG 182.2 18.958 Ta có: =9.589 (kN/m2) ; Cấp áp lực () : STT Số Hiệu Mẫu t lt -ttbl (t -ttb)2 Ghi chú (kN/m3) 1 1-1 8.9 1.421 2.019 nhận 2 1-3 9.8 0.521 0.271 nhận 3 1-5 9.3 1.021 1.043 nhận 4 1-7 10.2 0.121 0.015 nhận 5 1-9 11 0.679 0.461 nhận 6 1-11 11.6 1.279 1.636 nhận 7 2-1 8.3 2.021 4.085 nhận 8 2-3 9.4 0.921 0.848 nhận 9 2-5 10.4 0.079 0.006 nhận 10 2-7 9.9 0.421 0.177 nhận 11 2-9 10.7 0.379 0.144 nhận 12 2-11 11.3 0.979 0.958 nhận 13 3-1 8.7 1.621 2.628 nhận 14 3-3 9.2 1.121 1.257 nhận 15 3-5 10.8 0.479 0.229 nhận 16 3-7 11.1 0.779 0.607 nhận 17 3-9 11.4 1.079 1.164 nhận 18 3-11 11.9 1.579 2.493 nhận 19 3-13 12.2 1.879 3.530 nhận TỒNG 196.1 23.572 Ta có: =10.321(kN/m2) ; Giá trị tiêu chuẩn: Ta có: ; ; 0.016 ; 0.356 Giá trị tính toán: Theo trạng thái giới hạn 1 thì: Lực dính : 0.356 ; Vậy : Góc nội ma sát: 0.016 ; Vậy : Theo trạng thái giới hạn 2 thì: Lực dính : 0.356 ; Vậy : Góc nội ma sát: 0.016 ; Vậy : III>PHỤ LỤC: Ta tiến hành thống kê cho các lớp còn lại, sau đó tổng hợp kết quả thì thu được bảng số liệu như sau: Lớp đất Đại lượng Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn Giá trị tính toán Theo TTGH I Theo TTGH II min max min max 2A W % 35.4 e 0.971 gtn kN/m3 18.4 c kN/m2 14.533 j 10o29' 2B W % 29.6 e 0.822 gtn kN/m3 19.041 18.914 19.169 18.963 19.120 c kN/m2 18.124 14.968 21.281 16.140 20.109 j 13o37' 12o50' 14o25' 13o08' 14o07' 2C W % 25.8 e 0.711 gtn kN/m3 19.119 18.892 19.346 18.985 19.253 c kN/m2 27.952 25.047 30.858 26.162 29.743 j 15o34' 14o77' 16o17' 15o12' 16o01' Thấu Kính W % 21.4 e 0.666 gtn kN/m3 19.537 c kN/m2 19.278 3.514 35.042 9.985 28.570 j 14o51' 10o52’ 18o40' 12o31' 17o07' III> BÁO CÁO ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH: Công trình : Khu Nhà Ở Tân Qui Đông Địa điểm : Phường Tân Phong – Quận 7 – TP.Hồ Chí Minh 1. Mở đầu : Công tác khoan khảo sát địa chất phục vụ cho việc thiết kế xây dựng công trình Khu Nhà Ở Tân Qui Đông tại địa điểm Phường Tân Phong – Quận 7 – TP.HCM đã được thực hiện từ ngày 25-08-2000 đến 30-08-2000. Khối lượng đã khảo sát gồm 3 hố khoan, mỗi hố sâu 35.0m. Tổng độ sâu đã khoan là 105m với 53 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dò địa tầng vàthí nghiệm sát định tính chất cơ lý của các lớp đất. 2. Cấu tạo địa chất: Từ mặt đất hiện hữu đến độ sâu đã khảo sát là 35.0m, nền đất tại đây được cấu tạo bỡi 2 lớp đất và 1 lớp thấu kính, thể hiện trên các hình trụ hố khoan và mặt cắt địa chất công trình, theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau: 2.1. Lớp đất số 1: Bùn sét lẫn hữu cơ vân cát bụi, màu xám đến xám xanh, độ dẻo cao – trạng thái rắn mền; có bề dày tại H1 = 13.4 m; H2 = 13.1 m; H3 = 15.6 m. Chia làm 2 lớp nhỏ: 2.1.1Lớp 1a: Có bề dày tại H1 = 7.0m; H2 = 7.0 m; H3 = 7.0 m, với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Dung trọng tự nhiên: 1.460(g/cm3) Dung trọng đẩy nổi: 0.468(g/cm3) Lực dính đơn vị : 0.074(kG/cm2) Góc ma sát trong : 2o35’ 2.1.2Lớp 1b: Có bề dày tại H1 = 6.4m; H2 = 6.1 m; H3 = 8.6 m, với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Dung trọng tự nhiên: 1.460(g/cm3) Dung trọng đẩy nổi: 0.520(g/cm3) Lực dính đơn vị : 0.074(kG/cm2) Góc ma sát trong : 2o35’ 2.2. Lớp đất số 2: Sét lẫn bột và ít cát, màu xám xanh / nâu nhạt đến xám , độ dẻo cao – trạng thái thay đổi từ dẻo đến mền, dẻo cứng đến nửa cứng, gồm 3 lớp: 2.2.1 Lớp 2a: Trạng thái dẻo mền, có bề dày tại H1 = 1.9 m, với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Dung trọng tự nhiên: 1.840(g/cm3) Dung trọng đẩy nổi: 0.852(g/cm3) Lực dính đơn vị : 0.145(kG/cm2) Góc ma sát trong : 10o29’ 2.2.2 Lớp 2b: Trạng thái dẻo cứng, có bề dày tại H1 = 14.1 m, H2 = 12.1 m, H3 = 13.2 m, với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Dung trọng tự nhiên: 1.891(g/cm3) Dung trọng đẩy nổi: 0.913(g/cm3) Lực dính đơn vị : 0.148(kG/cm2) Góc ma sát trong : 12o45’ 2.2.3 Lớp 2c: Trạng thái nửa cứng, có bề dày tại H1 = 3.8 m, H2 = 7.2 m, H3 = 3.7 m, với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Dung trọng tự nhiên: 1.961 (g/cm3) Dung trọng đẩy nổi: 0.977(g/cm3) Lực dính đơn vị : 0.226(kG/cm2) Góc ma sát trong : 14o18’ 2.3. Lớp thấu kính: Trong lớp sét này, có xen kẹp lớp thấu kính sét pha nhiều cát, màu xám trắng đến vàng nâu, độ dẻo trung bình – trạng thái nửa cứng đến dẻo cứng như sau: Tại Hố khoan số 1 : Trạng thái nửa cứng, dày H1 = 1.8 m Tại Hố khoan số 2 và 3 : Trạng thái dẻo cứng, có bề dày H2 = 2.6 m ; H3 = 2.5 m Với các tính chất cơ lý đặc trưng như sau: Dung trọng tự nhiên: 1.895(g/cm3) Dung trọng đẩy nổi: 0.963(g/cm3) Lực dính đơn vị : 0.193(kG/cm2) Góc ma sát trong : 14o50’ Trong phạm vi khảo sát, địa tầng khu vực chấm dứt ở đây..