Tài liệu Nghiên cứu quy luật lan truyền sóng trong nền đất do một số hoạt động xây dựng công trình giao thông trên địa bàn tỉnh trà vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HỌ VÀ TÊN: TRẦM CHÍ THIỆN TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ----    ---- TRẦM CHÍ THIỆN CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGHIÊN CỨU QUY LUẬT LAN TRUYỀN SÓNG TRONG NỀN ĐẤT DO MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG KHOÁ 31.XGT TRÀ VINH ĐÀ NẴNG – Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ----    ---- TRẦM CHÍ THIỆN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUY LUẬT LAN TRUYỀN SÓNG TRONG NỀN ĐẤT DO MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông Mã số: 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Nguyễn Lan Đà Nẵng – Năm 2017 LỜI CẢM ƠN Học vi xi ch th h cảm ơ Thầy giáo TS. Nguyễn Lan đã tận tình – dạy bảo, hƣớng dẫn trong quá trình thực hiện và hoàn thiện luậ vă . Xin chân thành cảm ơ Ba giám hiệu Trƣờ g Đại học Bách hoa - Đại học Đ Nẵ g đã tạo điều kiện cho học vi đƣợc tham gia lớp học và thực hiện luậ vă tốt nghiệp. Cảm ơ Ba đ o tạo Sau đại học, qu Thầy Cô, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đƣờ g, Trƣờ g Đại học Bách hoa - Đại học Đ Nẵng, cùng Ban giám đốc, viên chức lao động Ban quản lý dự á đầu tƣ x y dựng các công trình dân dụng và công nghiệp tỉ h Tr Vi h, gia đì h, bạ bè đã động viên, tạo điều kiện và giúp đỡ cho học vi tro g thời gia học cao học v ho th h uậ vă tốt nghiệp này. Do ă g ực bản thân và thời gian nghiên cứu còn hạn chế, luậ vă chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, tồn tại. Học vi rất mong nhậ đƣợc những ý kiến đó g góp từ phía quý thầy cô và bạ bè đồng nghiệp để luậ vă đƣợc hoàn thiệ hơ . Đà Nẵng, tháng 9 năm 2017 Tác giả luận văn Trầm Chí Thiện LỜI CAM ĐOAN Tác giả xi cam đoa đ y cô g trì h ghi cứu của tác giả. Các số liệu, kết quả tính toán và kết quả nghiên cứu trong luậ vă tru g thực, không sao chép bất kỳ nguồn nào dƣới mọi hình thức. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đú g quy định. Tác giả luận văn Trầm Chí Thiện TÓM TẮT NGHIÊN CỨU QUY LUẬT LAN TRUYỀN SÓNG TRONG NỀN ĐẤT DO MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH TRÀ VINH Học vi : Trầm Chí Thiệ Chuy g h: Kỹ thuật x y dự g cô g trì h giao thông Mã số: 60.58.02.05 Khóa: K31.XGT_Trƣờ g Đại học Bách hoa – Đại học Đ Nẵ g Tóm tắt - Hoạt độ g u ru g ề đƣờ g tro g quá trì h thi cô g x y dự g gây a truyề só g chấ độ g tro g ề đất ả h hƣở g rất ớ đế cô g trì h cậ . Nếu mức độ ru g chấ quá ớ có thể g y ra hiều sự cố đá g tiếc hƣ sụt ú ề , g y ứt tƣờ g, thậm chí g y sụp đổ cô g trì h cậ g y ra hậu quả rất ghi m trọ g, gây ra tra h chấp giữa gƣời d hu vực x y dự g v chủ dự á v g y ã g phí ớ tro g đầu tƣ. Luậ vă y ết hợp ph tích thuyết v thực ghiệm, hằm iểm chứ g tại hiệ trƣờ g, xác đị h cô g thức suy giảm v bá í h ru g độ g có thể g y hƣ hỏ g các cô g trì h cậ đối của u ru g. Từ đó dự báo đƣợc đủ ti cậy phạm vi ả h hƣở g do hoạt độ g u ru g è đƣờ g g y ra tr địa b tỉ h Tr Vi h, giúp gƣời x y dự g m cơ sở cho qui hoạch, ựa chọ cô g ghệ thi cô g, thiết ế biệ pháp giảm chấ hằm giảm thiểu rủi ro cho các cô g trì h xu g qua h, tiết iệm chi phí đầu tƣ v xác đị h phạm vị giải phó g mặt bằ g cầ thiết hi thi cô g x y dự g. TỪ KHÓA: Vậ tốc đỉ h chất điểm, u ru g, ru g độ g, a truyề só g, guồ rung, phầ tử hữu hạ , bá í h ả h hƣờ g, vậ tốc ru g giới hạ . Abstract – Vibrating roller activities in road construction work the ground wave