Các ứng dụng của Địa chất trong các công trình kỹ thuật

Bài viết này đưa ra ánh sáng về sáu ứng dụng hàng đầu của địa chất trong xây dựng kỹ thuật.

1. Đá xây dựng:

Có nhiều loại đá phải được mặc quần áo và làm việc để định hình cho việc sử dụng chúng trong các công trình xây dựng. Một số tính chất địa chất và vật lý phải được thỏa mãn cho một viên đá xây dựng tốt. Độ bền, dễ vận chuyển và vẻ ngoài dễ chịu bên cạnh quá trình khai thác đá là một số tính chất quan trọng cần thiết để xây dựng đá.

Cần phải biết thành phần khoáng chất của đá xây dựng để xác định sự phù hợp và độ bền của nó. Một số khoáng chất như chert, pyrite, hàm lượng mica cao có hại và gây hại và đá có chứa chúng là phải tránh. Sự hiện diện của các khoáng chất như pyrite mà oxy hóa dễ dàng tạo ra các vết bẩn khó coi làm cho đá không mong muốn. Đá hạt thô yếu hơn đá hạt mịn.

Để một viên đá có độ bền cao, nó phải giữ được kích thước ban đầu, sức mạnh và vẻ ngoài của nó trong thời gian rất dài. Những điều này chỉ có thể xảy ra khi những viên đá có khả năng chống lại tác động phong hóa của khí quyển và mưa. Các đặc tính khác để xây dựng công trình và các đặc tính khác cho đá xây dựng tốt là cường độ nghiền, chống cháy, hấp thụ, v.v.

Các loại đá thường được sử dụng cho các tòa nhà và các công trình khác là đá granit và các loại đá lửa khác có liên quan và đá vôi, đá cẩm thạch, đá phiến, sa thạch. Trong số các loại đá biến chất igneous và igneous, các loại đá thường được sử dụng là đá granit và đá vôi.

Granit, do kết cấu hạt của chúng, màu sắc dễ chịu và các đặc tính thuận lợi như cường độ nén cao và độ hấp thụ thấp chủ yếu được sử dụng. Đá granit có thể được khai thác dễ dàng vì chúng có một số khớp và mặt phẳng phân chia phát triển tốt. Đối với bazan kim loại đường và dolerit là phù hợp. Tuy nhiên, những thứ này thường không được ưa thích để xây dựng các công trình vì chúng có màu tối hoặc xỉn.

Đá cát và thạch anh xảy ra rất nhiều và được sử dụng để xây dựng công trình. Thạch anh do có độ cứng cực cao làm cho việc làm việc trở nên khó khăn và có thể không được ưa thích trong ngành xây. Đá vôi dễ khai thác, chủ yếu được sử dụng để xây dựng các công trình. Chúng là ánh sáng và có sẵn trong màu sắc dễ chịu. Viên bi được sử dụng phổ biến nhất cho công việc trang trí trong các tòa nhà.

Đá phiến là một loại đá biến chất có thể được chia thành các lớp mỏng và được sử dụng để lợp và lát trong các tòa nhà. Đá ong, đá bền được sử dụng làm đá xây dựng. Nó cũng được sử dụng làm kim loại đường đặc biệt là ở các nước nhiệt đới như Ấn Độ. Với việc sử dụng rộng rãi bê tông xi măng trong các tòa nhà và các công trình xây dựng khác, đá được nghiền thành các cốt liệu kích thước nhỏ và được sử dụng để làm bê tông xi măng.

Đối với cốt liệu để làm đá granit bê tông, thạch anh và đá bazan chủ yếu được sử dụng. Trong các tòa nhà ngày nay, các bức tường bê tông và bê tông cốt thép đôi khi phải đối mặt với đá để thể hiện một vẻ ngoài hấp dẫn và cũng để phục vụ như một lớp bảo vệ chống lại nước mưa và khí quyển.

Đá tự nhiên thể hiện sự hùng vĩ và vẻ đẹp cho các tòa nhà. Bên cạnh đó, việc bảo trì và bảo trì các cấu trúc đá không khó và do đó đá granit và đá vôi được sử dụng rộng rãi như đá ốp lát.

Đá xây dựng của Ấn Độ:

Hầu hết các ngôi đền và dinh thự công cộng ở miền Nam Ấn Độ được xây dựng từ đá granit và đá vôi có sẵn trong các tảng đá Archaean lâu đời nhất của Ấn Độ. Một loạt các đá granit được gọi là charnockite là một loại đá xây dựng tuyệt vời được sử dụng trong việc xây dựng bảy ngôi chùa tại Mahabalipuram gần Chennai. Đá cát vindhyan và đá cát của các thành tạo cũ khác được sử dụng rất nhiều làm đá xây dựng tốt ở Ấn Độ.

Các đá cát vindhyan đã được sử dụng trong các công trình của các công trình kiến ​​trúc lớn như Bảo tháp Phật giáo Saranath, Barhut, Sanchi, thành phố Fatehpur Sikri của Hoàng đế Akbar gần Agra và các tòa nhà Mughal nổi tiếng ở Agra và Delhi, Tòa nhà Loksabha tòa nhà văn phòng của Chính phủ Ấn Độ tại New Delhi. Đá cát vindhyan được sử dụng để lát sàn, lợp mái, cột điện báo, bệ cửa sổ, v.v.

