BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ******* NGUYỄN VĂN CHÁNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐẠI LƯỢNG LUGEON VỚI CHỈ SỐ RQD CỦA CÁC KHỐI ĐÁ LÀM NỀN ĐẬP CÁC CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN KHU VỰC GIA LAI – KON TUM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ******* NGUYỄN VĂN CHÁNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐẠI LƯỢNG LUGEON VỚI CHỈ SỐ RQD CỦA CÁC KHỐI ĐÁ LÀM NỀN ĐẬP CÁC CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN KHU VỰC GIA LAI – KON TUM Chuyên ngành: Địa chất cơng trình Mã số: 60.44.65 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Lê Trọng Thắng HÀ NỘI - 2007 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, Ngày 10 tháng 12 năm 2007 TÁC GIẢ Nguyễn Văn Chánh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC GIA LAI – KON TUM 1.1 Địa tầng 1.2 Các thành tạo magma xâm nhập 20 1.3 Đứt gãy kiến tạo 28 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 30 2.1 Khái quát đặc điểm nứt nẻ khối đá 30 2.1.1.Đặc điểm nứt nẻ khối đá 30 2.1.2 Phân loại khe nứt khối đá 31 2.1.3 Đặc điểm khe nứt khối đá 34 2.1.4 Đánh giá định lượng độ nứt nẻ khối đá 36 2.2 Khái quát phương pháp thí nghiệm ép nước xác định RQD 40 2.2.1 Độ thấm nước khối đá 40 2.2.2 Phương pháp thí nghiệm ép nước 45 2.2.3 Phương pháp xác định số chất lượng khối đá 53 CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT CÁC KHỐI ĐÁ LÀM NỀN ĐẬP MỘT SỐ CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN KHU VỰC GIA LAI-KON TUM 56 3.1 Cấu trúc địa chất cơng trình thủy điện Sê San 56 3.1.1 Địa tầng phức hệ xâm nhập 56 3.1.2 Các đứt gãy khe nứt kiến tạo 59 3.1.3 Các đới phong hóa 64 3.1.4 Đặc điểm nước ngầm tính thấm đới đá 66 3.2 Cấu trúc địa chất cơng trình thủy điện Thượng Kon Tum 67 3.2.1 Địa tầng phức hệ xâm nhập 67 3.2.2 Các đứt gãy khe nứt kiến tạo 73 3.2.3 Các đới phong hóa 74 4.2.4 Đặc điểm nước ngầm tính thấm đới đá 75 CHƯƠNG 4: MỐI QUAN HỆ GIỮA TRỊ SỐ LUGEON VÀ CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHỐI ĐÁ 78 4.1 Cơ sở lý thuyết tương quan 78 4.1.1 Một số khái niệm lý thuyết tương quan 78 4.1.2 Các dạng hồi quy 82 4.1.3 Xác định phương trình tương quan thực nghiệm 83 4.1.4 Hệ số tương quan tỷ số tương quan 85 4.2 Tập hợp số liệu 89 4.3 Chương trình lập tương quan 89 4.3.1 Cơng trình thủy điện Sê San 90 4.3.2 Cơng trình thủy điện Thượng Kon Tum 91 4.3.3 Cơng trình thủy điện Thượng Kon Tum thủy điện Sê San 93 4.4 Kết tương quan đánh giá nhận xét 94 4.4.1 Công trình thủy điện Sê San 94 4.4.2 Cơng trình thủy điện Thượng Kon Tum 95 4.4.3 Các khối đá cơng trình thủy điện Thượng Kon Tum Sê San 96 4.5 Ứng dụng phân loại tính nứt nẻ chất lượng khối đá 97 KẾT LUẬN 99 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 103 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ek Mô đun biến dạng khối đá Em Mô đun biến dạng mẫu đá K Hệ số thấm Kkn Hệ số độ rỗng nứt nẻ kKN Mật độ (hay mô đun) khe nứt Lu Trị số (hay đại lượng) Lugeon P Áp lực ép nước q Lượng nước đơn vị Q Lưu lượng nước QL Lưu lượng nước áp lực 100m cột nước Qo Lưu lượng hấp thu dẫn dùng RQD Chỉ số chất lượng khối đá Vk Tốc độ sóng dọc khối đá Vm Tốc độ sóng dọc mẫu đá MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trước đây, cơng trình xây dựng Việt Nam phần lớn cơng trình có quy mơ nhỏ chủ yếu đặt đất Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế, xã hội có nhiều cơng trình lớn xây dựng đá khối đá, chủ yếu cơng trình thủy lợi, thủy điện Trong công tác khảo sát đánh giá điều kiện địa chất cơng trình cơng trình xây dựng đặt đá khối đá việc nghiên cứu đặc điểm mức độ nứt nẻ, tính thấm nước khối đá phân loại chúng cần thiết Trong xây dựng cơng trình thủy lợi, thủy điện, việc nghiên cứu tính thấm nước thân cơng trình nhiệm vụ thường xun có tính chất bắt buộc Khi khảo sát địa chất cơng trình cho cơng trình thủy lợi, thủy điện cần phải tiến hành thí nghiệm thấm khác trường, phổ biến thí nghiệm ép nước Thí nghiệm ép nước hố khoan nhằm xác định lượng hấp thu đơn vị, trị số Lugeon, hệ số thấm đá cứng nửa cứng, từ đánh giá khả thấm nước, khả xử lý gia cố đá cứng phục vụ công tác chống thấm kiểm tra chất lượng chống thấm xây dựng cơng trình Hiện nay, phương pháp để đánh giá tính thấm nước hiệu công tác khoan phun xi măng đá phương pháp thí nghiệm Lugeon Hiện nước ta sử dụng hệ thống phân loại khối đá vào thiết kế thi công đường hầm dẫn nước cơng trình thủy điện: Phân tích mức độ ổn định để thiết kế gia cố tạm, đánh giá khả lưu không, lựa chọn công nghệ thi cơng Trong phân loại khối đá RQD tham số quan trọng Nghiên cứu mối quan hệ trị số Lugeon Chỉ số chất lượng khối đá (RQD), từ thơng qua RQD ta xác định Lugeon, giúp cho xác định xác vị trí cần thí nghiệm, chiều dài đoạn thí nghiệm, cơng nghệ thí nghiệm Ngược lại, từ kết thí nghiệm ép nước xác định RQD sử dụng để phân loại chất lượng khối đá Sử dụng kết ép nước phản ánh tốt kết nứt nẻ khối đá so với RQD Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm nứt nẻ khối đá, trị số Lugeon RQD nghiên cứu mối quan hệ trị số Lugeon RQD cần thiết, mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các loại đá cứng, nửa cứng làm đập số cơng trình thủy điện - Phạm vi nghiên cứu: Khu vực Gia Lai – Kon Tum Mục tiêu đề tài - Làm sáng tỏ đặc điểm mức độ nứt nẻ khối đá làm đập cơng trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum, đánh giá trị số Lugeon RQD - Làm sáng tỏ mối quan hệ trị số Lugeon RQD Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu đề tài cần nghiên cứu nội dung sau: - Nghiên cứu đặc điểm địa chất khu vực Gia Lai – Kon Tum - Tổng quan đặc điểm nứt nẻ khối đá - Tổng quan phương pháp thí nghiệm ép nước phương pháp xác định RQD - Sơ lược đặc điểm địa chất cơng trình tuyến đập số cơng trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum - Đặc điểm nứt nẻ, trị số Lugeon RQD khối đá làm đập số cơng trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum - Mối quan hệ tổng quan trị số Lugeon RQD - Nghiên cứu ứng dụng phân loại chất lượng khối đá Phương pháp nghiên cứu Khi tiến hành nghiên cứu nội dung trên, sử dụng tổng hợp phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu địa chất: Thu thập tài liệu có, mơ tả nõn khoan, đo vẽ địa chất, mơ tả hố móng cơng trình - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Khảo sát lấy mẫu quan sát, xác định RQD, tiến hành thí nghiệm trường, xác định trị số Lugeon - Phương pháp phân tích hệ thống: Xem xét đối tượng, tổng hợp, phân tích sử lý số liệu - Phương pháp thống kê tốn học lập phương trình tương quan Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Kết nghiên cứu làm sáng tỏ mối quan hệ chất tính thấm