Nghiên cứu phân vùng nguy cơ sụt đất khu vực ven biển thành phố cẩm phả theo mô hình chỉ tiêu tích hợp các yếu tố phát triển tai biến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Thái Hồng Anh NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG NGUY CƠ SỤT ĐẤT KHU VỰC VEN BIỂN THÀNH PHỐ CẨM PHẢ THEO MÔ HÌNH CHỈ TIÊU TÍCH HỢP CÁC Y

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Thái Hồng Anh

NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG NGUY CƠ SỤT ĐẤT KHU VỰC VEN BIỂN THÀNH PHỐ CẨM PHẢ THEO MÔ HÌNH CHỈ TIÊU

TÍCH HỢP CÁC YẾU TỐ PHÁT TRIỂN TAI BIẾN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội, 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Thái Hồng Anh

NGHIÊN CỨU PHÂN VÙNG NGUY CƠ SỤT ĐẤT KHU VỰC VEN BIỂN THÀNH PHỐ CẨM PHẢ THEO MÔ HÌNH CHỈ TIÊU

TÍCH HỢP CÁC YẾU TỐ PHÁT TRIỂN TAI BIẾN

Chuyên ngành: Địa chất môi trường

Mã số: Đào tạo thí điểm

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN QUỐC CƯỜNG

PGS.TSKH TRẦN MẠNH LIỂU

Hà Nội, 2017

LỜI CÁM ƠN

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Địa chất, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Học viên xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa Địa chất, những người đã truyền đạt cho em những kiến thức hữu ích về Địa chất, Địa chất môi trường làm cơ sở để em thực hiện tốt luận văn

Học viên gửi lời cám ơn sâu sắc nhất tới TS Trần Quốc Cường và PGS.TS Trần Mạnh Liểu, là các thầy đã trực tiếp hướng dẫn để em hoàn thành luận văn này

Học viên xin chân thành cảm ơn đề tài Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề

xuất giải pháp giảm thiểu sụt lún đất trên địa bàn thành phố Cẩm Phả đã tạo điều kiện

giúp đỡ em hoàn thành luận văn

Động lực lớn nhất để học viên hoàn thành luận văn nay là nguồn động viên, ủng

hộ và khích lệ của gia đình, thầy giáo, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn

Xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày ….tháng… năm 2017

Học viên

Thái Hồng Anh

Mục lục

Mở đầu……….1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỤT ĐẤT KARS VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……….……….4

1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu sụt đất karst ……… ………4

1.1.1 Trên thế giới……….……… … 4

1.1.2 Tại Việt Nam……….……… 7

1.2 Phương pháp nghiên cứu……… ………10

1.2.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu……… 10

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực địa……… 11

1.2.3 Phương pháp tính toán……… ………11

1.2.4 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu ……… … ……… 14

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ……… 15

2.1 Vị trí khu vực nghiên cứu……… ………15

2.2 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu……… ……… 15

2.2.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất, địa mạo, kiến tạo………15

2.2.2 Đặc điểm thuỷ văn, hải văn và địa chất thuỷ văn……… …18

2.2.3 Đặc điểm địa chất công trình……… 21

CHƯƠNG 3: PHÂN VÙNG NGUY SƠ SỤT ĐẤT KHU VỰC VEN BIỂN THÀNH PHỐ CẨM PHẢ ……… 30

3.1 Hiện trạng và đặc điểm tai biến sụt đất………30

3.2 Điều kiện, nguyên nhân và cơ chế sụt đất……….41

3.2.1 Điều kiện, nguyên nhân gây sụt đất……… 41

3.2.2 Cơ chết sụt đất karst 43

3.3 Phân vùng nguy cơ sụt đất khu vực ven biển thành phố Cẩm Phả……… 47

3.3.1 Luận chứng hàm mục tiêu và các yếu tố điều kiện, nguyên nhân gây sụt đất 47

3.3.2 Lượng hóa các yếu tố và xây dựng MHTBĐ các yếu tố phát triển tai biến 50

3.3.3 Xác định tỷ trọng các yếu tố phát triển tai biến 53

3.3.4 Chuẩn hóa lại các yếu tố phát sinh tai biến 55

3.3.6 Xây dựng MHTBĐ chỉ tiêu tích hợp và phân vùng nguy cơ sụt đất 55

Kết luận kiến nghị 59 Tài liệu tham khảo 60

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Vị trí khu vực nghiên cứu……….……… 15

Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu……… ….….……17

Hình 2.3: Dao động NDĐ tại các điểm quan trắc theo tương quan lượng mưa và thủy triều vào thời điểm xảy ra sụt đất tháng 7 năm 2014……… 20

