HÂN CHIA CÁC KIỂU CẤU TRÚC NỀN ĐỊA CHẤT VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI TAI BIẾN LÚN MẶT ĐẤT KHU VỰC QUẬN HOÀNG MAI – THÀNH PHỐ HÀ NỘ

vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................i THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .......................................... ii THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ..................................................................................................................................v DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. viii DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................ix MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC KIỂU NỀN ĐỊA CHẤT VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ...............................................................................................................3 1.1. Đặc điểm địa chất và khoáng sản khu vực nghiên cứu ..........................................5 1.2. Một số quan điểm về cấu trúc nền địa chất. .......................................................... ..5 1.3. Sơ lược về hiện tượng lún mặt đất............................................................................6 1.4. Lịch sử nghiên cứu. ................................................................................................13 CHƯƠNG 2: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...17 2.1. Phạm vi, đối tượng, nội dung nghiên cứu ..............................................................17 2.1.1. Vị trí địa lý.......................................................................................................... 17 2.1.2. Địa hình .............................................................................................................. 18 2.1.3. Thời tiết và khí hậu............................................................................................. 18 2.1.4. Đặc điểm về kinh tế, văn hóa, xã hội ................................................................. 19 2.2. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................20 2.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp số liệu. .........................................................20 2.2.2. Phương pháp chuyên gia .....................................................................................22 2.2.3. Phương pháp tính toán dự báo.............................................................................23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................24 3.1. Hiện trạng sử dụng đất của quận Hoàng Mai.........................................................24 3.2. Phân chia các kiểu cấu trúc nền địa chất. ...............................................................24 3.2.1. Mục đích và nguyên tắc phân chia các kiểu cấu trúc nền địa chất......................25 3.2.2. Các kiểu cấu trúc nền địa chất và đặc điểm phân bố trong không gian. .............25 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC NỀN ĐỊA CHẤT ĐỐI VỚI CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRONG BỐI CẢNH MỰC NƯỚC DƯỚI ĐẤT BỊ HẠ THẤP TẠI KHU VỰC QUẬN HOÀNG MAI....................................32 4.1. Đánh giá ảnh hưởng của cấu trúc nền địa chất đối với các công trình xây dựng trong bối cảnh mực nước dưới đất bị hạ thấp tại khu vực quận Hoàng Mai thành phố Hà Nội .......................................................................................................................................32 4.1.1. Tác động của tầng đất yếu và mực nước dưới đất đến các công trình xây dựng .......................................................................................................................................32 4.1.2. Tính toán, đánh giá lún mặt đất...........................................................................35 4.1.3. Đánh giá ảnh hưởng của tầng đất yếu đối với các công trình xây dựng tại khu vực quận Hoàng Mai, thành phố Hà Nội..............................................................................51 4.2. Đề xuất giải pháp....................................................................................................51 KẾT LUẬN ................................................................................................................. 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................554

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI

HÀ NỘI

Thuộc nhóm ngành khoa học: Địa chất

HÀ NỘI, THÁNG 05 – NĂM 2017

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯƠNG HÀ NỘI

KHOA ĐỊA CHẤT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NĂM HỌC 2016 - 2017 TÊN ĐỀ TÀI PHÂN CHIA CÁC KIỂU CẤU TRÚC NỀN ĐỊA CHẤT VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI TAI BIẾN LÚN MẶT ĐẤT KHU VỰC QUẬN HOÀNG MAI – THÀNH PHỐ

HÀ NỘI

Thuộc nhóm ngành khoa học: Địa chất

Sinh viên thực hiện: Dư Tiến Minh (Nhóm trưởng)

La Thùy Dung Nguyễn Quốc Thành Dân tộc: Kinh

Lớp: ĐH4KĐ Khoa: Địa chất Năm thứ: 3/Số năm đào tạo: 4 Ngành học: Kỹ thuật địa chất

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Khắc Hoàng Giang

HÀ NỘI, THÁNG 05 – NĂM 2017

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành báo cáo tổng kết đề tài, nhóm nghiên cứu đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các Giảng viên thuộc Khoa Địa chất, Phòng Khoa học và Công nghệ hợp tác Quốc Tế, Phòng Đào tạo Trường Đại học Tài nguyên

và Môi trường Hà Nội Đặc biệt là sự hướng dẫn khoa học của ThS Nguyễn Khắc Hoàng Giang Nhân dịp này, tập thể nhóm nghiên cứu xin bày tỏ lời cảm ơn chân trọng về sự giúp đỡ quý báu đó

Do năng lực nghiên cứu, cách tiếp cận vấn đề còn hạn chế nên báo cáo tổng kết của không thể tránh khỏi các thiếu sót Tập thể nhóm nghiên cứu mong muốn nhận được các ý kiến góp ý bổ sung của các Giảng viên, nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để báo cáo được hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn!

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung

- Tên đề tài: “Phân chia các kiểu cấu trúc nền địa chất và đánh giá ảnh hưởng

của chúng đối với tai biến lún mặt đất khu vực Quận Hoàng Mai – Thành phố

- Xác định và đánh giá các nguyên nhân gây lún, sụt mặt đất liên quan đến cấu trúc nền địa chất đối với tai biến lún mặt đất tại khu vực Nghiên cứu là Quận Hoàng Mai – Thành phố Hà Nội

- Kiến nghị các giải pháp thích hợp nhằm giảm thiểu rủi ro của tai biến lún mặt đất

tại khu vực Quận Hoàng Mai – Thành phố Hà Nội

3 Kết quả nghiên cứu

+ Dựa trên kết quả đã nghiên cứu được, bổ trợ cho công tác thiết kế thi công xây dựng nền móng các công trình, phân bố quy hoạch đất, phân vùng sử

dụng và khai thác có hiệu quả

+ Làm cơ sở bổ sung cho các lí luận khoa học của các công trình, đề tài nghiên

cứu tiếp theo trong các vấn đề liên quan

4 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài

- Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần làm sáng tỏ ảnh hưởng của đặc điểm cấu trúc nền địa chất với tai biến lún sụt tại khu vực nghiên cứu là Quận Hoàng Mai – Thành phố Hà Nội

- Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học phụ vụ cho công tác thiết kế thi công xây dựng nền móng các công trình đảm bảo công trình được xây dựng, sử dụng ổn định, trách các tai biến và thiệt hại có thể xảy ra

- Kết quả nghiên cứu phụ vụ cho công tác, hoạt động quy hoạch phân bố đất, phân

vùng sử dụng và khai thác có hiệu quả tài nguyên đất

5 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài

- Báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học cấp trường

6 Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài

6 Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài

Về tính cấp thiết của đề tài:

Thực tế đã chứng minh rằng sự tồn tại của tầng đất yếu trong cấu trúc nền đất là một vấn đề lớn đối với công tác thiết kế và thi công xây dựng Tại những vùng có sự phân bố đất yếu, trong quá trình đô thị hóa, xây dựng công trình dễ phát sinh các hiện tượng bị lún, lún quá mức, lún lệch làm hư hỏng và thậm chí phá hủy cả công trình Việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền địa chât của các tầng đất yếu và đánh giá ảnh hưởng của chúng đối với hiện tượng lún mặt đất trong công trình xây là cần thiết để dự báo những tai biến địa chất có thể xảy ra cũng như đưa ra các giải pháp phòng chống giảm thiểu thiệt hai

Về cách tiếp cận: Tác giả đã tiến hành tiếp cận vấn đề nghiên cứu từ tổng quát đến

chi tiết theo nội dung nghiên cứu

Về phương pháp nghiên cứu: Tác giả đã sử dụng hệ phương pháp nghiên cứu

truyền thống như khảo sát thực địa, tổng hợp tài liệu, khoan thăm dò, thí nghiệm hiện

trường SPT và phương pháp hiện đại như sử dụng phần mềm tính toán Settle 3D Đây

là những phương pháp có độ tin cậy cao, đang được sử dụng nhiều trong thực tế

Ý nghĩa khoa học: Tác giả đã nghiên cứu đặc điểm phân bố, thành phần vật chất,

đặc tính cơ lý tại các khu vực khác nhau, đã khẳng định tại khu vực quận Hoàng Mai tồn tại tầng đất yếu, chiều dày lớn, thành phần là bùn sét, bùn sét pha, sét pha dẻo chảy lẫn vật chất hữu cơ.Tầng đất yếu này có đặc điểm là khả năng chịu tải thấp, mức độ biến dạng lớn

Ý nghĩa thực tế:

Tác giả đã xây dựng những kịch bản hạ thấp mực nước dưới đất trong tương lai và đánh giá mức độ lún mặt đất theo tầng kịch bản Đây là một thông tin góp phần xây dựng cơ sở khoa học dự báo và phòng chống các tai biến địa chất tiềm ẩn trong quá trình

đô thị hóa

Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học ban đầu, có thể bổ sung thêm thành tài liệu tham khảo có giá trị, khi được bổ sung, nghiên cứu chi tiết thêm sẽ là cơ sở khoa học giúp cho các cơ quan quản lý Nhà nước có các giải pháp phù hợp quản lý các hoạt động nhân sinh, khai thác hợp lý lãnh thổ

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: Dư Tiến Minh

Ngày sinh: 18 tháng 05 năm 1996

Nơi sinh: Hà Nội

Lớp: ĐH4KĐ Khóa: 2014-2018

Khoa: Khoa Địa Chất

Địa chỉ liên hệ: Lớp ĐH4KĐ – Khoa Địa Chất

Điện thoại: 01626766681 Email: tien.minh.185@gmail.com

II QÚA TRÌNH HỌC TẬP

 Năm thứ 1:

Ngành học: Địa chất khai thác mỏ Khoa: Địa chất

Kết quả xết loại học tập trung bình năm: 2,23 (Trung bình)

 Năm thứ 2:

Ngành học: Địa chất khai thác mỏ Khoa: Địa chất

Kết quả xết loại học tập trung bình năm: 3,12 (Khá)

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ii

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI v

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC KIỂU NỀN ĐỊA CHẤT VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Đặc điểm địa chất và khoáng sản khu vực nghiên cứu 5

1.2 Một số quan điểm về cấu trúc nền địa chất 5

1.3 Sơ lược về hiện tượng lún mặt đất 6

1.4 Lịch sử nghiên cứu 13

CHƯƠNG 2: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Phạm vi, đối tượng, nội dung nghiên cứu 17

2.1.1 Vị trí địa lý 17

2.1.2 Địa hình 18

2.1.3 Thời tiết và khí hậu 18

2.1.4 Đặc điểm về kinh tế, văn hóa, xã hội 19

2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp số liệu 20

2.2.2 Phương pháp chuyên gia 22

2.2.3 Phương pháp tính toán dự báo 23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24

3.1 Hiện trạng sử dụng đất của quận Hoàng Mai 24

3.2 Phân chia các kiểu cấu trúc nền địa chất 24

3.2.1 Mục đích và nguyên tắc phân chia các kiểu cấu trúc nền địa chất 25

3.2.2 Các kiểu cấu trúc nền địa chất và đặc điểm phân bố trong không gian 25

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC NỀN ĐỊA CHẤT ĐỐI VỚI CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRONG BỐI CẢNH MỰC NƯỚC DƯỚI ĐẤT BỊ HẠ THẤP TẠI KHU VỰC QUẬN HOÀNG MAI 32

4.1 Đánh giá ảnh hưởng của cấu trúc nền địa chất đối với các công trình xây dựng trong bối cảnh mực nước dưới đất bị hạ thấp tại khu vực quận Hoàng Mai thành phố Hà Nội

32

4.1.1 Tác động của tầng đất yếu và mực nước dưới đất đến các công trình xây dựng 32

4.1.2 Tính toán, đánh giá lún mặt đất 35

4.1.3 Đánh giá ảnh hưởng của tầng đất yếu đối với các công trình xây dựng tại khu vực quận Hoàng Mai, thành phố Hà Nội 51

4.2 Đề xuất giải pháp 51

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 554

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Một số nhà hư hỏng do nghiêng lún điển hình trên địa bàn Hà Nội 8 Bảng 1.2: Bảng số liệu mức độ lún mặt đất (mm) của lần lượt 3 khu vực: Mai Dịch, Thành Công, Pháp Vân 11 Bảng 1.3: Kết quả khảo sát mực nước ngầm tại khu vực tính đến năm 2010 12 Bảng 3.1: Tình hình sử dụng đất trong đê trên địa bàn quận Hoàng Mai 24 Bảng 4.1: Độ lún theo thời gian của phụ kiểu 1.1 (lỗ khoan đặt tại UBND Vĩnh Hưng) sau 25 năm 37 Bảng 4.2: Độ lún theo thời gian của phụ kiểu 1.2 (lỗ khoan đặt tại Quân khu thủ đô) sau 25 năm 37 Bảng 4.3: Độ lún theo thời gian của phụ kiểu 1.3 (lỗ khoan đặt tại Pháp Vân) sau 25 năm 38 Bảng 4.4: Độ lún theo thời gian của phụ kiểu 2.1 sau 25 năm 40 Bảng 4.5: Độ lún theo thời gian của phụ kiểu 2.2 sau 25 năm 41 Bảng 4.6: Độ lún theo thời gian phụ kiểu 3.1 (lỗ khoan đặt tại Yên Sở) sau 25 năm 43 Bảng 4.7: Độ lún theo thời gian phụ kiểu 3.2 (lỗ khoan đặt tại Yên Sở) sau 25 năm 43 Bảng 4.8: Độ lún theo thời gian phụ kiểu 3.3 (lỗ khoan đặt tại Yên Sở) sau 25 năm 44 Bảng 4.9: Độ lún theo thời gian phụ kiểu 3.4 (lỗ khoan đặt tại Đền Lừ) sau 25 năm 44 Bảng 4.10: Độ lún theo thời gian phụ kiểu 3.5 (lỗ khoan đặt tại Đền Lừ) sau 25 năm 45 Bảng 4.11: Độ lún theo thời gian phụ kiểu 4.1 (lỗ khoan đặt tại Đại Kim) sau 25 năm 47 Bảng 4.12: Độ lún theo thời gian phụ kiểu 4.2 (lỗ khoan đặt tại Hoàng Liệt) sau 25 năm 47

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Vết nứt ngang ở tường nhà do lún công trình trên nền đất yếu Trung tâm Da

Liễu – Chi Lăng, 1999 6

Hình 1.2: Ngôi nhà 2 tầng số 89 Hùng Vương bị lún nứt mạnh do ảnh hưởng của môi trường địa chất (xây dựng nhà 4 tầng bên cạnh) 7

Hình 1.3: Hạ tầng giao thông xuất hiện vết lún nứt lớn khu Pháp Vân – Tứ Hiệp 7

Hình 1.4: Mối quan hệ giữa lún mặt đất với hạ thấp mực nước ngầm tại Trạm Thành Công 12

Hình 2.1: Bản đồ quy hoạch tổng mặt bằng sử dụng đất quận Hoàng Mai 17

Hình 3.1: Mô hình cấu trúc nền kiểu 1 và các phụ kiểu 25

Hình 3.2: Chú giải các thành tạo trầm tích kiểu 1 26

Hình 3.3: Cấu trúc nền địa chất kiểu trầm tích kiểu 2 và các phụ kiểu 27

Hình 3.4: Chú giải các thành tạo trầm tích kiểu 2 27

Hình 3.5: Cấu trúc nền địa chất kiểu trầm tích kiểu 3 và các phụ kiểu 28

Hình 3.6: Chú giải các thành tạo trầm tích kiểu 3 29

Hình 3.7: Cấu trúc nền địa chất kiểu trầm tích kiểu 4 và các phụ kiểu 30

Hình 3.8: Chú giải các thành tạo trầm tích kiểu 4 30

Hình 3.9: Bản đồ phân bố các kiểu cấu trúc quận Hoàng Mai 31

Hình 4.1: Hiện trường sự cố sụt lún nền sảnh tầng 1 tòa nhà N5, khu chung cư Đồng Tàu, Phường Thịnh Liệt, quận Hoàng Mai, Hà Nội 32

Hình 4.2: Công trình xây dựng tòa nhà bên đường Ung Văn Khiêm, quận Bình Thạnh, TP HCM đang thi công phần móng thì xảy ra sự cố sụt lún địa chất 33

Hình 4.3: Hiện trường sụt lún bên trong ngôi nhà số 135B, tại thị trấn Quốc Oai, Hà Nội 34

Hình 4.4: Sơ đồ tính toán lún theo phương pháp cộng từng lớp 35

Hình 4.5 : Biểu đồ độ lún cấu trúc nền địa chất kiểu 1 sau 25 năm 38

Hình 4.6: Độ lún tại phụ kiểu 1 (lỗ khoan đặt tại UBND Vĩnh Hưng) sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 39

