BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
NGUYỄN VĂN BÌNH
NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ
VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI HIỆN TƯỢNG LÚN MẶT ĐẤT
Ở KHU VỰC PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Chuyên ngành: Địa chất học
Mã số : 62 44 02 01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
Hà Nội, năm 2015
Công trình được hoàn thành tại:
Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Đỗ Minh Đức 2. PGS. TS. Doãn Đình Lâm
Phản biện 1: TS. Đỗ Văn Nhuận Phản biện 2: PGS. TS. Nguyễn Huy Phương Phản biện 3: PGS.TS. Phạm Quý Nhân
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Học viện
họp tại:
............................................................................................................
Vào lúc............ giờ......... ngày......... tháng .........năm 2015.
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia, Hà Nội
- Thư viện Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
1
MỞ ĐẦU
Khu vực phía Tây thành phố Hà Nội đang trong quá trình đô thị hóa
với tốc độ nhanh. Đặc điểm địa chất ở đây được đánh giá là phức tạp, trong
đó có tầng đá vôi phân bố rộng rãi, bị nứt nẻ, dập vỡ mạnh, đôi nơi có hang
karst ngầm. Trầm tích Đệ có nhiều nguồn gốc, thành phần, tính chất cơ lý
khác nhau, đặc biệt là sự có mặt của tầng đất yếu.
Từ năm 2007 đến nay, ở một số nơi như xã Ngọc Mỹ, xã Thạch Thán
(huyện Quốc Oai) xuất hiện nhiều vết nứt mới trên các công trình cũ, tải
trọng thấp, đã xây dựng từ lâu, các vết nứt này ngày càng mở rộng. Kết quả
nghiên cứu nhận định nền đất ở những khu vực này đang bị lún, biểu hiện
của lún rất phức tạp và diễn biến khó lường. Ngoài ra, ở khu vực này đã
xảy ra nhiều điểm lún - sụt mặt đất làm hư hỏng và phá hủy công trình xây
dựng. Hiện tượng lún, lún-sụt mặt đất xảy ra do nhiều nguyên nhân và liên
quan trực tiếp đến trầm tích Đệ tứ (thành phần thạch học, đặc điểm phân
bố, chỉ tiêu cơ lý) và nước dưới đất. Tuy nhiên, các nghiên cứu chi tiết về
chúng ở khu vực phía Tây Thành phố Hà Nội còn hạn chế. Đây là lý do để
nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm trầm tích Đệ tứ và
mối liên quan với hiện tượng lún mặt đất ở khu vực phía Tây thành
phố Hà Nội”. 1. Mục tiêu của luận án Làm sáng tỏ đặc điểm thành phần thạch học, tính chất cơ lý, sự phân bố
của trầm tích Đệ tứ và mối liên quan giữa chúng với hiện tượng lún và lún -
sụt mặt đất, đặc biệt là thành tạo đất yếu ở khu vực phía Tây thành phố Hà
Nội, đề xuất các giải pháp phòng chống, phục vụ phát triển bền vững cơ sở
hạ tầng. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là các thành tạo trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía
Tây thành phố Hà Nội và mối liên quan của chúng với tai biến lún, lún-sụt
2
mặt đất. Trong luận án, lún mặt đất được xem là sự biến dạng của bề mặt
địa hình thể hiện dưới hai hình thức:
Thứ nhất: lún mặt đất là biến dạng của nền đất do sự thay đổi ứng suất
hữu hiệu dẫn đến sự nén chặt của nền đất khi có sự hạ thấp mực nước
ngầm. Luận án tập trung nghiên cứu lún mặt đất trên diện rộng (mang tính
khu vực), không nghiên cứu lún mặt đất liên quan đến các công trình xây
dựng cụ thể.
Thứ hai: lún - sụt do hoạt động của con người tạo ra khoảng rỗng trong
đất (hoạt động khai thác nước dưới đất) và những khoảng rỗng tự nhiên
tương đối gần với bề mặt đất (karst) dẫn đến sự phá hủy của nền đất, tạo
nên các hố sụt.
Phạm vi nghiên cứu gồm các huyện Quốc Oai, Chương Mỹ và Mỹ Đức 3. Nội dung nghiên cứu: - Đặc điểm thành phần thạch học, tính chất cơ lý và đặc điểm phân bố các
trầm tích Đệ tứ khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Mối liên quan giữa các trầm tích Đệ tứ và tai biến lún, lún - sụt mặt đất ở
khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Đề xuất các giải pháp phòng chống lún và lún - sụt mặt đất phục vụ phát
triển bền vững cơ sở hạ tầng. 4. Cơ sở tài liệu + Các báo cáo khảo sát Địa kỹ thuật gồm: 431 hố khoan, chiều sâu các hố
khoan từ 7-50 mét; 1272 mẫu đất, 1778 lần thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
(SPT) và 47 thí nghiệm cắt cánh.
+ Đề tài NCKH cấp cơ sở trường ĐH Tài nguyên và Môi trường Hà Nội
“Nghiên cứu các tai biến địa chất tiềm ẩn liên quan đến quá trình đô thị
hóa ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội”. NCS làm chủ nhiệm (2013).
+ Đề án “Nghiên cứu tai biến địa chất sụt lún mặt đất và đề xuất giải pháp
xử lý tại Km16, TL 419 thuộc thị trấn Quốc Oai, Thành phố Hà Nội” (Viện
KH Địa chất và Khoáng sản-Bộ Tài nguyên và MT thực hiện năm 2009).
3
+ Dự án “Mitigation of Geohazards in Vietnam” do ĐH Quốc gia HN
(VNU) và Viện Địa kỹ thuật Nauy (NGI) thực hiện (năm 2007).
+ Báo cáo kết quả điều tra khảo sát xác định nguyên nhân sụt đất và thi
công trám lấp hố sụt tại Xóm 16, Thôn Áng Hạ, Lê Thanh, Mỹ Đức và tại
Đội 6, thôn Thượng, xã Xuy Xá, huyện Mỹ Đức, Hà Nội (2011). 5. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội được
chia thành 4 kiểu mặt cắt với 18 phụ kiểu dựa trên đặc điểm trầm tích, tuổi
- nguồn gốc và đặc điểm phân bố.
Luận điểm 2: Lún và lún - sụt mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà
Nội diễn ra có tính chất cục bộ. Lún mặt đất xảy ra ở khu vực phân bố trầm
tích thuộc mặt cắt kiểu 1 (phụ kiểu 1.2, 1.3 và 1.4) và kiểu 3 do mực nước
ngầm bị hạ thấp. Lún-sụt xảy ra ở khu vực phân bố trầm tích thuộc các kiểu
mặt cắt 1 và 3 do hoạt động khai thác nước dưới đất không hợp lý và kết
hợp với sự có mặt của tầng đá vôi nứt nẻ, hang karst ngầm. 6. Những điểm mới của luận án - Trên cơ sở liên kết các đặc điểm trầm tích và tính chất cơ lý của đất,
xác định phạm vi phân bố theo chiều sâu và trong không gian của các tập
trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Xây dựng chi tiết các kiểu (phụ kiểu) mặt cắt trầm tích Đệ tứ và phạm
vi phân bố của chúng ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Làm sáng tỏ nguyên nhân lún và lún-sụt cục bộ liên quan với trầm tích
Đệ tứ, đặc biệt là các tập trầm tích đất yếu ở khu vực phía Tây TP Hà Nội.
- Khoanh định chi tiết các khu vực phân bố lún và lún-sụt mặt đất trong
mối liên quan với các kiểu mặt cắt trầm tích Đệ tứ và phân bố hang karst
ngầm trong đá vôi ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Ý nghĩa khoa học: Đặc điểm, sự phân bố của trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội và mối liên quan đến các tai biến lún, lún-sụt
4
mặt đất trong khu vực này được làm sáng tỏ. Xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng lún và lún-sụt cục bộ mặt đất. Ý nghĩa thực tiễn: kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học
giải thích nguyên nhân, cơ chế hình thành và phát triển của tai biến lún và
lún-sụt mặt đất, khoanh định các khu vực có nguy cơ xảy ra tai biến và
cảnh báo các hoạt động của con người có khả năng kích thích sự phát triển
tai biến lún mặt đất phục vụ cho việc quy hoạch, sử dụng hợp lý lãnh thổ,
phát triển bền vững cơ sở hạ tầng.
8. Bố cục của luận án
Mở đầu
- Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và điều kiện tự nhiên, kinh tế
xã hội khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Chương 2. Cơ sở lý luận và các phương pháp nghiên cứu.