propagation it damage to the neighboring buildings. If the level of vibration is high, damage will be massive as: subsiding area, cracks in the wall, even neighboring buildings are collapsed so disastrous consequence, this caused disputes between people, the construction area and the project owners, causing great waste in investment. This dissertation combines theoretical and empirical analysis, to verify the field, determine the attenuation formula and the radius of vibration that can damage neighboring buildings of the vibrating roller. From this, it is predicted that the impact of road vibration in Tra Vinh will be sufficiently trusted, help builders as the basis for the planning, selection of construction technology, design of damping measures to minimize the risk of surrounding buildings, save on investment costs and define range of the edge when required to make the building. Key words - Peak particle velocity (PPV), vibrating roller, vibration, wave propagation, vibration sources, Finite Element (FEM), radius influence; vibration limit velocity. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chƣơng 1.................................................................................................................... 3 Tổng quan về sóng chấn động do hoạt động............................................................ 3 thi công xây dựng lên công trình lân cận ................................................................. 3 1.1. Khái iệm chu g về a truyề só g tro g ề đất do guồ ru g ................................... 3 1.1.1. Só g địa chấ .............................................................................................. 3 1.1.2. Só g tro g ề đất do guồ ru g .............................................................. 3 1.1.3. Tốc độ truyề só g ...................................................................................... 4 1.1.4. Vị trí địa , điều iệ tự hi v đặc điểm guồ ru g tro g phạm vi ghi cứu của đề t i. ............................................................................................ 5 1.1.5. Đặc điểm guồ ru g .................................................................................. 7 1.2. Các qui đị h giới hạ mức độ ru g chấ đối với cô g trì h cậ . .............................. 11 1.3. Kết uậ .................................................................................................................................. 15 Chƣơng 2.................................................................................................................. 16 CƠ SỞ PHÂN TÍCH SỰ LAN TRUYỀN SÓNG TRONG NỀN ĐẤT ................ 16 2.1. Cơ sở thuyết mô tả só g a truyề tro g ề đất ......................................................... 16 2.1.1. Phƣơ g trì h só g tro g môi trƣờ g đ hồi vô hạ ................................ 16 2.1.2. Sự a truyề só g tro g bá hô g gia đ hồi..................................... 19 2.1.3. Sự phụ thuộc của bi độ của só g mặt Ray eigh v o hoả g cách ........ 21 2.1.4. Đá h giá thực ghiệm ............................................................................... 23 2.2. Ví dụ ph tích ...................................................................................................................... 26 2.2.1. Giới thiệu phầ mềm Midas GTS NX ...................................................... 26 2.2.2. Phƣơ g pháp phầ tử hữu hạ .................................................................. 26 2.2.3. Phƣơ g pháp ph tích ịch sử thời gia (Time History A a ysis) .......... 