nghiên cứu xác lập tổ hợp phương pháp địa vật lý hợp lý trong nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm, áp dụng thử nghiệm tại vị trí điển hình trong phạm vi thành phố hồ chí minh

Mục tiêu của đề tài: Xác lập một tổ hợp phương pháp địa vật lý tối ưu, phù hợp với đặc điểm tự nhiên và dân sinh, phục vụ nghiên cứu các đặc điểm địa chất - địa vật lý trong khảo sát th

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỤC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN VIỆT NAM

LIÊN ĐOÀN BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT MIỀN NAM

***

BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC R-RD CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU XÁC LẬP TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ HỢP LÝ TRONG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KHÔNG GIAN NGẦM

ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM TẠI VÀI VỊ TRÍ ĐIỂN HÌNH TRONG PHẠM VI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

6833

05/5/2008

TP HỒ CHÍ MINH 05-2007

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

CỤC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN VIỆT NAM LIÊN ĐOÀN BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT MIỀN NAM

***

BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC R-RD CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU XÁC LẬP TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ HỢP LÝ TRONG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KHÔNG GIAN NGẦM

ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM TẠI VÀI VỊ TRÍ ĐIỂN HÌNH TRONG PHẠM VI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TS Nguyễn Ngọc Thu

MỞ ĐẦU 4

Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ 7 Chương 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT-ĐỊA VẬT LÝ VÙNG TP HỒ CHÍ MINH

14

2.1 Đặc điểm tự nhiên 14

2.1.1 Vị trí 14

2.1.2 Điều kiện tự nhiên 14

2.2 Đặc điểm địa chất-địa vật lý vùng TP Hồ Chí Minh 16

2.2.1 Đặc điểm cấu trúc 16

2.2.3 Các tham số Địa vật lý: 24

Chương 3 CÁC TIÊU CHÍ XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHÔNG GIAN NGẦM 31 3.1 Đối tượng 32

3.2 Đặc trưng của các phương pháp địa vật lý 33

3.2.1 Độ phân giải 33

3.2.2 Tính đa nghiệm 33

3.3 Các phương pháp địa vật lý 34

3.4 Phân vùng địa chất công trình vùng Thành phố Hồ Chí Minh 35

3.4.1 Khu vực thứ nhất 36

3.4.2 Khu vực thứ hai 36

3.4.3 Khu vực thứ ba 36

Chương 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM 44 4.1 Mô hình điện trở suất 44

4.1.1 Cơ sở lý thuyết 44

4.1.2 Các tính chất điện của môi trường 49

4.1.3 Thăm dò điện trở suất 1D và các bài toán ngược Các ứng dụng, hạn chế và khó khăn 51

4.2 Cơ sở lý thuyết bài toán ngược 55

4.2.1 Các phương pháp rời rạc hóa mô hình 2D 59

4.2.2 Thu thập dữ liệu, trình bày kết quả và các loại thiết bị trong thăm dò điện 2D 60

4.2.3 Xây dựng mô hình cho các khu vực đặc trưng vùng Thành phố Hồ Chí Minh. 89

4.2.4 Chương trình giải bài toán ngược 92

4.3 Phương pháp địa chấn 98

4.3.1 Các phương pháp địa chấn thông dụng 98

4.3.2 Thiết bị địa chấn 102

4.3.3 Địa chấn khúc xạ 104

4.3.4 Các mô hình 118

4.3.5 Tổ chức thi công 121

4.3.6 Phân tích 122

4.4 Áp dụng thử nghiệm phương pháp địa chấn trong các vùng đặc trưng của Thành phố: 128

4.4.1 Vị trí và khối lượng thực hiện 128

4.4.2 Quy trình thu thập tài liệu 129

4.4.3 Phương pháp xử lý và phân tích tài liệu 132

4.5 Phương pháp thăm dò điện 138

4.5.1 Phương pháp ảnh điện 138

4.5.2 Kết quả thử nghiệm phương pháp ảnh điện 140

4.5.3 Kết luận và đề nghị 141

4.6 Phương pháp điện từ 145

4.6.1 Tổng quan phương pháp Radar xuên đất (GPR) 145

4.6.2 Hướng dẫn thực hành 159

4.7 Các phương pháp địa chấn lỗ khoan (downhole seismic) 165

4.7.1 Các nguồn downhole 165

4.7.2 Các chặng máy thu downhole 165

4.7.3 Các khảo sát vận tốc 165

4.7.4 Phương pháp đo sóng tới thẳng đứng (VSP) 168

4.8 Phương pháp đo sóng ngang thành giếng khoan (Crosshole Seismic) 170

4.8.1 Giới thiệu 170

4.8.2 Lý thuyết và thiết bị 171

4.8.3 Phân tích 175

4.8.4 Mô hình và xử lý dữ liệu 179

4.8.5 Thuận lợi và bật lợi 180

4.8.6 Bài toán mẫu 181

4.9 Phương pháp đo địa chất dọc thành giếng khoan (Downhole seismic) 181

4.9.1 Phạm vi nghiên cứu 181

4.9.2 Ý nghĩa và việc sử dụng 182

4.9.3 Hệ thiết bị đo đạc 182

4.9.4 Quy trình gia công lỗ khoan 184

4.9.5 Quy trình thu thập tài liệu 185

4.9.6 Xử lý và phân tích tài liệu 185

4.10 Phương pháp nhiệt trở suất 192 4.10.1 Phương pháp đo đạc tham số nhiệt trong môi trường địa chất 193

4.10.2 Thiết bị 194

4.10.3 Các kết quả thử nghiệm trên mô hình 1,2,3 195

4.11 Phương pháp xác định điện trở suất 197

4.11.1 Phạm vi nghiên cứu 197

4.11.2 Thiết bị 198

4.11.3 Kỹ thuật thi công 199

4.11.4 Quy trình phân tích tài liệu 199

4.11.5 Biểu diễn kết quả 200

4.12.1 Giới thiệu 202

4.12.2 Những lợi ích của phương pháp địa vật lý lỗ khoan 202

4.12.3 Các hạn chế của phương pháp địa vật lý giếng khoan 203

4.12.4 Chi phí công tác đo địa vật lý lỗ khoan 204

4.12.5 Lập dự án cho việc đo địa vật lý lỗ khoan 204

4.12.6 Phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan 205

4.12.7 Thử nghiệm phương pháp karotaz tại một số lỗ khoan khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 210

Chương 5 TỔNG HỢP KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM CÁC PPHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KHÔNG GIAN NGẦM TP HỒ CHÍ MINH 213 5.3 Tổ hợp các phương pháp địa vật lý hợp lý trong nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm 219

KẾT LUẬN……… 221

MỞ ĐẦU

Ra đời từ thế kỷ thứ XVII, trải qua hơn 300 năm hình thành và phát triển, đã từng được mệnh danh là “Hòn ngọc Viễn đông”, với vai trò đầu tàu trong đa giác chiến lược phát triển kinh tế - xã hội, thành phố Hồ Chí Minh đã trở thành trung tâm kinh tế, văn hóa - du lịch, giáo dục - khoa học kỹ thuật - y tế lớn của cả nước Tốc

độ phát triển mạnh mẽ về mọi mặt như hiện nay hứa hẹn trong tương lai không xa, nơi đây sẽ một trong những thành phố hiện đại tầm cỡ nhất ở khu vực Đông Nam

Á Cùng với sự gia tăng nhanh chóng về nhiều mặt kinh tế - xã hội – văn hóa , cơ sở

hạ tầng hiện có trở nên không còn phù hợp nữa Việc chỉnh trang, nâng cấp, cải tạo

và xây dựng mới cơ sở hạ tầng đáp ứng tình hình phát triển trong giai đoạn hiện nay

là việc làm hết sức cấp bách và cần thiết Trong khi diện tích đất bề mặt, và ngay cả không gian nổi không còn có chỗ cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng thì không gian ngầm là một cứu cánh Đây là đối tượng cần được nghiên cứu, điều tra, quy hoạch

để khai thác hợp lý phục vụ cho việc phát triển Thành phố trước mắt và lâu dài Trong những năm gần đây, Thành phố đã và đang triển khai một số dự án xây dựng các công trình ngầm phục vụ cho dân sinh, trong đó có: đường hầm Thủ Thiêm, đường xe điện ngầm Hóc Môn-Bến Thành, Bình Chánh-Bến Thành và nhiều dự án khác đang và sẽ được xây dựng trong tương lai Đặc biệt là các công trình đào sâu trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp như: hầm đậu xe, hầm máy cũng đang ngày một gia tăng Do vậy, việc xác lập một tổ hợp các phương pháp địa vật lý hợp lý ứng dụng trong khảo sát thiết kế các công trình ngầm

là một đề tài hết sức thiết thực nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của công tác khảo sát

Mục tiêu của đề tài:

Xác lập một tổ hợp phương pháp địa vật lý tối ưu, phù hợp với đặc điểm tự nhiên và dân sinh, phục vụ nghiên cứu các đặc điểm địa chất - địa vật lý trong khảo sát thiết kế và xây dựng các công trình ngầm khu vực Thành phố Hồ Chí Minh một cách có hiệu quả nhất về mặt kinh tế và kỹ thuật

Các bước đã tiến hành nhằm thiết lập tổ hợp phương pháp địa vật lý tối ưu, bao gồm:

• Thu thập các tài liệu địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn, địa vật

lý và các tài liệu khác có liên quan đến cấu trúc không gian ngầm vùng thành phố

• Đánh giá một cách tổng quan các đặc điểm vùng cùng với các thông số địa vật lý có liên quan

• Xác lập mối quan hệ lý thuyết giữa các phương pháp địa vật lý và các thuộc tính của các đối tượng trong việc nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm

• Phân chia các khu vực thuộc Thành phố theo các nhóm có cùng đặc điểm địa chất và có tính chất vật lý tương đồng

• Ứng dụng thử nghiệm tại 3 vùng đặc trưng thuộc khu vực thành phố Hồ Chí Minh Trong đó, chú ý đến các khu vực dự kiến xây dựng các công trình ngầm

theo quy họach của thành phố đến năm 2010 và 2020 Cụ thể các khu vực đã được lựa chọn là: khu vực Quận 1- Quận 4, khu vực Quận 2 và khu vực Quận Tân Bình Các phương pháp địa vật lý đã được áp dụng thử nghiệm là: địa chấn khúc xạ, ảnh điện, phương pháp nhiệt, phương pháp điện trở, phương pháp Downhole Seismic, phương pháp radar xuyên đất, và địa vật lý lỗ khoan Kết quả áp dụng thử nghiệm đã khẳng định thêm một lần nữa các nhận định và đánh giá đưa ra trên cơ sở

lý thuyết bài toán thuận của các phương pháp địa vật lý được xác lập theo đặc điểm thực tế của môi trường Từ đó lựa chọn một tổ hợp phương pháp địa vật lý vừa hợp

lý vừa hiệu quả trong việc nghiên cứu không gian ngầm, đưa ra các đề xuất cho quy trình công nghệ địa vật lý trong nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm theo các đặc điểm địa chất - địa vật lý khác nhau

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Nội dung của đề tài đã cung cấp một cách khái quát về tính năng, hiệu quả và khả năng ứng dụng các phương pháp địa vật lý tầm nông ứng dụng trong việc giải quyết các nhiệm vụ địa kỹ thuật và môi trường vào điều kiện và đặc điểm của Thành phố Hồ Chí Minh Trên cơ sở đó đề tài đã đề xuất một tổ hợp các phương pháp địa vật lý hợp lý cùng với quy trình thực hiện cho từng dạng phương pháp nhằm nâng cao hiệu quả của công tác

Nội dung đề tài

Nội dung đề tài gồm có các điểm cơ bản như sau:

• Tổng quan về các phương pháp địa vật lý tầm nông

• Đặc điểm địa chất địa vật lý vùng Thành phố Hồ Chí Minh

• Xây dựng các mô hình đặc trưng và áp dụng các phương pháp thử nghiệm

• Nhận xét đánh giá hiệu quả và khả năng áp dụng của từng phương pháp

• Xây dựng quy trình thực hiện các phương pháp địa vật lý

• Kết luận

Kết quả nghiên cứu từ đề tài cho thấy hầu hết các phương pháp nghiên cứu địa vật lý tầm nông đều có thể áp dụng được cho việc nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm vùng Thành phố Hồ Chí Minh với các mức độ khác nhau Tuy nhiên, việc áp dụng một số các phương pháp trường thế gặp nhiều trở ngại, nhất là sự tác động của nhiễu do các yếu tố khác nhau ở một thành phố công nghiệp phát triển với nhiều quá trình cải tạo xây dựng đang diễn ra hàng ngày khắp nơi

Kết quả của đề tài cũng cho thấy được việc áp dụng một số các phương pháp địa vật lý là hoàn toàn khả thi, trong đó bao gồm các phương pháp: Radar xuyên đất (Georadar), phương pháp thăm dò điện, phương pháp địa chấn và một số phương pháp trực tiếp khác như: phương pháp điện trở suất, phương pháp địa chấn lỗ khoan, phương pháp địa vật lý lỗ khoan, phương pháp nhiệt trở suất Việc thiết lập quy trình công nghệ cho các phương pháp này cũng đã được đề cập đến trong kết quả đề tài, đây là các kết quả bước đầu tiến tới việc xây dựng hoàn chỉnh quy trình