- Chương 3. Đặc điểm trầm tích Đệ tứ khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Chương 4. Mối liên quan giữa trầm tích Đệ tứ và hiện tượng lún, lún - sụt
mặt đất
Kết luận và kiến nghị
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI
1.1. Lịch sử nghiên cứu trầm tích Đệ tứ 1.1.1. Giai đoạn trước năm 1975
Các công trình nghiên cứu địa chất chủ yếu phục vụ cho việc tìm
kiếm và khai thác khoáng sản. Các nghiên cứu về trầm tích ít được quan
tâm. Sau năm 1965 mới có một số công trình nghiên cứu được công bố. 1.1.2. Giai đoạn sau năm 1975 tới nay
Từ năm 1975 đến nay, nhiều công trình nghiên cứu về trầm tích Đệ
tứ khá toàn diện ở vùng đồng bằng Sông Hồng được công bố. Liên đoàn
Bản đồ Địa chất miền Bắc hoàn thành đo vẽ bản đồ địa chất nhóm tờ
5
Hà Đông-Hoà Bình (1988) và nhóm tờ thành phố Hà Nội (1994) tỷ lệ
1:50.000. Trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội gồm các
hệ tầng: Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải Hưng và Thái Bình. Ngoài ra, trong vùng
nghiên cứu có các Liên đoàn, Đoàn địa chất số thực hiện một số công tác thăm
dò mỏ, các điểm khoáng sản, thăm dò, quan trắc và khai thác nước dưới đất. 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu về lún mặt đất và mối liên quan với trầm tích Đệ tứ 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Winslow và Wood[39] cho rằng đối với các vật liệu hạt mịn bão hòa
nước thì lượng sụt lún tương đương với lượng không gian lỗ rỗng bị mất do
nén chặt. Poland và Davis [72] xác định nguyên nhân gây lún mặt đất là:
1)tải trọng ở bề mặt đất; 2)chấn động gần bề mặt đất; 3) sự nén chặt do tưới
tiêu và sản xuất nông nghiệp; 4) mất nước và sự co ngót của trầm tích;
5)quá trình oxy hóa vật liệu hữu cơ; 6) sự hạ thấp mực nước dưới đất; 7)
suy giảm áp lực.
Theo Leake S.A, trong trường hợp các tầng chứa nước lỗ rỗng xen kẹp
các tầng cách, khi áp lực trong tầng chứa nước bị hạ thấp đồng nghĩa với
việc làm gia tăng ứng suất nén cho các lớp cách nước, các thấu kính sét-sét
pha làm cho chúng bị nén chặt (trở nên mỏng hơn) và được coi như là lún
của bề mặt đất, quá trình lún không thể hồi phục.
Amin. A và Bankher.K đã đưa ra những nguyên nhân khác nhau gây ra
sụt lún mặt đất ở Saudi Arabia. Ngoài các nguyên nhân tự nhiên,các tác giả
cho rằng nguyên nhân lún mặt đất xảy ra do con người chính là việc khai
thác nước dưới đất quá mức từ các tầng chứa nước dưới sâu.
Ở thành phố Thượng Hải (Trung Quốc), trầm tích Đệ tứ có chiều dày
khoảng 300m. Lún mặt đất ở Thượng Hải được báo cáo lần đầu vào năm
1921 với tốc độ lún trung bình khoảng 21cm/năm. Tính đến năm 1965,
tổng độ lún ở thành phố Thượng Hải khoảng 2,63m. Chai J.C, Xiao-Qing
Shi cùng nhiều tác giả khác đã phân tích lún mặt đất ở Thượng Hải (Trung
6
Quốc) và kết luận: Sự cố kết của lớp sét pha, lớp bùn sét đóng góp khoảng
80% tổng độ lún.
Thủ đô Bangkok của Thái Lan thuộc đồng bằng Chao Phraya. Mặt cắt
địa chất ở đây gồm 8 tầng chứa nước có thành phần là cát lẫn cuội sỏi xen
kẹp với các tầng sét cách nước, tầng đất yếu nằm gần bề mặt đất có chiều
dày trung bình khoảng 14m. Từ năm 1969, hiện tượng lún mặt được chú ý
nhiều hơn khi có nhiều chỉ số được quan trắc ở Bangkok và nhận được sự
quan tâm của nhiều nhà khoa học. Theo Nutalaya (1989) lún mặt đất mạnh
nhất diễn ra ở Bangkok trong giai đoạn 1933-1987, biên độ lún khoảng
1,60 m và đến năm 2002 độ lún là 2,05 m.
Tại Ấn Độ, các tác giả Sahu và Sikdar đã nghiên cứu đặc điểm địa chất
ở khu vực thành phố Kolkata và phía Đông vùng đầm lầy Kolkata, phía
Tây Bengal. Đặc điểm địa chất Đệ tứ ở khu vực này bao gồm các lớp đất
sét, bùn sét và cát. Kết quả tính toán cho thấy lún mặt đất thay đổi từ
1,12mm đến 43,8mm/năm, trung bình khoảng 13,53 mm/năm. Ước tính lún
mặt đất tương ứng với 1m suy giảm mức thủy áp thay đổi từ 1,79cm đến
10cm, trung bình khoảng 3,28 cm. 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam, hiện tượng lún mặt đất xảy ra khá nhiều ở Hà Nội, thành
phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Cần Thơ, Cà Mau và một số tỉnh, thành phố
khác thuộc đồng bằng sông Cửu Long
Ở thành phố Hà Nội, lún mặt đất đã được các nhà khoa học cảnh báo từ
những năm 80 của thế kỷ 20. Nhiều tác giả đã công bố kết quả nghiên cứu
về lún mặt đất ở Hà Nội (cũ) như: Nguyễn Kim Cương (1995); Trần Trọng
Huệ và nnk (1995,1996); ĐoànThế Tường (1999); Trần Văn Hoàng và Bùi
Thị Bảo Anh (2000); Phạm Quý Nhân (2004); Trần Mạnh Liểu (2005);
Trần Văn Tư và nnk (2009); Đặng Vũ Khắc và nnk và nhiều tác giả khác.
7
Ở Thành phố Hồ Chí Minh, nền địa chất tồn tại tầng đất yếu có chiều
dày từ 4m đến 24m. Từ năm 1992 (năm đầu tiên theo dõi lún mặt đất qua
ảnh vệ tinh) đến 2011, đã ghi nhận được 17/24 quận, huyện bị lún từ 20cm
đến 50cm. Tốc độ lún ngày càng tăng và tỉ lệ thuận với tốc độ đô thị hóa. 1.2.3. Tình hình nghiên cứu ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội 1.2.3.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Đại học Quốc gia Hà Nội (VNU) và Viện Địa kỹ thuật Nauy
(Norwegian Geotechnical Institute-NGI) đã hợp tác thực hiện dự án
“Mitigation of Geohazards in Vietnam”. Một trong những nhiệm vụ của dự
án là nghiên cứu lún mặt đất ở thành phố Hà Nội.
Công ty CP Công nghệ Địa vật lý; Viện Khoa học Địa chất và Khoáng
sản-Bộ Tài nguyên và Môi trường; Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài
nguyên nước Miền Bắc đã thực hiện các đề tài, dự án nghiên cứu hiện
tượng lún - sụt mặt đất ở các huyện Quốc Oai và Mỹ Đức. Kết quả cho thấy
1-2hh).
những vị trí bị lún-sụt đều có mặt tầng cát mịn, tầng đất yếu (bmQ2
Nguyễn Văn Bình và nnk nghiên cứu đặc điểm địa chất, địa chất công
trình - địa chất thủy văn và các tai biến địa chất tiềm ẩn liên quan trong quá
trình đô thị hóa ở khu vực phía Tây TP Hà Nội (huyện Quốc Oai và phụ
cận), phân tích ảnh hưởng của tầng đất yếu và mức độ khai thác nước dưới
đất trong khu vực, mối liên quan của chúng với hiện tượng lún mặt đất.
Các nghiên cứu ở trên thế giới và Việt Nam đều đưa ra điểm chung rằng
nguy cơ lún mặt đất chỉ xảy ra ở những nơi có phân bố các tầng đất yếu,
đặc biệt khi chúng phân bố phía trên tầng chứa nước đang khai thác nhiều
và trong phạm vi có ảnh hưởng của mực nước dưới đất bị hạ thấp. 1.2.3.2. Nhận xét chung a. Về vấn đề nghiên cứu trầm tích Đệ tứ
- Độ sâu nghiên cứu trầm tích mới chỉ đến chiều sâu khoảng 20m
- Sự phân chia chi tiết phạm vi và chiều sâu phân bố của các tập trầm
tích có thành phần thạch học khác nhau còn hạn chế.