27 2.2.4. Mô hì h hóa v ph tích chấ độ g ........................................................ 27 2.3. Kết quả ph tích: ................................................................................................................. 35 2.4. Nhậ xét, đá h giá v ết uậ ............................................................................................. 36 Chƣơng 3.................................................................................................................. 40 THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH QUI LUẬT LAN TRUYỀN SÓNG CHẤN ĐỘNG DO HOẠT ĐỘNG CỦA LU RUNG, SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM ............................................................................. 40 3.1. Hiệ trƣờ g đo ru g – guồ g y chấ độ g..................................................................... 40 3.2. Thiết bị đo ru g chấ ............................................................................................................ 42 3.3. Phƣơ g pháp đo đạc v mô tả thí ghiệm .......................................................................... 42 3.4. Kết quả đo ru g v phổ só g chấ độ g ............................................................................ 46 3.5. Nhậ xét v ết uậ ............................................................................................................. 50 3.6. So sá h ết quả ph tích giữa thuyết v thực ghiệm. ................................................ 53 PHẦN CUỐI ............................................................................................................ 55 Kết luận và kiến nghị .............................................................................................. 55 phụ lục 2 - 1 ............................................................................................................. 57 phụ lục 3 - 1 ............................................................................................................. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 72 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. Tên bảng Thô g số ỹ thuật xe u ru g một bá h sắt Giá trị tối đa cho phép về mức gia tốc ru g đối với hoạt độ g xây dự g (QCVN 27:2010/BTNMT) Mức gia tốc ru g Giá trị vậ tốc ru g giới hạ đối với cô g trì h hi chịu tác độ g ru g giá đoạ (TCVN 7378: 2004) Giá trị vậ tốc ru g giới hạ đối với cô g trì h hi chịu tác độ g ru g i tục (TCVN 7378: 2004) Đặc tí h ru g độ g của một số thiết bị v phƣơ g tiệ đƣợc dù g phổ biế tro g sả xuất cô g ghiệp, x y dự g, giao thô g v d dụ g (TCVN 7378: 2004) Đá h giá ả h hƣở g dao độ g ề đất cô g trì h theo Ti u chuẩ DIN 4150-3:1999 Thố g vật iệu Tổ g hợp ết quả các giá trị vậ tốc dao độ g ớ hất (mm/s) Xác đị h vậ tốc giới hạ theo TCVN 7378-2004 Tổ g hợp ết quả bá í h ả h hƣở g (m) Tham số ỹ thuật hi đo dao độ g tại vị trí thí ghiệm số 1. Tổ g hợp ết quả các giá trị vậ tốc dao độ g ớ hất (mm/s) Xác đị h vậ tốc giới hạ theo TCVN 7378-2004 Tổ g hợp ết quả bá í h ả h hƣở g (m) Trang 8 11 12 12 13 14 14 29 36 38 38 445 50 51 52 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu 1.1. 1.2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 2.11. 2.12. 2.13. 2.14. 2.15. 2.16. 2.17. 2.18. 2.19. 2.20. 2.21. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. Tên hình vẽ Mô tả xe lu Hamm; xe lu Bomag; xe lu Sakai Thô g số ỹ thuật xe u ru g một bá h sắt SaKai Phâ tố ứ g suất Biế dạ g ề đất do só g hối Sơ đồ chuyể độ g chất điểm hi truyề só g R (Ray eigh) Sơ đồ chuyể độ g chất điểm hi truyề só g Love Vậ tốc ớ hất của chất điểm Sự suy giảm vậ tốc ớ hất của chất điểm Hệ thố g cách y ru g độ g Mặt cắt mô phỏ g địa chất địa hì h hu vực thực ghiệm Khai báo vật iệu Mô hì h hóa dạ g hối 3D Khởi tạo điều iệ bi cho hối 3D Gá điều iệ bi cho hối Chạy tham số tro g Eige va ue Kết quả tham số sau hi ph tích Gá tải trọ g độ g H m tải trọ g độ g của u ru g Chạy chƣơ g trì h tí h toá hi đã gá tải trọ g Phổ di chuyể của u ru g Hiệu ứ g a truyề só g Chuyể vị tại các út của mô hì h Qua hệ vậ tốc v bá í h V-R Vị trí hiệ trƣờ g đo ru g Lu ru g thí ghiệm Sa ai SV91 Hì h trụ ỗ hoa Cô g trì h h d cận Cảm biế đo ru g Geopho e Card NI thu hậ tí hiệu từ cảm biế Sơ đồ bố trí đầu đo ru g chấ tr hiệ trƣờ g Xác đị h hiệ trƣờ g đo ru g Sơ đồ bố trí đầu đo thực tr hiệ trƣờ g vị trí 1 Lắp đặt cọc v ch cảm biế Lắp đặt cảm biế Geopho e v o vị trí đo ru g Trang 9 10 17 19 20 20 24 24 25 28 28 29 30 30 31 31 32 32 33 33 34 35 37 40 40 41 41 42 42 43 43 43 44 44 3.12. 3.13. 3.14. 3.15. 3.16. 3.17. 3.18. Kiểm tra ết ối cảm biế Geopho e với Card NI Lắp đặt thiết bị v thực ghiệm đo đạc điểm 2 Qua hệ vậ tốc v bá í h V-R Qua hệ vậ tốc v bá í h ( u ru g di chuyể – hô g giảm chấ ) Qua hệ vậ tốc v bá í h ( u ru g tại chổ – hô g giảm chấ ) Qua hệ vậ tốc v bá í h ( u ru g di chuyể –giảm chấ ) Qua hệ vậ tốc v bá í h ( u ru g tại chổ – giảm chấ ) 45 46 51 53 53 53 54 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Tỉnh Trà Vinh thuộc khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, là một vù g đất ven biể , do đất phù sa bồi đắp, có địa chất rất đa dạng và yếu. Trong nhữ g ăm gầ đ y, với sự quan tâm của Tru g ƣơ g, Tr Vi h g y c g đƣợc đầu tƣ v phát triển, cụ thể nhiều dự án trọ g điểm quốc gia đƣợc đầu tƣ tại Tr Vi h hƣ: Dự án Cầu Cổ Chiên nối liền tỉnh Bến Tre và Trà Vinh; Cầu Đại Ngãi nối liền tỉ h Sóc Tră g v Tr Vi h; Dự án Nâng cấp mở rộng quốc lộ 53 từ Tỉ h Vĩ h Lo g đến Thị xã Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh; Dự án Mở rộng quốc lộ 60 từ tỉnh Bế Tre đến huyện Tiểu Cần tỉnh Trà Vinh; Về Kết cấu hạ tầng phục vụ kinh tế biể hƣ: Dự án Cầu Láng Chim, dự án hu eo, đậu, tránh, trú bão cho tàu cá cửa Cung Hầu huyện Cầu Ngang; Dự án khu eo, đậu, tránh, trú bão cho tàu cá cửa Định An, huyệ Tr Cú; Dự á Kè bảo vệ xung yếu bờ biển xã Hiệp Thạnh, thị xã Duyên Hải; Dự án nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1, Duyên Hải 3; Cơ sở hạ tầ g Tru g t m điện lực Duyên Hải và Cảng biể Tru g t m điện lực Duyên Hải; Các dự á hạ tầ g Khu Ki h tế Đị h A ; Dự án Luồng cho tàu biển có trọng tải lớn vào sông Hậu tỉnh Trà Vinh... Nghị quyết Đại hội đại biểu Đảng bộ tỉnh Trà Vinh lần thứ X, nhiệm kỳ 2015 – 2020 nêu rõ: “Huy động tối đa các nguồn lực đầu tư xây dựng kết cấu hạ tầng, nhất là hạ tầng Khu kinh tế Định An, mời gọi đầu tư Khu công nghiệp, đô thị và dịch vụ hiện đại, xem đây là khâu đột phá để phát triển công nghiệp; xây dựng nông thôn mới, giảm nghèo nhanh và bền vững. Tập trung xây dựng thành phố Trà Vinh trở thành đô thị loại II; phấn đấu xây dựng thị xã Duyên Hải trở thành đô thị loại III, thị trấn Cầu Quan đủ điều kiện lên đô thị loại IV”. Để hoàn thành nghị quyết tỉ h đảng bộ đề ra, từ ay đế ăm 2020 v hững ăm tiếp theo tỉnh Trà Vinh có nhu cầu rất lớn về đầu tƣ cơ sở hạ tầng. Trong quá trình thi công xây dựng sẽ ả h hƣởng rất lớ đến hiện trạng khu vực và công trình lân cận, trong nhiều trƣờng hợp do chƣa đá h giá đƣợc những ả h hƣởng chấ độ g đối với công trình lân cậ đã để