Đề tài này được thực hiện dưới sự chủ trì của TS Nguyễn Ngọc Thu, cùng với

sự tham gia của các tác giả: PGS.TS Nguyễn Thành Vấn, TS Nguyễn Kim Quang,

TS Vũ Văn Vĩnh, Th.S Nguyễn Xuân Khá, Th.S Võ Thị Hồng Quyên, KS Nguyễn Văn Lưu, KS Vũ Trọng Tấn, KS Nguyễn Tiến Hoá, KS Đinh Hữu Chinh, KS Phạm Văn Hưng, KS Nguyễn Ngọc Sơn, CN Phan Thị Nguyệt Minh cùng toàn thể cán bộ kỹ thuật thuộc Trung tâm Địa Vật Lý Chúng tôi xin chân thành cám ơn Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam đã tận tình giúp đỡ và hỗ trợ cho chúng tôi trong việc thực hiện đề tài này

Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ

Trong những thập niên gần đây, xuất phát từ những nhu cầu phát sinh trên thực tế cùng với sự tiến bộ nhiều mặt trong các ngành khoa học kỹ thuật khác nhau

đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển cũng như nâng cao hiệu quả của các phương pháp địa vật lý Ngày nay, các phương pháp địa vật lý tầm nông đã được ứng dụng ngày một phổ biến trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và đời sống, phục vụ một cách thiết thực cho con người Có thể kể đến các trường hợp cụ thể như sau: ứng dụng địa vật lý khảo sát tai biến môi trường, sạt lở, ô nhiễm, phát hiện các khí

cụ bị chôn vùi sau chiến tranh, tìm kiếm thăm dò các loại khoáng sản, nước sinh hoạt, khảo sát các công trình ngầm, khảo cổ,… Ngoài ra, các phương pháp địa vật

lý tầm nông còn được sử dụng như các công cụ thí nghiệm không xâm lấn để xác định các tính chất vật lý của các đối tượng và môi trường, phục vụ cho các yêu cầu

về địa kỹ thuật, môi trường, văn hóa và nông nghiệp… Trên cơ sở các tiến bộ trong

kỹ thuật tính toán, xử lý máy tính và cuộc cách mạng trong lĩnh vực chế tạo các thiết bị, các phương pháp thu thập và xử lý tài liệu địa vật lý mới đã ra đời làm cho các phương pháp nghiên cứu địa vật lý tầm nông có những bước tiến bộ đáng kể tạo nên một vị trí quan trọng trong các ngành khoa học kỹ thuật khác nhau

Các tham số vật lý đo được một cách trực tiếp từ các khảo sát địa vật lý nông bao gồm: tính chất đàn hồi, trọng lực, từ trường, độ dẫn điện, độ truyền dẫn và phân cực của sóng điện từ, và các bức xạ gamma tự nhiên Các tham số này được sử dụng

để dẫn xuất ra các tham số khác nhau của môi trường như: độ từ thẩm, độ xốp, thành phần hóa học, địa tầng, cấu trúc địa chất và các tính chất khác nhau của các đối tượng nằm trong môi trường gần mặt đất

Có thể đề cập đến một số lĩnh vực ứng dụng của các phương pháp địa vật lý tầm nông cụ thể như sau:

1 Nghiên cứu các đặc điểm địa kỹ thuật và môi trường, cung cấp thông tin cần thiết nhằm có biện pháp thích hợp để phòng tránh và giảm thiểu những thiệt hại

do các tai biến tự nhiên và nhân sinh, chẳng hạn như: sạt lở, động đất, rò rỉ phóng

xạ và các yếu tố môi trường khác Trong lĩnh vực này, các phương pháp địa vật lý tầm nông có thể cung cấp các thông tin quan trọng cho việc đánh giá rủi ro động đất như tiên đoán mức độ nguy hiểm đối với nguy cơ động đất trong từng khu vực, trên

cơ sở đánh giá đáp ứng cơ học của môi trường đối với các trận động đất tại các vị trí xung yếu khác nhau Giám sát và dự báo sự lan truyền các nguồn ô nhiễm dưới mặt đất và định hướng cho việc thiết kế các lỗ khoan nông

2 Cung cấp các thông tin thiết yếu (các tham số địa vật lý) sử dụng khi thiết

kế các công trình, kèm theo các đặc trưng cần thiết cho việc phòng tránh những sự

cố trong các vấn đề kỹ thuật và môi trường trong tương lai Các nghiên cứu địa vật

lý tiền xây dựng đang được sử dụng ngày một gia tăng để thẩm định tính xác thực của các công trình tại các vị trí quan trọng như: đập thủy điện, thủy lợi, nhà máy điện, xưởng hóa chất, nhà máy lọc dầu, bãi thải phế liệu…

3 Để tìm kiếm, đánh giá, thăm dò khoáng sản, quy hoạch khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là nước, than và các loại khoáng sản rắn

4 Để tăng cường hoạt động nghiên cứu cũng như điều tra cơ bản về địa chất

và các kiến thức địa chất thủy văn

Phụ thuộc vào từng mục tiêu cụ thể, mức độ chi tiết đòi hỏi, cùng với khả năng tài chính và các đặc điểm của đối tượng nghiên cứu, việc lựa chọn các phương pháp địa vật lý sẽ thay đổi khác nhau Trong hầu hết các trường hợp, bài toán ngược của các phương pháp địa vật lý là bài toán đa nghiệm Vì vậy, việc sử dụng một tổ hợp các phương pháp địa vật lý hợp lý là giải pháp tốt nhất để có thể cung cấp các thông tin đầy đủ hơn cho việc giải đoán những vấn đề cần quan tâm tại các vị trí nghiên cứu, nhất là khi phối hợp với các chuyên ngành có liên quan

Sau đây tóm tắt một số các phương pháp địa vật lý đã và đang được sử dụng phổ biến hiện nay trong lĩnh vực địa vật lý tầm nông

Các phương pháp truyền thống

1 Phương pháp điện trở suất

Phương pháp thăm dò điện trở suất được sử dụng để xác định điện trở suất của môi trường bằng cách đo đạc sự phân bố điện thế tại các vị trí khác nhau dưới đáp ứng bởi dòng điện nguồn chạy qua môi trường giữa các điện cực dòng cắm trên mặt đất Đối với các thành tạo địa chất bở rời, thông thường giá trị điện trở suất của môi trường bị chi phối bởi các yếu tố như: Thành phần thạch học, độ xốp, độ lỗ rỗng, độ

ẩm, độ chứa nước, đặc biệt là độ khoáng hóa của nước trong các thành tạo chứa nước bão hòa Đối với các thành tạo đá, giá trị điện trở suất phụ thuộc vào thành phần thạch học, độ xốp, độ lỗ rỗng đặc biệt là mức độ chứa nước và hàm lượng hóa học có trong nước ở các lỗ rỗng Với những đặc điểm như vậy, các phương pháp điện trở suất được sử dụng khá hiệu quả trong việc theo dõi sự lan truyền các chất ô nhiễm dẫn điện, phân chia và xác định ranh giới của các thành tạo địa chất khác nhau, xác định ranh giới của các tầng chứa nước Các phương pháp này cũng có thể được sử dụng trong việc xác định các đứt gãy và thung lũng cổ bị chôn vùi

Trong những thập niên gần đây, sự phát triển các hệ thống thăm dò điện đa cực đã làm tăng độ linh hoạt và tốc độ thu thập tài liệu thực tế của phương pháp, tạo điều kiện thuận tiện cho việc áp dụng phương pháp cắt lớp điện trở (Electrical tomography) trong việc nghiên cứu môi trường địa chất phức tạp bên dưới lớp phủ

2 Phương pháp phân cực kích thích (IP)

Việc thu thập tài liệu trong phương pháp phân cực kích thích tương tự như trong phương pháp điện trở suất, tuy nhiên, phương pháp phân cực kích thích ghi nhận các đáp ứng của môi trường theo thời gian sau quá trình kết thúc dòng điện kích thích Theo ý nghĩa của điện tử, tốc độ phóng điện của môi trường tương tự như một tụ điện, tốc độ suy giảm của điện thế cảm ứng phụ thuộc vào độ linh động ion trong thể tích tích điện, ví dụ như các ion trong sét có độ linh động cao Việc đo đạc IP có thể thực hiện trong vùng thời gian, với sự suy giảm điện thế tuân theo quy

luật hàm mũ theo thời gian, hoặc trong vùng tần số, trong đó phép đo thực hiện việc

đo thời gian trễ pha tương ứng với các tần số kích thích khác nhau Để thực hiện việc đo đạc tại hiện trường trong phương pháp phân cực kích thích, các máy đo và máy phát phải được đồng bộ với nhau một cách chính xác bằng đồng hồ có độ chính xác cao hoặc liên kết đồng bộ với nhau để có thể xác định thời gian trễ ở mỗi tần số trên các điện cực thế Tần số phổ biến thường thay đổi trong khoảng từ 0,5 cho đến 1kHz Phương pháp này được sử dụng trong thăm dò sulfit và cũng đã được sử dụng trong thăm dò nước ngầm ở một số nơi

3 Phương pháp điện thế tự nhiên (SP)

Cung cấp phép đo sự tác động điện hóa của môi trường dưới dạng điện thế tự nhiên Giá trị này ít khi vượt quá giá trị 100mV so với giá trị điện thế quy ước, thường được lấy trung bình bằng 0 tại các vị trí lớn hơn khoảng vài lần dị thường Chất lỏng, ion, hoặc sự mất nhiệt trong môi trường cũng có thể tạo ra điện thế tự nhiên.Vì các kỹ thuật thụ động được sử dụng để ghi nhận sự sai biệt điện thế nhỏ, nguồn dòng điện và các cấu hình còn lại không thay đổi trong quá trình khảo sát Điện thế do các quá trình điện hóa khá nhỏ, các tín hiệu đo được dễ bị ảnh hưởng bởi các nhiễu loạn từ các đường dây dẫn điện, đường ống nước, các hiện tượng bão

từ và các nguồn nhiễu khác trong môi trường Một vấn đề khác của phương pháp điện thế thiên nhiên là việc đo đạc thiếu các quá trình đo lặp Các dữ liệu có thể được phân tích bằng cách tạo ra các bản đồ đẳng trị, hoặc định lượng hơn bằng cách tính toán các tham số khác dựa vào các yếu tố hình học tương tự như các phương pháp được sử dụng trong thăm dò từ và trọng lực Công dụng chính của phương pháp SP là quan sát sự di chuyển của nước ngầm (có nghĩa là quan sát sự di chuyển của các vật dẫn điện trong từ trường) Phương pháp điện thế thiên nhiên cũng đã được sử dụng thành công trong một số trường hợp khảo sát địa nhiệt Ở đó, điện thế được tạo ra không chỉ bởi sự di chuyển dòng, mà còn do phản ứng điện hóa nhiệt của nước khoáng Việc vẽ bản đồ các đới gradien tập trung của tác động ngấm lọc hóa học cũng là một trong các ứng dụng của SP

4 Phương pháp điện từ EM (Electromagnetic)

Phương pháp này ngày càng được sử dụng thông dụng hơn trong lĩnh vực địa vật lý tầm nông, chúng đo đạc trường điện từ liên quan đến dòng điện biến đổi trong môi trường cảm ứng bởi trường sơ cấp trên mặt đất Trong phương pháp EM tích cực, trường từ sơ cấp được sinh ra bởi dòng điện biến đổi chạy qua một cuộn dây, trường này lan truyền trong không gian và tạo thành dòng điện chạy qua các vật dẫn điện trong môi trường theo các định luật cảm ứng vật lý Do có dòng điện thay đổi chạy trong các vật dẫn điện nên trường điện từ thứ cấp được sinh ra làm nhiễu loạn

và biến dạng trường sơ cấp và trường cuối cùng tiếp theo được ghi nhận bởi một cuộn dây thu Trường cảm ứng khác với trường sơ cấp về pha, cường độ và phương lan truyền, điều đó cho phép phát hiện các thông tin về vật dẫn trong môi trường Các phương pháp điện từ không đòi hỏi đặt các điện cực trên mặt đất và đôi khi được tiến hành bởi các máy bay tầm thấp Sự phát triển phương pháp điện từ hàng không đã tạo ra một lợi thế to lớn trong việc tiết kiệm thời gian thực hiện và cho

không người lái Tuy nhiên, việc thực hiện bằng phương pháp EM máy bay cũng có những mặt hạn chế của nó: thứ nhất là khoảng cách giữa nguồn phát và thiết bị thu Thứ hai là mức độ nhiễu cao hơn do sự di chuyển các cuộn dây trong từ trường ở vận tốc cao

Trong phương pháp thụ động, trường điện từ tự nhiên của trái đất được sử dụng để cung cấp các thông tin về sự thay đổi điện trường Trong các phương pháp này có kỹ thuật trường từ tần số âm sử dụng trường điện tạo ra bởi các tia chớp từ

xa Một phương pháp thụ động khác là phương pháp VLF sử dụng tần số phát thanh rất thấp, phương pháp này dựa vào trường điện có tần số 15-25 kHz, phát ra bởi các trạm phát sóng dùng để liên lạc với tàu ngầm và dẫn đường cho các tàu biển

5 Các phương pháp thăm dò từ độ phân giải cao

Đặc biệt là các phương pháp sử dụng từ kế gradien là đặc biệt hữu dụng trong các nghiên cứu nông và trong tìm kiếm các vật thể kim loại như các thùng kim loại