Đá sa thạch Athgarh của những tảng đá Gondwana phía trên ở Orissa là một loạt các vẻ đẹp và độ bền tuyệt vời. Những đá cát này đã được sử dụng trong các công trình xây dựng của những ngôi đền nổi tiếng của Puri-Jagannath, Bhubaneswar, Konark và các hang động Phật giáo tại Kandagiri và Udayagiri. Đá sa thạch Tirupathi của Andhra Pradesh và đá cát Sathyattedu của Tamil Nadu được sử dụng trong các tòa nhà và những đá cát này cũng được lấy từ các thành tạo Gowanda.

Đá vôi được tìm thấy ở nhiều nơi ở Ấn Độ. Chúng phục vụ như đá xây dựng và trang trí tuyệt vời. Đền Taj Mahal uy tín được xây dựng từ những viên bi Makrana của Archaen Dharwars. Đá vôi chất lượng tốt được tìm thấy ở quận Guntur và Kurnool của Andhra Pradesh.

Các phiến cadappa nổi tiếng được sử dụng làm đá lát, mặt bàn, bậc thang và đá hàng rào là từ đá vôi được khai thác ở Andhra Pradesh gần Yerraguntha (quận Cadappa) và Betamcherla (quận Kurnool). Chúng đánh bóng tốt và có thể được chia thành các tấm có chiều dày 12 mm trở lên với kích thước lên tới 1, 25 m.

Maharashtra, Madhya Pradesh, bờ biển phía tây Malabar và những nơi khác được biết đến với sự xuất hiện của đá ong chất lượng tốt. Đó là một viên đá xây dựng bền. Nó được cắt thành khối khi mới khai thác. Nó bị cứng khi tiếp xúc với không khí. Do sự xuất hiện phong phú của nó, nó cũng được sử dụng làm kim loại đường.

Các phiến đá được khai thác gần Dharmsala ở quận Kangra, Kund ở quận Gurgaon, Monghyr ở Bihar và Markapur trên biên giới Nellore-Kurnool.

Khai thác đá:

Hai loại khai thác khác nhau được theo sau. Trong một loại khai thác đá, đối tượng là lấy đá dưới dạng các khối lớn và không bị vỡ. Trong loại khác, đối tượng là để có được hình dạng thô không đều của đá dành cho cốt liệu bê tông, kim loại đường và các quy trình sản xuất khác nhau.

Các phương pháp khai thác phụ thuộc vào cấu trúc, sự phân tách, độ cứng, thành phần và các tính chất vật lý khác, cũng như vị trí và đặc tính của tiền gửi.

Một nguyên tắc cơ bản trong khai thác đá là mặt làm việc của mỏ phải được lên kế hoạch sao cho đá tách rời nên trượt tự do và trượt về phía trước chủ yếu là do trọng lượng của chính nó. Có thể không hợp lý để bắt đầu công việc phát triển của một khoản tiền gửi trước khi chúng tôi yên tâm về sự sẵn có của đá với chất lượng mong muốn và với số lượng dồi dào xứng đáng để khai thác có lợi nhuận.

Vì vách đá hoặc vách đá dọc theo một con gulley hoặc dòng có thể đóng vai trò là một chỉ số có giá trị để hiểu mặt cắt ngang ở các cấp độ khác nhau và nó cũng cho phép kiểm tra chất lượng ở các cấp độ khác nhau. Trong các tình huống mà các điều kiện như vậy không tồn tại tại địa điểm này, có thể mong muốn khoan các lỗ thử nghiệm trong các khoảng thời gian để thu thập dữ liệu về chất lượng của đá.

Chất lượng và tính chất của đá được khai thác phụ thuộc vào việc sử dụng nó. Ví dụ, thành phần hóa học của đá là một xem xét quan trọng được sử dụng làm thông lượng lò, trong vôi hoặc xi măng. Các tính chất vật lý là quan trọng hơn trong đó các đá có nghĩa là để làm đá xây dựng hoặc đá kích thước hơn các tính chất hóa học. (Đá kích thước đề cập đến khối đá cần thiết ở dạng khối có hình dạng và kích thước quy định).

Phương pháp khai thác phụ thuộc vào đặc điểm địa chất. Có ba phương pháp khai thác quan trọng, viz. Phương pháp cắm và lông. Phương pháp nổ hoặc nổ mìn và Kênh bằng máy móc.

Phương pháp cắm và lông trong nêm và cắt được thực hiện trong khai thác đá sa thạch. Phương pháp nổ hoặc nổ được sử dụng để khai thác đá nghiền. Phương pháp là khoan, nổ bằng chất nổ và khai thác vật liệu. Phương pháp phân kênh bằng máy móc được sử dụng để khai thác đá vôi.

