Bài giảng Địa chất môi trường

Môi trường là tập hợp tất cả các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo bao quanh con người, có quan hệ mật thiết với nhau, tác động qua lại lẫn nhau , có ảnh hưởng đến tổng thể các sự tồn tại và hoạt động phát triển của con người . Môi trường có thể được hiểu như là một tập hợp các nhân tố, các thành phần vật chất tự nhiên và nhân tạo, các quá trình vật lý và hóa học, cơ học, sinh học và các quá trình khác được phát sinh, tồn tại và phát triển trong các quyển môi trường có mối quan hệ mật thiết với nhau tác động qua lại lẫn nhau, trong đó con người và các hoạt động phát triển của con người đóng vai trò chủ yếu.

CHƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN LÝ

CƠ BẢN VỀ ĐỊA CHẤT MÔI TRƯỜNG

1.1 KHÁI NIỆM VỀ MÔI TRƯỜNG

1.1.1 Khái niệm chung về môi trường

- Môi trường là tập hợp tất cả các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo bao quanh con người, có quan hệ mật thiết với nhau, tác động qua lại lẫn nhau , có ảnh hưởng đến tổng thể các sự tồn tại và hoạt động phát triển của con người

- Môi trường có thể được hiểu như là một tập hợp các nhân tố, các thành phần vật chất tự nhiên và nhân tạo, các quá trình vật lý và hóa học, cơ học, sinh học và các quá trình khác được phát sinh, tồn tại và phát triển trong các quyển môi trường có mối quan hệ mật thiết với nhau tác động qua lại lẫn nhau, trong đó con người và các hoạt động phát triển của con người đóng vai trò chủ yếu

Như vậy môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên (vật lý, hóa học, đất, nước, không

khí, các yếu tố sinh học) và các yếu tố kinh tế – xã hội liên quan, quyết định sự sống và sự phát triển của con người và sinh vật Bất cứ ở đâu cũng có môi trường tữ vi mô cho đến vĩ mô.

1.1.2 Các quyển môi trường

1.1.2.1 Địa quyển:

Địa quyển là phần ngoài của trái đất, bao gồm lớp vỏ và phần trên cùng của Manti

và được chia thành thạch quyển và thổ quyển

Vỏ trái đất : 50Km

Manti : 670Km

Phần Địa quyển được nghiên cứu nhiều nhất 50 – 100Km

- Thạch quyển là phần đá cứng bao bọc bên ngoài trái đất, chiều dày 8- 50Km, thành phần chủ yếu là Silicát

Thạch quyển bị chia cắt thành nhiều mảng riêng lẻ trôi dạt trên bề mặt quyển mềm Sự thành tạo, va chạm và phá vỡ các mảng Thạch quyển đó đã hình thành các đứt gẫy kiến tạo, động đất… Sự chuyển động, thành tạo và phá vỡ các mảng nói chung gọi là hoạt động kiến tạo

- Thổ quyển là toàn bộ khối đất bị phong hoá từ đá, nằm lộ trên Thạch quyển Thổ nhưỡng là lớp đất nằm trên cùng của Thổ quyển

1.1.2.5 Nhân sinh quyển:

Nhân sinh quyển bao gồm con người và tất cả hoạt động của con người tác động đến môi trường

1.1.3 Địa chất môi trường

- Địa chất môi trường là một nhánh của khoa học địa chất, nghiên cứu toàn bộ các mối quan hệ tác động qua lại giữa con người và môi trường Địa chất

- Địa chất môi trường là bộ môn nghiên cứu mối quan hệ của địa quyển và các quyển môi trường khác mà nó tác động và bị các quyển khác tác động, bao gồm cả loài người và nền công nghệ của con người

Địa chất môi trường là áp dụng những nguyên lý và tri thức địa chất để giải quyết các vấn đề phát sinh khi con người chiếm hữu, khai thác môi trường tự nhiên và các vấn đề phát sinh từ các quá trình đị chất trong tự nhiên có ảnh hưởng đến sự sống của con người Địa chất môi trường giúp cho việc quy hoạch các vùng tự nhiên một cách dài hạn và phát triển về sự dụng đất một cách hiệu hiệu nhất.

Như vậy địa chất môi trường giải quyết các vần đề phát sinh từ các quá trình địa chất

xảy ra trong tự nhiên, từ việc khai thác tài nguyên thiên nhiên (các hoạt đông khoáng sản) có liên quan đến môi trường.

1.2 MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT

Môi trường địa chất là những tác động của quá trình địa chất xảy ra trong tự nhiên và sự tác động của hoạt động khai thác, sử dụng các tài nguyên liên quan đến địa chất của con người đến môi trường bề mặt của vỏ quả đất.