8
- Mối quan hệ của các tập trầm tích với các thành tạo đá gốc, đặc biệt là
tầng đá vôi nứt nẻ mạnh, có hang karst ngầm chưa được làm sáng tỏ; b. Về vấn đề nghiên cứu tai biến địa chất liên quan đến trầm tích Đệ tứ trong bối cảnh đô thị hóa.
Một số đề tài, dự án nghiên cứu tai biến địa chất trong khu vực chủ yếu
đánh giá hiện trạng các tai biến như trượt đất, xói lở bờ sông. Các đề án, dự
án nghiên cứu hiện tượng lún - sụt mặt đất xảy ra ở huyện Quốc Oai và Mỹ
Đức chủ yếu tập trung đánh giá hiện trạng và xử lý các tai biến, nguyên
nhân gây tai biến chưa được làm sáng tỏ. 1.3. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực phía Tây TP Hà Nội 1.3.1. Đặc điểm địa hình - địa mạo: 1.3.1.1. Đặc điểm địa hình: gồm địa hình núi thấp, đồi và đồng bằng.
1.3.1.2. Đặc điểm địa mạo: gồm hai kiểu là địa hình bóc mòn và tích tụ. 1.3.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất
1.3.2.1. Các thành tạo địa chất trước Đệ tứ. Các thành tạo trước Đệ tứ gồm các hệ tầng theo thứ tự từ cổ đến trẻ như
3sb).
sau: Na Vang (P2nv); Yên Duyệt (P2 yd); Viên Nam; Tân Lạc (T1o tl); Đồng
Giao (T2a dg); Nậm Thẳm (T2 nt) và hệ tầng Sông Bôi (T2 1.3.2.2. Các thành tạo Đệ tứ
Trầm tích Đệ tứ ở phía Tây thành phố Hà Nội gồm các hệ tầng Hà Nội,
Vĩnh Phúc, Hải Hưng, Thái Bình. 1.3.3. Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực phía Tây thành phố Hà Nội
Nước dưới đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội tồn tại dưới 2 dạng
là nước lỗ hổng trong trầm tích Đệ tứ bở rời và nước khe nứt, karst trong
tầng đá gốc, chủ yếu là đá vôi các hệ tầng Đồng Giao và NaVang.
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý luận
Dao động mực nước biển đối với sự hình thành và phân bố trầm tích:
Mối tương quan giữa giữa tốc độ lắng đọng trầm tích, hoạt động
9
kiến tạo và dao động mực nước biển giữ vai trò chủ đạo trong suốt quá
Châu thổ
Sông
Sườn tích
Lũ tích
Sườnchâu thổ
Sông đồng bằng
Tiền châu thổ
Sông trung du
Sông miền núi
vỏ phong hóa
Đồng bằng châu thổ
Mực nước biển khi triều cường
Đá gốc
Mực nước biển khi triều kiệt
Lòng sông
Bãi triều
Cồn cát cửa sông
Hình 2.2. Sơ đồ chuyển tướng trầm tích từ miền núi đến đồng bằng châu thổ[22]
trình hình thành và phát triển châu thổ.
Sự chuyển tướng trầm tích được khái quát theo sơ đồ: lũ tích→sông
+
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
Lũ tích
Lu tích (Proluvi) (P)
S«ng miÒn nói
S«ng miÒn Trung du
A
)
a c ( l ß n g s « n g ) b å i ( b · i Àa f
al (hå mãng ngùa)
§ång b»ng (a )3
ac
af
af
ac
am1
ĐBCT (delta plain)
am1
am2
am2
am2am2
am3
TiÒn ch©u thæ (delta front)
am3
(Prodelta) Hình 2.3. Sự phân bố môi trường trầm tích trong không gian [22]
miền núi, trung du→sông đồng bằng→ đồng bằng châu thổ
Trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây TP Hà Nội nói riêng và ở đồng
bằng Bắc bộ nói chung hình thành trong bối cảnh liên quan chặt chẽ với sự
dao động của mực nước biển, hoạt động của sông và sự tương tác-giao thoa
giữa sông và biển.
10
Nghiên cứu đặc điểm trầm tích Đệ tứ liên quan với hiện tượng lún mặt
đất cần thiết phải tích hợp các đặc điểm trầm tích và tính chất cơ lý của
chúng, cũng như đánh giá thực trạng các hoạt động nhân sinh đến điều
kiện tự nhiên và cần có hệ phương pháp phù hợp gồm: các phương pháp
nghiên cứu đặc điểm trầm tích Đệ tứ (thành phần thạch học, sự phân bố và
quan hệ trong không gian), các phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý của
các tập trầm tích, các phương pháp tính toán, dự báo. 2.2. Các phương pháp nghiên cứu
Hệ phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm: Phương pháp khảo
sát hiện trường; Phương pháp địa vật lý; Phương pháp khoan lấy mẫu và
thí nghiệm hiện trường; Phương pháp phân tích độ hạt; Phương pháp phân
tích thạch học- khoáng vật; Phương pháp thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý mẫu
đất; Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hoá - lí môi trường; Phương pháp
công nghệ giao thoa InSAR; Phương pháp xử lý số liệu; Phương pháp nội
suy Kriging; Phương pháp tính toán dự báo lún mặt đất.
2-3 hn).
CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM VÀ QUY LUẬT PHÂN BỐ TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ KHU VỰC PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI 2-3 hn) 3.1. Trầm tích hệ tầng Hà Nội (Q1 3.1.1. Trầm tích sông - lũ (apQ1
Trầm tích sông-lũ hệ tầng Hà Nội gồm 3 phần: Phần 1. Cuội, cuội tảng đa khoáng nhiều màu sắc lẫn sạn sỏi, cát và bột,
sét màu vàng, nâu vàng. Thành phần cuội chủ yếu là thạch anh (50%), đá
phun trào mafic (30%), ngoài ra còn có cát bột kết, tuf kích thước từ 5 -
15cm. Hàm lượng cuội sạn sỏi có nơi chiếm tới 70%; cát 20-25% và bột sét
khoảng 5-10%.
Phần 2. Cát, lẫn bột, sét màu vàng, nâu đỏ chứa sạn thạch anh, được
phát hiện trong các hố khoan. Thành phần cát chủ yếu là thạch anh, silic,
sắc cạnh, không đều có chứa sạn nhỏ. Chiều dày trầm tích từ 7,5m đến
>20m. Thành phần độ hạt gồm: cát chiếm khoảng 50-75%; sạn sỏi chiếm 5-
11
20%; bột sét chiếm 5-10%. Thông số độ hạt gồm: Md=0,33-0,4mm; Ro=
0,12-0,2; So=3,3-4,5. Thí nghiệm SPT: N=20-25.
Phần 3. Sét, bột màu nâu vàng, nâu đỏ, trên mặt có nhiều sạn laterit.
Thành phần độ hạt gồm sét chiếm 45-53,4%, bột chiếm 19% đến 22,8%,
cát chiếm 15% đến 21% và sạn chiếm từ 3,1% đến 5,5%. Các thông số độ
hạt gồm: Md=0,0055mm; So=3,02-4,15; Sk=0,21-0,3. Chỉ số môi trường
gồm độ pH=6,6, Kt=0,24. Thí nghiệm SPT: N30=17- 42, ở gần bề mặt đá
2-3 hn)
gốc N30=30-50. 3.1.2. Trầm tích lòng sông (aQ1
Thành phần là cuội, sỏi, cát đa khoáng màu xám vàng, xám trắng, kích
thước cuội từ 2cm đến 10cm. Thành phần độ hạt gồm: cuội khoảng 51,4%
3 vp).