Hình 2.4: Mẫu lõi khoan CP03, lớp sét pha màu nâu vàng lẫn sạn sỏi, mẫu ở độ sâu 7,2-7,4m……….……27

Hình 2.5 Đối sánh hình trụ lỗ khoan một số vị trí trong vùng nghiên cứu ……….29

Hình 3.1: Hố sụt tại Cẩm Phú xảy ra ngày 21/5/2014, độ sâu đạt 8,5m……… 32

Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện thời điểm xảy ra sụt đất theo tháng trên địa bàn thành phố Cẩm Phả………33

Hình 3.3: Bản đồ hiện trạng sụt đất Thành phố Cẩm Phả……… 34

Hình 3.4: Vị trí hố sụt đã được san lấp trên đường 12/11, cạnh quảng trường…… 35

Hình 3.5: Dấu vết hố sụt đã được san lấp……… 35

Hình 3.6: Hiện trạng các hố sụt tại khu Tây Nam Đá Mài……….37

Hình 3.7 Hố sụt trên đường 18 ngày 22/10/2017 và đã được san lấp……….…39

Hình 3.8: Cơ chế sụt đất karst xảy ra trong đá hòa tan……….….44

Hình 3.9: Cơ chế sụt đất karst xảy ra trong đá k hòa tan……….… 44

Hình 3.10: Cơ chế sụt đất karst xảy ra trong tầng phủ là đất dính ……… …………45

Hình 3.11: Cơ chế sụt đất karst xảy ra trong tầng phủ là đất rời……… ….46

Hình 3.12: Mặt cắt cấu trúc tuyến 3 (a) và tuyến 2 (b) khuvực Quảng Hồng ……… 48

Hình 3.13: MHTBĐ của yếu tố bề dày lớp đất nhạy cảm……….… … 50

Hình 3.14: MHTBĐ của yếu tố bề dày các lớp đất trên lớp đất nhạy cảm……….… 51 Hình 3.15: Mô hình trường biến đổi của yếu tố độ cao bề mặt đá vôi……… 51 Hình 3.16: Mô hình trường biến đổi yếu tố khoảng cách tới đứt gãy……….…… 52 Hình 3.17: Mô hình trường biến đổi yếu tố khoảng cách tới đường giao thông ……… 52 Hình 3.18: Biểu đồ đường cong tích lũy……… ……….……… 56 Hình 3.19: Bản đồ phân vùng nguy cơ sụt đất khu vực ven biển thành phố Cẩm Phả 58

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Dao động NNĐ tại các điểm quan trắc trước thời điểm xảy ra sụt đất ở Thủy

Sơn……… 19

Bảng 1.2: Tổng hợp các lớp địa chất công trình tại 3 vùng khu vực nghiên cứu…… 21

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất cát lẫn sạn sỏi và bụi sét……… 22

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất sét pha lẫn sạn sỏi màu xám đen……….23

Bảng 2.5: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất sét pha màu xám vàng lẫn sạn sỏi……… 24

Bảng 2.6: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đá carbonat……… ….26

Bảng 3.1: Tổng hợp thời gian xảy ra các hố sụt tại khu vực thành phố Cẩm Phả…….31

Bảng 3.2:Tổng hợp kết quả khảo sát, thu thập hiện trạng hố sụt khu vực Cẩm Đông 35

Bảng 3.3 Bảng thống kê các hố sụt xảy ra ở khu vực Quảng Hồng……….….36

Bảng 3.4: Tổng hợp thông tin về hiện trạng sụt đất khu vực Thủy Sơn……… ….38

Bảng 3.5: Giá trị hàm mục tiêu và các yếu tố phát triển tại 22 vị trí điểm sụt đất 53

Bảng 3.6: Ma trận hệ số tương quan cặp đôi 54

Bảng 3.7: Tỷ trọng của các yếu tố phát sinh sụt đất……….….55

Bảng 3.8: Bảng phân chia mức độ nguy cơ sụt đất khu vực nghiên cứu………… …56

Mở đầu

- Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm từ 2010 trở lại đây, trên địa bàn thành phố Cẩm Phả - Quảng Ninh, hiện tượng tai biến địa chất sụt đất xuất hiện với số lượng ngày càng nhiều 2010 (2 hố sụt), 2012 (7 hố sụt), 2013 (19 hố sụt), 2014 (10 hố sụt), 2016 (2 hố sụt) các hố sụt có bán kính từ 1,5 – 4m, độ sâu từ 4 – 8m …và phân bố trên diện tích rộng gây thiệt hại về kinh tế, gây hoang mang, ảnh hưởng tới tinh thần, đời sống c ủa người dân trong khu vực