- Môi trường Địa chất là một phần môi trường tự nhiên, là phần trên của Thạch quyển cấu tạo từ các thể rắn, lỏng và khí cùng với tất cả các tài nguyên chứa trong đó và các trường vật lý vốn có của nó, nơi cư trú và thực hiện các hoạt động sống của loài người, nơi diễn ra tác động tương hỗ giữa Thạch quyển với khí quyển, thủy quyển, sinh quyển và quyển kỹ thuật

- Môi trường Địa chất là thể tự nhiên phức tạp nhưng có tính thống nhất Môi trường Địa chất luôn biến đổi trong không gian và thời gian bởi các tác động tự nhiên

và nhân tạo

1.2.1 Mối quan hệ giữa hành động phát triển và môi trường Địa chất

Mỗi quan hệ này xảy ra theo các chiều hướng sau đây :

- HĐPT gây hại cho môi trường địa chất (tăng dân số, đô thi hóa, khai thác nước ngầm( nước ngầm hạ thấp độ lộ rỗng trong đất đá tăng lên dẫn đến các công trình bị lún), khai thác vlxd ở các con sông làm biến đổi dòng chảy ảnh hưởng đên hai bên bờ sông gây phá hủy các công trình 2b bên)…

- MTĐC gây hại cho HĐPT (đồng bằng sông Cửu Long đất yếu( đất có trạng thái dẻo mền đến dẻo chảy có độ kháng nén < 0,5kg/cm2) phân bố trên diện rộng gây ảnh hưởng đến các công trình xây dựng)

- HĐPT không gây hại cho MTĐC ( trồng rừng )

- MTĐC không gây hại cho HĐPT (ở nhưng khu vực có đk địa chất ổn định)

- HĐPT có thể gây hại cho MTĐC ( xây dựng đường giao thông ở miền núi(gây cắt xén sườn núi gây ra trượt lỡ), hoạt động chỉnh trị sông như xây dựng các bờ kè…)

- MTĐC có thể gây hại cho HĐPT ( hiện tượng cát chảy khi đào hố móng, xói ngầm (khi ko tác động thi không gây ảnh hưởng))

- HĐPT phù hợp với MTĐC ( cải tạo nền ct ví dụ chúng ta gia cố nền đất )

- MTĐC phù hợp với HĐPT ( môi trường có đkđc thuận lợi thì phù hợp hđpt)

1.2.2 Đánh giá tương tác giữa môi trường Địa chất và hành động phát triển.

Những HĐPT tác động lên môi trường Địa chất như sau:

- Hành động du lịch (các hang động kasto khi khách thăm quan sẽ ảnh hưởng đến độ hòa tan của đá vôi, để phat triển du lịch thì mình phải xây dựng các đường sá giao thông thì đó cũng ảnh hưởng gián tiếp đến mtđc)

- Các hành động vận tải gây ô nhiễm

- Hành động phát triển nông, lâm, ngư nghiệp, thủy lợi.()

- Hành động khai thác các loại khoáng sản

- Hành động xây dựng các công trình đô thị, đê đập, cầu cống, các đường ống dẫn đường xá ….(cải biến môi trường địa chất)

- Hành động chứa thải các chất độc hại (nhiễm khuẩn cho đất)

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT MÔI TRƯỜNG

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu Địa chất

Phương pháp trực tiếp khảo sát ngoài thực địa, mô tả vật chất cấu tạo nên phần ngoài cùng của vỏ Trái đất Khảo sát được tiến hành bằng sự đo vẽ, mô tả Địa chất, lập các mặt cắt Địa chất

Ngoài ra còn dựa vào phương pháp khoan lấy mẫu và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm.‘

1.3.2 Phương pháp địa mạo

Nghiên cứu sự vận động của vật chất trên bề mặt địa hình làm biến đổi bề mặt địa hình Nghiên cứu sự biến đổi địa hình bởi các tác động nội sinh và ngoại sinh

1.3.5 Phương pháp sinh địa hoá

Nghiên cứu các quy luật phân bố và di chuyển các nguyên tố hoá học, các vi sinh vật trong môi trường địa chất

1.3.6 Phương pháp phân tích hệ thống, xử lý hệ thông tin địa lý

Bao gồm phân tích mọi thành phần tự nhiên và đánh giá tổng hợp lãnh thổ, nghiên

1.3.7 Phương pháp dịch tễ học

Nhằm điều tra các dịch bệnh ở các địa phương, phát hiện các ổ dịch bệnh trong môi trường Địa chất (asen trong nguồn nước ngầm có thể gây bệnh ung thư, khu vực phân bố kasto uống nước sẽ bi đau bao tử…)

1.3.8 Phương pháp đánh giá tác động môi trường và đánh giá hiện trạng môi trường

Nhờ phương pháp này mà đánh giá đuợc chất lượng môi trường và dự báo những tác động có lợi, có hại do con người gây ra đối với môi trường

1.4 QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT

Môi trường Địa chất được quản lý bằng khoa học và luật pháp

- Luật bảo vệ môi trường Việt Nam đã được Quốc hội thông qua ngày 27 tháng 12 năm 1993 và ban hành ngày 10 tháng 1 năm 1994, gồm 7 chương, 55 điều