Hình 4.7: Độ lún tại phụ kiểu 2 (lỗ khoan đặt tại Quân khu thủ đô) sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 39

Hình 4.8: Độ lún tại phụ kiểu 3 (lỗ khoan đặt tại Pháp Vân) sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 40

Hình 4.9 : Biểu đồ độ lún cấu trúc nền địa chất kiểu 2 sau 25 năm 41 Hình 4.10: Độ lún tại phụ kiểu 1 sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 42 Hình 4.11: Độ lún tại phụ kiểu 2 sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 42 Hình 4.12 : Biểu đồ độ lún cấu trúc nền địa chất kiểu 3 sau 25 năm 45 Hình 4.13: Độ lún tại phụ kiểu 1 (lỗ khoan đặt tại Yên Sở) sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 46 Hình 4.14: Độ lún tại phụ kiểu 5 (lỗ khoan đặt tại Đền Lừ) sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 46 Hình 4.15 : Biểu đồ độ lún cấu trúc nền địa chất kiểu 4 sau 25 năm 48 Hình 4.16: Độ lún tại phụ kiểu 1 (lỗ khoan đặt tại Đại Kim) sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 49 Hình 4.17: Độ lún tại phụ kiểu 2 (lỗ khoan đặt tại Hoàng Liệt) sau 25 năm trong bán kính 10m bằng mô hình Settle 3D 49 Hình 4.18: Biểu đồ chiều dày trung bình tầng đất yếu của các kiểu cấu trúc nền địa chất 50 Hình 4.19: Biểu đồ độ lún trung bình các kiểu cấu trúc nền địa chất 50

MỞ ĐẦU

Quận Hoàng Mai nằm ở phía Nam thành phố Hà Nội với diện tích khoảng 4104.10 ha, bao gồm 14 phường và đang trong quá trình đô thị hóa với tốc độ nhanh Đặc điểm địa chất ở vùng này được đánh giá là phức tạp Đặc biệt trong cấu trúc nền đất có tầng sét, sét pha trạng thái dẻo chảy, chảy, bùn sét pha chứa nhiều vật chất hữu

cơ Trên quan điểm địa chất công trình, các tầng đất này được gọi là đất yếu và được xếp vào nhóm đất đá có thành phần tính chất đặc biệt [1] Đặc điểm của loại đất này là

có chứa hàm lượng hữu cơ cao, độ bền thấp, tính biến dạng lớn và dễ bị biến đổi khi có tác động của các hoạt động nhân sinh cũng như sự thay đổi của môi trường xung quanh Kết quả đo vẽ bản đồ địa chất vùng Hà Nội và các kết quả khảo sát địa chất công trình trên địa bàn thành phố Hà Nội cho thấy, tầng đất yếu này phân bố khá rộng rãi, chiều dày khá lớn, phân bố gần mặt đất và là nguyên nhân đã làm cho không ít công trình xây dựng bị lún, nứt nghiêm trọng Mặt khác, trong thời gian gần đây, cùng với tốc

độ đô thị hóa ngày càng nhanh, các hoạt động xây dựng và phát triển kinh tế ở Hà Nội

đã gây ra biến đổi mạnh mẽ tầng trầm tích này Những biến đổi đó đã làm ảnh hưởng tới các hoạt động kinh tế - công trình Đặc biệt ở khu vực quận Hoàng Mai đã xảy ra nhiều điểm lún - sụt mặt đất gây hậu quả nghiêm trọng làm hư hỏng và phá hủy công trình xây dựng như: khu chung cư N5 Đồng Tàu - Thịnh Liệt, Thành Công, Pháp Vân,

Hiện tượng lún mặt đất xảy ra do nhiều nguyên nhân, có quan hệ mật thiết với cấu trúc nền đất và nước dưới đất Để làm rõ hơn ảnh hưởng của cấu trúc nền đất đối với

các tai biến địa chất (lún mặt đất) nhóm nghiên cứu đã lựa chọn đề tài: “ Phân chia các kiểu cấu trúc nền địa chất và đánh giá ảnh hưởng của chúng đối với tai biến lún mặt đất khu vực Quận Hoàng Mai – Thành phố Hà Nội”

Kết quả của việc nghiên cứu đề tài này góp phần giải thích thêm về nguyên nhân xảy ra hiện tượng lún mặt đất, đồng thời nó có thể làm cơ sở để đưa ra các biện pháp khắc phục, xử lý tai biến khi xây dựng các công trình trên khu vực quận Hoàng Mai một cách thích hợp và kịp thời

Mục tiêu đề tài

- Phân chia nền đất trong khu vực nghiên cứu thành các kiểu nền địa chất khác nhau trên cơ sở các tính chất , chỉ tiêu cơ lý, quan hệ không gian của các lớp đất

- Đánh giá ảnh hưởng của chúng đối với tai biến lún mặt đất tại khu vực nghiên cứu là quận Hoàng Mai – Thành phố Hà Nội

- Kiến nghị các giải pháp giảm thiểu rủi ro của tai biến lún mặt đất tại khu vực

nghiên cứu là quận Hoàng Mai – Thành phố Hà Nội

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm địa hình, địa chất, địa chất công trình và địa chất thủy văn của vùng nghiên cứu

- Xác định và phân chia nền đất trong khu vực nghiên cứu thành các kiểu cấu trúc nền địa chất khác nhau trên cơ sở các tính chất, chỉ tiêu cơ lý, quan hệ không gian của các lớp đất

- Xác định và đánh giá các nguyên nhân gây lún, sụt mặt đất liên quan đến cấu trúc nền địa chất đối với tai biến lún mặt đất tại khu vực nghiên cứu là quận Hoàng Mai – Thành phố Hà Nội

- Kiến nghị các giải pháp thích hợp nhằm giảm thiểu rủi ro của tai biến lún mặt đất

tại khu vực quận Hoàng Mai – Thành phố Hà Nội

Bố cục của nghiên cứu

Ngoài phần mở đầu và kết luận, báo cáo tổng kết đề tài gồm 04 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu và lịch sử nghiên cứu

Chương 2: Phạm vi, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Chương 4: Đánh giá ảnh hưởng của cấu trúc nền địa chất đối với các công trình

xây dựng trong bối cảnh mực nước dưới đất bị hạ thấp tại khu vực quận hoàng mai

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC KIỂU NỀN ĐỊA CHẤT VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm địa chất và khoáng sản khu vực nghiên cứu

1.1.1 Đặc điểm địa chất vùng

Nằm ở vị trí đặc biệt, là nơi giao thoa của các cấu trúc kiến tạo có chế độ hoạt động khác nhau thuộc vùng trũng Hà Nội nằm gối trên móng uốn nếp của các thành tạo địa chất có tuổi từ đại Nguyên sinh cho đến Trung sinh, thuộc miền kiến tạo Đông Bắc (hay còn gọi là khối lục địa Nam Trung Hoa) và Tây Bắc Việt Nam (hay còn gọi là khối Đông Dương), thành phố Hà Nội hiện nay có lịch sử phát triển địa chất lâu dài, hình thành từ trước 500 triệu năm đến ngày nay

Về mặt kiến tạo, đây là nơi tập trung các đới kiến trúc của vòng Sông Hồng có cấu trúc kiến tạo rất phức tạp, mức độ động và dập vỡ của vỏ Trái đất mạnh, kèm theo

đó là những chuyển động kiến tạo mang tính phân dị cao giữa các khối tảng, mà ranh giới của chúng là các đứt gãy

Trên toàn diện tích của thành phố Hà Nội có mặt các thành tạo địa chất rất cổ (Proterozoi) cho đến các thành tạo trầm tích Holocen hiện đại Các thành tạo trước Đệ

tứ phân bố chủ yếu ở khu vực đồi núi thuộc các huyện Sóc Sơn, Mê Linh, Ba Vì, Thạch Thất, thị xã Sơn Tây, các huyên Quốc Oai, Chương Mỹ, Ứng Hoà, Mỹ Đức…, các thành tạo trầm tích Đệ tứ phân bố ở các quận huyện còn lại của Hà Nội

Trong phạm vi khu vực nghiên cứu có rất nhiều loại đất đá khác nhau cả về tuổi lẫn thành phần vật chất và độ bền cơ học Chúng có thể là loại được gắn kết rất bền vững

và rắn chắc, cũng có thể là loại chưa được gắn chặt, còn ở trạng thái bở rời

Cấu trúc nền nhiều lớp phức tạp, trên cùng chủ yếu là đất loại sét tuổi Holocen nguồn gốc chiều dày thường nhỏ hơn 5m, giữa là bùn hoặc là bùn sét pha tuổi Holocen, nguồn gốc bùn đầm lầy, chiều dày 15 - 20m, dưới là đất sét, cát sông nguồn gốc sông, tuổi Pleistocen