đến 60%, sạn sỏi từ 15,5% đến 20,4% cát từ 18 - 27%. Thí nghiệm SPT:
N30=50/7-10cm. 3.2. Trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc (Q1 3vp) 3.2.1. Trầm tích lòng sông (a(c) Q1 Thành phần là cát, cát bột lẫn sạn nhỏ màu xám vàng, xám xanh, xám
tro, đôi nơi có xen kẹp thấu kính sỏi nhỏ. Thành phần KV của cát chủ yếu
là thạch anh chiếm 70 - 80%, còn lại là mảnh đá, ít mica. Thành phần độ
hạt gồm: cát chiếm từ 65,9% đến 71,7%, bột chiếm 25,1%-27,1% và sạn
sỏi chiếm 1,3-7,5%. Thông số độ hạt gồm: Md=0,28-0,42mm; So=2,5-3,2;
3vp)
Sk =1,2-1,45. Kết quả thí nghiệm SPT: N30=16-34, khối lượng riêng của cát γs=2,66g/cm3; 3.2.2. Trầm tích bãi bồi (a(f) Q1
Thành phần là sét, sét bột màu sắc loang lổ. Thành phần khoáng vật sét
là kaolinit và hydromica, TPHH của sét gồm SiO2 (50-70%), Al2O3(15-
23%), Fe2O3(2-5%), TiO2 (0,5-1,8%). Chỉ số môi trường: pH=7 và Kt
=0,28. Ở huyện Quốc Oai, thành phần độ hạt gồm sét từ 30% đến 75%; bột
từ 11% đến 34% và cát từ 7% đến 20%, thông số độ hạt: Md=0,015-
0,005mm; Sk=0,5-0,7; S0 = 3,1-5,5. Ở huyện Chương Mỹ, thành phần độ
12
hạt gồm sét: 39% - 51%; bột: 35%-43% và cát: 27,4 -31,7%, thông số độ
hạt: Md=0,007-0,020mm; So=3,29-4,43; Sk=0,67-0,86. Ở huyện Mỹ Đức,
thành phần độ hạt gồm sét: 39,5%-57,5%; bột: 38,5% - 45,8% và cát: 8%-
1 hh)(?) Thành phần là cát mịn màu xám, xám nâu, xám đen, phân bố hẹp, cục
14,7%, thông số độ hạt: Md=0,007-0,014mm; So=3,46-4,21; Sk= 0,55-0,75. 3.3. Trầm tích hệ tầng Hải Hưng. 3.3.1. Trầm tích sông - biển (amQ2
bộ ở các xã Cấn Hữu, Ngọc Mỹ; TT Quốc Oai (huyện Quốc Oai) và các xã
Bột Xuyên, Hợp Tiến (huyện Mỹ Đức). Chiều dày trầm tích từ 3,5m đến
>12m. Thành phần độ hạt: cát=94-99%, còn lại là sạn nhỏ. Thông số độ
1-2 hh)
hạt: Md=0,358- 0,372mm; Sk= 1,1-1,12; So=1,27 – 1,45. Thí nghiệm SPT: N30 =12-23; khối lượng riêng: γs=2,65-2,67g/cm3; góc nghỉ khi ướt: αư=260-290; góc nghỉ khi khô αk=330 - 34030’; hệ số rỗng: emin=0,702- 0,735; emax=1,023-1,085. 3.3.2. Trầm tích đầm lầy ven biển (bmQ2
Thành phần là sét-bột hoặc sét-cát chứa v/c hữu cơ màu xám đen. Thành
phần độ hạt: cát từ 19% đến 43,5%; bột từ 18% đến 34% và sét 34,5% đến
61,5%. Thông số độ hạt: Md = 0,01-0,070mm; So=3,2- 3,6; Sk=0,8-1,1.
Ở huyện Quốc Oai, trầm tích phân bố ở thị trấn Quốc Oai và lân cận. Ở
huyện Chương Mỹ, trầm tích phân bố tại khu vực xã Đông Sơn, Thượng
Vực, Đồng Phú. Ở huyện Mỹ Đức, trầm tích phân bố rộng rãi. 1-2 hh) 3.3.3. Trầm tích biển (mQ2
Thành phần là sét màu xám xanh loang xám vàng. TPKV sét phổ biến là
hydromica-kaolinit - monmoriolit hoặc hydromica - kaolinit - clorit. Thông
số độ hạt: Md = 0,005-0,01mm; So=2,3-2,5. Thành phần hóa học gồm:
SiO2: 54,9%; Al203: 18%; Fe203: 5,27%; Ti02: 0,78%, các thành phần khác:
10,12%[19]. Thành phần độ hạt: cát chiếm 20-29.5%; bột chiếm 21- 28.5%
và sét chiếm 42-58,5%[33]. Các chỉ số môi trường: pH=7-8, Kt=1,03-1,06, Fe+2S/Corg=0,25-0,5[34].Thí nghiệm SPT: N30= 6-12, sét dẻo cứng.
13
3.3.4. Trầm tích sông - đầm lầy
3 tb)
Trầm tích phân bố hẹp, rải rác ở vùng ven biển của các đồng bằng, chiều
dày nhỏ. Thành phần là bột sét, sét, bùn, sét-cát, nhiều mùn thực vật. 3.4. Trầm tích hệ tầng Thái Bình (aQ2 3.4.1. Trầm tích lòng sông.
Thành phần là cát hạt mịn màu nâu vàng, xám vàng. Ở khu vực huyện
Mỹ Đức, thành phần độ hạt: cát từ 82,2 đến 94,3%, bột từ 4% đến 12,8%
và sét từ 2% đến 5% và các thông số độ hạt gồm: Md = 0,128 - 0,224mm;
So = 1,8 - 2,53; Sk = 1,15 - 1,35. Ở khu vực huyện Quốc Oai, thành phần
độ hạt gồm: cát chiếm 71,6 đến 90,73%, bột chiếm từ 6,3% đến 21,8% và
sét từ 3% đến 7% và các thông số độ hạt gồm Md = 1,41 - 0,231mm; So =
1,65- 1,85; Sk= 0,97-1,15. Thành phần của cát chủ yếu là thạch anh (80%-
85%), ít mảnh đá và mi ca, trầm tích có độ chọn lọc trung bình. 3.4.2. Trầm tích bãi bồi
Thành phần là sét bột, bột sét lẫn cát màu nâu, nâu vàng, xám vàng, nâu
xám. TPKV là sét kaolinit, hydromica và clorit. Ở khu vực huyện Quốc
Oai, thành phần độ hạt: sét 31,5%-72,5%, bột 32%-55% và cát0,6%-7,4%.
Thông số độ hạt : Md=0,005-0,013mm; So=2,6-3,8; Sk =0,73-0.92. Ở huyện
Mỹ Đức, thành phần độ hạt gồm: sét 30%-45%; bột39,5% - 59,7%, cát
2,4%-10% và Md=0,0045-0,015mm; So=3,0-3,75; Sk=0,87-0,95. 3.5. Các kiểu mặt cắt trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây TP Hà Nội 3.5.1. Mục đích và nguyên tắc phân chia các kiểu mặt cắt trầm tích Đệ tứ
Nguyên tắc phân chia: Các kiểu mặt cắt được phân chia dựa vào địa tầng tầng trầm tích Đệ tứ
trong khu vực nghiên cứu. Các phụ kiểu mặt cắt được phân chia dựa vào
đặc điểm của các tập trầm tích. 3.5.2. Các kiểu mặt cắt trầm tích và đặc điểm phân bố trong không gian 3.5.2.1. Mặt cắt trầm tích kiểu 1
- Phụ kiểu1.1: Phân bố ở khu vực xã Cấn Hữu, Liệp Tuyết (Quốc Oai).
- Phụ kiểu 1.2: Phân bố ở cầu sông Tích, một số nơi dọc đại lộ Thăng Long.
14
Mặt cắt điển hình kiểu 1
a(f) Q 2³ tb
Phụ kiểu 1.1
Phụ kiểu 1.3
Phụ kiểu 1.4
Phụ kiểu 1.2
a(c)Q 2³ tb
bmQ2¹-² hh amQ 2¹-² hh
a(f)Q 1³ vp
aQ2³ tb bmQ 2¹-² hh amQ 2¹-² hh
a(f) Q 2³ tb
a(f) Q 2³ tb bmQ 2¹-² hh
a(f) Q 2³ tb amQ 2¹-² hh
a(c)Q 1³ vp
bmQ2¹-² hh
a(f)Q 1³ vp
a(c)Q 1³ vp
a(f)Q 1³ vp
apQ 1 ²-³hn
apQ1 ²-³hn
aQ1 ²-³hn
aQ 1 ²-³hn
ap,a(f) Q 1 ²-³hn
P2nv
P2 nv
P 2 nv
P 2 nv
P2 nv
Hình 3.26. Mặt cắt trầm tích kiểu 1 và các phụ kiểu
- Phụ kiểu 1.3: Phân bố ở khu vực phía Đông thị trấn Chúc Sơn.