2. Cấp nước:

Các nguồn cung cấp nước là (i) nước mặt từ sông và hồ chứa (ii) nước ngầm từ giếng, giếng sâu và giếng phun nước. Khi mưa rơi xuống đất, nó được phân tán một phần bằng cách chảy ra khỏi bề mặt và một phần bằng cách thấm vào mặt đất. Ở vùng đất thấp ôn đới ẩm, người ta ước tính rằng một phần ba lượng mưa rơi xuống tạo thành dòng chảy, một phần ba chìm xuống đất và sự cân bằng bị mất do bốc hơi.

Nguồn nước ngầm:

Nước dưới bề mặt có nguồn gốc từ một số nguồn. Một phần, nước ngầm là sự đóng góp trực tiếp từ hoạt động magma hoặc núi lửa. Trong quá trình kết tinh, nước bị loại trừ di chuyển vào đá liền kề để trở thành một phần của nguồn cung ngầm. Nước như vậy loại trừ trong quá trình kết tinh của đá lửa được gọi là nước chưa thành niên hoặc nước magma. (Nhiều mỏ quặng và tĩnh mạch đã được tạo ra bởi nước vị thành niên).

Bên dưới biển, các trầm tích lắng đọng giữ một ít nước trong các kẽ. Sau khi một số trầm tích không thấm nước được lắng đọng, một số nước này có thể bị cầm tù và giữ lại trong các trầm tích, cho đến khi nó được khai thác. Nước bị mắc kẹt trong trầm tích tại thời điểm lắng đọng của chúng được gọi là nước liên kết. Nước mặn gặp ở địa phương trong một số giếng nội địa là nước liên kết.

Nguồn chính của nước dưới bề mặt là một phần của lượng mưa chìm xuống mặt đất. Phần chính của nước ngầm này được gọi là nước thiên thạch.

Nguồn cung cấp nước từ các nguồn bề mặt không chỉ bao gồm nước thu được tại địa phương từ sông và hồ mà còn từ các hồ chứa nước được đặt chủ yếu ở một khoảng cách nào đó từ khu vực được cung cấp. Do đó, một thị trấn nằm gần một con sông lớn thường sử dụng nước từ nguồn đó. Nước được lọc và nếu cần được tinh chế hóa học và vi khuẩn trước khi sử dụng.

Các nguồn sông có thể dễ dàng tiếp cận và thường ít tốn kém hơn so với các nguồn cung cấp tốt có thể liên quan đến chương trình khoan đắt tiền. Ngược lại, chi phí làm sạch nước sông trước khi đưa vào nguồn cung cấp công cộng lớn hơn chi phí liên quan đến xử lý nước giếng.

Hồ và sông là nơi dễ dàng nhất để lấy nước. Tuy nhiên, ngay cả trong nền văn minh sớm nhất, người ta đã biết rằng cần phải khoan giếng để lấy nước từ dưới lòng đất. Không gian lỗ rỗng của đá giữ nước. Trong đá cát không xi măng, lỗ chân lông hình thành từ 20 đến 25% đá.

Trong đá phiến, độ xốp có thể vẫn cao hơn. Tuy nhiên, chỉ có thể lấy nước từ những loại đá như vậy có độ thấm đáng kể ngoài độ xốp. Những đá hồ chứa được gọi là tầng chứa nước. Aquifers chủ yếu bao gồm đá cát. Một số đá vôi và các loại đá khác cũng chứa nước bị gãy trong đó. Tỷ lệ chuyển động của nước có khả năng cao dọc theo các khu vực đứt gãy và khớp.

3. Bàn nước:

Bàn nước là một trong những tính năng quan trọng nhất liên quan đến nghiên cứu nước ngầm. Bàn nước là mức dưới đó mặt đất được bão hòa hoàn toàn với nước và trên đó là các lỗ rỗng của đá chứa một ít nước và không khí. Bàn nước dâng lên dưới những ngọn đồi và rơi xuống hồ và suối.

Hình 18.1 cho thấy mối quan hệ điển hình giữa mực nước ngầm và địa hình. Mực nước rõ ràng sẽ ở mực nước sông và hồ ở rìa của chúng. Độ sâu từ mặt đất đến mực nước ngầm phụ thuộc nhiều vào loại đá và khí hậu. Ở những vùng ẩm ướt, mặt đất bão hòa có thể đạt tới độ sâu vài mét dưới bề mặt.

Bàn nước trong đầm lầy ở hoặc cao hơn mặt đất một chút. Trái lại trong sa mạc, mực nước ngầm có thể thấp hơn mặt đất hàng trăm mét. Nhìn chung, tất cả các loại đá bên dưới mực nước đều bị bão hòa nước cho đến khi mức nước chạm xuống dưới đó áp suất cao do trọng lượng của gánh nặng quá mức làm giảm không gian lỗ rỗng gần như bằng không. Có một số trường hợp tầng tầng không thấm nước có thể giữ một số nước ở độ sâu cao hơn mực nước ngầm bình thường của khu vực.

Có thể tồn tại một số tình huống trong đó các tầng không thấm nước có thể giữ một vùng nước ở mức cao hơn mực nước ngầm bình thường. Trong những trường hợp như vậy, như trong hình 18.2, rõ ràng là phần trên của nước có thể bị xuyên thủng bằng cách khoan giếng trong khi mặt đất bên dưới có thể gần như khô.