xảy ra nhiều sự cố đá g tiết hƣ sụt lún nền, gây nứt tƣờng và thậm chí gây sụp đổ công trình lân cận gây ra hậu quả rất nghiêm trọng và lãng phí tro g đầu tƣ. Do đó, việc “nghiên cứu quy luật lan truyền sóng trong nền đất do một số hoạt động xây dựng công trình giao thông trên địa bàn tỉnh Trà Vinh” là rất cần thiết. Nhờ những nghiên cứu này, dự báo đƣợc đủ tin cậy phạm vi ả h hƣởng do hoạt động xây dự g g y ra, gƣời xây dựng sẽ không ngần ngại quyết định biện pháp thi công phù hợp hạn chế gây nguy hiểm các công trình lân cận, tiết kiệm chi phí đầu tƣ và tính toán chính xác phạm vị giải phóng mặt bằng cần thiết khi thi công xây dựng. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Xác định qui luật lan truyền sóng chấ động trong nề đất một số hoạt động thi công xây dự g cô g trì h giao thô g, đá h giá phạm vi ả h hƣởng của chấ độ g đến công trình lân cận, kiến nghị giải pháp giảm chấ động. 2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tƣợng nghiên cứu: Quy luật lan truyền sóng do hoạt động lu rung nền đƣờng gây ra. - Phạm vi nghiên cứu: Xác định qui luật lan truyền sóng trong nề đất do hoạt động lu rung nề đƣờng trên nề địa chất điể hì h địa bàn tỉ h Tr Vi h, xác định phạm vi ả h hƣởng. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Kết hợp phân tích lý thuyết và thực nghiệm kiểm chứng. 5. Kết quả dự kiến Kết quả nghiên cứu dự kiế giúp cho gƣời thiết kế và thi công xây dựng dự báo đƣợc phạm vi ả h hƣởng của chấ động do một số hoạt động thi công xây dựng công trì h giao thô g tr địa bàn tỉ h Tr Vi h, qua đó quyết định giải pháp thi công phù hợp, đảm bảo an toàn và kinh phí thấp nhất. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SÓNG CHẤN ĐỘNG DO HOẠT ĐỘNG THI CÔNG XÂY DỰNG LÊN CÔNG TRÌNH LÂN CẬN 1.1. Khái niệm chung về lan truyền sóng trong nền đất do nguồn rung 1.1.1. Sóng địa chấn Só g địa chấn thuộc dạng sóng cơ học, ă g ƣợ g đƣợc truyền qua các lớp của trái đất phát sinh từ nguồn chấ độ g tro g đất hƣ độ g đất, núi lửa, nổ mì , đập, rung... Các loại só g địa chấn: - Sóng khối hay còn gọi là sóng thể tích gồm hai loại khác nhau về bản chất đó là sóng nén (ký hiệu P) và sóng cắt (ký hiệu S). - Sóng mặt: Khi sóng khối lên tới mặt đất phản xạ lại tạo thành song mặt gây chuyể động mạnh nề đất ở các lớp mặt, có hai loại là sóng Rayleigh (ký hiệu R) và sóng Love (ký hiệu là Q). 1.1.2. Sóng trong nền đất do nguồn rung Chấ động rung (hay rung động) phát sinh từ yếu tố tự nhiên và yếu tố con gƣời. Hoạt động kiến tạo trong vỏ Trái Đất hƣ độ g đất, núi lửa là các hiệ tƣợng tự hi , ă g ƣợng giải phóng ra truyề b dƣới mặt đất tạo các ru g động ở nhiều cấp độ hác hau. Đ y hững hiệ tƣợng mà thời điểm phát si h, co gƣời chƣa ho to xác đị h trƣớc đƣợc. Các nguồn phát sinh chấ động gây ra do hoạt động của co gƣời hƣ: hoạt độ g giao thô g đƣờng bộ, đƣờng sắt; vận hành các thiết bị công nghiệp hƣ các máy nghiền sàng, máy quay y t m tro g đúc b tô g v ghiề xi mă g, bơm thủy lực; hoạt động thi công xây dựng sử dụ g búa máy đó g cọc bê tông vào nền móng công trình, lu lèn nề đƣờng; các vụ nổ trong khai thác khoáng sản, thi công hầm… Sóng do nguồn rung gây ra trong nề đất cách nguồn rung một khoảng cách bao gồm các só g cơ bản sau: sóng nén (P); sóng cắt (S) và Sóng Rayleigh(R). Sóng P, sóng S và sóng R di chuyển với tốc độ hác hau. Só g P đi ha h nhất, sau đó só g S v só g R. Dọc theo mặt đất, sóng P và sóng S tiêu tán nhanh hơ só g R. Do đó, só g R g y xáo trộn lớn nhất ở mặt nền và có thể nhận biết rõ ràng từ một khoảng cách