Tìm ra điều kiện, nguyên nhân, cơ chế sụt đất và có những giải pháp giảm thiểu

là việc làm quan trọng, góp phần giảm nhẹ thiệt hại do sụt đất gây ra, đồng thời giúp cộng đồng ý thức được về loại hình tai biến này Bên cạnh đó phân vùng dự báo nguy

cơ tai biến sụt đất cũng là việc thiết yếu, để giúp các nhà quản lý có cách nhìn tổng thể,

có định hướng quy hoạch sử dụng đất, xây dựng các công trình xa khu vực nguy hiểm hoặc có giải pháp công trình một cách hiệu quả, an toàn, đưa ra những quyết định, chính sách phù hợp để giảm thiểu rủi ro, thiệt hại do tai biến này gây nên Luận văn sử dụng phương pháp mô hình chỉ tiêu tích hợp các yếu tố phát sinh, phát triển tai biến để

dự báo nguy cơ sụt đất khu vực nghiên cứu

- Nội dung nghiên cứu

ND1: Điều tra, tổng hợp hiện trạng và đặc điểm sụt đất khu vực nghiên cứu

- Thu thập tài liệu đã có về hiện trạng và đặc điểm sụt đất khu vực nghiên cứu

- Tiến hành khảo sát thực địa bổ sung, điều tra hiện trạng, thu thập bổ sung vị trí, đặc điểm sụt đất xảy ra trong thời gian gần đây và và các yếu tố điều kiện, nguyên nhân sụt đất đi kèm

ND2: Phân vùng nguy cơ tai biến sụt đất khu vực nghiên cứu

- Luận chứng các yếu tố điều kiện, nguyên nhân phát sinh, phát triển tai biến sụt đất

- Lựa chọn phương pháp nghiên cứu đánh giá nguy cơ sụt đất

- Tính toán, dự báo nguy cơ sụt đất trong phạm vi nghiên cứu

- Lập bản đồ phân vùng nguy cơ sụt đất

- Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu

* Phương pháp nghiên cứu thực địa

* Phương pháp phân tích, xử lý dữ liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS)

* Phương pháp tính toán (Phương pháp Chỉ tiêu tích hợp các yếu tố phát triển tai biến)

- Cơ sở tài liệu

Cơ sở số liệu chính để đưa vào tính toán, sử dụng trong bài báo này là kết quả

nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất giải pháp giảm

thiểu sụt lún trên địa bàn thành phố Cẩm Phả” mã số Đề tài 105/ĐXPS.01/2014) do TS Trần Quốc Cường chủ trì, 2016, trong đó học viên là thành viên tham gia phần chuyên

đề về “Địa chất công trình”

- Bố cục của luận văn

Mở đầu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰ NGHIÊN

CHƯƠNG 3: PHÂN VÙNG NGUY CƠ SỤT ĐẤT KHU VỰC

VEN BIỂN THÀNH PHỐ CẨM PHẢ

2.1 Hiện trạng và đặc điểm tai biến sụt đất

2.2 Điều kiện, nguyên nhân và cơ chế sụt đất

2.3 Phân vùng nguy cơ sụt đất khu vực ven biển thành phố Cẩm Phả

Kết luận

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỤT ĐẤT

KARST VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu sụt đất karst

1.1.1 Trên thế giới

Sụt lún karst là một hiện tượng tai biến địa chất đã và đang xảy ra tại nhiều khu vực karst trên thế giới Dạng tai biến địa chất này gắn liền với hoạt động hòa tan, rửa lũa tạo nên các không gian ngầm trong đá karst (gồm các đá có khả năng hòa tan như cacbonat, dolomit, evaporit, thạch cao…) Karst chiếm khoảng 15% diện tích trên bề mặt trái đất và hàng triệu người sinh sống trên khu vực này Các tai biến karst trong đó

có tai biến sụt lún đã được ghi nhận ở nhiều địa phương, khu vực và quốc gia Do ảnh hưởng, hậu quả của tai biến karst và nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, các nghiên cứu

về karst ngày càng được quan tâm Các công trình công bố của các tác giả như Jenning