Cấu trúc nền gồm đất loại sét nguồn gốc sông tuổi Holocen (ở trên) có chiều dày

5 - 10m và cát sông tuổi Holocen có độ chặt trung bình (ở dưới) phân bố khá rộng phía Văn Điển huyện Thanh Trì

Trong khi đó bùn nguồn gốc hồ - đầm lầy tuổi Holocen phân bố rộng chủ yếu ở Yên Sở, Tân Mai, chiều dày lớp bùn khoảng 5 - 17m

Quận Hoàng Mai chịu ảnh hưởng chế độ thủy văn của sông Hồng, lưu lượng nước trung bình hằng năm là 2710 𝑚3/s Mực nước sông lên xuống có biên độ dao động lớn giữa mùa khô và mùa mưa: 9 - 12m

1.1.2 Địa chất thủy văn

Quận Hoàng Mai có sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét, sông Kim Ngu chảy qua, các tuyến sông này là các tuyến sông thoát nước chủ yếu cho Thành phố và quận Hoàng Mai Đồng thời quận Hoàng Mai là khu vực đầu mối thoát nước của Hà Nội, tập trung các hồ điều hòa lớn như: Yên Sở, Linh Đàm, Định Công và hệ thống kênh mương, trạm bơm tiêu Yên Sở, vào mùa mưa lớn nước không tiêu thoát kịp gây ngập một số khu vực Đặc điểm địa chất thuỷ văn nổi bật của vùng Hà Nội là có nhiều tầng chứa nước nhưng đóng vai trò quan trọng là các tầng chứa nước trầm tích bở rời tuổi Đệ Tứ phân

bố rộng khắp trên toàn vùng nghiên cứu với bề dày khá lớn Các thành tạo chứa nước khe nứt có diện phân bố nhỏ hẹp ở phần phía bắc thuộc huyện Sóc Sơn, Đông Anh và đóng vai trò thứ yếu trong cung cấp nước Xem bản đồ địa chất thuỷ văn

Khu vực Hà Nội là nơi NDĐ có động thái phá huỷ Đây là khu vực duy nhất trong cả nước hiện đang sử dụng 100% nước ngầm cho các mục đích nên sự hạ thấp mực nước rất lớn Phễu hạ thấp mực nước rộng đến gần 300km2 NDĐ vùng Hà Nội là nước nhạt, có thể đáp ứng được yêu cầu cung cấp nước hiện tại cũng như trong tương lai Loại hình hoá học của nước là Bicacbonat canxi hoặc bicacbonat canxi, natri, hiếm khi gặp loại hình khác của nước

Do hoạt động kinh tế xã hội nên các tầng chứa nước ở Hà Nội đang đứng trước các vấn đề: suy thoái, cạn kiệt và ô nhiễm nguồn nước Mực nước của các tầng chứa nước hạ thấp nhanh, trung bình mỗi năm tầng chứa nước pleistocen hạ thấp từ 0,3-0,4m Phễu hạ thấp mực nước có diện tích tăng theo thời gian

1.1.3 Khoáng sản

Trên địa bàn quận Hoàng Mai cho đến năm 2004, chưa xác định được có loại tài nguyên, khoáng sản gì quý, ngoại trừ cát ven sông và than bùn rải rác ở vùng đầm hồ trong quận Dọc theo ven sông Hồng thuộc địa phận các xã Thanh Trì, Lĩnh Nam có các bãi cát tự nhiên bồi tụ, mỗi năm có thể khai thác hàng vạn mét khối

Than bùn có rải rác ờ các hồ vùng Yên Sờ với trữ lượng không nhiều, tầng dầy lớp than có thể khai thác rất mỏng, thêm vào đó các mẫu than bùn qua thí nghiệm cho thấy năng suất tỏa nhiệt không cao (từ 3.800 5.300 calo/kg) Do vậy, việc khai thác

than bùn ở vùng này là không có hiệu quả kinh tế Trong quá trình khoan thăm dò địa tầng đã phát hiện trên địa bàn phường Định Công có mỏ nước khoáng hiện đã đưa vào khai thác, song hàm lượng các nguyên tố vi lượng không cao và trữ lượng cũng không lớn

1.2 Một số quan điểm về cấu trúc nền địa chất

Nền công trình được hiểu là chiều dày lớp đất, đá nằm dưới đáy móng, có tác dụng tiếp thu tải trọng công trình bên trên do móng truyền xuống từ đó phân tán tải trọng

đó vào bên trong nền Một cách đơn giản có thể hiểu nền là nửa không gian phía dưới đáy móng, còn một cách cụ thể thì phải hiểu nền là một không gian có giới hạn dưới đáy móng

Cấu trúc nền có thể hiểu là quan hệ sắp xếp trong không gian của các lớp đất đá với đặc điểm khác nhau (diện phân bố, thành phần, trạng thái và tính chất cơ lý, ) Có rất nhiều các quan điểm khác nhau về cấu trúc nền địa chất:

Theo tác giả Lê Trọng Thắng: “Cấu trúc nền là phần tương tác giữa công trình

và môi trường địa chất, được xác định bởi quy luật phân bố trong không gian, khả năng biến đổi theo thời gian của các thành tạo đất đá có tính chất địa chất công trình xác định diễn ra trong vùng ảnh hưởng của công trình”

Tác giả Nguyễn Huy Phương coi: “Cấu trúc nền là mối quan hệ không gian của các lớp đất, đá đặc điểm thành phần, kiến trúc cấu tạo của chúng, cũng như đặc tính địa chầt công trình của các lớp đất, đá nằm trong vùng nén ép của công trình”

Tác giả Nguyễn Thanh quan niệm: “Cấu trúc nền công trình là tầng đất được sử dụng làm nền công trình xây dựng, được đặc trưng bằng những quy luật phân bố theo chiều sâu các thành tạo đất đá có liên kết kiến trúc, nguồn gốc, tuổi, thành phần, cấu trúc

bề dày, trạng thái và tính chất địa chất công trình không giống nhau”

Cấu trúc nền được xác định bởi một số yếu tố:

- Yếu tố địa tầng: Phản ánh các đặc điểm về thành phần đất đá cũng như quan hệ địa tầng và sự phân bố trong không gian của chúng

- Yếu tố cơ lý của đất đá: Thể hiện các tính chất vật lý và cơ học của đất trong cấu trúc nền đất yếu, thể hiện các tính chất của đất đối với nước như tính thấm, trương

nở, co ngót,

- Yếu tố nước dưới đất: Phản ánh sự tham gia và ảnh hưởng của nước dưới đất trong cấu trúc nền đất yếu

- Yếu tố môi trường địa chất: Thể hiện tác động của biến đổi môi trường địa chất đến cấu trúc nền và công trình xây dựng trên chúng, cũng như các quá trình tác động ngược lại

- Yếu tố công trình: Có ý nghĩa quyết định khả năng biến dạng cũng như ranh giới của cấu trúc nền đất yếu

1.3 Sơ lược về hiện tượng lún mặt đất

Lún là hiện tượng mặt đất bị chuyển vị theo hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới, kéo theo các công trình trên nó, lún mặt đất thường được đo bằng milimet Không chỉ riêng ở Việt Nam, lún mặt đất còn là vấn đề lớn đối với tất cả các đô thị, thành phố trên thế giới như ở bang Texas, California - Hoa Kỳ, Bangkok - Thái Lan, Osaka - Nhật Bản, thủ đô Mêxicô,… Hiện tượng này gây nên những tác động bất lợi như lụt lội, làm biến dạng và hư hỏng các công trình nhà cửa, cầu cống, đường giao thông, các hệ thống đường hầm, ống dẫn, mương máng,…

Tại Việt nam, quá trình đô thị hóa mạnh mẽ đã tác động làm thay đổi môi trường địa chất cấu trúc nền đất và tính bền vững của nó Trong những năm gần đây ở nhiều vùng trên cả nước đã xảy ra hiện tượng lún mặt đất nghiêm trọng, điển hình trong đó là thủ đô Hà Nội, một số công trình bị hư hại được thể hiện trên hình 1.11.3 và trong bản 1.1