Hiện nay đã có 16 trạm quan trắc môi trường Quốc gia và rất có nhiều trạm quan trắc môi trường địa phương

Nhiệm vụ quan trắc là theo dõi sự biến đổi chất lượng môi trường theo không gian

và thời gian, đánh giá động thái của chúng

- Năm 1972 tại Stốckhôn (Thụy Điển ) đã tổ chức hội nghị quốc tế về bảo vệ môi trường

CHƯƠNG II TAI BIỀN ĐỊA CHẤT

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TAI BIẾN VÀ SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG

2.1.1 Sự cố môi trường: là sự thiệt hại của con người do tác động xấu của môi

trường, mà nguyên nhân của tác động ấy là do con người gây ra

2.1.2 Thiên tai: là sự thiệt hại của con người được gây ra do các quá trình tự

nhiên, nếu nghiêm trọng - thảm hoạ

2.1.3 Tai biến địa chất: là một điều kiện một quá trình địa chất gây nguy hiểm,

đe doạ đến sức khỏe con người, tài sản công dân, chức năng hay kinh tế của cộng đồng

2.1.4 Rủi ro : là hậu qủa của các dự báo về thiệt hại khi có một sự cố xảy ra do tai

C : Thiệt hại do sự cố gây ra

2.2 PHÂN LOẠI TAI BIẾN

2.2.1 Phân loại tai biến theo nguyên nhân gây ra tai biến

a/ Tai biến thiên tai: Do thiên nhiên gây ra

b/ Tai biến kỹ thuật: Do hoạt động kỹ thuật của con người gây ra

c/ Tai biến hỗn hợp: Do cả hai nguyên nhân trên

2.1.2 Phân loại theo nguồn gốc gây tai biến

a/ Tai biến Địa chất ngoại sinh: Phong hóa , nước …

b/ Tai biến Địa chất nội sinh: Động đất , núi lửa …

c/ Tai biến Địa chất nhân sinh: Do con người

2.1.3 Phân loại theo cường độ và tốc độ gây tai biến

a/ Tai biến quá trình (nâng, lún kiến tạo, bóc mòn ….)

b/ Tai biến đột biến (núi lửa, động đất )

2.3 TAI BIẾN ĐỊA CHẤT NGOẠI SINH

2.3.1 Tai biến địa chất môi trường lục địa

2.3.1.1 Tai biến trượt lở và đổ đá

a Khái niệm trượt lở:

- Trượt là sự dịch chuyển trên bề mặt hay gần bề mặt của khối đất đá theo chiều trọng lực từ cao xuống thấp, ở các quy mô khác nhau

Thành phần khối trượt được mô tả trên hình 2.1 bao gồm các thành phần cơ bản sau:

- Đới dồn tụ (chân trượt ): nơi tập trung các vật liệu trượt từ trên xuống )

Hình 2.1: Thành phần của khối trượt

c Các yếu tố ảnh hưởng đến sự dịch chuyển

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trượt lở, bao gồm 2 nhóm chính là : Nhóm yếu tố liên quan đến bản chất của khối trượt và nhóm các yếu tố liên quan đến môi trường hay điều kiện bên ngoài khối trượt:

* Nhóm các yếu tố liên quan đến bản chất của khối trượt bao gồm các yếu tố các yếu tố cơ bản là: Thành phần vật liệu của khối trượt, trạng thái vật liệu của khối

trượt.vv…

+ Thành phần vật liệu của khối nền

- Tr ong thành phần vật liệu của khối trượt có chứa các thành phần dễ bị biến đổi: như trong trầm tích nguồn gốc biển hay sông biển hổn hợp thường có chứa các tích tụ muối, hoặc các khoáng vật dễ hòa tan… là những thành phần dễ bị biến đổi Các thành phần này dễ hòa tan rồi rửa trôi, tạo nên cấu trúc xốp trong khố nền, làm cho khối nền trở nên mất ổn định, tạo nguy cơ trượt tiềm ẩn Cũng tương tự trong các thành tạo trầm tích nguồn gốc song – biển hỗn hợp hay trầm tích đầm lầy thường có chứa nhiều vật

liệu hữu cơ, trong quá trình biến đổi các vật liệu hữu cơ bị phân hủy ra hay dồn nén cũng tạo ra sự mất ổn định của khối nền, tức là tạo ran guy cơ trượt tiềm ẩn…

- Trong khối trượt có chứa các thành phần có tính chất dễ xảy ra trượt:

Vật liệu nền có tính chất cơ lý không thuận lợi: Nếu vật liệu nến có cấu tạo bằng các vật liệu có góc ma sát trong thấp, lực dính kết nhỏ như các vật liệu sét, các lớp này khi quá bão hòa nước sẽ dễ trỡ thành mặt trượt làm di chuyển các tầng đất đá ở bên trên nó