Từ kế gradien là thiết bị ghi nhận đồng thời hai giá trị trường từ ở hai độ cao khác nhau so với mặt đất bởi hai cảm biến từ đặt cách nhau khoảng vài cm đến vài mét tại một vị trí điểm đo, cho phép phân tích sự khác biệt giá trị bởi hai số đọc đồng thời của thiết bị Thăm dò từ cũng hữu dụng trong việc vẽ bản đồ, xác định các đứt gãy, định vị các vật thể gây từ, và đánh giá chiều sâu đến các vật thể có từ tính trong môi trường Các cuộc thăm dò như vậy được sử dụng để phát hiện sự thay đổi hàm lượng các khoáng vật magnetic trong đá và các vật liệu không cố kết Và vì vậy, nó

có thể được sử dụng trong việc phát hiện sự thay đổi thành phần thạch học trong một số loại đá núi lửa và các cấu trúc địa chất khác Chúng cũng được sử dụng tại các vị trí bị ô nhiễm để đo sự nhiễu loạn của trường từ trái đất gây ra bởi các vật thể kim loại bị chôn vùi như các thùng kim loại, các vật liệu kim loại phá hủy chôn vùi trong các vụ trượt lở đất, và các đường ống kim loại Mặc dù phương pháp thăm dò

từ đã phát triển khá lâu đời và tương đối hoàn chỉnh, tuy nhiên, việc cải thiện độ chính xác và tốc độ thu thập dữ liệu đã cho phép một số cuộc thăm dò gradient đạt hiệu quả rất cao

6 Thăm dò vi trọng lực

Phương pháp này thỉnh thoảng cũng được sử dụng trong nghiên cứu địa vật lý tầm nông đặc biệt khi nghiên cứu các đối tượng có sự tương phản mật độ khá rõ rệt với môi trường chung quanh Trong các cuộc thăm dò như vậy, các máy đo trọng lực được sử dụng có độ nhạy dưới 1 miliGal với khoảng cách các điểm đo 1- 10m

Độ nhạy của các phép đo vi trọng lực tương ứng với một phần tỉ trường trọng lực tổng của trái đất Một số đối tượng địa chất như: hang động, nếp uốn, bất đồng nhất ngang, có thể gây ra các dị thường trọng lực Các đối tượng nhân tạo như: mương rãnh, đường hầm, bãi thải, và các vấn đề bắt đầu lún chìm Phương pháp vi trọng lực không thể phát hiện trực tiếp sự ô nhiễm, mặc dù chúng khá nhạy với sự mất nước từ các lớp đất đá gần mặt đất Phương pháp gradien trọng lực ngày càng được

sử dụng phổ biến khi phát triển các máy đo trọng lực nhanh, chính xác và rẻ tiền, đặc biệt là khi được liên kết sử dụng với hệ thống định vị toàn cầu

7 Các phương pháp địa chấn

Được sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực kỹ thuật và địa kỹ thuật, tuy nhiên, cho đến những năm giữa thập niên 1980, phương pháp phản xạ cũng chưa được sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu nông nhỏ hơn 30m

Từ những năm thuộc thập niên 1980, phương pháp địa chấn đã có những bước tiến bộ đáng kể trong thăm dò địa chấn phản xạ sóng P tầm nông cùng với các kỹ thuật sóng mặt Việc sử dụng các phương pháp phản xạ sóng S tầm nông chưa được phổ biến, nhưng bước đầu đã được ứng dụng thành công ở một số công trình Việc tách các sóng phản xạ S thường xuất hiện đồng thời với các sóng mặt trên các ký đồ địa chấn còn là vấn đề đem lại nhiều khó khăn Tuy nhiên, đã có một số công trình, bài báo trình bày việc áp dụng sóng Rayleigh gần mặt đất xuất hiện trong thập niên vừa qua cho thấy việc áp dụng phương pháp sóng mặt đa kênh hứa hẹn nhiều triển vọng trong tương lai, có ít các ứng dụng của sóng Love trong cùng độ sâu

8 Các ứng dụng trong tương lai

Trong tương lai, các phương pháp phản xạ liên kết sóng P và sóng S sẽ nâng lên một tầm cao mới Trong đó, việc đánh giá tính chất đàn hồi của các loại đất đá thông qua việc đo đạc vận tốc của sóng P, S, kết hợp với các dữ liệu mật độ ghi nhận được bởi phương pháp trọng lực hoặc phương pháp mật độ lỗ khoan, cho phép tính toán các tham số đàn hồi của môi trường như: tỉ số Poisson, modun Young, modun cắt (biến dạng) Khi các tham số đàn hồi này đã được xác định, việc định dạng các loại đá và xác định sơ bộ hàm lượng chất lỏng có trong lỗ hổng cũng có thể thực hiện được

Những tiến bộ về thiết bị như ngày nay là một hỗ trợ đắc lực cho việc thu thập

dữ liệu đạt đến độ chính xác ngày càng cao, chẳng hạn phương pháp địa chấn độ phân giải cao, các dữ liệu gần mặt đất mở ra các cơ hội mới cho việc ghi nhận 3 thành phần và phân tích nhiều kiểu Khả năng của các phương pháp địa chấn hướng đến các chiều sâu nông hơn 30m có thể được mở rộng bởi việc phân tích các sóng địa chấn thường đã bị loại bỏ trong các thăm dò địa chấn phản xạ cũ trong quá trình

xử lý và phân tích tài liệu đặc biệt là các thí nghiệm trường sóng dãi rộng đang trở thành hiện thực bằng cách sử dụng vector 3 thành phần hơn là một thành phần và phân tích nhiều loại sóng hơn là chỉ một loại sóng P

Các kỹ thuật phóng xạ, đo các bức xạ phát ra từ các đồng vị phóng xạ, các phương pháp có thể được sử dụng trong thăm dò mỏ phóng xạ, hoặc phát hiện các vùng bị nhiễm phóng xạ Các phương pháp phổ gamma là có ích trong việc chỉ ra các đồng vị phóng xạ nằm dưới mặt đất 1-2m, phương pháp này cũng hữu dụng trong việc nghiên cứu sự hiện diện của bức xạ tự nhiên, chẳng hạn như hàm lượng khí Radon tích lũy trong môi trường, cung cấp các thông tin cần thiết cho việc thiết

kế các công trình xây dựng

9 Các phương pháp mới

Các phương pháp thăm dò cắt lớp cùng phương pháp toán học đã được sử dụng khá thành công trong ngành y học trong việc phát triển hình ảnh X quang 3 chiều trong cơ thể con người, thường được gọi là CAT scan (Computed Axial Tomography) Kỹ thuật này phụ thuộc vào việc đo đạc một số tính chất vật lý thông

qua một số lớn các phép chiếu xuyên qua vật thể trong môi trường Các phép đo đạc

có thể bao gồm các phương pháp điện, điện từ hoặc tính chất cơ học của vật chất bên trong thể tích cần quan tâm

Một trong các phương pháp địa vật lý phát triển gần đây, có nhiều hứa hẹn trong các ứng dụng vào thực tế là phương pháp Radar xuyên đất (GPR) Trong nhiều khu vực GPR được coi là phương pháp được lựa chọn cho việc khảo sát các lớp có chiều sâu khoảng vài mét bên dưới mặt đất bằng cách chiếu một chùm sóng tần số cao vào môi trường tại thời điểm nhất định Thời gian đòi hỏi cho các sóng dội trở lại mặt đất được sử dụng để tính toán sự thay đổi chiều sâu của các lớp trong môi trường Mặc dù việc xác định tham số vận tốc là một tham số tới hạn, trong nhiều cách ứng xử GPR cũng giống như phương pháp địa chấn phản xạ, các dữ liệu cũng được hiển thị giống như trong các mặt cắt địa chấn Phương pháp GPR được ứng dụng tốt nhất trong điều kiện môi trường khô, và vắng mặt các lớp sét hoặc các vật liệu dẫn điện, vì các bức xạ điện từ không thấm qua các vật dẫn điện

Cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) đã được giới thiệu như một phương pháp đo đạc trong phòng thí nghiệm để nghiên cứu các hiện tượng có kích thước phân tử bằng cách quan sát sự thay đổi trạng thái năng lượng của hạt nhân Kích thích hạt nhân nguyên tử từ trạng thái thấp lên trạng thái cao bởi một xung tần số vô tuyến, rồi quan sát sự quay về trạng thái nguyên thủy của nó, mô hình tổng các suy giảm theo quy luật hàm mũ và ghi nhận hai hằng số hồi phục Hằng số hồi phục T1 liên kết với thành phần dọc của từ hóa, và T2 nhận được bởi thành phần nằm ngang Kỹ thuật NMR có thể được sử dụng để nghiên cứu các hạt nhân bất kỳ có momen từ nội tại như Hydro hoặc Carbon 13

Sự kết hợp đặc biệt của phương pháp này đối với các khoa học về trái đất là phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân proton (proton NMR) đáp ứng với trạng thái của hạt nhân hydro trong môi trường Trong địa vật lý tầm nông, việc sử dụng NMR

có thể được xem như một công cụ hình ảnh độ từ thẩm, tuy nhiên, những thử nghiệm trên các mẫu thuận từ như Fe3+ gây ra một sự thay đổi ấn tượng trong T2,

do có sự kết hợp trực tiếp với tỉ số của diện tích bề mặt đối với thể tích vật liệu trong các môi trường phân rã, do đó hiện tượng này đã làm cho việc đánh giá độ từ thẩm trở thành khó khăn hơn Ví dụ như hai loại cát hạt thô và hạt mịn có sự phân

bố giống nhau có thể xuất hiện độ từ thẩm khác nhau khi một trong hai loại có hàm lượng Fe3+ cao và loại còn lại thì không có Vì vậy, trong các ứng dụng gần bề mặt,

sự thay đổi hàm lượng Fe3+ và các mẫu thuận từ khác có thể làm phức tạp hoặc phủ nhận việc đánh giá độ từ thẩm trên cơ sở dữ liệu NMR Phụ thuộc vào vị trí đặc biệt của Fe3+ (ví dụ trong nước lỗ hổng, đã hấp thụ trong pha rắn, hoặc trong hạt khoáng sản rắn), T2 phải bị ảnh hưởng nhưng với các quy mô khác nhau

10 Các phương pháp lỗ khoan

Có rất nhiều phương pháp địa vật lý tầm nông dựa vào việc đo đạc lỗ khoan vì chúng có độ phân giải cao hơn và giảm thiểu sự suy giảm tín hiệu bởi các ảnh hưởng của các yếu tố gần mặt đất, cũng như tính không đồng nhất của các thành tạo trong môi trường và các loại nhiễu do các nguyên nhân khác Các thiết bị địa vật lý

lỗ khoan dùng trong nghiên cứu địa vật lý tầm nông là các phiên bản đường kính nhỏ của các thiết bị phát triển theo các yêu cầu và đòi hỏi của ngành công nghiệp dầu khí

11 Dự báo tương lai

Có thể nói rằng, các phương pháp địa vật lý tầm nông được ứng dụng ngày một rộng rãi trong các lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng và đời sống khác nhau Điều

đó cho thấy hiệu quả thiết thực của các phương pháp ngày càng được khẳng định trong nhiều lĩnh vực gắn với sự tồn tại và phát triển của con người, từ kỹ thuật đến môi trường cũng như khoáng sản

Dự đoán trong một tương lai gần, với sự ra đời của nông nghiệp chính xác mà trong đó các thông tin về tính chất vật lý và hóa học đất kết hợp với các vị trí xác định bằng GPS là các dữ liệu đầu vào không thể thiếu được trong hệ thông tin địa lý GIS Hơn nữa, nhiều kỹ thuật địa vật lý đang phát triển một cách nhanh chóng, đặc biệt là phương pháp Radar xuyên đất (GPR) Trong những thập niên gần đây, phương pháp GPR đã chứng tỏ tính ưu việt của nó trong một số lĩnh vực khảo sát cần độ phân giải cao Trong giai đoạn sắp tới, chắc chắn phương pháp này sẽ tiếp tục phát huy tính hiệu quả của nó, cùng với sự phát triển các hệ thống GPR đa ăngten có thể tăng cường khả năng và hiệu quả của phương pháp GPR giống như kỹ thuật điểm giữa chung (CMP) trong thăm dò địa chấn phản xạ trong những năm thuộc thập niên 1960

Việc phân tích các sóng mặt trong thăm dò địa chấn có thể làm gia tăng tính hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế của phương pháp này trong các nghiên cứu tầm nông Nếu như trong lĩnh vực dầu khí, người ta cần một nỗ lực rất lớn để loại trừ ảnh hưởng của các sóng mặt trong các dữ liệu địa chấn phản xạ, thì ngược lại, việc tăng cường và phân tích các sóng này lại đòi hỏi một nỗ lực ít hơn nhiều, ngay cả khi chúng được ghi nhận một cách thông thường và xem như một phần của thông tin trong các phương pháp phản xạ và khúc xạ tầm nông

Các phương pháp địa vật lý tầm nông có thể thừa hưởng những thành quả trong lĩnh vực kỹ thuật tự động để phát triển các phương tiện thu thập tài liệu khác nhau - từ các robot di động trên mặt đất cho đến các máy bay không người lái, mang theo các vi cảm biến để thực hiện các đo đạc địa vật lý trên các vùng khó khăn, nguy hiểm và kể cả các vùng bị ô nhiễm Ngay cả các phương pháp địa chấn nông cũng bị chi phối bởi việc thu thập dữ liệu tự động trong quá trình thực hiện việc khảo sát

Như đã đề cập trên đây, với những tiến bộ trong áp dụng các phương pháp địa vật lý tầm nông vào lĩnh vực nghiên cứu môi trường, việc nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm trên cơ sở các đặc điểm tự nhiên và nhân sinh là hết sức quan trọng và cần thiết Một tổ hợp các phương pháp địa vật lý hợp lý có khả năng hỗ trợ, định hướng và trực tiếp áp dụng trong khảo sát các đặc điểm địa chất, nâng cao hiệu quả kinh tế công tác địa kỹ thuật, đồng thời đáp ứng tốt nhất yêu cầu về công nghệ

sẽ được thực hiện và đánh giá trong đề tài này

Chương 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT-ĐỊA VẬT LÝ VÙNG TP HỒ CHÍ MINH