xa nguồn rung. - Só g é (P): só g y đƣợc truyề đi do thay đổi thể tích của vật chất, gây biến dạ g éo v é tro g ò g đất. Hƣớng chuyể động của các hạt vật chất trùng với hƣớng chuyể động của sóng. Sóng P có khả ă g truyền qua nề đá cứng hƣ Gra it v chất lỏ g hƣ du g ham úi ửa hoặc ƣớc biển. - Sóng cắt (S): Hƣớng chuyể động của các phần tử vật chất vuông góc với hƣớng di chuyển của sóng. Sóng S gây ra hiệ tƣợng xoắn và cắt mà không làm thay 4 đổi thể tích của môi trƣờng sóng. Sóng này không thể lan truyề tro g môi trƣờng lỏng v hí vì môi trƣờng này không chịu ứng suất cắt. Ở mặt đất sóng S gây chuyể động theo phƣơ g ga g v phƣơ g đứng. - Sóng Rayleigh (R): là loại sóng làm cho các phần tử vật chất chuyể động theo quỹ đạo hình ellipse trong mặt phẳng thẳ g đứng song song với hƣớng truyền sóng. Chuyể độ g y tƣơ g tự chuyể động sóng biển gây ra nén hoặc kéo và cắt trong nề đất. 1.1.3. Tốc độ truyền sóng 1.1.3.1. Đối với động đất Tốc độ truyền của sóng P và sóng S phụ thuộc vào mật độ và tính chất đ hồi của các lớp tạo nên nề đất v đá m chú g đi qua, đất, đá c g cứng, nén càng chặt tốc độ truyền sóng càng lớn. * Nếu môi trƣờ g đ hồi tƣởng vô hạ , đồng nhất v đẳ g hƣớng tốc độ của só g P v só g S đƣợc xác định theo công thức: VP  E (1  v) (1.1);  (1  v)(1  2v) Tro g đó: E: Modu đ môi trừơ g truyền sóng. VS  E (1.2) 2  (1  v) hồi; G: Modun cắt;  : Tỷ trọng; v : Hệ số Poisson của - Tỉ số vậ tốc giữa só g S v só g P : VS 1  2v (1.3)  VP 2(1  v) - Nếu hệ số Poisson của đất thô g thƣờng nằm trong phạm vi: V=0.3÷0.5 thì 0≤vS≤0.5vP. - Tốc độ của sóng P khoảng 1.5÷8 km/s - Tốc độ của sóng S chậm hơ , hoảng 50%÷60% tốc độ của sóng P * Sóng mặt Ray eigh R thƣờng chậm hơ só g hối S, có thể xác định gần đú g tốc độ só g R hƣ sau: vR≈0.92vS. Bi độ của sóng khối P và S giảm tuyến tính khi khoảng cách với chấn tiêu tă g. Bi độ của sóng mặt giảm tỉ lệ nghịch với că bậc hai của khoảng cách chấn ti u. Do đó, sóng mặt tắt ha h hơ só g hối. 1.1.3.2. Đối với nguồn rung. Trên mặt nề đất, só g R g y ra ru g động lớn nhất và có thể cảm nhận rõ từ một khoảng cách xa nguồ ru g vì só g P v só g S ti u tá ha h hơ só g R. Ví dụ: Khi nguồn rung tạo ra lực kích thích tác động thẳng góc với phƣơ g truyền sóng thì sóng R chiếm 67% tổ g ă g ƣợng, sóng S chiếm 26% và sóng P chiếm 7% (Richart et al 1970). Để mô tả sự suy giảm sự lan truyền sóng chấ động trong nề đất có nhiều công 5 thức thực nghiệm để xác đị h. Tro g đó, phƣơng pháp tỷ lệ theo khoả g cách đƣợc giới thiệu theo công thức dƣới đ y đƣợc sử dụng rộng rãi cho hoạt động nổ mìn và đó g cọc (Svinkin 1999 and Wiss 1981) [8, 9]. (1.4) Trong đó: + V - Vận tốc chất đỉnh tại điểm cách khoảng R từ nguồn rung; + W - Nă g ƣợng của nguồn gây rung; + k và n - Các tham số thực nghiệm xác định từ đồ thị quan hệ V và R trên trục logarit. Ghi chú: Xây dự g đồ thị quan hệ V v R (Phƣơ g pháp, thiết bị đo ru g chấn theo hƣớng dẫn tại TCVN 7378: 2004 và sẽ đƣợc mô tả chi tiết ở chƣơ g III). + Sử dụng Hệ thống thiết bị đo ru g độ g thƣờng bao gồm: Các cảm biến rung (transducers), hệ thống thu thập tín hiệu dao động (dattalogger) và phần mềm thu thập, xử lý tín hiệu dao động (software). + Tƣơ g ứng với mỗi điểm đo ta có đƣợc cặp trị số Vi (mm/s) - Ri (m). Từ số liệu các điểm đo (Vi, Ri) ta x y dự g đƣờng cong quan hệ V-R tƣơ g ứng cho mỗi loại nguồn rung; Wiss (1981) cho rằng, k và n là cố định cho mỗi tổ hợp nguồn rung và loại đất. Phƣơ g pháp y hô g thể sử dụng mà không dùng các số liệu đo đạc chi tiết tại hiện trƣờng. Nhiều bản cập nhật phƣơ g pháp y đã đƣợc đề xuất. Ví dụ: New (1986) [6], Svi i (1999) [8] v Ha so v các đồng nghiệp (2006) cho nhiều loại công nghệ hạ cọc và nổ mì hác hau. Nói chu g, các phƣơ g pháp y hô g phù hợp để dùng đá h giá sự ru g động do các nguồn rung khác nhau nếu hƣ hô g tìm hiểu kỹ về mức độ nă g ƣợng tại nguồn rung 1.1.4. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và đặc điểm nguồn rung trong phạm vi nghiên cứu của đề tài. 1.1.4.1. Vị trí địa lý Trà Vinh nằm là một trong những tỉnh thuộc khu vực Đồng bằng sông Cửu Lo g, vù g đất nằm giữa sông Hậu và sông Cổ Chiê . Tọa độ địa từ 9 31 46 đế 10 04 5” vĩ độ Bắc v 105 57 16” đế 106 36 04” i h độ Đô g. Phía Bắc giáp với tỉ h Vĩ h Lo g, phía Đô g Bắc giáp tỉnh Bế Tre v gă cách qua sô g Cổ Chiên (Hiệ ay đã ối liền hai bờ bằng cầu Cổ Chiên), phía T y v T y Nam giáp tỉ h Sóc Tră g bởi Sô g Hậu (Chính phủ đã đầu tƣ dự án Cầu Đại Ngãi nối liền hai tỉnh), phía Nam v Đô g Nam giáp biể Đô g với tổng chiều d i hơ 65 m bờ biển. 6 1.1.4.2. Khí hậu Khí hậu ma g tí h chất hiệt đới gió mùa ve biể , chịu tác độ g mạ h của gió chƣớ g. Thời tiết tro g ăm đƣợc chia th h hai mùa rõ rệt mùa mƣa (từ thá g 5 đế thá g 11) v mùa ắ g (từ th g 11 đế thá g 4). Tro g hữ g ăm gầ đ y do hiệ tƣợ g biế đổi hí hậu to cầu. diễ biế thời tiết tro g tỉ h cũ g thay đổi phức tạp hiệ tƣợ g ph mùa cũ g thay đổi, hiệt độ trung bình tă g tro g ăm tă g. Nhiệt độ tru g bì h giữa các thá g biế thi từ 260 ÷ 280C, cao hất v o thá g 4 v thấp hất v o thá g 1. Độ ẩm tru g bì h 83-85%/ ăm, ƣợ g mƣa tru g bì h 1.500 mm, ít khi bị ả h hƣở g bởi bão, ũ v rất thuậ ợi cho đầu tƣ, sả xuất i h doa h. 1.1.4.3. Đặc điểm địa hình: Địa hình mang tính chất vù g đồng bằng ven biển, chịu ả h hƣởng bởi sự giao thoa giữa sông và biể đã hì h th h các vù g trũ g, phẳng xen lẫn các giồng cát, các huyện phía bắc có địa hình bằng phẳ g hơ các huyện ven biể . Địa hình dọc theo 2 bờ sô g thƣờng cao, vào sâu nội đồng bị các giồng cát hình cánh cung chia cắt tạo nên các vù g trũ g cục bộ, xu thế độ dốc chỉ thể hiện ở trên từ g cá h đồng. Cao trình biến thiên của tỉnh từ 0,1 m – 1,0 m chiếm 66% diện tích tự nhiên. Địa hình cao nhất trên 4,0 m gồm đỉnh các giồng cát phân bố ở xã Nhị Trƣờ g, xã Lo g Sơ (huyệ Cầu Nga g); xã Ngọc Bi (huyệ Tr Cú) Lo g Hữu (Duyên Hải). Địa hình thấp nhất dƣới 0,4 m tập trung tại các cá h đồ g trũ g ở xã Tập Sơ , xã Ngãi Xuy huyệ Tr Cú, xã Tha h Mỹ huyệ Ch u Th h; xã Mỹ Ho , xã Mỹ Lo g, xã Hiệp Mỹ huyệ Cầu Nga g v xã Lo g Vĩ h huyệ Duy Hải. Nhì chu g địa hì h với các cao độ hác hau việc đầu tƣ cải tạo đồ g ruộ g, x y dự g cơ sở hạ tầng trong tỉ h há tố ém. 1.1.4.4. Địa chất Đặc điểm địa chất ma g tí h phù sa bồi đắp u g y, đặc biệt phát triể các trầm tích hạt sét, hạt cát đại diệ các ớp bù sét, sét, sét pha, cát hạt hỏ, mặt cắt địa chất đại diệ theo hƣớ g từ tr xuố g gồm - Lớp sét trạ g thái dẻo cứ g, ớp y có hả ă g chịu ực v sức chịu tải cho phép tru g bì h, với chiều d y mỏ g v phạm vi ph bố tƣơ g đối rộ g. - Các ớp bù sét pha v bù sét, ớp y có hả ă g chịu ực v sức chịu tải cho phép rất thấp, bề d y ớp rất ớ ph bố rộ g. - Lớp sét trạ g thái chảy, ớp y có hả ă g chịu ực v sức chịu tải cho phép thấp, với chiều d y mỏ g v phạm vi ph bố rộ g. - Lớp sét trạ g thái dẻo mềm, ớp y có hả ă g chịu ực v sức chịu tải cho phép thấp, với chiều d y rất ớ v phạm vi ph bố rộ g. - Lớp sét pha trạ g thái cứ g, ớp y có hả ă g chịu ực v sức chịu tải cho phép cao hƣ g chiều d y mỏ g v phạm vi ph bố hẹp, chỉ xuất hiệ dƣới dạ g thấu kính. 7 - Lớp