Điều kiện mực nước ngầm có thể thay đổi trên nhiều khu vực do sự xen kẽ của các lớp thấm và không thấm, đường gấp và lỗi. Các lớp không thấm nước có thể cản trở dòng chảy của nước ngầm và cô lập các chân trời mang nước với kết quả mỗi nhóm lớp thấm có thể có mực nước độc lập riêng. Cây trồng của các lớp như vậy thường chịu trách nhiệm cho các dòng lò xo không liên tục dọc theo sườn đồi như trong Hình 18.3.

4. Giếng Artesian:

Tại một số nơi, nước ngầm được giữ trong một vùng thấm bởi đá không thấm nước ở hai bên. Nước được giữ là nước giới hạn và vùng thấm được gọi là tầng chứa nước. Nước hạn chế này thường chịu áp lực và do đó sẽ dâng lên trong một cái giếng mà vòi nó. Nước hạn chế như vậy dưới áp lực được gọi là nước artesian. Một giếng trong đó nước dâng cao hơn mực nước ngầm liền kề được gọi là giếng phun nước.

Các điều kiện sau đây là cần thiết cho dòng chảy artesian:

(i) Một vùng thấm hoặc giường tức là tầng ngậm nước.

(ii) Các loại đá tương đối không thấm nước ở trên và dưới để hạn chế nước trong tầng chứa nước.

(iii) Nhúng đủ tầng chứa nước để cung cấp độ dốc thủy lực.

(iv) Một khu vực lấy nước để tầng chứa nước có thể được sạc bằng nước.

Những điều kiện này được thể hiện trong hình 18.4. Lớp đá không thấm nước ở trên và dưới tầng ngậm nước là cần thiết để đảm bảo chống mất đầu. Độ dốc của các giường cung cấp một độ dốc thủy lực kéo dài từ mức độ bão hòa xuống độ nhúng của cấu trúc cho đến khi cấu trúc tiếp tục. Vùng nước Artesian thường được tìm thấy trong các lớp sa thạch thấm được bao phủ bởi các đá phiến không thấm nước hoặc các loại khác trong một loạt đá trầm tích.

Khi nước được bơm liên tục từ giếng, tốc độ xả qua đá thường ít hơn nhiều so với tốc độ bơm và dòng chảy qua đá sẽ không đủ để duy trì đầu ban đầu và do đó mực nước bị đè xuống quanh giếng dẫn đến một bàn nước hình nón trầm cảm gọi là hình nón trầm cảm hoặc hình nón kiệt sức. Một giếng sâu mà từ đó một tốc độ xả lớn được bơm có thể dẫn đến việc đưa các giếng nhỏ hơn lân cận có mặt trong phạm vi hình nón trầm cảm đến tình trạng kiệt sức.

Nước ngầm ở các vùng ven biển và hải đảo:

Sự hiện diện của nước ngầm trong vùng ven biển và hải đảo là một vấn đề được quan tâm. Các tầng trong các khu vực như vậy có thể thấm chủ yếu bao gồm cát, loam, san hô, đá vôi, vv Khi mưa rơi, nước mưa thấm qua tầng này và trở thành nước ngầm.

Tuy nhiên, nước mặn của biển thấm vào chất nền đẩy nước ngọt lên cao để làm cho nó nổi lên trên đó, vì nước biển đậm đặc hơn nước ngọt. (Có thể lưu ý rằng một cột nước mặn 12 m của biển cân bằng với cột nước ngọt 12, 3 m). Trong hình 18.6, nước ngọt Colum H được cân bằng bởi chiều cao h của nước muối. Nếu chiều cao của mực nước ngọt trên mực nước biển là t.

sau đó, H = h + t = Sh

Trong đó S = trọng lượng riêng của nước muối.

(S - 1) h = t

H = t / S - 1

Xảy ra nước ngầm ở Ấn Độ:

Đồng bằng sông Indus và Ganges là những hồ chứa nước ngọt khổng lồ, cung cấp cho các giếng. Trong các khu vực đồi núi, suối tồn tại nơi những tảng đá có sức lan tỏa và không thấm nước được đặt xen kẽ và nghiêng hoặc gấp lại. Chúng được hình thành nơi đá được đi qua các khớp, khe nứt và đứt gãy.

Các bazan hình thành các tầng ngậm nước tốt trong các tầng bẫy Deccan của Maharashtra và Madhya Pradesh mang lại nguồn nước tốt. Gujarat, South Arcot ở các quận Tamil Nadu, Pond Richry và Đông và Tây Godavari ở Andhra Pradesh có các suối nước nóng.

Ở các quận Tanjore, Madurai và Trunelveli của Tamil Nadu, lớp đất nền là đất sét hoặc đá mềm mang lại lượng nước tốt. Ở các khu vực bờ biển phía tây như Kerala và Karnataka, chất nền là đá ong chủ yếu mang lại lượng nước ngầm tốt. Suối nước nóng và khoáng sản có mặt ở một số vùng của Ấn Độ - Mumbai, Punjab, Bihar, Assam, chân đồi của dãy Hy Mã Lạp Sơn và Kashmir.