Hình 1.1: Vết nứt ngang ở tường nhà do lún công trình trên nền đất yếu Trung

tâm Da Liễu – Chi Lăng, 1999

Hình 1.2: Ngôi nhà 2 tầng số 89 Hùng Vương bị lún nứt mạnh do ảnh hưởng của môi trường địa chất (xây dựng nhà 4 tầng bên cạnh)

Hình 1.3: Hạ tầng giao thông xuất hiện vết lún nứt lớn khu Pháp Vân – Tứ

Hiệp, 2016

Bảng 1.1: Một số nhà hư hỏng do nghiêng lún điển hình trên địa bàn Hà Nội (Nguồn: tình trạng nghiêng, lún của các công trình dân dụng tại hà nội và một số kiến

nghị về biện pháp phòng ngừa - tạp chí khcn xây dựng - số 3/2011)

2 H2 Thành Công Nhà 5 tầng, móng báng Tốc độ lún 1,85 - 2,19 mm/tháng 3

bỏ toàn bộ để xây mới

5

5 E7 Thành công

Xây dựng 1978, nhà 5 tầng, móng bè

Tổng độ lún tới 80 cm, lún nghiêng 1,6% theo chiều dọc, tốc

độ lún tới 2,8 mm/tháng, đã gia

cường móng 7

6 E3 Thành Công

Xây dựng 1979, nhà 5 tầng, móng bè

Tổng độ lún tới 60 - 80 cm, tốc độ lún tới 3 mm/tháng, đã gia cố

móng 8

cố móng

2 Giảng Võ Nhà 5 tầng, móng bè Tốc độ lún 1,15-1,78 mm/thảng 1

1, trên xây gạch, móng

bè đệm cát

Tổng độ lún trên 80 cm, tốc độ lún lớn nhất 3,8 mm/tháng, đã gia cường móng

1

3 B2 Ngọc Khánh

Dự kiến 5 tầng, móng nông trên nền gia cố cọc

1, trên xây gạch, móng

bè đệm cát

Tổng độ lún trên 80 cm, tốc độ lún lớn nhất 3,8 mm/tháng, đã gia cường móng

1

5 A2 Ngọc Khánh Nhà 5 tầng, móng băng Tốc độ lún 1,24 - 2,08 mm/tháng 1

6 B8 Ngọc Khánh Nhà 5 tầng, móng băng Tốc độ lún 1,75 - 2,38 mm/tháng

2-3 E7 Quỳnh Mai Xây dựng 1976, nhà ờ 5

tầng, móng cọc tháp

Tổng độ lún 130 cm, tốc độ lún

2-2,5 mm/tháng 1

4 E8 Quỳnh Mai Nhà 5 tầng, móng bè Tốc độ lún 2,16-2,32 mm/tháng 2

5

Nhà A khách sạn La

Thành

Xây dưng 1935, nhà 3 tầng, 1 tầng hầm, móng

bè

Tổng độ lún 10-80 cm, lệch dọc nhà, đã gia cường móng

2

6 78 Nguyễn Du

Xây dựng khoảng 1930, biệt thự 3 tâng, móng băng

Tốc độ lún năm 2003 là 1,5mm/tháng, độ nghiêng lớn hơn 3%, đã chống lún và cân bằng lại nhà năm 2004 (IBST) 2

8

Nhà ờ 3 tầng khu

Bạch Mai

Nhà 3 tầng có bể rộng 2,2m, có ban công đua ra 1,2m, móng bè

Ở thành phố Hà Nội, tại một số khu vực có tầng đất yếu cũng như có sự khai thác nước dưới đất tập trung như ở Mai Dịch, Lương Yên, Pháp Vân, Hạ Đình,… bước đầu đã ghi nhận được lún mặt đất diễn ra rõ rệt Tính từ năm 1997, những nơi có nền đất yếu đã lún xấp xỉ 0,5m Kết quả quan trắc trong nhiều năm qua cho thấy tình trạng lún

mặt đất ở Hà Nội năm nào cũng diễn ra với mức độ khác nhau, được thể hiện trong bảng 1.2

Bảng 1.2: Bảng số liệu mức độ lún mặt đất (mm) của lần lượt 3 trạm: Mai

Dịch, Thành Công, Pháp Vân

(Nguồn: lún mặt đất do hạ thấp mực nước ngầm tại các đô thị lớn - Ks Phạm

Thị Hải Yến, Khoa Công trình thủy, Trường ĐHHH)

hạ thấp mực nước ngầm cũng là nguyên nhân to lớn

Tình trạng lún mặt đất ở Hà Nội là tất yếu bởi thủ đô đang khai thác một lượng nước ngầm quá lớn mỗi năm.Việc khai thác nước ngầm là cần thiết nhưng việc khai thác

đó phải bảo đảm thời gian để lượng nước bù đắp lại Chính vì không bảo đảm được những yêu cầu trên nên mực nước ngầm ngày càng hạ thấp kéo theo hiện tượng lún mặt đất

Tại thành phố Hà Nội cách đây khoảng 30-40 năm, mực nước ngầm dưới lòng đất thủ đô chỉ cách mặt đất khoảng 3-4m và cách đây 15-20 năm, khoảng cách này là 10m Tuy nhiên, do lượng nước khai thác cung cấp cho sinh hoạt mỗi năm rất lớn đã làm mực nước ngầm ngày càng tụt sâu hơn vào lòng đất Theo kết quả quan trắc năm

2010, mực nước dưới đất ở một số khu vực trên địa bàn thành phố thay đổi từ 19.45 m đến 34.49m (bảng 1.3)

Bảng 1.3: Kết quả khảo sát mực nước ngầm tại khu vực tính đến năm 2010 (Nguồn: Lún mặt đất do hạ thấp mực nước ngầm tại các đô thị lớn-KS Phạm

Thị Hải Yến- Khoa Công trình thủy, Trường ĐHHH)

Khu vực Độ sâu mực nước ngầm (m)

Trong công trình nghiên cứu: “Quy luật biến thiên mực nước và sụt lún mặt đất

ở Hà Nội”, tác giả Phạm Hoàng Anh, Nguyễn Văn Lâm, Hoàng Văn Long nhận định:

“Sự thay đổi của mực nước ngầm ảnh hưởng tới tốc độ lún” Theo kết quả quan trắc lún tại 6 trạm quan trắc từ năm 1994 đến năm 2003 cho thấy: khi mực nước ngầm tăng so với thời điểm quan trắc trước, độ lún trong khoảng thời gian tương ứng có xu hướng giảm; và ngược lại, khi mực nước giảm thì độ lún tăng lên Hiện tượng này thể hiện khá

rõ tại trạm quan trắc Ngọc Hà, Lương Yên, Pháp Vân, Thành Công Đặc biệt tại Ngọc

Hà, khi mực nước tăng lên, độ lún không những giảm theo thấy rõ mà có những thời điểm ΔS (Chênh lệch độ lún giữa hai lần quan trắc liên tiếp) mang giá trị (+, -) mặt đất nâng cao so với thời điểm quan trắc trước đó Tại các trạm Mai Dịch, Hạ Đình, tốc độ lún cũng thay đổi theo thời gian nhưng không thể hiện rõ mối quan hệ với sự thay đổi mực nước (hình 1.4)

ΔH: Chênh lệnh mực nước giữa hai lần quan trắc liên tiếp (m)

ΔS: Chênh lệch độ lún giữa hai lần quan trắc liên tiếp (mm)

Hình 1.4: Mối quan hệ giữa lún mặt đất với hạ thấp mực nước ngầm tại

ΔS (mm) ΔHđ (m)

Quá trình lún bắt đầu ngay khi tầng đất yếu mất khả năng chịu tải cũng như khi phễu hạ thấp mực nước hình thành Theo thời gian, khi mực nước thay đổi, độ lún cũng biến đổi theo Tùy vào đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn, địa chất công trình của khu vực mà sự thay đổi độ lún này lớn hay nhỏ, thể hiện quan hệ với dao động mực nước rõ ràng hay không

1.4 Lịch sử nghiên cứu

Cấu trúc nền địa chất và hiện tượng lún mặt đất có vai trò vô cùng quan trọng đối với các công trình xây dựng Khả năng ổn định cũng như độ an toàn của công trình xây dựng phụ thuộc rất nhiều vào độ bền kết cấu, phụ thuộc vào tính chất của đất đá, các hiện tượng địa chất Công trình càng lớn, càng tồn tại lâu bao nhiêu thì sự phụ thuộc đó càng chặt chẽ và có ý nghĩa quyết định bấy nhiêu