Vật liệu của khối trượt có tính chất (khi khô, khi ướt) cũng là yếu tố kích thích chuyển động trượt Thí dụ khi vật liệu hạt mịn, đặc biệt là thành phần sét co ngót (sét giàu monmorillonit), chiếm tỷ lệ cao trong vật liệu, khi bị mất nước (có thể do khô hạn) các vật liệu này sẽ co rút mạnh làm nứt nẻ và suy yếu khối nền Ngược lại khi bão hòa nước (mùa mưa) các vật liệu này trương nở mạnh làm kích thích chuyển động trượt Hoặc ngược lại không có tính chất co ngót sẽ hạn chế trượt lỡ hơn

Qua đó có thể thấy, vật liệu của khối trượt có chứa những thành phần dễ hòa tan hay dễ biến đổi có ảnh hưởng lớn đến mức độ của khối trượt

+ Trạng thái vật liệu của khối trượt

Dựa vào đặc điểm trạng thái vật liệu có thể chia vật liệu thành 3 nhóm:

- Nhóm đá cứng: bao gồm các đá kết tinh hoặc các đá được gắn kết tốt như các đá macma, đá biến chất và cả đá trầm tích

- Vật liệu trạng thái nữa cứng (hay gắn kết yếu): chủ yếu là các đá trầm tích có độ gắn kêt yếu: đá cát bột kết, đá phiến, các sản phẩm của vỏ phong hóa tại chổ…

- Vật liệu trạng thái mền: trầm tích có gắn kết rất yếu hay không gắn kết: chủ yếu là các trầm tích trẻ, trầm tích Đệ Tứ như cát bột sét và đất

Thành phần của khối nền có các vật liệu trạng thái nữa cứng và mềm thường kém bền vững, do vậy dễ bị dịch chuyển (trượt) hơn các đá cứng

* Nhóm các yếu tố liên quan đến môi trường hay điều kiện bên ngoài khối trượt bao gồm các yếu tố cơ bản là: cấu trúc địa chất, đặc điểm của mặt trượt, kiểu trươt

và các điều kiện môi trường khác…

+ Cấu trúc địa chất

Có những cấu trúc địa chất thuận lợi cho việc hình thành các mặt trượt và ngược lại Thường những trường hợp sau thuận lợi cho quá trình trượt lở:

- Các mặt đứt gãy được lấp nhét bằng vật liệu sét

- Các mặt phân lớp, đặc biệt là các lớp sét, có thể nằm nghiêng

- Cánh nếp lồi đặc biệt là cánh nếp lồi được cấu tạo bằng đá cacbonnat

+ Đặc điểm mặt trượt

Đặc điểm của mặt trượt là yếu tố có tính chất quyết định sự dịch chuyển của khối trượt Trong đó có hai yếu tố của mặt trượt có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình trượt lở là hình thái mặt trượt và độ dốc mặt trượt

- Hình thái mặt trượt: Là yếu tố quyết định kiểu dịch chuyển của khối trượt có 2 kiểu hình thái cơ bản của mặt trượt là: mặt trượt phẳng và mặt trượt cong.

Mặt trượt phẳng quy định kiểu trượt tịnh tiến Lực chi phối bên ngoài khối trượt phân bố gần song song với mặt trượt và có hướng từ trên xuống dưới Theo hướng vuông góc với mặt trượt, từ trên khối trượt xuống mặt trượt cường độ lực trượt ở các lớp biến thiên theo chiều hướng giảm dần

Mặt trượt cong quy định kiểu trượt xoắn hay còn gọi là trượt ngẫu lực Vật liệu trong khối trượt chịu tác dụng đồng thời lực trọng trường theo chiều từ cao xuống thấp và lực níu kéo laijcos hướng từ dưới lên trên

- Độ dốc của mặt trượt: Là yếu tố quyết định vận tốc của dịch chuyển Nếu

cùng một loại vật liệu, cùng kiểu mặt trượt, vận tộc dịch chuyển đồng biến với độ dốc mặt trượt

d Người ta phân ra các loại trượt lở sau đây : ( phân loại dựa phương thức vận

chuyển )

- Trượt xoay: Khối trượt di chuyển trên mặt trượt cong

- Trượt tịnh tiến: Xảy ra khi mặt trượt phẳng thường có góc nghiêng nhỏ

- Trượt ngang: Khối nền dịch chuyển ngang là kết quả của sự hoá lỏng hay hóa dẻo, hoặc do sự gia tăng thể tích của một bộ phận trong khối nền

- Bò trườn: Chuyển động chậm theo sườn dốc trong thời gian rất dài của vật liệu gần bề mặt phần lớn là vật liệu bở rời

- Chảy: Vật liệu di chuyển ở dạng bở rời, có độ ẩm cao Chuyển động thường thường xuất hiện sau cơn mưa lớn, khi khối vật liệu quá bão hoà nước và di chuyển

- Lở, rơi, đổ sụp: Mặt trượt dốc đứng, vật liệu rơi tự do (lở), hoặc chuyển động xung quanh một trụ cố định ở đáy khối Đây là chuyển động nhanh