2.1 Đặc điểm tự nhiên

2.1.1 Vị trí

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong khu vực có tọa độ Địa lý 10o10’ đến

10o38’ vĩ Bắc và 106o22’ đến 106o54’ kinh Đông, phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương, phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh, phía Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, phía Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và tỉnh Tiền Giang, phía Nam giáp biển Đông, với bờ biển kéo dài khoảng 15km Thành phố Hồ Chí Minh có 24 quận huyện trải dài 150km theo phương Tây Bắc-Đông Nam từ Củ Chi cho đến Cần Giờ, với chiều ngang lớn nhất: 50km qua Thủ Đức- Bình Chánh, và hẹp nhất là 31km ở đoạn cắt ngang qua Long Đức Hiệp - Nhà Bè Diện tích tự nhiên 2.093,7 km2 (hình 2.1)

Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Đông Nam bộ

và đồng bằng sông Cửu Long; là nơi hội lưu của các con sông lớn như sông Đồng Nai, sông Sài Gòn, và sông Vàm Cỏ Đông, nối liên thông ra biển qua sông Lòng Tàu và sông Nhà Bè - Soài Rạp Các con sông này cùng với các kênh rạch lớn nhỏ,

và các cảng biển, đặc biệt là cảng Sài Gòn nổi tiếng từ lâu đã hình thành một hệ thống giao thông đường thủy quan trọng đảm bảo cho việc giao lưu giữa Thành phố

Hồ Chí Minh, các tỉnh lân cận và các cảng biển trên cả nước cũng như trên thế giới

Sự giao lưu thuận lợi đó đã biến Thành phố Hồ Chí Minh thành một trung tâm kinh

tế - kỹ thuật quan trọng của phía Nam cũng như của cả nước

2.1.2 Điều kiện tự nhiên

2.1.2.1 Đặc điểm địa chất

Thành phố Hồ Chí Minh thuộc rìa Tây Nam của đới Đà Lạt, trên hầu hết diện tích vùng Thành phố Hồ Chí Minh thường có mặt đồng thời hai tầng cấu trúc chính: tầng móng gồm các đá gốc cứng chắc và tầng phủ gồm các tầng trầm tích gắn kết yếu hoặc bở rời

Hầu hết trên địa bàn Thành phố, tầng đá gốc đều bị phủ bởi các trần tích bở rời, chúng lộ ra rất hạn chế ở phường Long Bình - quận 9, và Giồng Chùa thuộc huyện Cần Giờ Các thành tạo trầm tích bở rời thuộc tầng phủ chiếm hầu hết diện tích vùng Thành phố, chúng có tuổi từ Miocen muộn cho đến ngày nay, được xếp thành các tập, các lớp từ hạt thô đến mịn xen kẽ nhau, phân bố tương đối nằm ngang với bề dày tổng cộng có nơi lên đến hơn 350m

Nước ngầm ở Thành phố Hồ Chí Minh khá phong phú và được chia thành 4 tầng chứa nước khác nhau Trong khu vực nội thành, nước ngầm được khai thác chủ yếu ở 3 tầng: 0-20m, 60-90m và 170-200m, trong khi đó, ở các khu vực ngoại thành như ở quận 12, Hóc Môn, Củ Chi, nước ngầm có chất lượng tốt và thường được khai thác ở tầng thứ 3, từ 60-90m

Tuy các yếu tố địa chất được hình thành về cơ bản đã ổn định, nhưng các quá trình xâm thực, bóc mòn, bồi lấp, xói lở vẫn thường xuyên xảy ra do diễn biến của

các quá trình tự nhiên và nhân sinh Trong đó, các quá trình nhiễm mặn, nhiễm bẩn nguồn nước ngầm là các nguy cơ đang báo động trên địa bàn thành phố Theo các nhà địa chất, hầu hết các đứt gãy đều hoạt động đến Pleistocen muộn, nhưng ảnh hưởng của chúng vẫn còn kéo dài đến tận Holocen giữa - muộn, ảnh hưởng của chúng làm định tuyến hoặc thay đổi dòng chảy của nhiều đoạn sông, kênh rạch trong Thành phố, thêm vào đó, các hoạt động nhân sinh làm mất cân bằng tự nhiên cũng đã làm nảy sinh hoặc làm trầm trọng thêm những diễn biến bất lợi về môi trường

2.1.2.2 Đặc điểm địa hình

Nằm trong vùng chuyển tiếp của địa chất nhưng địa hình vùng Thành phố Hồ Chí Minh tương đối bình ổn, có dạng bậc theo xu hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây và có thể chia thành các vùng từ cao đến thấp với các đặc điểm sau:

Vùng cao, có độ cao trung bình khoảng 10 đến 25m, nằm ở phía Bắc - Đông Bắc và một phần ở phía Tây -Tây Bắc (thuộc phía Bắc huyện Củ Chi, Đông Bắc quận Thủ Đức và quận 9) trung tâm thành phố, với dạng địa hình lượn sóng, xen kẽ những đồi gò, cao nhất là đồi Long Bình thuộc quận 9, có độ cao 32m

Vùng địa hình trung bình, có độ cao trong khoảng từ 5 đến 10m, phân bố ở khu vực trung tâm Thành phố gồm phần lớn khu vực nội thành cũ, một phần ở quận

2, quận Thủ Đức, toàn bộ quận 12, phía Tây huyện Hóc Môn, phía Tây huyện Củ Chi và một phần Quận 9 Vùng cao và vùng trung bình phát triển trên các trầm tích Pleistocen (phù sa cổ)

Vùng thấp trũng, có độ cao trung bình trên dưới 1m, cao nhất là 2m và thấp nhất 0,5m phân bố ở phía Nam -Tây Nam và Đông Nam thành phố, thuộc các quận

9, 8, 7 và các huyện Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ

Có hai con sông lớn chảy qua địa phận Thành phố Hồ Chí Minh:

Sông Đồng Nai bắt nguồn từ cao nguyên Langbiang (Lâm Đồng), có độ cao của lưu vực là 1777m, với diện tích của lưu vực vào khoảng 45.000km2, lưu lượng bình quân 500m3/s, vào mùa lũ lên đến 10.000m3/s, hàng năm sông cung cấp khoảng 15 tỉ mét khối nước Sông chảy qua rìa Đông, Đông Nam Thành phố và là nguồn nước ngọt chính cung cấp cho Thành phố Hồ Chí Minh

Sông Sài Gòn dài 201km, bắt nguồn từ Campuchia, diện tích lưu vực tính đến

hồ Dầu Tiếng là 1.700km2 chảy cắt ngang qua thành phố Đây cũng là một trong những nguồn cung cấp nước sinh hoạt và nước tưới cho Thành phố Hồ Chí Minh Sông Đồng Nai hợp lưu với sông Sài Gòn tại khu vực Nhà Bè hình thành sông Nhà Bè chảy ra Biển Đông theo hai ngã chính: Sông Soài Rạp và sông Lòng Tàu Sông Soài Rạp dài 59km, với chiều rộng trung bình khoảng 2km, có đặc điểm là lòng sông cạn, tốc độ dòng chảy chậm, sông đang trong quá trình bồi tụ Sông Lòng Tàu đổ ra vịnh Gành Rái có chiều dài 56km, bề rộng trung bình khoảng 0,5km Lòng sông sâu, trung bình 12m, có nơi lên đến 29m Đây là tuyến đường thủy quan trọng nối liền cảng Sài Gòn với các cảng khác trên mọi miền đất nước và trên thế

Lượng mưa ở Thành phố Hồ Chí Minh tương đối cao, bình quân 1.949mm/năm, năm cao nhất lên đến 2.718mm/năm (1908) và nhỏ nhất là 1.392mm/năm (1958), với số ngày mưa trung bình là 159 ngày/năm Có khoảng 90% lượng mưa tập trung vào các tháng thuộc mùa mưa, trong đó hai tháng 6 và 9

là các tháng thường có lượng mưa cao nhất

Độ ẩm tương đối của không khí bình quân cả năm là 79,5%, bình quân vào mùa mưa là 80% và trị số cao tuyệt đối tới 100%, bình quân vào mùa khô là 74,5% với mức thấp tuyệt đối xuống còn 20%

Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính và thịnh hành là gió mùa Tây-Tây Nam và Bắc-Đông Bắc Gió Tây nam từ Ấn Độ Dương thổi vào trong mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 10 với tốc độ trung bình là 3,6km/s, mạnh nhất là vào tháng 8, tốc độ trung bình 4,5km/s Gió Bắc-Đông Bắc từ biển Đông thổi vào trong mùa khô với vận tốc trung bình khoảng 2,4km/s Ngoài ra còn

có gió Tín Phong thổi theo hướng Nam-Đông Nam vào khoảng tháng 3 đến tháng 5, với vận tốc gió trung bình khoảng 3,7km/s Về cơ bản, Thành phố Hồ Chí Minh không có bão, năm 1997, do bị ảnh hưởng bởi hiện tượng El-Nino gây nên cơn bảo

số 5 thổi lướt qua một phần của huyện Cần Giờ

2.1.2.4 Thủy văn- thủy triều

Toàn bộ mạng lưới sông rạch trên Địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh đều chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều Mỗi ngày mực nước lên xuống hai lần, theo

đó, mực nước triều cao nhất tại Phú An là 1,34m, Nhà Bè: 1,58m, hạ lưu kênh An Hạ: 1,3m, Bến Lức: 1,42m Tháng có mực nước cao nhất là tháng 10 đến tháng 11

và thấp nhất là vào các tháng 6 và tháng 7 Về mùa khô, lưu lượng từ đầu nguồn của các con sông thường nhỏ, nước triều có thể thâm nhập sâu vào đất liền, vào thời điểm đó, nước mặn thâm nhập dọc theo sông Sài Gòn vào đến quá Lái Thiêu, với độ mặn lên đến 4%, có năm lên đến tận Thủ Dầu Một Tốc độ truyền triều đạt đến 21km/h trên sông Đồng Nai và 23km/h trên sông Sài Gòn

2.2 Đặc điểm địa chất-địa vật lý vùng TP Hồ Chí Minh

2.2.1 Đặc điểm cấu trúc

Theo các nhà địa chất, Thành phố Hồ Chí Minh có vị trí khá đặc biệt trên bình

đồ cấu trúc của khu vực, thuộc rìa phía Tây Nam của đới Đà Lạt, phụ đới Biên Hòa, tiếp giáp với phần phía Đông Bắc đới Cần Thơ Do vậy, nó vừa bị chi phối bởi sự

phát triển của đới Đà Lạt tuổi Mezozoi, vừa chịu ảnh hưởng của đới lún chìm Kanozoi muộn Cần Thơ Trên hầu hết diện tích của vùng thành phố thường có mặt đồng thời hai tầng cấu trúc chính: tầng móng gồm các đá gốc cứng chắc nằm phía bên dưới và tầng phủ gồm các trầm tích gắn kết yếu và bở rời xếp thành các lớp nằm ngang hoặc gần như nằm ngang trên tầng đá gốc

2.2.1.1 Móng đá gốc

Các đá thuộc móng đá gốc bao gồm các đá trầm tích có tuổi Jura sớm, các đá trầm tích núi lửa tuổi Jura muộn-Kreta sớm, và các đá xâm nhập tuổi Kreta sớm Nằm dưới lớp phủ ở các độ sâu khác nhau, các đá gốc có khả năng chứa nước kém

và khá cứng chắc có khả năng chịu tải tốt Vì vậy, ngoài ý nghĩa về mặt khoáng sản, nước ngầm, chúng cũng là đối tượng rất đáng quan tâm khi nghiên cứu thiết kế các công trình, đặc biệt là các công trình lớn Độ sâu, thế nằm, và độ nghiệng bề mặt móng còn mang theo các thông tin về điều kiện hình thành, quá trình vận động của

vỏ Trái đất trong quá khứ, quy luật và xu thế phát triển trong tương lai

2.2.1.1.a Các thành tạo trầm tích tuổi Jura sớm: là các đá thuộc hệ tầng

Draylinh, có thành phần thạch học chủ yếu là: cát kết, cát bột kết đa khoáng xen kẽ với đá phiến silic, sét kết màu đen, xám đen, đôi chỗ có cấu tạo phân dải, xâm tán carbonat và sulfur Các đá trầm tích Jura có mật độ thay đổi trong khoảng từ 2,4 cho đến khoảng 2,65g/cm3, hoạt tính phóng xạ thấp, độ từ cảm và từ hóa hầu như bằng không Vận tốc truyền sóng đàn hồi của các đá này tương đối thấp, trung bình chỉ vào khoảng trên dưới 4km/s tương ứng với các đá tươi, rắn chắc Giá trị điện trở suất của các đá thuộc hệ tầng Jura tương đối thấp, chỉ dao động trong khoảng vài trăm ohm.m trở lại và phụ thuộc chủ yếu vào thành phần độ hạt cũng như mức độ sừng hóa của chúng, thông thường các giá trị đo đạc được ngoài thực tế cho thấy: Các đá sét bột kết có giá trị điện trở suất nhỏ nhất, nhiều nơi do tính ngấm nước của chúng nên giá trị điện trở suất đo được nhỏ hơn 100 ohm.m