Mặt cắt điển hình kiểu 2
Phụ kiểu 2.1
Phụ kiểu 2.2
Phụ kiểu 2.3
Phụ kiểu 2.4
a(f)Q 1³ vp
a(c)Q 1³ vp
a(f)Q 1³ vp
a(f)Q1³ vp
apQ 1 ²-³hn
apQ 1 ²-³hn
a(c)Q 1³ vp
a(f)Q 1³ vp
apQ 1 ²-³hn
P2 nv
T2a dg
P2 nv/ T2a dg
T2a dg
T2a dg
Hình 3.27. Mặt cắt trầm tích kiểu 2 và các phụ kiểu - Phụ kiểu 2.1: Phân bố ở vùng chuyển tiếp giữa miền núi và đồng bằng ở
- Phụ kiểu 1.4: Phân bố ở khu vực xã An Thượng, huyện Hoài Đức. 3.5.2.2. Mặt cắt trầm tích kiểu 2:
phía Tây huyện Quốc Oai, Miếu Môn.
- Phụ kiểu 2.2: Phân bố không liên tục ở các xã Hoàng Văn Thụ, Thống
Nhất, Đại Yên và một phần xã Phú Nghĩa (huyện Chương Mỹ).
- Phụ kiểu 2.3: Phân bố với diện hẹp, không liên tục ở thôn Đình Tổ, xã
Ngọc Liệp (Quốc Oai) và một phần xã Phú Nghĩa (huyện Chương Mỹ).
- Phụ kiểu 2.4: Phân bố thành một dải kéo dài từ thị trấn Quốc Oai đến xã
Đại Đồng huyện Chương Mỹ. 3.5.2.3. Mặt cắt trầm tích kiểu 3
- Phụ kiểu 3.1: Phân bố ở Thôn Yên Nội, xã Đồng Quang, Quốc Oai.
15
- Phụ kiểu 3.2: Phân bố ở TT Quốc Oai và lân cận như các xã Đồng Quang,
Thạch Thán, KĐT Tây Quốc Oai (huyện Quốc Oai) và các xã Mỹ Thành,
An Mỹ, An Tiến, Bột Xuyên, Phúc Lâm, Phù Lưu Tế, Xuy Xá (Mỹ Đức)
- Phụ Kiểu 3.3: Phân bố tại khu vực các xã Lê Thanh, Xuy Xá huyện Mỹ
Đức, thôn Phụ Chính, xã Hòa Chính, Chương Mỹ và thôn Giang Soi, xã
Đồng Tiến huyện Ứng Hòa.
- Phụ Kiểu 3.4: Phân bố tại khu vực cầu Sông Đáy (tuyến đường Đỗ Xá -
Quan Sơn) và một số nơi thuộc các xã Xuy Xá, Lê Thanh (huyện Mỹ Đức),
Khu đô thị Tây Quốc Oai (huyện Quốc Oai).
Mặt cắt điển hình kiểu 3
Phụ kiểu 3.1
Phụ kiểu3.2
Phụ kiểu 3.3
Phụ kiểu 3.4
Phụ kiểu 3.5
a(f)Q 2³ tb
a(c)Q2³ tb
mQ2¹-² hh
a(f)Q 2³ tb
a(f)Q2³ tb
a(c)Q2³ tb
mQ2¹-² hh
bmQ 2¹-² hh amQ 2¹-² hh
a(c)Q 2³ tb bmQ2¹-² hh
mQ 2¹-² hh bmQ2¹-² hh
a(f)Q1³ vp
bmQ2¹-² hh
bmQ2¹-² hh
a(f)Q1³ vp
a(f)Q1³ vp
a(c)Q1³ vp
a(c)Q1³ vp
a(f)Q1³ vp
aQ2³ tb bmQ2¹-² hh
T2a dg
T2a dg
T 2a dg
T2a dg
T2a dg
T2a dg
Hình 3.28. Mặt cắt trầm tích kiểu 3 và các phụ kiểu
- Phụ kiểu 3.5: Phân bố ở phía nam Đại Nghĩa và lận cận (huyện Ứng Hòa).
3.5.2.4. Mặt cắt trầm tích kiểu 4
- Phụ kiểu 4.1: Phân bố rộng ở ven rìa đồng bằng phía Tây huyện Quốc Oai và Chương Mỹ và một phần ở xã Đồng Tâm - huyện Mỹ Đức. - Phụ kiểu 4.2: Phân bố rộng rãi ở huyện Quốc Oai và Chương Mỹ.
- Phụ kiểu 4.3: Phân bố tại khu vực xã Vân Côn huyện Hoài Đức, phía
Đông - Đông Bắc huyện Quốc Oai.
- Phụ kiểu 4.4: Phân bố ở khu vực các xã Tân Phú (Quốc Oai), VVân Côn,
An Thượng (Hoài Đức).
- Phụ kiểu 4.5: Phân bố ở khu vực các xã Tân Phú, Đại Thành (Quốc Oai).
16
Mặt cắt điển hình kiểu 4
Phụ kiểu 4.1
Phụ kiểu 4.2
Phụ kiểu 4.3
Phụ kiểu 4.4
Phụ kiểu 4.5
a(f)Q2³ tb
a(c)Q 2³ tb
aQ2³ tb
a(f)Q1³ vp
a(f)Q 1³ vp
a(f)Q 2³ tb
a(c)Q 1³ vp
a(c)Q 1³ vp
a(c)Q 1³ vp
a(f)Q 2³ tb
a(f)Q 2³ tb
a(f)Q 2³ tb
aQ1³ vp
aQ1³ vp
aQ1 ²-³hn
ap, a(f)Q 1 ²-³hn
apQ 1 ²-³hn
aQ1 ²-³hn
T2a dg
T2a dg
P 2 nv
P2 nv
P2 nv
P 2 nv
Hình 3.29. Mặt cắt trầm tích kiểu 4 và các phụ kiểu CHƯƠNG 4. MỐI LIÊN QUAN GIỮA TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÀ HIỆN TƯỢNG LÚN, LÚN - SỤT MẶT ĐẤT
4.1. Đặc điểm lún mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội 4.1.1. Hiện trạng
Theo kết quả ước tính lún mặt đất của thành phố Hà Nội bằng công nghệ giao
thoa inSAR, từ 2/2007 đến 6 /2008 cho thấy một số nơi ở Hà Nội bao gồm cả
một số khu vực phía Tây bị lún từ 3-9cm. Nhiều ngôi nhà cũ, tải trọng nhỏ,
móng gạch ở các xã Ngọc Mỹ, Thạch Thán (Quốc Oai) bị nứt. Các vết nứt
Hình 4.2b.Vết nứt ngày càng mở rộng trên tường nhà ở xóm Xuân Cốc, Phú Mỹ, Ngọc Mỹ-Quốc Oai.
mới xuất hiện trong khoảng từ năm 2008 đến nay.