Nguyên nhân lở, rơi, sụp đổ có thể do các khe nứt phong hóa, do sự phá hủy phần chân chống đỡ dưới tác động của gió, nước, sóng do hoạt động của con người

e Nguyên nhân trượt lở:

- Độ dốc của sườn tăng lên do sự xâm thực tự nhiên của dòng chảy và gió, do hoạt động kiến tạo, do hoạt động đào bới của con người

- Độ bền của đất đá bị suy giảm, do hàm luợng nước trong khối đất tăng lên, do thành phần hoá học của vật liệu nền bị thay đổi đột ngột (ví dụ muối trong đất sét bị hoà tan và di chuyển đi), do độ chặt của đất bị giảm vì đào bới hay chấn động tự nhiên

- Đất trượt lở còn do sự gia tăng tải trọng ở sườn dốc, do mất đi sự chống đỡ ở phía dưới

Hiện tượng trượt lở gây thiệt hại nghiêm trọng Ví dụ sau trận động đất ở Kansu (Trung quốc, một vụ lở đất 16/12/1920 đã chôn vùi 200.000 người )

Trượt đất ở bãi thải Mănggan Cao Bằng chôn vùi hàng trăm người Vụ trượt đất mùa lũ 1999 ở Huế đã chôn vùi hàng chục người

Vụ lở đất ở vùng đất Tân Châu 6/4/1992 toàn bộ Uỷ ban Huyện, các cơ quan thuế, phòng kế hoạch đầu tư và 11 nhà dân đã trượt xuống sông Tiền

f Phòng chống tai biến trượt lở:

- Các biện pháp làm tăng kháng trượt gồm:

+ Tháo khô nước ở sườn dốc

+ Tăng độ ổn định của bờ dốc bằng lớp phủ thực vật, lớp phủ đá hay bơm phụt xi măng

- Các biện pháp làm giảm lực trượt:

+ Dỡ bỏ tải trọng trên bờ dốc

+ Làm giảm góc nghiêng của mái dốc

+ Làm giảm sự phá huỷ chân bờ vách

2.3.1.2 Tai biến sụt lún đất

- Sụt lún là sự dịch chuyển theo chiều thẳng đứng làm mặt đất bị hạ thấp từ từ cho đến đột ngột của một vùng diện tích từ rất nhỏ đến rất lớn

Sự sụt lún đất theo ba cơ chế sau đây:

- Sụt lún do mất vật liệu rắn: Khi một bộ phận trong nền đất bị mất đi, phía trên khoảng trống vừa hình thành, lực căng nén ép xuất hiện, kéo các phần từ bên trên vào chỗ trống để tạo ra sự cân bằng mới, kết quả làm cho mặt đất bị hạ thấp

Phần vật liệu bị mất đi có thể là các thể địa chất dễ bị hòa tan như: các thể đá vôi bị hòa tan dẫn đến các hang động kast; nơi có phần vật liệu là các muối bị mất đi, các hố hình thành liên quan đến hoạt động khai đào khai thác khoáng sản sẽ tạo thành các hố sụt

Tai biến này thường xảy ra ở vùng Karstơ điển hình ở Florida, từ 8-9/5/1981 có hố trượt R = 100m

Sụt lún do tháo khô: khi chất lưu trong đất đá (nước, dầu khí) bị khai thác và không được bổ sung kịp thời, lực căng bề mặt giữa các hạt giảm đi, dưới áp lực của khối nền phía trên, thì sự dồn tụ vật liệu sẽ xuất hiện làm giảm thể tích các lỗ hổng, kết quả là làm cho mặt đất bị lún

Loại sụt lún này thường thường xuất hiện trên các vùng phân bố thành tạo địa chất có độ co ngót lớn như caolinit, sét lẫn caolinit.

Lún do biến đổi thành phần vật liệu của nền và tải trọng bên trên: Khi nền bị thấm nước nhiều, các vật liệu dễ hòa tan sẽ bị mang đi, khối nền chuyển về trạng thái không

ổn định Khi tải trọng công trình lớn hơn sức chịu tải của nền, hiện tượng lún xảy ra

hay nói cách khác là gặp những vùng đất có kết cấu yếu nhưng lại bố trí các công trình xây dựng có tải trọng lớn

Cần tiến hành phòng chống sụt lún như sau:

- Quy hoạch và giám sát chặt chẽ việc khai thác khoáng sản theo phương thức hầm lò

- Quản lý việc khai thác nước dưới đất, dầu mỏ và khí đốt trên đất liền

- Xây dựng quy phạm và giám sát công tác tháo khô khi thi công các công trình ngầm.