5. Trang web đập và hồ chứa:

Khác biệt với nguồn cung cấp sông, nguồn nước mặt vùng cao cung cấp nước cho các thành phố, nước được lưu trữ trong các hồ chứa nước và chuyển đến các thị trấn bằng đường ống và cống dẫn nước. Các con đập cũng là để ngăn nước để tạo ra thủy điện, cùng với các đường hầm để truyền nước.

Trường hợp dòng chảy được sử dụng theo cách này (khác với phần thấm qua của mưa rơi) và nước bị đọng, có nhiều yếu tố địa chất được xem xét khi lựa chọn vị trí cho cả hồ chứa và đập. Hồ chứa phải có hiệu quả giữ nước tối đa và đập phải được thiết lập an toàn.

Tư vấn địa chất bây giờ là một ngày tìm kiếm cho hầu hết các chủ trương kỹ thuật dân dụng lớn và thường rất cần thiết trong đó một vị trí có kích thước bất kỳ cho một hồ chứa phải được chọn.

Khi các điều kiện địa chất được nghiên cứu và được tìm thấy là thỏa đáng, sau đó kỹ sư có thể xử lý, nhưng kỹ sư cần có đủ kiến ​​thức về địa chất để nhận ra các vấn đề có thể gặp phải và khi nào cần tư vấn chuyên gia.

Một cuộc điều tra địa chất kỹ lưỡng nên được thực hiện trước khi công trình được bắt đầu và tất cả các quan sát nên tiếp tục trong quá trình tiến hành, vì thông tin bổ sung có thể có sẵn và dự đoán địa chất có thể cần thiết để hướng dẫn chương trình khai quật khi tiến hành xây dựng.

Cần phải nhận ra rằng sự thất bại của một con đập lớn dẫn đến thảm họa lan rộng ở hạ lưu, một thảm họa liên quan đến cuộc sống và hàng trăm người. Các kỹ sư và nhân viên của họ có trách nhiệm phi thường. Các vấn đề địa chất ở một số địa điểm có thể phát sinh bất ngờ và chúng có thể phức tạp cần phân tích chuyên môn có tay nghề cao.

Có thể không phải là không thể đề cập đến, đúng là có nhiều sự cố vỡ đập xảy ra không phải do thiết kế cấu trúc bị lỗi mà do các điều kiện địa chất không được hiểu đầy đủ trước. Nếu mức độ nghiêm trọng của rò rỉ mặt đất không được chú ý và đập được xây dựng với chi phí cao, con đập thậm chí có thể mạnh mẽ và chắc chắn nhưng không làm tăng mực nước ở thượng nguồn, do đó đánh bại mục đích của con đập.

Tác giả rất muốn trích dẫn những lời cảm động nhất sau đây của nhà địa chất vĩ đại. Berkey trong bài viết của mình Trách nhiệm của các nhà địa chất trong các dự án Kỹ thuật.

Đập phải đứng. Không phải tất cả trong số họ làm, và có tất cả các mức độ không chắc chắn về họ. Hồ chứa phải giữ nước. Không phải tất cả trong số họ làm, và có nhiều cách mà nước có thể bị mất.

Công việc phải được thực hiện một cách an toàn như một công việc xây dựng. Không phải tất cả trong số họ là, nhiều nguồn nguy hiểm tồn tại.

Toàn bộ cấu trúc phải là vĩnh viễn và công việc có quyền được thực hiện trong dự toán ban đầu. Không phải tất cả trong số họ là, và có nhiều lý do cho sự thất bại hoặc chi phí vượt quá của họ, hầu hết trong số họ là địa chất hoặc phụ thuộc địa chất.

Các loại và mục đích của đập:

Các con đập được xây dựng để hoạt động như các rào cản đối với nước có nghĩa là cho các mục đích khác nhau. Các ứng dụng chính là cung cấp điều tiết và lưu trữ cho cấp nước cộng đồng hoặc công nghiệp, điện, thủy lợi, kiểm soát lũ lụt, điều tiết trầm tích dòng chảy, v.v.

Các lớp chính của đập là đập đất hoặc đá và đập. Lựa chọn loại đất hoặc đá lấp được dựa trên nền tảng, nguồn nguyên liệu và tất nhiên dựa trên nền kinh tế của dự án. Trong trường hợp vật liệu cơ bản quá yếu để hỗ trợ đập xây và đá mạnh chỉ tồn tại ở độ sâu rất lớn, đập đất hoặc đá được sử dụng.

Trường hợp đá không thấm nước tại khu vực có mặt ở độ sâu nhỏ đủ mạnh để hỗ trợ cấu trúc xây hoặc có thể xây đập hoặc đập đất. Sự lựa chọn sẽ là kết quả của phân tích kinh tế.

Đập đất có thể không đồng nhất hoặc có thể được cung cấp không thấm nước, lõi và mặt. Các loại đập bê tông thông thường là các loại trọng lực, vòm và trụ. Trái đất và cũng như các đập xây đòi hỏi các nguồn kinh tế của vật liệu cần thiết cho việc xây dựng.

6. Đường hầm:

Có lẽ không có dự án kỹ thuật nào khác là tính khả thi, quy hoạch, chi phí, thiết kế, kỹ thuật được sử dụng và nguy cơ tai nạn nghiêm trọng trong quá trình xây dựng phụ thuộc vào địa chất của khu vực như trong đường hầm.