Ngược lại với các đá sét bột kết, giá trị điện trở suất của các loại đá phiến silic

và cát bột kết lại có giá trị điện trở suất lớn hơn và lên đến vài trăm ohm.m Các đá phiến silic do tính không ngấm nước và khá rắn chắc nên có vận tốc truyền sóng đàn hồi, giá trị điện trở suất và mật độ cao nhất Do là tầng cách nước cuối cùng nên tầng đá gốc bị tác động mạnh mẽ của quá trình phong hóa hóa học, giá trị điện trở suất, mật độ, vận tốc lan truyền sóng đàn hồi trong lớp phủ phong hóa trên bề mặt

đá gốc thường khá nhỏ và tỉ lệ nghịch với mức độ phong hóa, đặc biệt là giá trị điện trở suất, tham số này phụ thuộc một cách mạnh mẽ vào độ tổng khoáng hóa của nước có trong chúng

2.2.1.1.b Các thành tạo trầm tích núi lửa tuổi Jura muộn -Kreta sớm: chiếm

một diện tích khá lớn của đá móng dưới tầng phủ Neogen-Đệ tứ trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh, chúng là sản phẩm của quá trình hoạt động núi lửa diễn ra trong các bồn trũng qui mô nhỏ Thành phần thạch học của các thành tạo này có các đá núi lửa bazan-andesit porfyrit, andesit porfyrit, andesit-dacit porphyr, ryodacit porphyr, felsit porphyr và các trầm tích gồm cát kết tuf, đá phiến sét, bột kết màu

đỏ Các đá thuộc thành tạo này có độ bền cơ học cao, độ từ cảm và từ hóa trung

bình, cường độ phóng xạ thấp, mật độ tương đối lớn, trung bình vào khoảng 2,8g/cm3 đối với các thành tạo andesit, vận tốc truyền sóng đàn hồi trong các đá phun trào khá cao và thường dao động trong khoảng 5km/s tương ứng với các đá tươi, giá trị điện trở suất của các thành tạo này cũng cao hơn các đá thuộc hệ tầng

La Ngà, thường vào khoảng vài trăm ohm.m và cũng phụ thuộc vào các yếu tố tương tự như giá trị điện trở suất trong các thành tạo trầm tích sét bột kết tuổi Jura

19

2.2.1.1.c Các thành tạo xâm nhập tuổi Jura muộn-Kreta sớm: Có mặt tương

đối phổ biến bên dưới các lớp phủ trầm tích đệ tứ trên vùng Cần Giờ, các thành tạo này có cấu tạo dạng khối, kiến trúc hạt vừa, chúng có thành phần thạch học tương ứng với nhóm đá granodiorit, có mật độ trung bình vào khoảng 2.7 đến 2,8g/cm3, vận tốc truyền sóng đàn hồi của đá cũng khá cao và dao động từ 5,0 đến 6,0km/s, từ tính của đá thuộc vào loại trung bình, giá trị điện trở suất của đá granodiorit khá cao

và lên đến vài ngàn ohm.m, giá trị này tỉ lệ thuận với mức độ nguyên khối của đá gốc

2.2.1.2 Tầng phủ Kainozoi muộn:

Bao gồm các tập trầm tích nằm ngang xếp chồng lên nhau, tuổi Neogen- Đệ

tứ Theo sự phân chia của các nhà địa chất, trong mỗi tập trầm tích thuộc Kanozoi, thành phần độ hạt của chúng thay đổi theo quy luật giảm dần từ dưới lên trên, trong

đó, bề mặt trên cùng của mỗi tập thường là các trầm tích hạt mịn và nằm trên nó là các trầm tích hạt thô: cát, cát sạn sỏi thuộc tầng trên và liên thông giữa các tầng là các rãnh xâm thực

2.2.1.2.a Các thành tạo trầm tích Miocen muộn: được gọi là hệ tầng Bình

Trưng, bao gồm các thành tạo: cát, sạn sỏi chứa các mảnh dăm gắn kết yếu bởi bột sét, cát bột kết màu xám, sét bột kết màu xám, phân lớp mỏng bị phủ bất chỉnh hợp bởi các trầm tích Pliocen muộn thuộc hệ tầng Bà Miêu

2.2.1.2.b Các thành tạo Pliocen sớm: gồm các trầm tích gắn kết yếu, phần

dưới là cát, cát sạn sỏi lẫn sét bột màu xám nằm phủ trực tiếp trên đá gốc có bề dày lên đến hàng trăm mét Phần trên là các thành tạo sét, sét bột có bề dày khoảng 10m,

bị các trầm tích có tuổi Pliocen muộn phủ lên chúng Thành phần thạch học của các trầm tích Pliocen sớm có các thành phần hạt thô chiếm từ 66% đến khoảng 94%, điều đó chứng tỏ rằng tầng này có khả năng chứa nước khá phong phú, và vì thế nên giá trị điện trở suất của tập trầm tích này phụ thuộc hoàn toàn vào thành phần thạch học và tổng độ khoáng hóa của nước có trong chúng

- Theo hướng Tây Bắc-Đông Nam (từ Củ Chi đến Cần Giờ) các thành tạo này xuất hiện ở các độ sâu khác nhau với xu hướng chìm dần về phía Cần Giờ

- Theo hướng Đông Bắc-Tây Nam (từ Thủ Đức đến Bình Chánh) bề mặt nóc của trầm tích Pliocen sớm chìm dần theo dạng bậc từ độ sâu 80-86m ở khu vực Bình Thạnh, quận 9, 136-144m ở khu vực nội thành cũ, 140-212m ở khu vực Bình Chánh với bề dày cũng thay đổi từ 43-68m 100-128m, 118-180m tương ứng

2.2.1.2.c Các thành tạo Pliocen muộn: gồm các trầm tích thuộc hệ tầng Bà

Miêu, phủ trực tiếp trên bề mặt các thành tạo Pliocen sớm, chúng thường bắt đầu bằng các tập trầm tích hạt thô chủ yếu là cát sạn pha bột sét và kết thúc bằng các trầm tích hạt mịn, hầu hết là sét bột phân lớp mỏng đến dày Sự biến đổi theo không gian của hệ tầng này như sau:

- Theo hướng Tây Bắc-Đông Nam, bề mặt nóc của tầng phân bố ở chiều sâu khoảng một vài mét ở khu vực Tây Bắc Củ Chi, chìm dần đến độ sâu khoảng 20-45m ở khu vực Hóc Môn- khu vực nội thành, 34-84m ở khu vực Cần Giờ Bề dày của hệ tầng tương đối ít biến đổi theo phương này

- Theo hướng Đông Bắc-Tây Nam, bề dày của hệ tầng thay đổi từ 40-70m ở Linh Xuân, Thủ Đức, Bình Trưng, Quận 2 đến 90-120m ở khu vực nội thành và khoảng 100-136m ở huyện Bình Chánh Chiều sâu phân bố bề mặt nóc của hệ tầng cũng thay đổi tương ứng từ cao độ tuyệt đối 27m ở Linh Xuân; -15,5 đến -33,7m ở Bình Thạnh- Tân Bình và -72,5m ở Bình Chánh

Với thành phần hạt mịn chiếm tỉ lệ cao, bề dày tương đối lớn và tương đối ổn định trên diện rộng, tập sét bột của các thành tạo Pliocen muộn có thể được xem là tầng đánh dấu khi xác định khoanh nối địa tầng theo tài liệu địa chất và địa vật lý, với đặc điểm là giá trị điện trở suất thấp có thể dễ dàng phân biệt với các thành tạo nằm trên và dưới nó ở trong vùng không bị nhiễm mặn

2.2.1.2.d Các thành tạo trầm tích Pleistocen: Các thành tạo trầm tích

Pleistocen bao gồm các trầm tích thuộc 3 hệ tầng: hệ tầng Trảng Bom, hệ tầng Thủ Đức và hệ tầng Củ Chi Chúng gồm 3 nhịp trầm tích không đầy đủ thành phần:

- Hệ tầng Trảng Bom: có thành phần thạch học chủ yếu là vật liệu hạt thô cát,

sạn sỏi lẫn bột sét, chúng phủ bất chỉnh hợp trên tập sét loang lỗ thuộc hệ tầng Bà Miêu và bị phủ bên trên bởi tập sạn sỏi, cát sạn sỏi của hệ tầng Thủ Đức

- Hệ tầng Thủ Đức: hiện diện khắp diện tích của khu vực Thành phố Theo

thời gian thành tạo từ dưới lên trên, kích thước độ hạt có xu hướng giảm dần, hàm lượng hạt mịn tăng Theo hướng Tây Bắc-Đông Nam, bề mặt nóc của hệ tầng phân

bố ở cao độ tuyệt đối 10-20m ở khu vực Tây Bắc Củ Chi, khoảng 2-10m ở Hóc Môn, khu vực nội thành và được tìm thấy ở cao độ -30m ở khu vực Nhà Bè- Cần Giờ Theo hướng Đông Bắc-Tây Nam, thành phần thạch học thay đổi tương đối rõ rệt, trầm tích lộ ra ở cao độ 20-40m ở Quận 9, Thủ Đức, chìm dần xuống độ cao khoảng 2-5m ở khu vực nội thành và ở cao độ -30m đến -35m ở khu vực phía Tây Nam huyện Bình Chánh

- Hệ tầng Củ Chi: cũng giống như các trầm tích thuộc hệ tầng Thủ Đức, thành

phần thạch học của các thành tạo thuộc hệ tầng Củ Chi có xu hướng giảm dần độ hạt từ dưới lên trên, nóc của hệ tầng cũng có xu hướng chìm dần theo hướng Đông Nam, từ độ cao 5-15m ở khu vực Củ Chi cho đến -15, -16m ở khu vực Nhà Bè Theo hướng Đông Bắc cũng vậy, nóc của tầng phân bố ở độ cao 5-15m ở khu vực Thủ Đức và chìm dần đến -25m ở khu vực phía Tây Nam huyện Bình Chánh Bề dày của hệ tầng không ổn định phản ảnh sự xâm thực trước và sau giai đoạn trầm tích

2.2.1.2.e Các thành tạo trầm tích Holocen

Các thành tạo trầm tích Holocen bao gồm các trầm tích thuộc hai hệ tầng: hệ tầng Bình Chánh và hệ tầng Cần Giờ Thành phần chủ yếu là sét bột cát, ít gặp là cát, cát bột Chúng tương đương với tầng chứa nước A1, là tầng đất yếu lộ ra trên địa hình, phủ bất chỉnh hợp trên bề mặt bóc mòn Pleistocen muộn, dày một vài mét

ở vùng rìa các bậc thềm và khoảng 20-30m ở các vùng đồng bằng Giá trị điện trở suất của tầng này thường khá thấp, đặc biệt là trong các vùng bị nhiễm phèn mặn

Hình 2.1 Bản đồ địa chất Thành phố Hồ Chí Minh

Tính chất vật lý: độ ẩm trung bình 14,1-21,6%; độ bão hòa 6,9-90,7%; dung trọng khô biến đổi rất mạnh, từ 1,59-1,75g/cm3, cao nhất ở vùng Tân Phú Trung, Nhị Bình, Bình Chánh (1,63-1,79g/cm3) và rất thấp ở vùng Cần Giờ (1,44-1,74g/cm3) Tỉ trọng biến đổi trung bình từ 2,66-2,68g/cm3

2.2.2.2 Tầng sét bột nén chặt

Có độ chịu tải 4,0-5,0 kg/cm2, thành phần thạch học gồm 40-63% hạt sét; 34% hạt bụi và 8-36% hạt cát, thỉnh thoảng có nơi lẫn một vài phần trăm sạn sỏi Tính chất vật lý - độ ẩm: biến đổi từ 17-33% Cá biệt có nơi còn thấp hơn, từ 12,4-17,2% như ở Tân An Hội Tỉ trọng biến đổi trung bình từ 2,68-2,76g/cm3; độ

Dung trọng tự nhiên thay đổi trong một phạm vi khá rộng từ 1,61 đến 2,15g/cm3; trung bình 1,95g/cm3, theo quy luật tăng dần từ phía Bắc về phía Nam Dung trọng khô thay đổi trong khoảng 1,62-1,82g/cm3

Tỉ trọng thay đổi trong một giới hạn khá hẹp 2,61-2,88 g/cm3, trung bình vào khoảng 2,66g/cm3 và cũng thay đổi theo quy luật tương tự như dung trọng tự nhiên

Độ lỗ rổng thay đổi từ 28,2 đến 43,6%, trung bình 34,7%

2.2.2.5 Tầng đất yếu:

đầu bằng các trầm tích biển tiến của hệ tầng Bình Chánh và kết thúc bằng các trầm tích biển thoái của hệ tầng Cần Giờ

Thành phần thạch học gồm có: sét chiếm ưu thế, trung bình từ 39,0-58,5% Ở khu vực gần biển thành phần này giảm xuống còn 10-29% Hàm lượng bụi thường khoảng 27-45%, tăng lên 38-62% ở khu vực ven biển Hàm lượng cát thường 18-19,8%; vùng ven biển có 20,7-41%; cá biệt tại khu vực Thái Mỹ chúng giảm xuống chỉ còn 1,0-4,0%

Độ ẩm trung bình rất lớn: 64,0-92,3% Độ bão hòa: 92-97% Dung trọng tự nhiên 1,41-1,57g/cm3; ở khu vực Nhà Bè, Cần Giờ giá trị này tương đối lớn hơn và dao động trong khoảng 1,48-1,64%

Dung trọng khô trung bình từ 0,73-0,9g/cm3

Tỉ trọng trung bình 2,64-2,7 ở khu vực Phú Hòa Đông, thấp hơn là ở khu vực Cần Giờ 2,65-2,73 Độ lỗ rỗng thường dao động trong khoảng 63,8-74%