- Quản lý quy hoạch, thiết kế cấu trúc nhà cửa theo đặc điểm của nền đất

2.3.1.3 Tai biến đất chảy, xói ngầm

* Đất chảy:

- Đất chảy hay cát chảy là hiện tượng đất mềm rời bão hoà nước, chảy vào công trình đào cắt qua nó, như một dịch thể nhớt dẻo

Thường gặp đất chảy giả và đất chảy thật :

- Đất chảy giả là một loại đất chảy do áp lực thủy động gây ra:

Đất chảy giả Đất chảy thật

Tiến hành phòng chống đất chảy như sau:

- Tháo khô đất chảy trong quá trình xây dựng

- Gia cố đất chảy bằng Silicát hóa, xi măng hóa, điện hóa

- Ngăn đất chảy bằng tường chắn kết hợp thoát nước dưới đất

- Tạo áp lực cân bằng thủy động đất chảy khi thi công công trình ngầm

* Xói ngầm:

- Xói ngầm là hiện tượng các hạt đất đá bị lôi cuốn khỏi vị trí ban đầu dưới tác dụng của dòng nước thấm, trong đất đá sẽ hình thành các khe hổng Xói ngầm thường gây ra sụt lún mặt đất, làm hư hỏng các công trình xây dựng

Khi nghiên cứu xói ngầm, ta phải làm sáng tỏ thành phần khoáng vật, kiến trúc, cấu tạo, điều kiện thế nằm của đất đá, thành phần, tính chất và động thái của nước thấm

Từ đó xác định vùng nguy cơ xói ngầm và tiến hành các biện pháp phòng ngừa như: Điều tiết dòng thấm, gia cố đất đá tạo lớp đất chống xói ngầm

2.3.1.4 Tai biến trong hoạt động Karstơ

- Karstơ là hiện tượng nước trên mặt và nước dưới đất hoà tan đất đá, tạo nên các khe rãnh, hang động ngầm

Thường tồn tại các hình thái Karstơ sau đây:

- Đập nước, đường giao thông có thể bị sụp đổ do nền có hang động ở dưới Nước

ở hang động có thể chảy vào hố móng công trình xây dựng

Trong những đợt mưa lớn thường xảy ra hiện tượng lũ quét

Cần tiến hành phòng chống hiện tượng Karstơ như sau:

- Điều tiết các dòng chảy trên mặt

- Lấy nước dưới đất, tháo khô đất đá sũng nước

- Phụt xi măng vào các khe nứt của đá

- Làm màn chống thấm bằng cách phụt vữa xi măng vào các lỗ khoan

- Giảm khả năng hoà tan của nước bằng phương pháp trung hòa Nghĩa cho muối khoáng vào nước làm cho nước bão hoà các thành phần vật chất để nước không gây ra

ăn mòn đá

2.3.2 Tai biến Địa chất môi trường biển.

2.3.2.1 Hoạt động xói lở bờ biển

Bờ biển bị phá vỡ do sức đập của sóng, do mài mòn, hòa tan, lôi kéo các tầng đất

2.3.2.2 Hoạt động vận tải và trầm đọng vật liệu

Sau khi vỗ bờ, sóng rút ra, lôi kéo các sản phẩm phá hủy xuống và trầm đọng ở vùng nước sâu yên tĩnh hơn

Nếu sóng xiên góc với bờ sẽ tạo ra dòng dọc bờ Dòng này vận tải bùn cát dọc theo bờ và trầm đọng ở những chỗ năng lượng của dòng giảm Kết quả là xuất hiện các bãi cát ngầm, sau này có thể biến thành cồn cát dạng đảo.

Ở biển còn có hiện tượng thổi mòn cát bay

Bài tập: Sinh viên viết bài nghiên cứu: “ Tai biến địa chất chủ yếu ở quê em ”

2.4 TAI BIẾN ĐỊA CHẤT NỘI SINH

2.4.1 Tai biến động đất

2.4.1.1 Khái niệm

* Động đất xảy ra khi có sự lan truyền năng lượng từ một nơi đổ vỡ trong lòng đất Năng lượng động đất được truyền đi ở dạng sóng gọi là sóng động đất làm cho mặt đất bị nhồi dập, xô đẩy lắc lư …

Trong thực tế chúng ta thường gặp và cảm nhận được sự rung chuyển đó từ các trận đông đất, các vụ nổ mìn, bom nổ, các xe tải hạng nặng và siêu nặng chạy trên đường, các lần trượt lỡ đất

2.4.1.2 Nguyên nhân phát sinh động đất

* Nhóm nguồn gốc nội sinh

- Động đất liên quan với sự dịch chuyển của các mang kiến tạo, do các mảng

tiếp xúc với nhau, dịch chyển nên dẫn đến ở ranh giới nén ép hay tách giãn của chúng thường xảy ra sự trượt đất đá của mảng này lên mảng kia tạo ra sự đổ vở lớn là nguồn gây ra động đất Các trận động đất có nguồn gốc này thường phân bố thanh đai chạy theo ranh giới giữa các mảng

- Động đất liên quan với các đới phá hủy kiến tạo hình thành các đới đứt gãy

và sự hoạt động trở lại của các đứt gãy cổ Vì vậy nó thường phân bố ở các đới kiến tạo phá hủy mạnh, các hệ thống đứt gãy sâu