Trong khi khu vực xây dựng đường hầm được xác định bởi mục đích của nó, quyết định cho đường hầm (chứ không phải là nói, xây dựng một cây cầu), bị ảnh hưởng bởi những khó khăn địa chất tương đối. Đường hầm chính xác có thể được quyết định bởi sự lựa chọn các điều kiện địa chất thuận lợi hoặc khó khăn.

Sự dễ dàng tương đối của việc khai thác đá và sự ổn định của đá và mặt là những yếu tố chính trong tốc độ tiến độ và thiết lập chi phí và cũng trong việc tìm hiểu xem một máy khoan đá có thể được sử dụng hay không và liệu mặt đất có cần hỗ trợ hay không nó là cần thiết để sử dụng khí nén.

Ví dụ, nếu một kênh chôn hoặc quét sâu chứa đầy cát và sỏi bão hòa gặp phải không lường trước được, hậu quả là nước chảy vào mặt đường hầm sẽ dẫn đến tai nạn nghiêm trọng.

Trong một dự án đường hầm, các yếu tố địa chất sau đây sẽ được xem xét:

(a) Sự dễ dàng trong việc khai thác đá và đất.

(b) Sức mạnh của đá và sự cần thiết phải hỗ trợ chúng.

(c) Có bao nhiêu vật chất đá vô tình được khai quật vượt quá chu vi dự kiến ​​của đường viền đường hầm (tức là vỡ quá mức) nơi sử dụng chất nổ.

(d) Điều kiện nước ngầm hiện tại và cần thoát nước như nhau.

(e) Nhiệt độ cao có thể chiếm ưu thế trong các đường hầm rất dài và do đó cần phải thông gió.

Mức độ thay đổi của các điều kiện trên dọc theo đường hầm rất quan trọng trong việc lập kế hoạch và cả chi phí. Sự thay đổi này có liên quan đến cấu trúc kiểm soát loại đá nào có trong một đoạn nhất định của đường hầm và cách các lớp đá và các tính chất dị hướng khác được định hướng đối với mặt đường hầm và mức độ suy yếu của vết nứt.

Đối với việc đào đường hầm, các điều kiện địa chất lý tưởng như sau:

(a) Một loại đá gặp phải.

(b) Các khu vực lỗi và xâm nhập không có.

(c) Không cần sắp xếp hỗ trợ đặc biệt gần mặt.

(d) Đá không thấm nước.

Trong điều kiện địa chất thống nhất, có thể có một tốc độ tiến bộ đồng đều mà không cần tốn thời gian để thay đổi các kỹ thuật và sắp xếp dễ bị tổn thương. Khả năng của đá để đứng cắt và yếu tố chi phí là những cân nhắc quan trọng.

Việc xây dựng được trả lại rất tốn kém trong các tình huống sau:

(a) Một lượng lớn nước được đáp ứng.

(b) Do nhiệt độ đá quá cao, nơi này không phù hợp với công nhân.

(c) Đá được tích điện bằng khí độc hại.

Đường hầm trong lòng đất:

Trong trường hợp một đường hầm được điều khiển ở độ sâu nông (ví dụ ở độ sâu khoảng 15 m), có thể có nguy cơ sập mái và cũng có thể sụp đổ hai bên do áp lực xuyên tâm. Do đó, cần phải có biện pháp phòng ngừa trong quá trình hoạt động và lót.

Trong trường hợp đường hầm được dẫn động ở độ sâu lớn (ví dụ ở độ sâu từ 30 m đến 60 m), vật liệu hợp nhất có thể đứng vững trừ khi nó bị ngâm nhiều nước. Trong trường hợp này, áp lực lên mái và hai bên sẽ ít hơn và ít có khả năng đá rơi từ đỉnh và hai bên. Các đường hầm, tuy nhiên phải được lót trong suốt.

Trong trường hợp này nhiệt độ đá cao tồn tại. Đường hầm càng sâu, nhiệt độ sẽ càng cao. Nhiệt độ cao có thể được khắc phục bằng cách tưới nước hoặc bằng cách cung cấp vụ nổ lạnh. Nước suối khó có thể gặp phải trong trường hợp này. Có thể không cần gỗ, ngoại trừ trong một vài trường hợp. Lót cũng có thể tránh được

Địa đạo trong đá trầm tích:

Trong những trường hợp này, lò xo nặng có thể được đáp ứng với. Do đó, cần thiết để cung cấp lót. Đôi khi các khí carbonate gặp phải và chúng được khắc phục bằng tia nước.

Đường hầm trong đá biến chất:

Sự tiến bộ của đường hầm phụ thuộc vào bản chất của đá và tính chất của chúng như độ cứng, sự gắn kết. Khai quật cho đường hầm khá dễ dàng hơn trong các loại đá hợp nhất như đá lửa và đá biến chất. Vd: đá granit, đá vôi, đá cẩm thạch.