cát hạt hỏ ết cấu chặt vừa, ớp y có hả ă g chịu ực tƣơ g đối tốt, sức chịu tải cho phép há cao với chiều d y ớ v vi phạm ph bố rộ g. - Lớp sét pha trạng thái cứng, lớp này có khả ă g chịu lực và sức chịu tải cho phép cao hƣ g chiều dày mỏng và phạm vi phân bố hẹp. - Lớp cát hạt nhỏ kết cấu chặt, lớp này có khả ă g chịu lực tƣơ g đối tốt, sức chịu tải cho phép há cao, hƣ g chiều d y hô g đồ g điều và phạm vi phân bố rộng. - Lớp cát hạt nhỏ kết cấu rất chặt, lớp này có khả ă g chịu lực tốt, sức chịu tải cho phép cao, với chiều dày khá lớn và phạm vi phân bố rộng. - Lớp sét pha trạng thái nửa cứng, lớp này có khả ă g chịu lực và sức chịu tải cho phép khá cao, với chiều dày lớ hƣ g chƣa đá h giá đƣợc hết vi phạm phân bố. - Lớp cát sạn vừa kết cầu chặt, lớp này có khả ă g chịu lực tƣơ g đối tốt, sức chịu tải cho phép khá cao, với chiều dày trung bình và phạm vi phân bố hẹp. - Lớp sét trạng thái cứng, lớp này có khả ă g chịu lực và sức chịu tải cho phép há cao, hƣ g chƣa đá h giá đƣợc hết chiều d y cũ g hƣ phạm vi phân bố. Nhì chu g địa tầng khu vực có cấu trúc tƣơ g đối phức tạp, các lớp đất có chiều d y hô g đều và phân bố không liên tục nằm xen kẽ nhau. Các lớp bùn sét pha, bùn sét, sét chảy có bề dày rất lớn và phân bố rộng khắp khu vực nghiên cứu, dễ gây các hiệ tƣợ g trƣợt lở, sụt lún và gây biến dạng cho công trình. Vì vậy tùy theo loại và cấp tải trọng của công trình có thể chọn những giải pháp xử lý thích hợp để bảo đảm ổ định cho công trình. 1.1.4.5. Thủy văn Nguồ cu g cấp ƣớc chủ yếu 2 sô g ớ : sông Cổ Chi v sô g Hậu. Ngoài các sông chính này cò có hệ thố g sô g h chằ g chịt tạo hệ thố g dò g chảy ƣu thô g tr to tỉ h, cu g cấp ƣớc tƣới v o mùa hô v ti u ú g v o mùa ũ v chịu ả h hƣở g của chế độ bá hật triều Biể Đô g, có thể ợi dụ g triều để tƣới ti u tự chảy. H g ăm có tr 90% đất tự hi bị hiễm mặ với chiều d i x m hập của ƣớc mặ (4gr/ ít) đế 30 m từ biể v o. Sự truyề mặ bắt đầu từ thá g 12 tại Hƣ g Mỹ tr sô g Cổ Chi v Tr Kha tr sô g Hậu. Mặ cao hất v o thá g 4 tại cửa Cầu Qua (sô g Hậu) v cửa sô g Vũ g Li m (sô g Cổ Chi ). Mặ ết thúc v o thá g 6, thời gia sớm hay muộ phụ thuộc v o ƣợ g mƣa tại thƣợ g guồ v ở địa phƣơ g. 1.1.5. Đặc điểm nguồn rung Tro g phạm vi ghi cứu của đề t i guồ ru g do hoạt độ g u rung ề đƣờ g (bằ g xe u ru g) tr địa b tỉ h Tr Vi h. Đặc tí h thô g số ỹ thuật thiết bị thƣờ g đƣợc sử dụ g tr địa b tỉ h Tr Vi h hƣ sau: 8 Bảng 1.1. Thông số lỹ thuật xe lu rung một bánh sắt LU HAMM 1 LU 1 BÁNH THƢƠNG HIỆU/MODEL ĐƠN VỊ BÁNH SẮT SẮT BOMAG 3410 BW 219 D-4 TRỌNG LƢỢNG Trọng ƣợng hoạt động có mái che kg 10.410 Trọ g ƣợng hoạt động có cabin kg 10.700 Trọ g ƣợng hoạt động, tối đa. kg 12.230 19.050 Tải trọng trục, trƣớc / sau kg 5.785/ 4.915 12.800/6.250 Tải trọng mỗi lốp xe, phía sau kg 2.457,5 Tải trọng tuyế tí h tĩ h, phía trƣớc kg/cm 27,0 60,1 Nhà sản xuất DEUTZ DEUTZ Model BF4M 2012C BF6M 2012C Số xylanh 4 4 ĐỘNG CƠ DIESEL Công suất ISO 14.396 kW (HP) rpm 98,0 / 133,3 / 2300 Công suất SAE J1349/ ISO 3046/SAE J1995/số vòng quay kW (HP) rpm 98,0 (131,3) 2300 147 (197) 2300 II A / Tier 2 II A / Tier 2 Hz 30/40 23/31 mm 1,9 / 0,8 2,0/1,1 Lực y t m, phía trƣớc, I / II kN 246/144 314/240 Lực rung lớn nhất, phía trƣớc, I/II kG 25.085/ 14.684 32.000/24.500 Tiêu chuẩn khí thải EU / USA RUNG ĐỘNG Tần số ru g động, phía trƣớc, I / II Bi độ, phía trƣớc, I / II 9 Hình 1.1. Mô tả xe lu Hamm; xe lu Bomag; xe lu Sakai 10 THÔNG SỐ LỸ THUẬT XE LU RUNG MỘT BÁNH SẮT SAKAI Hình 1.2. Thông số kỹ thuật xe lu rung một bánh sắt SaKai