Chính bởi vậy, từ lâu việc nghiên cứu cấu trúc nền địa chất trở thành một yêu cầu

có ý nghĩa thực tiễn vô cùng to lớn, rất nhiều nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu về chúng và để lại nhiều công trình nghiên cứu có giá trị Một số công trình tiêu biểu phải

kể đến là:

Tại Hà Nội, từ năm 1985 các nhà khoa học đã cảnh báo về hiện tượng lún mặt đất

do khai thác nước ngầm Các nghiên cứu về ảnh hưởng của khai thác nước ngầm tới tình trạng lún bề mặt đất tại Hà Nội (đặc biệt là phạm vi Hà Nội trước khi mở rộng) khá nhiều: (Nguyễn Kim Cương, 1995); Trần Trọng Huệ và nnk (1995, 1996); ĐoànThế Tường (1999); Trần Văn Hoàng và Bùi Thị Bảo Anh (2000); Lê Trọng Thắng (2004); Trần Mạnh Liểu (2005); Trần Mạnh Liểu và Đoàn Thế Tường (2006); Trần Văn Tư và nnk (2009); Phạm Quý Nhân(2004)

Tác giả Tung Q Nguyen & Donald C Helm, từ những năm đầu của thế kỷ 20 đến năm 1991 đã nghiên cứu lượng nước ngầm khai thác tại Hà Nội, tăng từ khoảng 20.000m3/ngày đến 400.000m3/ngày nên xuất hiện lún mặt đất không thể tránh khỏi Lún mặt đất đã được quan sát trong thời gian 1988-1989 đạt khoảng 10-15cm và đã làm

hư hại một số công trình ở khu vực trung tâm và một số khu vực phía Nam của Hà Nội (cũ)

Các công trình nghiên cứu của tác giả đã kết luận khai thác nước ngầm trong khu vực

đô thị Hà Nội là nguyên nhân chính gây lún mặt đất

Tác giả Lê Trọng Thắng với công trình: “Một số dạng cấu trúc nền đất yếu ở khu vực Hà Nội và những nguyên nhân biến dạng công trình liên quan với chúng” – Tuyển tập các công trình khoa học Đại học Mỏ địa chất - 1991

Trong nững năm 1998 - 1999, tác giả Trần Nhật Dũng đã xây dựng hệ thống các trạm quan trắc đặt tại các nhà máy nước Ngọc Hà, Pháp Vân, Lương Yên, Hạ Đình, Mai Dịch và Thành Công; quan trắc lún mặt đất; xây dựng cơ sở dữ liệu quan trắc và xây dựng quy trình công nghệ quan trắc Kết quả đo được là:

- Khu vực đất tốt (ít bị nén lún) là Ngọc Hà, Mai Dịch, Đông Anh, các trạm ven sông Hồng là Lương Yên, Gia Lâm và xa sông Hồng là Ngô Sỹ Liên, Hạ Đình

- Những trạm xây dựng trên nền đất yếu, tốc độ lún bề mặt đất tương đối lớn như Thành Công là 41,42mm/năm, Ngô Sỹ Liên là 31,52mm/năm, Pháp Vân là 22,16 mm/năm

- Những trạm không có tầng đất yếu trong cấu trúc nền có tốc độ lún nhỏ hơn như Ngọc Hà là 1,80 mm/năm, Mai Dịch là 2,65 mm/năm, Đông Anh là 1,41 mm/năm

- Những trạm có vị trí gần sông Hồng có độ lún bề mặt đất nhỏ hơn vì tầng chứa nước được bổ sung kịp thời bởi nước sông Hồng như Lương Yên là 18,83 mm/năm; Gia Lâm là 10,33 mm/năm

Tác giả Trần Mạnh Liểu sử dụng phương pháp phân vùng định lượng bằng mối quan hệ giữa tham số tích hợp Địa kỹ thuật và các dữ liệu theo dõi lún mặt đất để đánh giá khả năng lún mặt đất do khai thác nước ngầm khu vực Tây Nam Hà Nội (cũ) Kết quả đã xây dựng được bản đồ phân vùng đánh giá mức độ lún mặt đất khu vực Tây Nam Hà Nội do khai thác nước ngầm và phân chia hiện trạng lún mặt đất khu vực Tây Nam Hà Nội thành 4 vùng (vùng lún rất ít, vùng lún trung bình, vùng lún mạnh, vùng lún rất mạnh) theo cường độ lún mặt đất quan trắc được và giá trị chỉ tiêu tích hợp các yếu tố Địa kỹ thuật gây lún do khai thác nước ngầm

Năm 2003 - 2005, tác giả Trần Văn Hoàng và Bùi Thị Bảo Anh đã phân vùng khu vực Hà Nội (trước 1/8/2008) theo tính bền vững của môi trường địa chất dựa trên đặc điểm cấu trúc địa chất, địa hình, địa mạo, các mặt cắt địa chất - Địa kỹ thuật các vùng, quá trình đô thị hoá, mức độ lún mặt đất thành ba phụ vùng có mức độ khác nhau về tính bền vững:

- Vùng I với môi trường địa chất có tính bền vững cao, bao gồm toàn bộ diện tích huyện Sóc Sơn, huyện Đông Anh và phần phía bắc sông Đuống của huyện Gia Lâm

- Vùng II với môi trường địa chất có tính bền vững trung bình, bao gồm phần phía nam sông Đuống của huyện Gia Lâm, quận Tây Hồ và phía bắc huyện Từ Liêm

- Vùng III với môi trường địa chất có tính bền vững thấp, bao gồm diện tích các quận Ba Đình, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Hoàn Kiếm, Cầu Giấy, Hoàng Mai, Thanh Xuân, huyện Thanh Trì và phía nam huyện Từ Liêm

Tác giả Phạm Quý Nhân (2004) đã tính toán dự báo lún mặt đất với các khu vực Pháp Vân và Thành Công Kết quả dự báo và kết quả đo thực tế đã cho thấy độ chính xác cao Tuy nhiên các trạm quan trắc lún còn thưa nên chưa thể tiến hành lập bản đồ đẳng lún và dự báo độ lún bề mặt đất trên phạm vi toàn thành phố Hà Nội

Tác giả Trần Văn Hoàng và Bùi Thị Bảo Anh (2003, 2004, 2005) dựa trên đặc điểm cấu trúc địa chất, địa hình, địa mạo, các mặt cắt địa chất - Địa kỹ thuật các vùng, quá trình đô thị hoá, mức độ lún mặt đất đã chia lãnh thổ Hà Nội (trước 1/8/2008) thành

ba phụ vùng có mức độ khác nhau về tính bền vững của môi trường địa chất Trong đó,

- Vùng bền vững, có tốc độ sụt lún không đáng kể phân bố ở phía Bắc Sông Hồng

- Vùng thứ hai gồm phần lớn diện tích huyện Từ Liêm, Gia Lâm và một phần nội thành

- Vùng thứ ba có tính bền vững môi trường địa chất yếu nhất thuộc địa phận Thanh Trì, Pháp Vân, Thành Công

Tác giả Nguyễn Văn Bình và nhóm nghiên cứu, nghiên cứu đặc điểm địa chất, địa chất công trình - địa chất thủy văn và các tai biến địa chất tiềm ẩn liên quan trọng quá trình đô thị hóa tại khu phía Tây thành phố Hà Nội (huyện Quốc Oai và phụ cận), phân tích ảnh hưởng của tầng đất yếu và mức độ khai thác nước ngầm trong khu vực và mối liên quan của chúng với hiện tượng lún mặt đất và phân tích ảnh hưởng của lún mặt đất đến các công trình xây dựng Liên kết địa tầng tại các khu vực bị lún mạnh đã được biết đến như trung tâm thành phố Hà Nội, Vân Canh, Hoài Đức với khu vực thị trấn Quốc Oai, thị trấn Đại Nghĩa (Mỹ Đức) cho thấy sự có mặt của tầng đất yếu và khai thác nước ngầm quá mức là nguyên nhân gây ra hiện tượng lún mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội Ngoài ra các tác giả đã phân chia các kiểu cấu trúc nền đất điển hình, nghiên cứu đặc điểm phân bố tầng đất yếu và cảnh báo nguy cơ xảy ra hiện tượng lún

và lún - sụt mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội

Tác giả Trịnh Minh Thụ và Delwyl G Fedlund đã khảo sát tình hình khai thác nước ngầm, nghiên cứu tính thấm của đất tại một số giếng khai thác nước và các mô

hình thấm liên quan đến bơm hút, cùng với việc phân tích ứng suất biến dạng và ảnh hưởng của thấm bề mặt Kết quả tính toán lún mặt đất các khu vực thành phố Hà Nội và

so sánh với các kết quả đo lún cho thấy kết quả mô phỏng khá tương đồng với các kết quả đo Các tác giả đã kết luận như sau:

- Lún mặt đất ở khu vực trung tâm và phía Đông Nam của Hà Nội (khu vực Pháp Vân) khoảng 20-35mm/năm Nền đất tại khu vực này gồm các lớp đất có mức độ bị nén lún mạnh, khá dầy (than bùn, đất sét lẫn hữu cơ, bụi và đất nhân sinh) và gây lún tiềm

ẩn cho khu vực lân cận khu vực giếng

- Nước ngầm hạ thấp có thể gây ra sụt lún mặt đất đáng kể trong khu vực Hà Nội Lún mặt đất sẽ không bằng nhau vì điều kiện nền đất không đồng nhất và các hệ số thấm khác nhau cả hai chiều ngang và theo chiều thẳng đứng

CHƯƠNG 2 PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phạm vi, đặc điểm đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Vị trí địa lý

Hoàng Mai được thành lập theo Nghị định số 132/2003/NĐ-CP ngày 6 tháng 11 năm 2003 của Chính phủ Việt Nam, dựa trên diện tích và dân số của toàn bộ 9 xã: Định Công, Đại Kim, Hoàng Liệt, Thịnh Liệt, Thanh Trì, Lĩnh Nam, Trần Phú, Vĩnh Tuy, Yên Sở và 55 ha diện tích của xã Tứ Hiệp thuộc huyện Thanh Trì cộng với diện tích và dân số của 5 phường Mai Động, Tương Mai, Tân Mai, Giáp Bát, Hoàng Văn Thụ thuộc quận Hai Bà Trưng

Quận Hoàng Mai nằm ở phía Nam thủ đô Hà Nội Phía Bắc giáp quận Hai Bà Trưng, phía Nam và phía Tây giáp quận Thanh Xuân và huyện Thanh Trì, phía Đông giáp sông Hồng với bờ bên kia là huyện Gia Lâm Địa bàn quận rộng từ Bắc xuống Nam khoảng 5 km, từ Đông tới Tây khoảng 12 km

Với lợi thế cửa ngõ phía Nam thành phố Hà Nội, trên địa bàn quận theo hướng Bắc Nam có đường quốc lộ 1A, đường Tam Trinh, đường Lĩnh Nam, nối giữa Đông Tây và đường vành đai 3 có cầu Thanh Trì chạy qua Thêm vào đó, sông Hồng ờ phía Đông cũng là một điều kiện thuận lợi cho việc phát triển giao thông đường thủy với các tỉnh vùng đồng bằng sông Hồng và vùng trung du miền núi phía Bắc Vị trí địa lý thuận lợi này của quận chính là điều kiện để mờ rộng giao lưu, lưu thông hàng hóa và dịch vụ, tạo tiền đề để phát triển kinh tế, văn hóa và xã hội cùa quận trong tương lai

Hình 2.1: Bản đồ quy hoạch tổng mặt bằng sử dụng đất quận Hoàng Mai

đê sông Hồng với diện tích khoảng 920 ha là diện tích thuộc các phường Thanh Trì, Trần Phú, Yên Sờ, Lĩnh Nam Đây là phần đất phù sa bồi tụ thường xuyên nên có độ cao trung bình thường cao hơn vùng đất trong đê Giữa vùng bãi và đê có nhiều đầm hồ trũng chạy ven chân đê là nơi giữ nước vào mùa khô Đất đai vùng bãi thuộc loại đất bồi

tụ hàng năm, thường bị ngập nước vào mùa lũ nên vùng này rất thích hợp cho việc phát triển các loại rau màu thực phẩm, nhất là các loại rau an toàn

Vùng trong đê chiếm đa số diện tích của quận, địa hình bị chia cắt bời các trục giao thông Pháp Vân - Yên Sờ, đường 70A và các sông tiêu nước thải của thành phố như sông Kim Ngưu, sông Sét, sông Lừ nên đã hình thành các tiểu vùng nhỏ có nhiều đầm, ruộng trũng Địa hình này một mặt gây những khó khăn do tình trạng ngập úng quanh năm của các vùng trũng, một số điểm ngập úng khi mưa to kéo dài, mặt khác cũng tạo điều kiện cho việc phát triển chăn nuôi thủy sản và các hoạt động sản xuất trên ruộng nước Ngoài ra, các vùng đất ngập nớc thường xuyên có lớp đất đá với tính cơ lý yếu, không thuận lợi cho việc xây dựng các công trình lớn

2.1.3 Thời tiết và khí hậu

Khí hậu khu vực quận Hoàng Mai cũng như thành phố Hà Nội khá tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc Bộ với đặc điểm là khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, mùa hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, mưa ít

Ðặc điểm khí hậu rõ nét nhất là sự thay đổi và khác biệt của hai mùa nóng, lạnh

Từ tháng 5 đến tháng 9 là mùa nóng và mưa, nhiệt độ trung bình 29,2ºC Từ tháng 11 đến tháng 3 nǎm sau là mùa đông, thời tiết khô ráo, nhiệt độ trung bình 15,2ºC Giữa hai mùa đó lại có hai thời kỳ chuyển tiếp (tháng 4 và tháng 10)

Độ ẩm trung bình trong năm khoảng 80% và độ âm này cũng rất ít thay đổi theo các tháng trong năm, thường dao động ờ mức 70 - 80%

Số ngày mưa trong năm khoảng 144 ngày với tổng lượng mưa trung bình hàng năm khoảng từ 1.600 tới 1.800 mm Mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10) tập trung tới 85% lượng mưa toàn năm Mưa lớn nhất vào tháng 8 với lượng mưa trung bình từ 30mm đến 350 mm Vào mùa đông, Hà Nội cũng như Hoàng Mai còn phải chịu các đợt gió mùa đông bắc gây ra rét đậm và rét hại

Nhìn chung, thời tiết và khí hậu thuận lợi cho hoạt động sản xuất cùa Hoàng Mai, đặc biệt là hoạt động sản xuất nông nghiệp của các phường trước đây thuộc huyện Thanh Trì Song các đợt giông bão vào mùa hè và gió mùa đông bắc vào mùa đông cũng gây trờ ngại ít nhiều cho đời sống dân và hoạt động

2.1.4 Đặc điểm về kinh tế, văn hóa, xã hội

Tốc độ tăng trưởng kinh tế trung bình hàng năm của quận đạt từ 14% đến 14,5%, trong đó tăng trưởng bình quân công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, xây dựng cơ bàn đạt 16%, tăng trưởng bình quân thương mại dịch vụ đạt 16%, tăng trưởng bình quân nông nghiệp đạt 2,5% Là một quận được hình thành trên cơ sở 9 xã thuộc huyện Thanh Trì với chủ yếu là sản xuất nông nghiệp và 5 phường thuộc quận Hai Bà Trưng mà sản xuất công nghiệp là chủ yếu, nên hoạt động sản xuất của quận Hoàng Mai là sự kết hợp cả sản xuất nông nghiệp, công nghiệp bên cạnh đó là thương mai dịch vụ

Hiện tại trên địa bàn theo sổ đăng ký có 675 doanh nghiệp Trong đó, số doanh nghiệp công nghiệp là 125, số doanh nghiệp hoạt động xây dựng là 32, hợp tác xã Công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp là 24 Còn lại là doanh nghiệp hoạt động trong các lĩnh vực khác

Tính trong 6 tháng đầu năm 2015, các ngành, lĩnh vực kinh tế của quận đều tăng trưởng khá Tổng giá trị sản xuất do quận quản lý ước đạt 2.832 tỷ đồng, tăng 15,08%

so với cùng kỳ năm trước Trong đó, ngành công nghiệp - xây dựng ước đạt 1.531 tỷ đồng, tăng 12,7%; ngành thương mại - dịch vụ ước đạt 1.256 tỷ đồng, tăng 18,7%; ngành nông nghiệp ước đạt 44,5 tỷ đồng, tăng 1,18% Cũng trong thời gian này, quận Hoàng Mai đã cấp 580 giấy phép xây dựng với tổng diện tích sàn xây dựng 97,7 nghìn m2; tổng

số công trình xây dựng phát sinh mới là 450 công trình Từ các số liệu này, có thể nhận thấy rằng kinh tế quận Hoàng Mai có tốc độ phát triển rất mạnh