1985, White 1988 Ford and Williams 1989, Waltham and Fookes 2003, Beck 2004…đã đưa ra các khái niệm, phân loại hiện tượng sụt lún trên vùng karst Trong các tài liệu này, mỗi hệ thống phân loại dựa trên kinh nghiệm và hiểu biết, tiêu chí riêng của từng nhà nghiên cứu Ví dụ một cách phân chia của Williams (2003) dựa trên cơ chế hình thành hố sụt đã chia thành 4 loại: hố sụt hòa tan, sụp đổ nhanh chóng, rửa trôi đất vào khe karst, sụt lún trên diện rộng

Các phân loại này có thể hợp lý về lý thuyết khoa học Tuy nhiên, trong thực tế

hố sụt có thể được tạo ra từ nhiều cơ chế Vì vậy, trong các phân loại trên, nhiều cơ chế hình thành thực sự mới chỉ là các giả thuyết, những bằng chứng để chứng minh, thuyết phục là khó tìm thấy trong thực tế Mặc dù mỗi nhà nghiên cứu có một cách phân loại riêng, nhưng hầu hết họ đều đồng ý về quá trình dẫn đến sụt lún karst, và điều kiện tiên quyết của hiện tượng này đó là tồn tại không gian ngầm karst (khe nứt, các hốc, hang)

do sự hòa tan, rửa lũa các đá karst theo các đới dập vỡ, nứt nẻ và mặt lớp Thêm vào nữa, hoạt động của nước là yếu tố quan trọng nhất trong việc phát triển phát triển sụt

lún karst Từ kiểu sụt lún chậm hình thành các trũng, phễu karst, sập trần hang do hoạt động hòa tan, rửa lũa dần dần các đá karst…cho đến những kiểu rửa trôi các thành phần đất đá tầng phủ nằm trên đá karst và các khe, hốc karst Ngoài sự ảnh hưởng của

tự nhiên như nước mưa, sự di chuyển, thay đổi mực nước ngầm do chế độ thủy, hải văn, thì các hoạt động nhân sinh tác động đến nước mặt, nước ngầm cũng là nguyên nhân hoặc làm tăng hiện tượng sụt lún karst Theo Waltham và nnk (2005) các nguyên nhân do hoạt động nhân sinh tác động đến sụt lún là:

- Do gia tăng lượng nước chảy tới bề mặt lớp phủ: không kiểm soát hệ thống dòng chảy mặt, vớ đường ống nước, các hố khoan không lấp, tưới tiêu nông nghiệp, rò

rỉ đường ống ngước cấp, thoát

- Do suy giảm mực nước ngầm: bơm hút nước vượt quá giới hạn, thí nghiệm hút nước, tháo khô mỏ

- Do tác động tới bề mặt như: các hoạt động khai đào làm giảm lớp phủ bề mặt, thay đổi lớp phủ thực vật, đổ đắp nền móng, sự thay đổi lên xuống của mực nước

Dự đoán nơi nào, khi nào xảy ra sụt lún karst và xu hướng hố sụt sẽ phát triển như thế nào là chìa khóa để đánh giá và giảm thiểu rủi ro Việc này vẫn đang là được các nhà khoa học nghiên cứu Sụt lún xảy ra do tác nhân là tổ hợp các yếu tố có mối quan hệ phức tạp Một hố sụt có thể xảy ra nhanh đột ngột, cũng có thể kéo dài trong thời gian dài trong nhiều năm thậm chí hàng thế kỷ Chính vì vậy, gần như không thể

dự báo được thời điểm xảy ra, tuy nhiên các khu vực có nguy cơ sụt lún karst thường

có liên quan chặt chẽ với các đới dập vỡ, nứt nẻ Thông tin về đặc tính và phân bố không gian, thời gian của hố sụt trong quá khứ có thể được thu thập từ nhiều nguồn như ảnh vệ tinh, các khu vực karst cổ…nghiên cứu các hành vi trong quá khứ, để đánh giá khả năng phát triển, xảy ra trong tương lai của hố sụt (Brinkman và nnk 2008, Gutierrez và nnk 2008) Một số phương pháp luận đã được phát triển gần đây có thể được áp dụng để dự báo sự xuất hiện và hành vi của hố sụt là: nghiên cứu địa tầng và cấu trúc của trầm tích hình thành sụt lún cụ thể bằng phương pháp phân tích biến dạng

hồi qui và tuổi tuyệt đối cho phép tái tạo lịch sử sụt lún (cơ chế lún, sự dịch chuyển tích lũy, tốc độ lún) Thông tin này có thể được sử dụng làm cơ sở khách quan để dự báo hành vi tương lai của sụt lún (Kanfmann 2014) Các tác giả Lei và nnk 2000, Ziisman