Hình 4.2a.Vết nứt kéo dài trên tường nhà và đường bê tông ở xóm Đông, Phú Mỹ, Ngọc Mỹ, Quốc Oai Kết quả tính toán độ lún:
17
CHÚ GIẢI
Độ lún do hạ thấp mực nước ngầm tại thời điểm năm 2008
aQ2 ³ tb Sét màu xám nâu,
5
7
10.3
9.6
S (cm)
12
11
10 8.8
21.5
mQ 2 ¹-²hh
vàng nhạt, dẻo mềm aQ2 ³ tb Cát hạt nhỏ mịn màu xám nâu, xám vàng Sét, màu xám xanh, xám vàng, dẻo cứng b mQ 2¹- ²hh Sét, bột lẫn hữu cơ màu xám, xám đen, dẻo chảy
aQ1³ vp
Sét loang lổ bị laterit hóa, dẻo cứng
aQ1³ vp
Cát hạt thô vừa màu xám vàng, chặt vừa
1.2
2.1
2.5
3.0
6.0
4.2
4.7
7.6
7
7.6
MNN năm 2000=2.5-3m
6.2
6.3
8.5
11.7
11.2
5.2 8.2 11.7
12.0
aQ 2³tb b mQ 2¹-² hh
bmQ 2¹-²hh
10
10 0
11.8
15
18.3
MNN năm 2013
bmQ 2¹-²hh
aQ 2³ tb 15m
19.5 20.5
21.2
25
20
22m
20
20
24.5
28.3
aQ 1³ vp
aQ1³ vp
-20
34.7
31
35
aQ1³ vp
m) ( ộ đ o a C
36m
39.3
40
42.3
43.5
45.4
39
45.8
43
45.5
44.1
P2 nv
P2 nv
P2 nv
-40
HKC -C S04
HKB T-CS47
YN4
47.2 QO -01
YN1
53 QO -02
HKB T-CS50
HKB T-CS 46
58 HKC -CS05
HKC- CS06
47.4 HKC- CS07
8.1
7.5
8.36
5.0
8.61
5.96
6.18
6.2
8.7
8.6
8.5
0
1000
2000 m
xã Thạch Thán, Ngọc Mỹ
Khu ĐT mới Tây Quốc Oai(TT Quốc Oai)
Yên Nội, Đồng Quang, Quốc Oai
Hình 4.11. Lún mặt đất ở TT Quốc Oai và lân cận (năm 2008)
4.1.2. Nguyên nhân gây lún mặt đất
4.1.2.1. Thực trạng khai thác nước dưới đất. Nguồn nước chính phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất trong khu
vực là nước giếng khoan. Hiện nay đa số các giếng khoan đều khai thác
nước trong tầng đá vôi. Các phễu hạ thấp mực nước phân bố ở khu vực TT
Quốc Oai, các xã lân cận như Thạch Thán, Ngọc Mỹ và TT Đại Nghĩa và
Lún - hồi phục do biến dạng đàn hồi
Lún không hồi phục vĩnh viến do biến dạng không hồi phục
Tầng chứa nước
Tầng cách nước (sét, sét pha)
Sự nén chặt của hệ thống nước ngầm tập trung trong các tầng cách nước
Mực nước
Thời gian
Các hạt cốt đất giới hạn sự lấp đầy nước ngầm trong lỗ rỗng
Suy giảm lâu dài mực nước theo các chu kỳ bơm hút nước ngầm
Sự sắp xếp và làm chặt lại của tầng cách nước cùng với sự giảm độ lỗ rỗng và lượng nước tích trữ trong lỗ rỗng Hình 4.19. Biến dạng không đàn hồi của tầng chứa nước
trùng với những khu vực phân bố tầng đất yếu. 4.1.2.2. Nguyên nhân gây lún mặt đất.
18
Khi mực nước dưới đất bị hạ thấp dẫn đến sự thay đổi cân bằng ứng suất
trong đất, áp lực nước trong lỗ rỗng giảm xuống, đồng thời ứng suất hữu
Đối với mặt cắt trầm tích kiểu 1: gồm 4 phụ kiểu.
hiệu (ứng suất gây lún) tăng lên làm cho nền đất bị biến dạng và lún xuống. 4.1.3. Mối liên quan trầm tích Đệ tứ với hiện tượng lún mặt đất - Phụ kiểu 1.1 không có tầng đất yếu, ít bị ảnh hưởng của lún mặt đất.
- Các phụ kiểu 1.2; 1.3 và 1.4, có tầng đất yếu, bị ảnh hưởng của lún mặt
đất khi mực nước ngầm bị hạ thấp và phụ thuộc vào chiều dày tầng đất yếu Đối với mặt cắt trầm tích kiểu 2: gồm 4 phụ kiểu, ít bị lún mặt đất
Đối với mặt cắt trầm tích kiểu 3: gồm 5 phụ kiểu, tầng đất yếu có chiều
dày khá lớn từ 10m đến >20m. Mặt cắt kiểu 3 bị ảnh hưởng nhiều của lún
mặt đất khi mực nước ngầm bị hạ thấp, đặc biệt là lún không đều.
Đối với mặt cắt trầm tích kiểu 4: Mặt cắt kiểu 4 chia thành 5 phụ kiểu,
không có tầng đất yếu, ít bị lún mặt đất. 4.2. Đặc điểm lún - sụt mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội 4.2.1. Hiện trạng lún-sụt mặt đất.
Từ năm 2006 đến nay, ở khu vực nghiên cứu đã xảy ra hàng loạt các
điểm lún-sụt mặt đất trong quá trình khoan giếng như: thôn Yên Nội, tỉnh
lộ 419 TT Quốc Oai; thôn Áng Hạ, xã Lê Thanh và thôn Thượng, xã Xuy
Xá (Mỹ Đức). Trong 6 tháng đầu năm 2014 đã xảy ra ba điểm lún-sụt ở Lê
Xá, xã Lê Thanh, Mỹ Đức và ở các xã Yên Sơn, Liệp Tuyết (Quốc Oai). 4.2.2. Nguyên nhân gây lún - sụt.
Đặc điểm chung của hiện tượng lún - sụt như sau:
- Lún-sụt chỉ xảy ra khi có tác động của con người (khoan giếng).
- Trong mặt cắt địa chất có tầng cát mịn, bở rời và tầng đất yếu.
- Tầng đá vôi bên dưới bị nứt nẻ rất mạnh, đôi nơi có hang karst ngầm.
Bản chất của lún-sụt là do vật liệu trong tầng trầm tích hạt mịn, bở rời,
tầng đất yếu bị rửa trôi tạo ra các khoảng rỗng trong đất và phá hủy tầng
phủ phía trên của khoảng rỗng. Khe nứt (hoặc hang karst ngầm) đóng vai
trò là đường dẫn và là nơi chứa vật liệu mịn từ phía trên chuyển xuống.
19
4.2.3. Mối liên quan trầm tích Đệ tứ với hiện tượng lún – sụt mặt đất
Hầu hết các vị trí xảy ra lún - sụt đều có tầng cát mịn và tầng đất yếu
trong cấu trúc nền (hình 4.27). Theo kết quả khoan thăm dò, địa vật lý, tầng
TT Quốc Oai
x.Xuy Xá Mỹ Đức
x.Lê Thanh, Mỹ Đức
x. Hợp Tiến Mỹ Đức
x.Yên Sơn, Quốc Oai
Yên Nội, Đ.Quang Quốc Oai
3
aQ 2³ tb
aQ 2³ tb
4.0
4.0
7.0
9 .1
8.5
h
10
aQ2³ tb 11
12
12.5
10 13.7
2¹- ²h
mQ2¹-²hh
Q
m
b
18.7
12.5 bmQ2¹-²hh 18.5
13.5 amQ 2¹-²hh 20
k arst
2 5 .0
24
aQ 1³ vp
25
26.5
21.6 23.3 26.5
karst
aQ1³ vp
28 30.5
T2a dg
34
38
38.8
39.3 40.8
35 aQ1³ vp 40
karst
44
T2a dg
39.7 karst 47.5
43.6 46.7
P2 nv
43 P2 nv
48
48
60
60
Chú giải
Sét, sét pha, bùn sét pha lẫn vật chất hữu cơ màu xám, xám đen Sét loang lổ bị laterit hóa, dẻo cứng - nửa cứng
Sét, sét pha màu xám nâu, vàng nhạt, dẻo mềm - dẻo cứng Sét màu xám xanh, loang xám vàng, dẻo cứng,
Cát mịn màu xám, xám nâu, xám ghi
Đá vôi màu xám, xám sáng nứt nẻ, đôi nơi có hang karst ngầm
Hình 4.27. Liên kết địa tầng các vị trí lún-sụt ở khu vực phía Tây TP Hà Nội 4.5. Cảnh báo và đề xuất giải pháp phòng chống lún và lún-sụt mặt đất 4.5.1. Dự báo hiện tượng lún mặt đất
đá gốc là đá vôi, bị nứt nẻ, dập vỡ, đôi nơi có hang karst ngầm.