Trong trường hợp lái xe đường hầm đá trầm tích phân tầng nên dọc theo cuộc đình công của giường, để các giường giống nhau sẽ được đáp ứng theo hướng tiến bộ và điều kiện làm việc sẽ giống nhau. Trong các thành tạo trầm tích, phần chính của đường hầm có thể nằm trong đá phiến và marl vì quá trình cắt sẽ dễ dàng.

Hơn nữa đá sa thạch trên sẽ phục vụ như một mái nhà tốt trong khi đá vôi cứng dưới có thể phục vụ như một sàn tốt. Cung cấp một đường hầm trong sa thạch trong các tầng nghiêng là nguy hiểm. Trong điều kiện đá khô có thể không có trạng thái nguy hiểm, nhưng khi nước thấm qua thì điều kiện trở nên nguy hiểm (Hình 18, 17).

Trong các lớp đá phân tầng của các tấm mỏng hơn, một hoặc nhiều giường được tiếp xúc với đường hầm và nước có thể tìm đường đi. Có nhiều khả năng chuyển động dọc theo các mặt phẳng giường và có thể toàn bộ chiều dài của đường hầm có thể bị cắt.

Trường hợp giường nghiêng dốc, chúng ta nên tránh đặt đường hầm trong sa thạch. Ngoài ra, không nên đặt đường hầm giữa đá sa thạch và đá phiến, vì đá sa thạch có khả năng trượt chống lại đá phiến và chặn đường hầm.

Các đường hầm trong tầng xiên:

Trong trường hợp này, nếu đường hầm được dẫn qua cuộc tấn công của một tầng nước nghiêng có khả năng sẽ được đáp ứng là chủ yếu. Có một mối nguy hiểm khi một chiếc giường bị trượt so với chiếc giường liền kề bên dưới nó.

Các đường hầm trên nếp gấp kháng sinh:

Trong trường hợp này, có một nỗi sợ mái nhà rơi dưới vòm của nếp gấp ngay phía trên đường hầm.

Các đường hầm trên nếp gấp đồng bộ:

Trong trường hợp này, sẽ có những vấn đề nghiêm trọng từ nước trong điều kiện artesian trong các lớp xốp của phần.

Phương pháp đào:

Khi một đường hầm được xây dựng thông qua đất không kết dính hoặc đá yếu (mềm), vấn đề chính là hỗ trợ mặt đất chứ không phải đào nó. Thông thường việc đào được thực hiện bằng máy đào đất mềm có đầu cắt quay. Điều này có thể có một hệ thống vú quay toàn mặt vẫn tiếp xúc với mặt đất khi đầu cắt tiến lên.

Những lát đất nhỏ được đưa qua các khe vào đầu máy cắt. Mặt làm việc được hỗ trợ bởi chất lỏng nén có thể là khí nén trong đường hầm hoặc nơi sử dụng máy phức tạp, giới hạn trong khu vực mặt bằng vách ngăn áp lực.

Phương pháp trước đây có khí nén trong đường hầm tự nó liên quan đến nguy cơ khuyết tật cho công nhân và đòi hỏi thời gian sử dụng không hiệu quả vào cuối mỗi ca làm việc giải nén.

Trong những phát triển thành công sau này, một bùn bùn và nước với đất sét thixotropic được thêm vào, được sử dụng ở mặt thay vì không khí. Đất sét chống lại sự lắng đọng trong bùn và có xu hướng hình thành một chiếc bánh niêm phong trên mặt. Khi máy hoạt động theo cách của nó, các hỗ trợ được cài đặt phía sau nó.

Yếu tố chính chi phối tốc độ và chi phí trong việc xây dựng đường hầm trong đá mạnh (cứng) chủ yếu là sự dễ dàng tương đối của việc đào. Trong phương pháp truyền thống, các phần liên tiếp của đường hầm được thổi bằng cách khoan một mô hình các lỗ trên đá và sạc chúng bằng chất nổ và bắn.

Sự cần thiết cho bất kỳ hỗ trợ và loại hỗ trợ sẽ được cung cấp phụ thuộc vào sự ổn định tương đối của mái nhà và cả các bức tường của đường hầm. Có thể sử dụng bu lông đá và lưới thép cách đều nhau cho các mảnh rời nhỏ trong khi dầm vòng có khoảng cách gần nhau có thể được sử dụng khi có nguy cơ đá rơi.

Trong thời gian gần đây, việc sử dụng chất nổ đang dần được thay thế bằng máy khoan đá cho một số loại dự án đường hầm chính. Các máy được trang bị máy cắt đặc biệt có chứa các hạt cacbua vonfram cách đều nhau có thể giải quyết các loại đá có cường độ ứng suất nén trên 300 MN / m2.

Khó khăn phát sinh từ điều kiện địa chất địa phương:

Trong khi xử lý các đường hầm đá mềm không đồng nhất hoặc các điều kiện khác nhau có mặt ở mặt hầm có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng làm tăng thêm chi phí. Nếu đất sét cuội hoặc đất khác có sỏi lớn gặp phải vấn đề gần như không thể xảy ra khi máy mặt bùn đang hoạt động.