Hoàng Mai có địa hình trũng, diện tích sông hồ và đầm tự nhiên lớn với cảnh quan thiên nhiên đẹp như: khu vực Đầm Sen ờ Định Công, Công viên Yên Sở cùng hồ điều hòa Yên Sở, hồ Linh Đàm, đất ngoài bãi sông Hồng là những địa điểm thuận lợi cho việc phát triển các hoạt động du lịch, vui chơi giải trí

Bên cạnh đó, Hoàng Mai còn có lợi thế là một quận có nhiều phường hình thành

từ các xã thuộc huyện Thanh Trì, hàng năm đều tổ chức các hoạt động lễ hội làng Một

số lễ hội lớn, tiêu biểu trên địa bàn quận như lễ hội cấp thủy tại Lĩnh Nam, Trần Phú là

lễ hội lấy nước sông Hồng, lễ hội thủ thần Chu Văn An ở Đại Kim Đây chính là những điểm thu hút khách tham quan trong những mùa lễ hội Ngoài cảnh quan thiên nhiên và

lễ hội truyền thống, trên địa bàn quận còn có một số nghề truyền thống nổi tiếng từ lâu đời, là một nét văn hóa đẹp đang được gìn giữ và phát huy như bánh kẹo Đại Kim, kim hoàn Định Công, bún Tứ Kỳ Những địa chỉ làng nghề này có khả năng đóng góp đáng

kể vào phát triển kinh tế địa phương đồng thời cũng là điểm thu hút khách du lịch tham quan tìm hiểu nghề truyền thống

Tóm lại, vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên của quận Hoàng Mai đã tạo ra những điều kiện thuận lợi để phát triển Kinh tế - Xã hội

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất của quận Hoàng Mai và đánh giá ảnh hưởng của chúng, cần thiết phải tích hợp các đặc điểm phân bố, tính chất cơ lý, sự biến đổi của chúng khi môi trường địa chất thay đổi (cụ thể ở đây là do mực nước ngầm bị

hạ thấp do hoạt động bơm, hút phục vụ cho sinh hoạt cũng như việc xây dựng các công trình xây dựng) và ảnh hưởng của chúng đối với công trình xây dựng Do đó cần có hệ phương pháp phù hợp bao gồm: các phương pháp nghiên cứu thành phần thạch học, sự phân bố và quan hệ trong không gian, các phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý của các tập trầm tích, các phương pháp tính toán, dự báo Các phương pháp nghiên cứ của

đề tài gồm:

2.2.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp số liệu

Nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp này nhằm mục đích là thu thập những tài liệu nghiên cứu đã được công bố từ trước tới nay như bản đồ địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn, các tài liệu khoan thăm dò, tính chất cơ lý của đất đá để bổ sung

cơ sở dữ liệu cho việc nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình trong khu vực quận Hoàng Mai - Thành phố Hà Nội

Sau khi hoàn thành các công việc như thu thập tài liệu, khảo sát hiện trường các thông tin có được, được tổng hợp lại một cách chi tiết, cụ thể và chính xác, cuối cùng các số liệu này được trình bày dưới nhiêu dạng, từ thấp đến cao như: những con số rời rạc, bảng số liệu, biểu đồ, đồ thị, phân tích chỉ số trung bình,

2.2.1.1 Thu thập số liệu về thiết đồ hố khoan

Công trình khoan (hố khoan, lỗ khoan) là công trình thăm dò phổ biến nhất được

sử dụng để giải quyết nhiều nhiệm vụ khác nhau Khoan có thể tiến hành trong nhũng điều kiện địa chất, địa hình khác nhau như trên cạn, dưới nước, trong các điều kiện địa chất từ đơn giản đến phức tạp, ở độ sâu lớn nhưng vẫn cho những quả chính xác Ngoài

ra trong hố khoan có thể tiến hành lấy các mẫu đất tại các độ sâu như mong muốn và có thề tiến hành các thí nghiệm địa chất công trình, địa chất thủy văn Khoan nghiên cứu xác định địa tầng địa chất, thành phần đất đá và điều kiện địa chất công trình

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu thu thập các tài liệu hố khoan (có phụ chú):

- Nhà ở gia đình cán bộ - quân khu thủ đô (xóm 16 – phường Lĩnh Nam)

- Xây dựng khu chung cư Yên Sở

- Nhà giảng đường sinh viên Học Viện Quản lý giáo dục

- Dự án xây dựng nhà ở khu Đền Lừ

- Công trình xây dựng nhà ở, văn phòng và dịch vụ thương mại tại Pháp Vân

- Công trình xây dựng trường THCS Hoàng Liệt

- Xây dựng trường mầm non Hoa Hồng thuộc phường Tân Mai

- Công trình nâng cấp Uỷ Ban Nhân dân phường Vĩnh Hưng

- Dự án xây dụng trụ sở Ủy Ban Nhân dân phường Đại Kim

- Cùng một số công trình khác

2.2.1.2 Thu thập tài liệu về chỉ tiêu cơ lý

Nhóm nghiên cứu tiến hành thu thập số liệu về các chỉ tiêu gồm thành phần hạt,

độ ẩm tự nhiên (W) và các độ ẩm giới hạn chảy (Wl), độ ẩm giới hạn dẻo (Wp), khối lượng thể tích (yw), sức kháng nén, kháng cắt từ đó tính toán các chỉ tiêu gián tiếp như: khối lượng thể tích khô (yk), độ lỗ rỗng (n), hệ số rỗng (e), độ bão hòa (G), chỉ số dèo (Ip), độ sệt (Is) và các chỉ tiêu khác

2.2.1.3 Thu thập số liệu xuyên tiêu chuẩn SPT

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) được thực hiện theo tiêu chuẩn TCXD 9351:2012 Thí nghiệm được tiến hành sau khi làm sạch đáy hố khoan, bắt đầu từ độ

sâu lm hoặc 2m, trung bình 2m, khoan tiến hành một lần thí nghiệm cho đến hết chiều sâu khoan Số búa đóng được cho ba đoạn, mỗi đoạn 150mm được ghi lại Sức kháng xuyên tiêu chuẩn được thể hiện bởi số búa rơi (N) để mũi xuyên ngập vào lớp 300mm cuối Giá trị của sức kháng xuyên tiêu chuẩn được ghi vào hình trụ hố khoan

Các thông số về thiết bị thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn như sau:

- Ống hai mảnh: Đường kính trong :35mm

- Đường kính cần khoan :42mm

- Trọng lượng búa :63.5 kg

- Chiều cao búa rơi tự do :760mm

Quy trình thí nghiệm: Khi khoan đến độ sâu cần thí nghiệm thì dừng khoan, tiến hành

thổi rửa thật sạch đáy hố khoan, thả bộ dụng cụ xuyên tiêu chuẩn (SPT) xuống, nối tạ vào phần nổi của cần khoan và tiến hành thí nghiệm bằng cách cho tạ rơi tự do, đếm số lần rơi của từng khoảng 15cm

Trong trường hợp thí nghiệm SPT được thực hiện trong tầng cuội sỏi hoặc cát lẫn cuội sỏi trạng thái chặt đến rất chặt, khi giá trị N > 100 mà chưa hết 45cm thì dừng thí nghiệm, ghi lại số búa N/ khoảng chiều sâu đã thí nghiệm qua

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu tiến hành thu thập số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT tại các lỗ khoan: (HK1 – Đại Kim, HK2 – Đại Kim, HK tại trường THCS Hoàng Liệt, HK tại Học Viện Quản lý Giáo dục, HK2 – UBND Vĩnh Hưng, HK5 – Quân khu thủ đô, HK10 – Pháp Vân, HK tại Yên Sở, HK tại Đền Lừ)

2.2.2 Phương pháp chuyên gia

Phương pháp chuyên gia là phương pháp thu thập và xử lý những đánh giá dự báo bằng cách tập hợp và hỏi ý kiến các chuyên gia giỏi thuộc một lĩnh vực của khoa học - kỹ thuật hoặc sản xuất

Phương pháp chuyên gia dựa trên cơ sở đánh giá tổng kết kinh nghiệm, khả năng phản ánh tương lai một cách tự nhiên của các chuyên gia giỏi và xử lý thống kê các câu trả lời một cách khoa học

Nhiệm vụ của phương pháp là đưa ra những dự báo khách quan về tương lai phát triển của khoa học kỹ thuật hoặc sản xuất dựa trên việc xử lý có hệ thống các đánh giá

dự báo của các chuyên gia