2.2.3.1 Tham số mật độ: mật độ của các thành tạo bở rời thay đổi trong một

phạm vi khá rộng và khác biệt đáng kể giữa các trạng thái khác nhau: Dung trọng khô của các thành tạo này tương đối nhỏ và dao động trong một giới hạn tương đối rộng phụ thuộc vào thành phần vật chất của các thành tạo Nếu như dung trọng khô của các thành tạo cát bột sét và sét bột chỉ dao động trong khoảng 1,62 đến 1,83 g/cm3 thì dung trọng khô của các thành tạo cát sạn sỏi pha bột sét dao động trong khoảng 1,44-1,75g/cm3 Trong khi đó, dung trọng tự nhiên của các trầm tích hạt thô cát bột sét tương đối ổn định và thay đổi trong khoảng 2,01 đến 2,11 g/cm3, của sét bột thay đổi từ 1,61-2,15g/cm3

Khác với các trầm tích bở rời, mật độ của các đá móng tương đối lớn và dao động trong khoảng từ 2,4 g/cm3 tương ứng với các đá trầm tích thuộc hệ tầng La Ngà cho đến 2,9 g/cm3 tương ứng với các đá xâm nhập

Sự chênh lệch khá lớn về mật độ (dung trọng tự nhiên) của các thành tạo trầm tích và mật độ của các đá móng là tiền đề thuận lợi cho việc áp dụng các phương pháp tách lớp trên cơ sở tài liệu trọng lực để xác định chiều sâu của tầng đá móng; nếu như khống chế được sự phân bố của các thành tạo đá móng khác nhau

2.2.3.2 Cường độ phóng xạ: Các đất đá có mặt trên địa bàn Thành phố có

hoạt tính phóng xạ từ 0 cho đến rất thấp, đặc biệt là các thành tạo trong Kainozoi

Các thành tạo trầm tích bở rời: tính phóng xạ của các thành tạo bở rời là

thấp nhất, trung bình vào khoảng 10 µR/h và dao động trong khoảng từ 5 cho đến

15µR/h tương ứng với các trầm tích hạt thô, giá trị này tỉ lệ nghịch với thành phần

độ hạt của các thành tạo, cường độ phóng xạ của các thành tạo hạt mịn tương đối cao, trung bình vào khoảng 20µR/h và dao động trong khoảng từ 15 cho đến 30µR/h Sự khác biệt khá rõ rệt về hoạt tính phóng xạ của các tập trầm tích hạt thô

và hạt mịn, cũng như mối quan hệ giữa thành phần độ hạt của các tập trầm tích và cường độ phóng xạ ghi nhận được trong các thành tạo bở rời thuộc Kainozoi là cơ

sở cho việc phân chia tỉ lệ phần trăm độ hạt và ranh giới giữa các tập trầm tích khác nhau và liên kết địa tầng giữa các lỗ khoan theo tài liệu Địa vật lý lỗ khoan (karotaz)

Các thành tạo rắn chắc của tầng đá móng: có hoạt tính phóng xạ tăng dần từ

các đá phun trào Andesit thuộc hệ tầng Long Bình, các đá trầm tích Jura thuộc hệ tầng La Ngà cho đến các đá magma xâm nhập, trung bình khoảng 5-15µR/h tương ứng với các đá andesit, 4-12µR/h đối với các đá trầm tích Jura tùy thuộc vào thành phần thạch học hoặc sét bột kết hoặc cát bột kết Cường độ phóng xạ của các thành tạo xâm nhập là cao hơn cả, giá trị tham số này có thể ghi nhận được đến khoảng vài chục µR/h tùy thuộc vào các thành tạo khác nhau

Trên cơ sở các đặc trưng ghi nhận được theo tài liệu karotaz phóng xạ, có thể nhận thấy một cách rất rõ rệt rằng: cường độ phóng xạ của các thành tạo trầm tích trong Kainozoi tỉ lệ nghịch với thành phần độ hạt của chúng, đó là một trong các dấu hiệu mà từ lâu nay vẫn được các nhà địa vật lý và địa chất sử dụng trong việc phân chia các tập trầm tích Các tập trầm tích sét hạt mịn thường có giá trị cường độ phóng xạ khá cao, đặc biệt là tại một số lỗ khoan, cường độ ghi nhận được có thể lên đến >30 µR/h, điều đó, cho phép nhận diện khá rõ ràng và chính xác sự hiện diện của các tầng sét trong cột địa tầng lỗ khoan trên cơ sở biểu đồ karotaz Trong các cột địa tầng lỗ khoan vùng Thành Phố Hồ Chí Minh có hai tập trầm tích hạt mịn hiện diện khá phổ biến và đặc trưng, có cường độ phóng xạ vượt trội so với các tập trầm tích khác, đó là trầm tích sét nằm ở nóc tập trầm tích N22 và tập trầm tích hạt mịn ở cuối chu kỳ trầm tích Q12-3 Đây là hai tập trầm tích có đặc trưng về cường độ phóng xạ đáng chú ý và có thể được xem là tầng đánh dấu được sử dụng trong việc phân chia và liên kết địa tầng giữa các lỗ khoan dựa trên các đặc điểm về cường độ phóng xạ

2.2.3.3 Tham số từ: hầu hết các thành tạo trầm tích trên địa bàn thành phố, từ

các trầm tích bở rời đến các đá trầm tích đều không có từ tính

Các đá phun trào andesit và các đá xâm nhập có từ tính yếu đến trung bình cường độ từ cảm và từ hóa dư khoảng vài trăm cho đến 1000 đơn vị 10-6 CGSM, trong đó các đá xâm nhập là có giá trị lớn hơn cả Hầu hết các dị thường từ nhỏ hiện diện trên diện tích của Thành phố Hồ Chí Minh đều có liên quan đến các thể magma này

2.2.3.4 Tham số điện trở suất:

Đây là tham số có tính quyết định đến dáng điệu các đường cong đo sâu điện

và khống chế mức độ suy giảm cường độ sóng điện từ trong các phương pháp điện

từ Như đã biết, giá trị điện trở suất của các thành tạo phụ thuộc vào các yếu tố chính sau đây:

Có thể phân tích một cách chi tiết các đặc trưng điện trở suất của các thành tạo có mặt trên địa bàn thành phố như sau:

Các thành tạo bở rời có mặt trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh có tính phân nhịp rất rõ rệt từ các tập trầm tích hạt thô sang các trầm tích hạt mịn Cột địa tầng tổng quát của các trầm tích bở rời trong khu vực Thành phố có thể được mô tả một cách khái quát từ trên xuống dưới như sau:

2.2.3.4.1 Các trầm tích Holocen: hình thành trong giai đoạn biển thoái và biển

tiến, tồn tại trong vùng có địa hình thấp, chủ yếu tại các vùng Bình Chánh, Cần Giờ, khu vực quận 4, quận 7, quận 8, quận 2, huyện Cần Giờ, Nhà Bè, một phần quận Thủ Đức, và quận 9 Các trầm tích Holocen được chia thành hai hệ tầng:

ƒ Hệ tầng Cần Giờ: hình thành trong thời kỳ biển thoái có thành phần chủ yếu là: cát, cát bột, bột cát và bột Các trầm tích này chuyển tướng từ trầm tích ven biển cho đến tướng đồng bằng châu thổ khi đi từ Cần Giờ đến Củ Chi, do vậy, giá trị điện trở suất của chúng cũng thay đổi tương ứng Từ nhỏ hơn 1,0 ohm.m cho đến vài ohm.m tương ứng với các thành tạo nhiễm mặn, nhiễm phèn cho đến khoảng vài

chục ohm.m tương ứng với trầm tích thuộc tướng đồng bằng châu thổ chứa nước ngọt

ƒ Hệ tầng Bình Chánh: được hình thành trong giai đoạn biển tiến, có thành phần chủ yếu là bột cát, bột sét, phân bố ở vùng đồng bằng thấp, có giá trị điện trở suất khá nhỏ, chỉ khoảng vài ohm.m trở lại tương ứng với các thành tạo bị nhiễm phèn, mặn

2.2.3.4.2 Trầm tích Pleistocen: Các trầm tích Pleistocen gồm 3 nhịp không

đầy đủ thành phần, nằm ngang hoặc gần ngang, có liên thông với nhau về mặt thủy văn có tuổi từ Pleistocen muộn đến Pleistocen sớm, tương ứng với các hệ tầng: hệ tầng Củ Chi, hệ tầng Thủ Đức và hệ tầng Trảng Bom

ƒ Hệ tầng Củ Chi: được chia thành hai tập, trong đó tập trên chủ yếu là hạt mịn và tập dưới chủ yếu là hạt thô: Giá trị điện trở suất tương ứng với các thành tạo này thay đổi trong một giới hạn khá rộng, từ vài trăm ohm.m đối với các tập trầm tích hạt thô chứa nước ngọt cho đến một vài ohm.m hoặc nhỏ hơn 1,0 ohm.m tương ứng với các thành tạo chứa nước mặn Trong khi đó, các tập trầm tích hạt mịn có giá trị điện trở suất tương đối nhỏ và ít biến động hơn, chỉ dao động trong khoảng

15 ohm.m trở lại và cũng bị chi phối bởi độ tổng khoáng hóa của nước chứa trong

đó theo quy luật tương tự với các trầm tích hạt thô

ƒ Hệ tầng Thủ Đức: có thành phần thạch học tương ứng với các thành tạo hạt thô Được chia thành hai tập, trên và dưới, có giá trị điện trở suất thay đổi theo quy luật tương tự như các trầm tích thuộc hệ tầng nằm trên nó, tỉ lệ nghịch với thành phần độ hạt và tổng độ khoáng hóa của nước có trong thành tạo này

ƒ Hệ tầng Trảng Bom: cũng có thành phần thạch học thay đổi từ hạt mịn đến hạt thô và giá trị điện trở suất của nó cũng thay đổi theo quy luật tương tự với hệ tầng Thủ Đức

2.2.3.4.3 Các trầm tích Neogen: Trong phạm vi Thành phố Hồ Chí Minh, các

trầm tích thuộc Neogen được chia thành hai hệ tầng:

ƒ Hệ tầng Bà Miêu: được chia thành hai tập: tập trên có thành phần thạch học chủ yếu là các trầm tích hạt mịn, sét bột phân lớp mỏng, có giá trị điện trở suất dao động trong khoảng 10-15 ohm.m trở lại Ở các vùng chua mặn, giá trị này giảm xuống còn vài ohm.m Tầng dưới tương ứng với các thành tạo trầm tích hạt thô có giá trị điện trở suất cũng bị khống chế bởi các yếu tố theo quy luật thông thường

ƒ Hệ tầng Nhà Bè có thành phần thạch học chủ yếu các trầm tích hạt thô, phần trên được phủ bởi một tầng sét pha cát phân lớp mỏng có giá trị điện trở suất tương đối thấp khoảng 10-15 ohm.m và giảm xuống còn một vài ohm.m phụ thuộc vào tổng độ khoáng hóa của nước Các tập trầm tích nằm dưới có giá trị điện trở suất phụ thuộc hoàn toàn vào tổng độ khoáng hóa của nước chứa trong chúng và thường dao động trong khoảng vài ohm.m đến vài chục ohm.m

2.2.3.4.4 Đá gốc: đá móng của khu vực Thành phố là các thành tạo rắn chắc

bao gồm: trầm tích phun trào thuộc hệ tầng Long Bình, các đá này có có giá trị điện trở suất trung bình vào khoảng vài trăm ohm.m tương ứng với các đá tươi rắn chắc

giá trị điện trở suất có phần giảm đi, dao động trong khoảng hơn 100 ohm.m cho đến 300 ohm.m Các đá xâm nhập có giá trị điện trở suất khá lớn, thường dao động trong khoảng vài ngàn đến hàng vạn ohm.m Tuy nhiên, trong thực tế, giá trị điện trở suất ghi nhận được theo các đường cong đo sâu điện có giá trị không lớn Thật

ra, giá trị ghi nhận được ngoài thực tế phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó mức

độ nứt nẻ của chúng quyết định và chi phối phần lớn giá trị này Đối với các đá trầm tích phun trào, điện trở suất phụ thuộc vào thành phần độ hạt theo tỉ lệ thuận và dao động trong khoảng từ vài chục ohm.m cho đến hơn 100 ohm.m tương ứng với môi trường thực tế của Thành phố

Nhìn chung, tham số điện trở suất của các tầng đất đá trên diện tích Thành phố phân dị khá rõ rệt và phụ thuộc vào các yếu tố: thành phần thạch học, độ lỗ hổng, độ chứa nước và đặc biệt là độ khoáng hóa của nước Cột địa tầng tổng quát của khu vực thành phố Hồ Chí Minh cho thấy một quy luật khá phổ biến, đó là: phân cách giữa các tầng hạt thô có giá trị điện trở suất tương đối lớn là các tập trầm tích hạt mịn có giá trị điện trở suất nhỏ và tương đối ổn định Tính phân nhịp về mặt thành phần thạch học dẫn đến sự thay đổi nhịp nhàng giá trị điện trở suất tại các vùng không bị chi phối bởi độ tổng khoáng hóa của nước, là yếu tố thuận lợi cho việc áp dụng các phương pháp thăm dò điện trở suất trong việc phân chia và liên kết địa tầng Tuy nhiên, do sự chi phối mạnh mẽ giá trị điện trở suất của các thành tạo địa chất khác nhau bởi độ tổng khoáng hóa của nước chứa trong chúng nên ở nhiều nơi không có sự phân dị rõ ràng về tính chất điện trở suất giữa các tập trầm tích có thành phần thạch học khác nhau Hơn nữa, sự khác biệt không lớn về giá trị điện trở suất tương ứng với các thành tạo phân bố sâu cũng làm cho việc phân chia ranh giới giữa chúng trở nên rất khó khăn do bị chi phối bởi độ phân giải của phương pháp thăm dò điện