- Động đất liên quan với sự di chuyển của các lò macma trong long đất, khi

nó di chuyển gay ra sự phá vỡ đất đá, phát sinh ra năng lượng động đất

* Nhóm nguồn gốc ngoại sinh và nhân sinh

- Động đất liên quan với các hoạt động của con người như các vụ nổ dân dụng, quân sự, sự di chuyển của các thiết bị siêu nặng …

- Động đất liên quan với các hoạt động ngoại sinh như sự sụp đổ đất đá ở phần gần bề mặt của vỏ quả đất, như sụp các hang động karstơ, trượt lỡ…

Trong hai nhóm động đất nêu trên, nhóm nguồn gốc ngoại sinh và nhân sinh thường tạo ra các trận động đất nhỏ, thường là sự rung chuyển có cường độ, quy

mô và phạm vi ảnh hưởng nhỏ, không gây ra những hậu quả nghiêm trọng Nhóm động đất có nguồn gốc nội sinh thường gây ra các trận động đất có cường độ lớn, quy mô ảnh hưởng rộng và gây ra các tai biến nghiêm trọng Vì vậy trong chương này chủ yếu nghiên cứu các trận động đất có nguồn gốc nội sinh, cũng chính vì thế mà người ta xếp tai biến động đất vào nhóm các tai biến địa chất nội sinh

2.4.1.3 Một số vấn đề liên quan đến bản chất của động đất

Các vấn đề cơ bản liên quan đến động đất bao gồm: tâm động đất và sự phân bố tâm động đất, sóng động đất, cường độ động đất và quy mô động đất

1 Tâm động đất

- Tâm động đất là vị trí phát sinh năng lượng động đất

Trong các kiểu nguồn gốc phat sinh động đất, tâm động đất có nguồn gốc liên quan với hoạt động của đứt gãy tương đối dễ xác định hơn cả Vị trí tâm động đất được xác định bằng biểu đồ địa chấn, muốn xác định vị trí của tâm động đất cần có số liệu thu được của 3 trạm đo sóng địa chấn khác nhau Để phục vụ cho các mục đích xem xét, người ta sử dụng các khái niệm tâm động đất sau:

E

F

+ Tâm trong: Tâm F là nguồn phát sinh năng lượng động đất

+ Tâm ngoài: Tâm E là hình chiếu của tâm trong lên mặt đất

Sóng P là song sơ cấp (primary) có các đặc điểm sau:

- Sóng P phát sinh đầu tiên, ngay khi phát sinh năng lượng động đất

- Vận tốc lan truyền của song P là 5,5km/s (nhanh nhất), do vậy sóng P là sóng đầu tiên đến các trạm đo sóng địa chấn

- Lan truyền trực tiếp đến tâm động đất trong lên mặt đất theo chiều thẳng đứng, có khả năng đi qua tất cả các vật liệu và có thể tạo nên âm thanh thường nghe thấy những tiếng ì ầm trước khi có động đất xảy ra

- Có tính chất nén ép, nên khi xuất hiện sóng P sẽ làm cho mặt đất bị xô đẩy nhấp nhô

- Thường các sinh vật cảm nhận được động đất nhờ sóng P

Sóng S là song thứ cấp (Secondary) có các đặc điểm sau:

- Thời gian xuất hiện chậm hơn sóng P vài s

- Vận tốc lan truyền của sóng S (trong môi trường gần bề mặt) là 3km/s (nhanh nhất), do vậy sóng S sẽ đến trạm đo sóng địa chấn chậm hơn so với sóng P.

- Sóng S di chuyển theo các phương nằm ngang có tác dụng làm cho các vật nằm trên bề mặt lắc lư theo phương nằm ngang, do bản thân nó tạo nên ứng suất cắt trong các vật liệu mà nó đi qua, nên còn gọi là sóng cắt Do đó, trong động đất sóng S là sóng gây phá hủy mạnh mẽ, đặc biệt là công trình xây dựng càng cao tầng càng bị phá hủy càng mạnh

- Sóng S di truyền qua môi trường rắn, không truyền qua môi trường lỏng mà ngược lại bị môi trường lỏng hấp thu hoàn toàn

Sóng L (Rayleigh) hay sóng lan truyền trên bề mặt vỏ trái đất có các đặc điểm

- Sóng L lan truyền qua tất cả các vật liệu

- Sóng L có bản chất lan truyền theo hình tròn nên khi có động đất ở biển thường tạo nên sóng thần

Các sóng địa chấn ghi nhận được bằng thiết bị chuyên dùng (máy địa chấn ký)

Để ghi nhận được đầy đủ các sóng động đất, tại một trạm điah chấn phải có ít nhất

3 hệ thống ghi: một hệ thống ghi sóng P và 2 hệ thống ghi sóng S (theo hai phương Đông – Tây và Nam – Bắc)

Thí dụ: Một chấn động với biểu đồ địa chấn ghi được có biên độ là 10.000 μm =

104 μm sẽ tương ứng với chấn động cường độ là 4 độ richter (bằng lg104 = 4)