nước mức độ nứt nẻ khối đá - Kết nghiên cứu để tham khảo, đánh giá sơ trị số Lugeon RQD, gián tiếp xác định trị số Lugeon, RQD, phân loại chất lượng khối đá phục vụ khảo sát, thiết kế thi công cơng trình xây dựng đá khối đá khu vực Gia Lai – Kon Tum Cơ sở tài liệu luận văn Hồ sơ khảo sát địa chất cơng trình, mơ tả hố móng số cơng trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chương với 117 trang, 26 hình vẽ, bảng biểu phụ lục kèm theo, hồn thành Bộ mơn Địa chất cơng trình trường Đại học Mỏ địa chất hướng dẫn PGS TS Lê Trọng Thắng Trong q trình hồn thành luận văn, tác giả nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy Bộ mơn Địa chất cơng trình, bạn bè đồng nghiệp, phịng Đại học sau Đại học, khoa Địa chất, cấp lãnh đạo trường Đại học Mỏ địa chất Ban lãnh đạo, cán phịng kỹ thuật địa chất Cơng ty tư vấn xây dựng điện Xí nghiệp khảo sát xây dựng điện Nhân dịp tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS TS Lê Trọng Thắng - người trực tiếp hướng dẫn khoa học thầy cô, bạn bè đồng nghiệp, giúp đỡ suốt trình học tập hoàn thành luận văn CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC GIA LAI – KON TUM Đặc điểm địa chất khu vực Gia Lai – Kon Tum tổng hợp sở tờ đồ địa chất khoáng sản: Pleiku (D-48-XXIV), An Khê (D-49-XIX), Kon Tum (D-48-XVIII), Măng Đen – Bồng Sơn (D-49-XIII & D-49-XIV), Đăk Tô (D48-XII), Quảng Ngãi (D-49-VII) tỷ lệ 1: 200 000 Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam xuất năm 1998 1.1.Địa tầng GIỚI ARKEI PHỨC HỆ KAN NACK Trong khu vực nghiên cứu lộ hệ tầng loạt Kan nack bao gồm: hệ tầng Kon Cot, Xa Lam Cô Đăk Lô Hệ tầng Kon Cot (AR kc) Ở khu vực Bình Nghi, hệ tầng lộ dọc suối Sóc Siêm, chủ yếu amphibolit có pyroxen dạng phân lớp, dày 800m Rải rác vùng suôi Cà Tung, Hà Rá, Phú Sơn lộ Plagiogneis pyroxen, đá phiến plagioclas pyroxen lớp mỏng đá phiến kết tinh Hệ tầng Xa Lam Cô (AR xlc) Các đá xếp vào hệ tầng lộ Cà Tung (phía Tây An Khê), An Tung, suối Hà Rá, bao gồm: Gneis biotit – grannat, đá phiến kết tinh chứa granat – cordierit, lớp mỏng hay thấu kính amphibilit Chiều dày hệ tầng khoảng 1000m Hệ tầng Đăk Lô (AR dl) Các đá xếp vào hệ tầng phân bố Kon Cho Ro, dọc sông Ba, bao gồm chủ yếu gneis biotit, đá phiến kết tinh chứa silimanit-cordierit- granat, đá hoa, calciphyr Tại cịn có vịm Plagioneis biotit, chùm mạch pegmatit gneis dạng mắt, gneis giàu felspat Chiều dày hệ tầng khoảng 800m Đặc điểm biến chất: đá xếp vào phức hệ Kan Nack mơ tả có thành phần ngun thủy chủ yếu bazan (hệ tầng Kon Cot), lục nguyên xen phun trào (hệ tầng Xa Lam Cơ) lục nguyên xen Carbonat (hệ tầng Đăk Lô), với tổ hợp ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ******* NGUYỄN VĂN CHÁNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NỨT NẺ VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐẠI LƯỢNG LUGEON VỚI CHỈ SỐ RQD CỦA CÁC KHỐI ĐÁ LÀM NỀN ĐẬP CÁC CƠNG TRÌNH... điểm địa chất cơng trình tuyến đập số cơng trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum - Đặc điểm nứt nẻ, trị số Lugeon RQD khối đá làm đập số cơng trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum - Mối. .. nứt nẻ khối đá làm đập cơng trình thủy điện khu vực Gia Lai – Kon Tum, đánh giá trị số Lugeon RQD - Làm sáng tỏ mối quan hệ trị số Lugeon RQD Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu đề tài cần nghiên