Chương 3 CÁC TIÊU CHÍ XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHÔNG GIAN NGẦM

Trong nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm, thường sử dụng các dạng khảo sát cơ bản để ghi nhận thông tin cần thiết cho việc thiết kế và xây dựng các công trình Các thông tin đó là:

- Đặc điểm khí tượng thủy văn, địa chất công trình

- Các điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu và quan hệ của chúng đối với các đối tượng khác nhau

Đối với các dạng khảo sát phục vụ việc thiết kế công trình ngầm hay công trình đào sâu trong đó địa chất công trình (ĐCCT) được coi là yếu tố cơ bản, thì các phương pháp thăm dò địa vật lý là một trong số các công cụ hỗ trợ đắc lực Kết quả của công tác địa vật lý có thể cung cấp các thông tin cần thiết cho việc đánh giá các đặc trưng sau:

- Tính bất đồng nhất của môi trường có thể làm ảnh hưởng đến độ bền của kết cấu công trình và các giải pháp công nghệ trong việc thi công các công trình

- Sự thay đổi tính chất ĐCCT theo diện tích và theo chiều sâu trong phạm vi ảnh hưởng của công trình

- Thế nằm không đồng nhất của các lớp trầm tích, cũng như các bất đồng nhất ngang có liên quan đến sự thay đổi bất thường các đặc điểm ĐCCT

Thông thường, trong các khảo sát địa kỹ thuật và môi trường phục vụ cho việc thiết kế các công trình ngầm, các đặc điểm của môi trường cần được quan tâm là:

- Điều kiện cấu tạo địa chất của vùng nghiên cứu, cụ thể là các hiện tượng uốn tầng, đoạn tầng, góc nghiêng và hướng cắm chủ yếu của địa tầng;

- Một số tính chất cơ lý của đất đá như hệ số đàn hồi, hệ số Poisson, hệ số trở kháng đàn hồi và một số tính chất khác;

- Một số nội dung điều kiện địa chất thủy văn (ĐCTV) như mực nước ngầm, tổng độ khoáng hóa nước, nhiệt độ, hướng và tốc độ dòng chảy

- Các bất đồng nhất về mật độ, tính chất cơ lý của môi trường

Với các yêu cầu về các thông tin ĐCCT vùng nghiên cứu như vậy, các dạng

kỹ thuật địa vật lý có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề cụ thể trên cơ sở các thông số địa vật lý ghi nhận được như sau:

ƒ Xác định các đặc trưng về địa chất, địa tầng vùng nghiên cứu bởi các phương pháp khác nhau

ƒ Phát hiện các dị thường địa vật lý có liên quan đến các đối tượng ĐCCT, trong đó bao gồm: các đới xung yếu, các dị thường có liên quan đến sự thay đổi các tính chất và đặc trưng địa kỹ thuật của môi trường

ƒ Phát hiện các dị thường có liên quan đến các các công trình ngầm do các hoạt động nhân sinh

ƒ Xác định các tham số vật lý của môi trường như: điện trở suất, tính chất nhiệt, đặc biệt là các tham số đàn hồi phục vụ cho việc tính toán các chỉ tiêu kháng chấn trong thiết kế và xây dựng các công trình

Khảo sát cấu trúc địa chất là một quá trình liên tục đi từ giai đoạn tổng quát đến cụ thể để tiếp cận các đối tượng cần nghiên cứu và được thực hiện thành nhiều giai đoạn Trong các giai đoạn khác nhau, các phương pháp địa vật lý đóng một vai trò quan trọng trong tổ hợp các phương pháp khảo sát và nghiên cứu địa chất

3.1 Đối tượng

Đối tượng của các phương pháp địa vật lý ứng dụng trong nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm có thể được phân chia thành 3 loại khác nhau:

- Khảo sát các đặc trưng địa chất

- Đo đạc các tham số địa vật lý tại hiện trường

- Phát hiện các đối tượng chôn dấu do các hoạt động nhân sinh

Các đặc trưng địa chất có thể bao gồm: Cấu trúc địa chất, chiều sâu đến lớp đá gốc, ranh giới giữa các đối tượng địa chất khác nhau, nền móng công trình, các bất đồng nhất, đứt gãy, các đới nứt nẻ, dập vỡ, các lỗ rỗng và nước ngầm

Các tham số địa vật lý tại hiện trường có thể bao gồm các tính chất địa kỹ thuật như: tham số đàn hồi, tính chất điện, tính chất nhiệt hoặc ít hơn là tính chất từ,

ƒ Vận tốc truyền sóng đàn hồi của môi trường thường được sử dụng để xác định chiều sâu và bề dày của các lớp đất đá trong thăm dò địa chấn

ƒ Sự phân bố điện thế trong môi trường ghi nhận được từ phương pháp điện thế tự nhiên cho phép xác định hướng chảy của dòng ngầm bên dưới mặt đất có liên quan đến hiện tượng điện hóa

ƒ Độ dẫn điện biểu kiến ghi nhận được bởi phương pháp thăm dò điện có thể cho phép phỏng đoán sự hiện diện các đối tượng tương ứng với tính chất điện trở suất của môi trường

ƒ Độ tương phản mật độ đo được với các máy thăm dò trọng lực có thể cho phép phán đoán sự hiện diện của các đối tượng có độ tương phản mật độ so với môi trường chung quanh

3.2 Đặc trưng của các phương pháp địa vật lý

3.2.1 Độ phân giải

Là khả năng phân biệt giữa hai đối tượng hoặc tình huống địa chất trên cơ sở các đo đạc địa vật lý Độ phân giải là một hàm số theo thời gian cùng với nỗ lực thực hiện mà mức độ cải thiện của nó thường vượt xa giới hạn nguồn lực thích hợp

để thực hiện việc nghiên cứu

đo được và các đặc trưng địa chất thường được suy luận theo kinh nghiệm và chắc chắn phụ thuộc vào chất lượng của kết quả đo đạc, các thông tin tiên nghiệm cùng với các giả thiết Để lựa chọn một tổ hợp phương pháp địa vật lý thích hợp trong việc khảo sát một đối tượng nào đó, cần dự đoán trước một lời giải nghịch đảo được xác định trên cơ sở các thông tin đã có trong thăm dò địa vật lý cùng với các bài toán thuận Lời giải của bài toán ngược trong thăm dò địa vật lý không phải là kết luận duy nhất và thường được gọi là tính đa nghiệm của bài toán ngược Bài toán thuận trong thăm dò địa vật lý là bài toán đi từ nguyên nhân đến kết quả, do vậy nó được xác định duy nhất nghiệm Các phân tích thuận thường là các đánh giá đầu tiên để tiên đoán biên độ và các mối quan hệ từ các đặc điểm và điều kiện địa vật lý

có thể có cùng với các giả thiết về môi trường Các lời giải bài toán thuận có thể được sử dụng trước và sau khi đo đạc thực địa để đánh giá các giả thiết khác nhau giữa các chọn lựa địa chất thích hợp

Việc giải đoán các sự khác biệt về tính chất địa vật lý thường được được thực hiện trên cơ sở các giả thiết địa chất Tính đa nghiệm là thuộc tính cố hữu trong quy trình phân tích tài liệu địa vật lý Trong các khảo sát địa vật lý, các mô hình địa vật

lý hầu như luôn luôn được xây dựng trên cơ sở các giả thiết sau đây:

ƒ Môi trường khảo sát bên dưới mặt đất có các ranh giới phân biệt

ƒ Môi trường đồng nhất (có cùng tính chất ở mọi nơi)

ƒ Đối tượng là đồng nhất (các tính chất vật lý độc lập theo các phương) Tuy nhiên, đặc điểm địa chất thực sự bên ngoài không hoàn toàn tuân theo các

mô hình lý thuyết kể trên Các đối tượng khảo sát có thể thay đổi từ loại vật liệu có tính chất này sang tính chất khác mà không hề có ranh giới rõ rệt Ở một số khu vực, tính bất đồng nhất còn có thể tồn tại ngay bên trong mỗi đối tượng khảo sát Đôi khi, các tính chất vật lý có thể thay đổi đột ngột theo một phương bất kỳ nào

đó, chẳng hạn như sự thay đổi tính chất vật lý trong các đá phiến sét theo phương thẳng đứng Dù vậy, tính đa nghiệm có thể được rút gọn lại thành một tỉ số tương đương “đặc điểm hình học/kích thước” cùng với các tính chất của môi trường Trên

cơ sở đó, cấu trúc của mô hình bài toán ngược có thể đánh giá lại bằng cách thay

đổi các tham số vật lý trong một giới hạn hợp lý Tính hình dung mơ hồ cũng là một đặc trưng cố hữu của tất cả các phương pháp địa vật lý mà cách giải quyết hiệu quả nhất vẫn là sự hiểu biết các đặc điểm thực tế của môi trường và giải thích trên cơ sở

tư duy địa chất trong trong quá trình phân tích các dữ liệu địa vật lý

Trong việc phân tích các dữ liệu địa vật lý, kết quả của các lỗ khoan hoặc các thí nghiệm khác thường xuyên được sử dụng để phối hợp các thông tin cần thiết cho việc giải đoán, đồng thời cũng là nguồn thông tin để xác nhận và chuẩn định các kết quả địa vật lý mà cơ bản nhất là cải thiện độ chính xác của các kết luận địa vật lý Phân tích dữ liệu địa vật lý là một quá trình được thực hiện liên tục trong các giai đoạn khảo sát địa chất - địa vật lý Sự đầy đủ của các dữ liệu thực địa để đáp ứng được các mục tiêu yêu cầu trong các dự án được quyết định trên cơ sở các kết quả phân tích tại chỗ bởi các nhà địa vật lý tại hiện trường Trong việc xử lý dữ liệu, các bước thực hiện cần thiết bao gồm: chuẩn bị dữ liệu thực địa cho việc phân tích địa vật lý, trong đó thường bao gồm việc hiệu chỉnh và quan sát trên cơ sở kinh nghiệm của người xử lý Sự thực hiện đầy đủ một mô hình vật lý tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải thích một cách thỏa mãn các quan sát địa vật lý Các mô hình phù hợp chỉ là sự xác định và lựa chọn hẹp nhất trong việc phân tích Mối tương quan giữa mô hình vật lý với nguyên nhân thích hợp theo thực tế có thể là một quy trình phân tích khó khăn vì thường đòi hỏi các phép lặp cho cả hai mô hình địa vật

lý và mô hình địa chất Việc tạo ra một sản phẩm cuối cùng hữu dụng cho nhà kỹ thuật hoặc nhà địa chất là kết quả cần thiết nhất

Áp dụng các phương pháp địa vật lý là một nhiệm vụ trong giai đoạn nhất định của quá trình khảo sát địa chất Trong mỗi giai đoạn, những đòi hỏi dữ liệu cơ

sở, báo cáo kết quả có tính chất kế thừa các kết quả đã có trước, trên cơ sở đó góp phần phát triển giải pháp cho các giai đoạn tiếp theo Các bài toán trong các dự án địa chất, địa kỹ thuật và môi trường đòi hỏi một số thông tin địa chất cơ bản trước khi sử dụng các kỹ thuật địa vật lý Độ tương phản địa vật lý xác định được xem xét như một lời giải suy diễn cho môi trường thích hợp Giả thiết này tự nó đòi hỏi việc đánh giá địa chất bằng việc thực hiện các lỗ khoan hoặc các phương pháp thăm dò thực địa khác Việc lập chương trình cho các giai đoạn khảo sát và các kết quả tuần

tự của mỗi gian đoạn sẽ cung cấp lời giải tốt nhất và giá thành thấp nhất

3.3 Các phương pháp địa vật lý

Các phương pháp địa vât lý có thể được phân loại trên cơ sở thực hiện thành hai dạng: tích cực và thụ động Các phương pháp tích cực được thực hiện bằng cách tác động một vài dạng năng lượng hoặc hiệu ứng vào môi trường nghiên cứu và đo đạc đáp ứng bởi môi trường do các tác động này Các phương pháp thụ động đo đạc cường độ của các trường tự nhiên khác nhau tồn tại liên tục trong môi trường Kỹ thuật tích cực thường tạo ra các kết quả chính xác hơn hoặc các lời giải chi tiết hơn

do khả năng kiểm soát được kích thước và vị trí của nguồn tích cực

Rất nhiều kỹ thuật địa vật lý đã chứng tỏ được hiệu quả về mặt kỹ thuật cũng như mang lại giá trị kinh tế cao Thêm vào đó, có vô số sự biến đổi của các kỹ thuật nổi tiếng đã được áp dụng trong các trường hợp đặc biệt Đề tài nghiên cứu này

hướng đến việc đề cập các kỹ thuật địa vật lý trên và dưới mặt đất, bao gồm các quy trình đã trở nên phổ biến, áp dụng trong việc giải quyết các vấn đề địa chất, địa kỹ thuật và môi trường

Các kỹ thuật địa vật lý có thể được phân loại bởi hiệu ứng vật lý như sau đây:

đã được đề cập trong phần trước đây

Trên cơ sở các đặc điểm địa chất, địa vật lý của vùng thành phố Hồ chí Minh

đã được mô tả trên đây, cùng với đặc điểm của các phương pháp địa vật lý tầm nông, có thể nhận thấy rằng:

- Môi trường địa chất thuộc khu vực thành phố Hồ Chí Minh là môi trường trầm tích phân lớp ngang, đôi khi có sự hiện diện của các bất đồng nhất ngang, các chỗ bị đoạn tầng hoặc sự xuất hiện các thấu kính sét, cát