Kết quả tính lún tại thời điểm năm 2008, dự báo lún đến năm 2020
Độ lún do hạ thấp mực nước ngầm tại thời điểm năm 2008
CHÚ GIẢI
aQ 2³ tb Sét màu xám nâu,
5
7
10.3
9.6
S (cm)
12
11
10 8.8
vàng nhạt, dẻo mềm aQ2 ³ tb Cát hạt nhỏ mịn màu
21.5
Dự báo độ lún do hạ thấp mực nước ngầm đến năm 2020
mQ2 ¹-²hh
5.2
13
13
14
14
1512
16
S (cm)
xám nâu, xám vàng Sét, màu xám xanh, xám vàng, dẻo cứng bmQ 2¹-²hh Sét, bột lẫn hữu cơ màu xám, xám đen, dẻo chảy
32
Dự báo độ lún cuối cùng và thời gian lún do hạ thấp mực nước ngầm
aQ1³ vp
Sét loang lổ bị laterit hóa, dẻo cứng
8 .2
18
4 5.5
aQ1³ vp
45
39
Cát hạt thô vừa màu xám vàng, chặt vừa
(năm)
48
70
152
145
mQ 2¹-²hh
1.2
2.1
2.5
3.0
6.0
4.2
4.7
7.6
MNN năm 2000=2.5-3m
7
)
6.2
6.3
7.6 11.7
8.5
11.2
5.2 8.2 11.7
12.0
aQ2³tb b mQ2¹-² hh
10
bmQ 2¹-²hh
11.8
10 0
15
18.3
MNN năm 2013
bmQ 2¹-²hh
aQ2³ tb 15m
19.5 20.5
21.2
22m
25
20
20
20
24.5
28.3
aQ1³ vp
aQ1³ vp
-20
34.7
31
aQ1³ vp
35
m ( ộ đ o a C
36m
39.3
40
42.3
43.5
45.4
39
45.8
43
45.5
44.1
P2 nv
P2 nv
P 2 nv
-40
HKC -C S04
HKBT-CS 47
47.2 QO -01
YN4
YN1
53 QO -02
HKBT- CS 46
HKBT- CS 50
58 HKC - CS05
HKC- CS06
47.4 HKC- CS07
7.5
8.36
8.1
5.0
8.61
5.96
6.18
6.2
8.7
8.6
8.5
0
1000
2000 m
xã Thạch Thán, Ngọc Mỹ
Khu ĐT mới Tây Quốc Oai(TT Quốc Oai)
Yên Nội, Đồng Quang, Quốc Oai
Hình 4.30. Mặt cắt dự báo độ lún mặt đất do khai thác nước ngầm tuyến TT Quốc Oai - xã Đồng Quang
và độ lún cuối cùng, thời gian lún được tích hợp trên mặt cắt địa chất.
20
4.3.2. Cảnh báo nguy cơ xảy ra lún - sụt mặt đất.
- Những khu vực có nguy cơ cao: xảy ra ở mặt cắt trầm tích kiểu 1 (phụ
kiểu 1.1 và 1.4) và kiểu 3 (phụ kiểu 3.2 và phụ kiểu 3.4) .
- Những khu vực có nguy cơ xảy ra lún - sụt mặt đất: xảy ra ở các phụ
kiểu 1.2 và 1.3 ( kiểu 1) và các phụ kiểu 3.1, 3.3 và 3.5 (kiểu 3).
- Mặt cắt trầm tích kiểu 2 và 4: không có tầng đất yếu hoặc tầng cát mịn,
nền đất ít có nguy cơ xảy ra lún- sụt. 4.3.3. Đề xuất giải pháp phòng chống lún và lún – sụt mặt đất
Hạn chế khai thác nước dưới đất, việc xây dựng các nhà máy xử lý nước
đảm bảo chất lượng và cung cấp đủ lưu lượng cho khu vực là cần thiết.
Đề nghị người dân không tự ý khoan giếng. Trong trường hợp phải
khoan giếng vì mục tiên ngắn hạn thì phải áp dụng khoa học kỹ thuật khoan
giếng hợp lý, có sự tư vấn của những cơ quan chuyên môn.
- Sử dụng nước tiết kiệm Khuyến khích và yêu cầu thực hiện chiến lược sử dụng nước tiết kiệm,
Một số biện pháp cần thiết áp dụng gồm:
- Quản lý công tác điều tra, khảo sát địa chất, địa chất thủy văn nghiêm
ngặt hơn, tiến hành đánh giá đầy đủ các đặc điểm phân bố của hệ thống
karst ngầm.
- Đối với công tác xây dựng, tuân thủ các tiêu chuẩn, quy trình, quy
phạm về khảo sát xây dựng trong vùng karst.
- Khi phát hiện hang karst ngầm, cần có các biện pháp xử lý thích hợp.
Đối với các công trình xây dựng có quy mô và tải trọng lớn, áp dụng giải
pháp móng cọc khoan nhồi. Tránh trường hợp hang karst không được phát
hiện trong quá trình khảo sát nhưng xuất hiện khi thi công.
- Quản lý chặt chẽ các hoạt động nhân sinh khác tác động đến nền đất ở
những khu vực có nguy cơ cao xảy ra lún và lún - sụt mặt đất.
21
q .ba ® ×nh
5 2
5 4
5 6
5 8
6 0
6 2
6 4
6 6
6 8
7 0
7 2
7 4
7 6
7 8
8 0
8 2
8 4
8 6
8 8
2 6
2 6
q. cÇ u
T¤®¥Í¼£ T¤®¥Í¼£
giÊy
T£½È
P2 nv
4.2
PR£ÈÐ PR£ÈÐ
PR£È ½ PR£È ½ T1o tl t h ¹ c h t h Ê t
C¥–P£¼¾ ¤
q. ®è ng ®a
2 4
2 4 T1o tl T£½È
PR£È ½ PR£È ½ PR£È ½ PR£È ½
4.4
q. ha i bµ tr−ng
T¤®¥Í¼£ T¤®¥Í¼£
q . tha nh
3.4
2 2
2 2
aQ™š†Î¼£
2.4
2.3
2.1
xu ©n
2.3 2.3
4.3
2.1
T£ÐÈ ¤ T£ÐÈ ¤
aQ29 tb
h o µ i ® ø c 1.4
T1o tl
2.3
2 0
2 0
2.3
T£½È £
aQ29 tb aQ29 tb
2.1
T£ÐÈ ¤ T£ÐÈ
T¤¬¥Í¼£ T¤¬¥Í¼£
3.2
q. h o µ n g m a i
4.4
3.1
ap Q ap Q
P¤Ó¾
1 8
1 8
1.1
q u è c o a i
2.1
ØâT£¼Ð ØâT£¼Ð P¤Ó¾ P¤Ó¾
H µ ® ¤ N G
4.5
T£ÐȤ T£ÐȤ
4.2
4.2 4.2
1 6
T¤¬¥Í¼ £ T¤¬¥Í¼ £
1 6 T£ÐÈ £ T£ÐÈ £
T¤¾ Á£
2.1
2.2
T£ÐȤ T£ÐȤ
2.1
2.4
T£ÐÈ£ T£ÐÈ£
P¤Ó¾
T£ÐÈ £ T£ÐÈ £
T¤¬¥Í¼£ T¤¬¥Í¼£
1 4
1 4
2.1 a pQ18-9hn a pQ18-9hn
T1o tl T£ÐÈ ¤
1.3
4.2
t h a n h t r ×
2.1
2.1
T£ÐÈ £ T£ÐÈ £
1 2
1 2
2.4
T£½È£ T£½È£
4.2 c h − ¬ n g m ü
aQ™š†Î¼ ¤
1 0
1 0
T¤¬¥Í¼£ T¤¬¥Í¼£
2.1
2.2
T¤¬¥Í¼ £ T¤¬¥Í¼ £
t h a n h o a i
T¤¾Á¤„ T¤¾Á¤„
2.2
0 8
0 8
2.4
T¤¾Á¤… T¤¾Á¤…
4.1
2.2
T¤È Î T¤È Î
0 6
0 6
3.4
T¤È Î T¤È Î
t h − ê n g t Ý n
0 4
0 4
T1o tl T1o tl
T¤¾Á ¤… T¤¾Á ¤…
d pQ d pQ T£½È¤ T£½È£
2.1
H ß a b × n h
0 2
0 2
T£ÐȤ T£ÐȤ
4.1
4.2
0 0
0 0
T¤ÈÎ T¤ÈÎ
Chó gi¶i 1.1-1.4 3.1-3.5
T¤¾Á¤„ T¤¾Á¤„
9 8
9 8
3.3
3.2
2.1-2.4
9 6
9 6
T¤¾Á ¤„ T¤¾Á ¤„
4.1-4.5
T¤¾Á£ T¤¾Á£
9 4
9 4
Khu vùc bÞ ®ang bÞ lón T¤¾Á ¤… T¤¾Á ¤… vµ cã nguy c¬ x¶y ra lón mÆt ®Êt Khu vùc Ýt cã nguy c¬ x¶y ra lón mÆt ®Êt Khu vùc Ýt cã nguy c¬ x¶y ra lón mÆt ®Êt
T¤¾Á ¤… T¤¾Á ¤…
3.3
9 2
9 2
T¤¾ Á¤… T¤¾ Á¤…
3.2
Khu vùc nói ®¸
3.4
m ü ® ø c
9 0
9 0
ø n g h ß A
T¤¾Á ¤… T¤¾Á ¤…
3.5
Phô hÖ tÇng d−íi - hÖ tÇng S«ng B«i
T2_3 sb1
8 8
8 8
aQ29 tb aQ29 tb
T2 nt T2 nt
HÖ tÇng NËm Th¼m
T£½È¥ T£½È¥
8 6
8 6
T¤¾Á £ T¤¾Á £
T2 a dg
HÖ tÇng §ång Giao
3.5
T¤¾ Á¤„ T¤¾ Á¤„
8 4
8 4
T¤¾ Á¤„ T¤¾ Á¤„
HÖ tÇng Viªn Nam
T¤¾ Á¤„ T¤¾ Á¤„
T1 vn2
Phô hÖ tÇng trªn
T¤¾Á¤„ T¤¾Á¤„
8 2
8 2
T¤¾Á ¤…Q T¤¾Á ¤…Q Q Q
T¤¬¥Í¼¤ T¤¬¥Í¼¤
T1 vn1