Quy mô động đất được tính theo thang mercali gồm 12 cấp động đất

2.4.1.4 Hậu quả của động đất

* Tai biến sơ cấp:

Bao gồm những tai biến xảy ra tại nơi bị động đất liên quan trực tiếp đến sự rung chuyển mặt đất

- Sụp đổ nhà cửa, công trình: Động đất ngày 7/12/1988 ở Acmênia làm cho 5.500 người chết ( 6,80 Richter )

- Động đất ngày 26/1/2001 cường độ 7,80R kéo dài 45 giây ở Tây Bắc Ấn Độ làm chết 72 263 người

- Cháy nổ xảy ra ở những nơi có các hệ thống dẫn khí đốt và truyền tải điện phát triển Trận động đất ở San Francisco năm 1906 làm cho 23.000 ống dẫn nhiên liệu bị phá hủy

- Ô nhiễm môi trường do các kho chứa chất độc hại bị đổ vỡ

- Lụt lội: Do đê vỡ, đập hồ nước bị vỡ

2.4.1.5 Các biện pháp giảm thiểu tổn thất do tai biến động đất

Tai biến động đất gây nhiều tổn thất về người và tài sản, do vậy ở những vùng thường có nguy cơ động đất con người luôn tìm những biện pháp để giảm thiểu để giảm thiểu tổn thất do động đất gây ra Khác với những tai biến khác, tai biến động đất không thể chống được mà chỉ có thể sử dụng các biện pháp giảm thiểu các thiệt hại do

nó gây ra mà thôi, tức là tìm những phương pháp hữu hiệu để “ sống chung với lũ” Ngoài những biện pháp thành lập các bản đồ đánh giá quy mô động đất, đánh giá quy

mô tổn thất, hiện nay ở các vùng thường xảy ra động đất đã và đang áp dụng các biện pháp sau đây để giảm thiểu các thiệt hại do động đất gây ra:

- Biện pháp giảm thiểu sự sụp đổ (ban hành các quy định về xây dựng về các công trình, cô lập công trình với sóng địa chấn, bổ sung các bộ phận giảm chấn hấp thụ năng lượng chấn đông …)

- Biện pháp làm giảm thiểu cháy nổ (thiết kế và lắp đặt các van ngắt tự động cho các hệ thống dẫn khí đốt, ống dẫn nước, các áptomát tự động tắt cho các hệ thống điện…)

- Biện pháp làm giảm thiểu thiệt hại về người

2.4.1.5 Nghiên cứu động đất ở Việt Nam

Qua phân tích đặc điểm kiến tạo khu vực và đặc điểm phát triển địa chấn trên lãnh thổ Việt Nam đã thống nhất xác định: động đất trên lãnh thổ Việt Nam thuộc nhóm kiến tạo, chủ yếu liên quan và phân bố dọc theo các đứt gãy khu vực và các đứt gãy phân nhánh Vì vậy tâm động đất thường tập trung thành các đới động đất phân bố dọc theo các đới phá hủy, các đứt gãy sâu, như đứt gãy song Hồng, sông

Đà, sông Cả, song Mã … Ít xuất hiện là đới Cao Bằng – Quảng Ninh, Nam Quảng Trị

Theo Cao Đình Triều trên lãnh thổ Việt Nam có 10 đới phát sinh động đất gắn liền với các đứt gãy chính đó là:

1 Đới Lai Châu – Điện Biên 6 Đới sông Mã

2 Đới Cao Bằng – Lạng Sơn 7 Đới sông Cả

3 Đới Đông triều – Cẩm phả 8 Huế – Đà Nẵng

4 Đới sông Hồng 9 Đới Ba tơ – Củng Sơn

5 Đới Sơn La 10 Đới Thuận Hải – Minh Hải

Theo báo cáo của viện vật lý địa cầu, viện khoa học và công nghệ Việt Nam (2005) thì ở Việt Nam có 30 khu vực có thể phát sinh đông đất Mức độ động đất

ở các khu vực này có thể đạt tới 5,5 – 6,8 độ Richter

2.4.2 Tai biến nứt đất ngầm

2.4.2.1 Cơ chế phát sinh

Nứt đất ngầm khác với nứt đất bề mặt ở chỗ, chúng phát triển từ dưới sâu lên bề mặt và do sự trượt êm không động đất của đứt gãy tạo ra Ở nơi nứt đất ngầm thường

có hai tầng cấu trúc: Móng đá cứng và nền đất đá bở rời ở phía trên

Móng đá cứng ở phía dưới bị đứt gẫy hiện đại chia cắt làm nhiều khối, các khối dịch chuyển tương đối với nhau theo mặt đứt gãy, lôi kéo lớp phủ phía trên vào quá trình biến dạng

Các khe nứt xuất phát từ đứt gãy dưới sâu, lan tỏa dần về phía trên tạo thành chùm khe nứt dạng cành cây