- Các tham số vật lý, đặc biệt là tính chất đàn hồi và tính chất điện từ bị chi phối mạnh mẽ bới các yếu tố về độ rỗng, độ chứa nước và tổng độ khoáng hóa của nước chứa trong các thành tạo Các tham số này có sự khác biệt khá rõ rệt do sự thay đổi các yếu tố chi phối chúng Các đặc điểm như vậy là tiền đề khá thuận lợi cho việc áp dụng các phương pháp địa vật lý trong việc giải quyết các yêu cầu khác nhau trong khảo sát địa chất phục vụ cho việc khảo sát thiết kế các công trình ngầm Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp địa vật lý đều khá nhạy với các ảnh hưởng nhiễu do các hoạt động nhân sinh, trong đó:

ƒ Các rung động mặt đất do các hoạt động khác nhau là nguồn nhiễu gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các phương pháp địa chấn trên mặt

ƒ Ảnh hưởng trường điện từ do các hoạt động nhân sinh và công nghiệp có phổ tần số rất rộng làm ảnh hưởng đến việc thu thập dữ liệu bởi các phương pháp điện

từ

ƒ Mật độ và từ tính của môi trường tự nhiên ít thay đổi, ngoại trừ các yếu tố nhân sinh

ƒ Các đặc điểm như vậy làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến các kết quả đo đạc

và làm hạn chế việc áp dụng các phương pháp địa vật lý trong các khu vực cần khảo sát

3.4 Phân vùng địa chất công trình vùng Thành phố Hồ Chí Minh

Như đã được mô tả trong các phần trước đây, có thể nhận thấy rằng, đặc điểm địa chất công trình vùng Thành phố Hồ Chí Minh có thể được chia thành 3 vùng có

3.4.1 Khu vực thứ nhất

Khu vực thứ nhất tương ứng với vùng có sự hiện diện của các tầng đất yếu Bao gồm các trầm tích nguồn gốc biển - đầm lầy - sông tuổi Holocen, được bắt đầu bằng các trầm tích biển tiến của hệ tầng Bình Chánh và kết thúc bằng các trầm tích biển thoái của hệ tầng Cần Giờ Thành phần thạch học gồm có: sét chiếm ưu thế, trung bình từ 39,0 - 58,5%, ở khu vực gần biển thành phần này giảm xuống còn 10 - 29%, hàm lượng bụi thường khoảng 27 - 45%, tăng lên 38 - 62% ở khu vực ven biển Hàm lượng cát thường 18 - 19,8%, vùng ven biển có 20,7 - 41%, cá biệt tại khu vực Thái Mỹ chỉ còn 1,0 - 4,0% Khu vực này ứng với các vùng có cao độ địa hình thấp trũng, thường nhỏ hơn 1m, như khu vực Quận 2, Quận 7, Quận Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ Đặc biệt là các khu vực ven sông rạch, dọc theo sông Sài Gòn, tại đó có sự hiện diện của các tầng sét chảy, tính chất cơ lý rất yếu, phân bố ở tầng nông thỉnh thoảng xen kẹp các thấu kính sét mỏng có bề dày trung bình vào khoảng 20m Nhiều nơi bề dày của tầng sét chảy lên đến gần 40m Các tầng chứa nước ở trong vùng này thường bị nhiễm phèn, mặn ở các tầng nông, do vậy điện trở suất đặc trưng cho các địa tầng có giá trị khá nhỏ, thường chỉ dao động trong khoảng vài ohm.m

3.4.2 Khu vực thứ hai

Khu vực thứ hai tương ứng với vùng nền móng trung bình, khi xây dựng các công trình có tải trọng lớn cần phải thiết kế hố móng ở các tầng sâu Khu vực này tương ứng với các vùng thuộc Quận 1, một số khu vực thuộc Quận 3, Quận 5, Quận

6, Quận 7, một phần Quận Bình Tân, Tân Bình và huyện Hóc Môn Không giống như khu vực thứ nhất, ngoại trừ một số vùng có sự hiện diện của các trầm tích thuộc holocen, các tầng chứa nước trong khu vực này không bị nhiễm phèn mặn Do vậy giá trị điện trở suất đặc trưng cho các tầng chứa nước ngọt và các tập sét có thể được phân biệt tương đối thuận tiện theo giá trị điện trở suất ghi nhận được bởi các phương pháp địa vật lý mặt đất Việc khai thác nước ngầm phục vụ cho sinh hoạt và công nghiệp diễn ra một cách phổ biến trong khu vực

3.4.3 Khu vực thứ ba

Khu vực thứ ba tương ứng với vùng có tính chất cơ lý khá ổn định, đó là các vùng thuộc một phần diện tích Quận Thủ Đức, Quận 9, Quận Hóc Môn, Quận 12 và Quận Củ Chi

Trên cơ sở các đặc điểm phân chia như trên, để lựa chọn một tổ hợp các phương pháp địa vật lý chúng tôi tiếp tục phân chia trên cơ sở phối hợp giữa các đặc điểm địa chất với các đặc điểm có ảnh hưởng đến việc thi công các phương pháp địa vật lý

- Khu vực thứ nhất, là khu vực có mật độ xây dựng cao, nhiễu công nghiệp và các hoạt đông dân sinh mạnh Đây là khu vực thuộc các quận nội thành cũ, bao gồm các quận 1, 3, 5, 6 Việc xây dựng mô hình và thử nghiệm các phương pháp địa vật

lý thuộc vùng này là khu vực thuộc ranh giới giữa Quận 1 và Quận 4

- Khu vực thứ hai, có tính chất cơ lý tương đối ổn định, nhiễu công nghiệp và dân dụng mạnh, việc thi công các phương pháp địa vật lý tại các vị trí trong khu vực

này chỉ có thể thực hiện một cách giới hạn tại các vùng có vị trí không gian thích hợp, đặc biệt là các phương pháp đòi hỏi rải kéo dây đo và thiết bị trên một diện rộng Tương ứng với khu vực này là các vùng thuộc các huyện Hóc Môn, Tân Bình,

Củ Chi, quận 12 Mô hình thử nghiệm đặc trưng cho vùng này được thực hiện tại ranh giới giữa Huyện Hóc Môn và Quận Tân Bình

- Khu vực thứ ba là khu vực có nền móng yếu, tầng đất yếu hầu như phân bố ngay trên bề mặt, được quy họach là khu đô thị mới, đang trong quá trình cây dựng Tuy nhiên, cho đến nay mật độ xây dựng thấp, việc lựa chọn vị trí cho việc thi công thử nghiệm các phương pháp địa vật lý tương đối thuận lợi Đặc điểm địa chất của vùng này cũng tương tự như một số vùng trong khu vực thứ nhất, các tầng nước ngầm bị nhiễm mặn, nhiễu dân dụng và công nghiệp trung bình Khu vực được lựa chọn để thử nghiệm các phương pháp địa vật lý là khu vực An Phú thuộc Quận 2

Có thể mô tả các đặc trưng cụ thể của 3 khu vực trên đây như sau:

Khu vực quận 1

- Trên cùng là lớp đất san lấp thường nằm trên mực thủy tĩnh, có giá trị điện trở suất trung bình, thường vài chục ohm.m tương ứng với vùng có độ ẩm trung bình, vận tốc truyền sóng dọc vào khoảng vào trăm m/s Bề dày của lớp vào khoảng 1-2m

- Lớp thứ nhất là lớp sét dẻo mềm, chảy dẻo, có bề dày dao động trong khoảng

từ vài mét đến hàng chục mét, phân bố từ trên mặt (duới lớp đất phủ san lấp hoặc thổ nhưỡng) đến chiều sâu trung bình vào khoảng 5m Giá trị điện trở suất thường thấp, dao động trong khoảng vài ohm.m Trong khi đó, vận tốc truyền sóng dọc lại đặc trưng cho vận tốc truyền sóng trong môi trường nước do lớp này nằm bên dưới mực thủy tĩnh Dung trọng tự nhiên chỉ vào khoảng 1,5g/cm3, modun biến dạng vào khoảng 30 kg/cm2

- Lớp thứ hai là lớp cát mịn đến trung trạng thái chặt vừa xen kép lớp sét mỏng, giá trị điện trở suất phụ thuộc hoàn toàn vào tộng độ khoáng hoá của nước chứa trong lớp này, trong khi đó vận tốc truyền sóng dọc của lớp này tương đối cao hơn lớp phía trên, tuy nhiên có sự khác biệt không đáng kể Lớp có bề dày dao động trong khoảng 10 đến 12m và phân bố ở độ sâu từ 5-10m cho đến 15-20m Dung trọng tự nhiên của lớp này vào khoảng 1,96 g/cm3

- Lớp thứ ba là lớp cát mịn đến trung gắn kết tốt ngăn cách với tầng cát trên nó bởi một lớp sét pha dẻo cứng, bề dày của lớp dao động trong khoảng 12-15m, lớp này ở trong trạng thái chặt vừa đến chặt, thích hợp cho việc đặt để hố mống các công trình xây dựng có tải trọng trung bình đến lớn Dung trọng tự nhiên cũng tương tự như lớp trên của nó, trung bình vào khoảng 1,98g/cm3

- Lớp thứ tư là lớp sét cứng, có bề dày trung bình vào khoảng 20m Dung trọng tự nhiên vào khoảng 2,05 g/cm3, phân bố từ chiều sâu trung bình từ 40m cho

đến khoảng 60m Tiếp tục bên dưới lớp sét dẻo cứng lại tiếp tục là lớp cát sét xen kẹp

Tuyến đo thử nghiệm các phương pháp địa vật lý khu vực Quận 1- Quận 4

Khu vực quận 2

Cột địa tầng phổ biến tại khu vực quận 2 cho thấy: Bên dưới tầng sét chảy là các tầng sét, sét pha lẫn sạn sỏi và tầng cát xen kẹp, các tầng này có độ gắn kết tốt hơn các tầng nằm phía trên nó Có thể tóm tắt một số đặc trưng về địa tầng và tính chất cơ lý đất tại một khu vực đặc trưng tại An Phú như sau:

Tại khu vực An Phú, quận 2 Thành phố Hồ Chí Minh cho thấy có 8 lớp đất chính Trên cùng là tầng đất phủ bở rời mỏng, thường là lớp phủ thực vật, có độ gắn kết kém Tại các khu vực đã san lấp thì lớp này nhường chỗ cho tầng đất san lấp, thường có độ gắn kết tốt hơn lớp nằm bên dưới nó Điện trở suất của lớp này phụ thuộc hoàn toàn vào độ ẩm và đặc biệt là độ khoáng hóa của tầng nước nằm bên dưới nó, giá trị điện trở suất đặc trưng cho lớp này thường dao động từ vài cục cho đến hàng trăm ohm.m, trong khi đó, vận tốc truyền sóng dọc thường thay đổi trong khoảng từ 500 cho đến 700m/s

- Lớp số 01: Lớp bùn sét Bên dưới lớp đất phủ (lớp thổ nhưỡng hoặc tầng đất san lấp) là tầng bùn sét thường ở trong trạng thái chảy, không thuận lợi cho việc đặt

để các hố móng cho các công trình xây dựng Bề dày của lớp thay đổi theo quy luật giảm dần theo chiều tăng khoảng cách đến các sông rạch, đặc biệt là ven khu vực sông Sài gòn, tại đó bề dày của lớp bùn sét này có nơi lên đến 20-30m Tầng bùn sét bão hòa nước có độ tổng khoáng hóa thấp (phèn mặn) do vậy giá trị điện trở suất của tầng này thường chỉ dao động trong khoảng vài ohm.m, trong khi đó, vận tốc truyền sóng dọc của tầng này đặc trưng cho vận tốc của môi trường nước, thường > 1500m/s

- Lớp số 2: Lớp sét pha lẫn sạn sỏi laterit, trạng thái dẻo cứng, lớp này thuận lợi cho việc thiết lập hố móng cho các công trình có tải trọng vừa và nhỏ Giá trị vận tốc truyền sóng dọc thường vào khoảng 1500-1700m/s, trong khi đó, giá trị điện trở suất cũng chỉ dao động trong khoảng trên dưới 10 ohm.m

- Lớp thứ 3: lớp sét pha xen kẹp trong trạng trại thái dẻo mềm, xen kẹp các thấu kính cát pha, dung trọng tư nhiên trung bình vào khoảng 1,87g/cm3, giá trị điện trở suất thấp, vận tốc truyền sóng dọc cũng chỉ dao động trong khoảng 1500 đến 1600m/s, chỉ thích hợp cho việc thiết lập hố móng cho các công trình có tải trọng nhỏ

- Lớp thứ 4: Lớp cát mịn đến thô lẫn ít bột sét sỏi nhỏ trạng thái chặt vừa, thuận lợi cho các công trình có tải trọng vừa, dung trọng tự nhiên trung bình vào khoảng 1,95g/cm3 Giá trị điện trở suất của lớp này phụ thuộc hoàn toàn vào tổng

độ khoáng hóa của nước, thường dao động trong khoảng vài ohm.m tương ứng với vùng bị nhiễm mặn cho đến vài chục ohm.m tương ứng với tầng nước ngọt Vận tốc truyền sóng dọc cũng tương đối thấp, thường chỉ dao động trong khoảng từ 1600 đến 1700m/s

- Lớp thứ 5: Lớp sét pha dẻo cứng thuận lợi cho việc xây dựng các công trình

có tải trọng trung bình, dung trọng tự nhiên trung bình khoảng 1,93 Lớp này có điện trở suất thấp, trong khi đó vận tốc truyền sóng dọc tương đối hơn lớp nằm trên