3.5
T¤¬¥Í¼£ T¤¬¥Í¼£
Phô hÖ tÇng d−íi
T¤¾ Á¤„ T¤¾ Á¤„
8 0
8 0
Q Q
T¤¾ Á¤„ T¤¾ Á¤„
T¤¾Á ¤„ T¤¾Á ¤„
T1 o tl
HÖ tÇng T©n L¹c
T¤¾Á £ T¤¾Á £
7 8
7 8
p Q p Q
P2 nv
HÖ tÇng Na Vang
7 6
7 6
§øt g·y
T¤¾ Á¤… T¤¾ Á¤…
Tû lÖ 1:50.000
7 4
7 4
1c m trªn b¶n ®å b»ng 500m ngoµi thùc tÕ
H µ n a m
5 2
5 8
5 4
5 6
7 2
7 0
6 2
6 4
6 8
6 6
6 0
8 6
8 8
8 2
8 4
8 0
7 8
7 6
7 4
Hình 4.32. Bản đồ dự báo nguy cơ lún mặt đất ở phía Tây thành phố Hà Nội
22
Hình 4.34. Bản đồ cảnh báo nguy cơ lún-sụt mặt đất phía Tây TP Hà Nội
23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ các kết quả nghiên cứu của luận án, một số kết luận được rút ra như sau:
2-3hn) và lòng sông (a(c)Q1
1. Trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội bao gồm 10 tập. 2-3hn) hệ tầng Hà - Trầm tích sông-lũ (apQ1
Nội;
3vp) và bãi bồi (a(f)Q1
3vp) hệ tầng Vĩnh
- Trầm tích lòng sông (a(c)Q1
Phúc;
1-2hh), biển
- Trầm tích sông - biển (amQ2
1-2 hh) và sông - đầm lầy (abQ1
1 hh), đầm lầy ven biển (bmQ1 1-2 hh) hệ tầng Hải Hưng;
(mQ1
3 tb) và bãi bồi(a(f)Q2
3tb) hệ tầng Thái
- Trầm tích lòng sông (a(c)Q2
Bình.
2. Trầm tích ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội được chia thành 4 kiểu
mặt cắt với 18 phụ kiểu. Mặt cắt kiểu 1 và 3 có sự tham gia của tầng
tầng đất yếu (có chiều dày thay đổi nhiều), có nguy cơ cao xảy ra hiện
tượng lún và lún - sụt mặt đất. Mặt cắt kiểu 2 và kiểu 4 không có sự
tham gia của tầng đất yếu, ít có nguy cơ xảy ra lún và lún sụt mặt đất.
3. Lún mặt đất xảy ra ở những nơi có tầng đất yếu trong nền địa chất
(những nơi phân bố các kiểu mặt cắt trầm tích 1 và 3) và do ảnh hưởng
của sự hạ thấp mực nước ngầm. Ở thị trấn Quốc Oai và lân cận, mực
nước ngầm bị hạ thấp có nơi tới độ sâu 35.5-36.5m. Tại thời điểm năm
2007 - 2008 nền đất tại khu vực này bị lún xuống từ 8.8-10cm, dự báo
đến năm 2020 nền đất sẽ bị lún 12-15cm. Tốc độ lún khoảng 0.5-1cm/
năm. Ở thị trấn Đại Nghĩa (huyện Mỹ Đức) và lân cận, mực nước ngầm
bị hạ thấp đến độ sâu từ 7 đến 16m gây ra lún. Dự kiến đến năm 2020
độ lún mặt đất tại khu vực này từ 4cm đến 15cm.
4. Hiện tượng lún - sụt mặt đất xảy ra ở huyện Quốc Oai và huyện Mỹ
Đức có liên quan chặt chẽ đến đặc điểm trầm tích Đệ tứ. Lún -
sụt chỉ xảy ra ở những nơi phân bố các kiểu mặt cắt trầm tích 1
24
và 3, chịu ảnh hưởng trực tiếp từ các hoạt động nhân sinh (hoạt động
khai thác nước dưới đất). Lún sụt xảy ra ở những nơi có phân bố tầng
cát mịn, tầng đất yếu và do công nghệ - kỹ thuật khoan giếng không hợp
lý làm làm rửa trôi vật liệu trầm tích trong tầng cát mịn, tầng đất yếu di
chuyển vào các khe nứt, hang karst ngầm dẫn đến phá hủy nền đất và
tạo ra các hố sụt. Các hệ thống khe nứt trong đá vôi, hang karst ngầm
đóng vai trò là đường dẫn và miền chứa vật liệu bị phá hủy trước khi bị
dòng chảy ngầm vận chuyển đi xa hơn.
5. Các khu vực có nguy cơ cao bị lún và lún - sụt ở phía Tây thành phố Hà
Nội là thị trấn Quốc Oai các xã Ngọc Mỹ, Thạch Thán (Quốc Oai) và Lê
Thanh, Xuy Xá, Hợp Tiến, thị trấn Đại Nghĩa (Mỹ Đức).
Kiến nghị:
- Cần thiết nghiên cứu bổ sung chi tiết sự phân bố của hang karst ngầm,
đặc biệt là ở những khu vực có nguy cơ cao xảy ra lún và lún - sụt mặt đất.
- Hạn chế khai thác nước dưới đất, tăng cường sử dụng các nguồn nước
mặt để thay thế.
- Đối với công tác xây dựng, cần thiết nghiên cứu và đưa ra những giải
pháp móng công trình thích hợp để để hạn chế rủi ro xảy ra tai biến lún và
lún - sụt mặt đất.
- Xây dựng các trạm quan trắc động thái nước dưới đất và lún mặt đất ở
khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
25
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
Đỗ Minh Đức, Đặng Quang Khang, Nguyễn Văn Bình, Vũ Văn Lợi, 1.
Phạm Trường Sinh, Phạm Hồng Đức, Nguyễn Ngọc Trực (2012)
"Nghiên cứu cơ chế hình thành các hố sụt ở khu vực phân bố Karst
ngầm (Lấy ví dụ cho khu vực Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn)", Tạp chí
KHKT Mỏ-Địa chất, số 38/4-2012, Tr16-24.
Nguyễn Văn Bình, Vũ Văn Lợi "Nghiên cứu các thành tạo đất yếu và 2.
mối liên quan đến hiện tượng lún mặt đất tại huyện Mỹ Đức, thành
phố Hà Nội", Tạp chí Địa kỹ thuật, số 3 năm 2012. Tr 57-67.
Nguyễn Văn Bình, Đỗ Minh Đức (2012)"An analysis of land 3.
subsidence in the West area of Hanoi city", Proceesding of the
International Workshop-Hue Geo-Engineering 2012, pp.191-198,
Nguyễn Văn Bình, Đỗ Minh Đức (2013)"Land subsidence and its 4.
effects to stability of buildings in the West Hanoi City", Proceeding
of International Symposium Hanoi Geo-engineering 2013, Tr.41- 46.
Nguyễn Văn Bình (2014) “Phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các 5.
đặc tính Địa kỹ thuật và quy luật phân bố tầng đất yếu đến hiện
tượng lún mặt đất tại khu vực phía Tây thành phố Hà Nội”. Tạp chí
khoa học Tài nguyên và Môi trường Số 02-2014. ISSN 0866-7608.
Tr76-84
Nguyễn Văn Bình, Đỗ Minh Đức (2014)" “Đặc điểm nền đất yếu và 6.
hiện tượng lún, lún-sụt mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà
Nội“. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công
nghệ, Tập 30, Số 2S (2014). Tr 175-184.