Máy cắt đá cứng có hiệu quả đối với các tảng đá cứng nhưng có thể không được sử dụng trong đất mềm. Cần dự đoán sự thay đổi cường độ của các loại đất dọc theo đường hầm để có thể sử dụng hỗ trợ thích hợp khi mặt đường hầm đang được đào. Không có khả năng làm như vậy có thể dẫn đến đào quá mức.

Ngoài sự khác biệt rõ ràng về cường độ giữa các loại đất (ví dụ giữa cát không kết dính và đất sét cố kết một phần), biến thể liên quan đến độ xốp và độ bão hòa có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể. Một chút thay đổi trong hàm lượng nước có thể thay đổi một loại đất ổn định khác thành mặt đất đang chạy. Đất của vị trí không ổn định có thể được củng cố bằng cách bơm hóa chất hoặc xi măng vào chúng hoặc bằng cách đóng băng chúng.

Với việc đào hầm xuyên qua đá cứng, độ khó tương đối của việc khai thác các loại đá cụ thể phụ thuộc một phần vào việc sử dụng thuốc nổ hay máy khoan đá. Tuy nhiên, cả hai phương pháp đều có chung các yếu tố quan trọng. Trong cả hai trường hợp, tốc độ khai quật đều liên quan nghịch với cường độ nghiền của đá và liên quan trực tiếp đến số lượng nứt vỡ.

Trong quá trình sử dụng chất nổ, mối quan hệ với sức mạnh rất phức tạp bởi cách thức mà một số loại đá không giòn yếu như mica-schist, phản ứng với vụ nổ và không kéo tốt trong một điện tích nhất định và bởi vai trò lớn hơn nhiều làm gãy vở kịch.

Gãy xương không chỉ đóng vai trò là đường dẫn để mở rộng khí từ vụ nổ, mà còn là mặt phẳng của sự yếu đuối mà đá sẽ tham gia. Trong đường hầm, việc dễ dàng khoan lỗ khoan phụ thuộc vào độ cứng và độ mài mòn của mặt đá và cũng phụ thuộc vào sự thay đổi độ cứng bên trong nó. Mũi khoan có thể có xu hướng bị lệch ở một ranh giới sắc nét giữa trạng thái cứng và mềm.

Các khoáng chất cứng có khả năng gây rắc rối nhất là các loại silica như thạch anh, đá lửa hoặc chert có thể xảy ra dưới dạng tĩnh mạch hoặc bê tông nốt. Đá phiến có chứa nốt sần sắt cũng có thể gây rắc rối như một hỗn hợp khó xử. Khoáng chất tương đối cứng và đá mạnh thường được hình thành do biến chất nhiệt.

Một đá phiến vôi yếu và mềm có thể thay đổi thành một con vẹt cứng mạnh. Điều này đã được tìm thấy là một yếu tố địa chất quan trọng trong một số dự án thủy điện nơi hồ chứa nằm ở một vị trí trên mặt đất cao tương ứng với một vụ xâm nhập đá granit lớn.

Đường hầm trong vùng nhiệt có xu hướng ngày càng khó khăn hơn khi đá granit được tiếp cận. Khai thác quá mức chất đá do máy bay yếu có thể dẫn đến vỡ quá mức và cũng làm đá rơi xuống từ mái nhà.

Một tỷ lệ phần trăm nhất định của việc khai quật vượt quá phần tương ứng với phần hoàn hảo thường được đề cập trong hợp đồng. Sự phá vỡ xảy ra trong quá trình khai quật phụ thuộc vào cường độ của mối nối và sự hiện diện của các mặt phẳng yếu khác như mặt phẳng giường, độ phân ly. Nhìn chung, các loại đá trải giường tốt với các vết nứt sẽ bộc phát trong khi đá đồng nhất lớn được thổi đúng cách sẽ cho một phần sạch sẽ.

Sự bùng phát quá mức và nguy cơ đá rơi từ mái nhà phải chịu trách nhiệm trong các tình huống sau:

(a) Tại các khu vực đứt gãy, đặc biệt là nếu breccias xi măng lỏng lẻo.

(b) Tại đê hẹp hơn so với đường hầm đã phát triển các khớp.

(c) Tại các trục đồng bộ nơi tồn tại các khớp căng.

(d) Tại các lớp đá rời được nén chặt.

(e) Nơi có các lớp đá mỏng và yếu (ví dụ như sự thay đổi của đá vôi và đá phiến) ở tầng mái hoặc tấn công dọc theo đường hầm và có độ dốc lớn.

Rò rỉ vào một đường hầm:

Mức độ rò rỉ vào một đường hầm thông qua đá và khớp nối là một yếu tố quan trọng đáng được xem xét. Điều này cần được đánh giá từ kiến ​​thức về điều kiện nước ngầm, tính thấm khối của đá và cấu trúc địa chất.

Ví dụ, đá granit, gneiss, đá phiến và đá kết tinh như vậy thường khô ngoại trừ dòng chảy có thể dọc theo các khớp và đứt gãy và có lẽ ở rìa của bất kỳ đê nào giao nhau.

In the case of pervious rocks, the flow of groundwater into the tunnel is likely to increase in fault zone and at synclinal axes. Fissures filled with water especially in limestone's present a serious hazard. This must be insured against by probing ahead of the working face with small horizontal bore holes.