2001, Waltham và nnk 2005, Gao và Alexxander 2008 lưu ý đến các yếu tố chính liên quan đến sụt lún karst cần được đánh giá như về địa chất (cấu trúc thành phần thạch học, mức độ nứt nẻ, ranh giới địa chất, đứt gãy, bề dày tầng phủ…); địa chất thủy văn (cao độ mực nước ngầm, động thái, dòng chảy…); đặc điểm phân bố các hố sụt, các dị thường địa vật lý, các thông số của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT và thông tin cột địa tầng lỗ khoan Mới đây, Denton 2013 gợi ý các vấn đề cần xem xét khi đánh giá sập sụt trên thực tế như đánh giá hiện trạng và phâm tích bối cảnh sụt lún; đánh giá lớp đất phủ và đá gốc, xác định các yếu tố liên quan đến đặc điểm vận động của nước, xác định các đặc trưng karst bề mặt và karst ngầm Tác giả còn đề cập khinh nghiệm và hiểu biết nhất định về karst là điều kiện cần thiết khi đánh giá tai biến địa chất và quản

lý các khu vực karst

Một loại công cụ phát hiện sụt lún karst là các phương pháp địa vật lý, dựa trên sự thay đổi các tính chất vật lý của lớp dưới bề mặt trong vùng lân cận của các hố sụt, ví dụ như các lỗ rỗng (phương pháp đo gravimetric, đo điện, từ trường), sự phân bố trong cấu trúc và phân lớp (phương pháp địa chấn) Một vài nghiên cứu gần đây về sự phát

hiện hố sụt karst thành công với các phương pháp địa vật lý là: A sinkhole close to the

high-speed railway track near Zaragoza, Spain (Mochales et al., 2008); Sinkhole development in Florida, USA (Dobecki and Upchurch, 2006); và Doline detection in Thuringia in Germany (Jahr et al., 2008)

Theo Kanfmann 20114, Các mô hình tính nhạy cảm có thể được tạo ra để phân tích các mối quan hệ thống kê giữa sự phân bố không gian của các hố sụt và các yếu tố nguyên nhân gây ra Khả năng tính toán của mô hình có thể được đánh giá định lượng bằng cách sử dụng một tập hợp các hố sụt đã có, để phân tích nguy cơ sụt lún xảy ra trong khu vực

Một nghiên cứu ứng dụng mô hình tính toán LRM kết hợp với hệ thống thông tin địa lý GIS đã phân tích định lượng các yếu tố ảnh hưởng tới sụt đất và lập bản đồ dễ bị tổn thương ở khu vực làng Jili, Quảng Tây, Trung Quốc 10 yếu tố được chọn để phân tích trong mô hình tính toán là: đặc điểm thạch học, cấu trúc đất, độ sâu nước ngầm, biến động mực nước ngầm, hệ số thấm của đất, độ phát triển đá vôi, khoảng cách tới đứt gãy, khoảng cách tới tuyến giao thông và bề dày lớp phủ Mô hình LRM đã được áp dụng để đánh giá yếu tố nào ảnh hưởng đáng kể đến hố sụt Kết quả cho thấy các yếu

tố đều có ảnh hưởng rõ ràng với những mức độ khác nhau, trong khi đó một yếu tố, là khoảng cách từ giao thông mang giá trị âm, không có tác động đến hiện tượng sụt, được xoá khỏi mô hình LRM

Tóm lại, sập sụt, sụt lún karst là một loại tai biến phức tạp, nguy hiểm và để lại nhiều hậu quả tới đời sống dân sinh Các kết quả nghiên cứu về nguyên nhân của tai biến này cho thấy sự tồn tại của không gian ngầm karst là điều kiện tiên quyết, tiếp đền các hoạt động của con người là yếu tố kích hoạt trong đó chủ yếu là pháo vỡ cân bằng nước trong khu vực Mặc dù đã có tổ hợp nhiều phương pháp tiếp cận khác nhau từ viễn thám, địa chất, địa vật lý, địa chất thủy văn và địa chất công trình, việc xác định phân bố không gian của các hố sụt là rất phức tạp và là thách thức lớn Bên cạnh đó dự báo thời điểm xảy ra là vấn đề không khả thi Tuy nhiên, nghiên cứu tai biến sụt lún karst trên thế giới đã góp phần giảm thiểu hậu quả và cung cấp các thông tin nhằm qui hoạch hợp lý và an toàn trên các khu vực karst trên thế giới

1.1.2 Tại Việt Nam

Nước ta có diện tích đá vôi lên đến 50.000km2, chiếm khoảng 20% tổng diện tích (Phạm Khang, 1991) Ngoài phần lộ ra trên mặt ở vùng trung du và miền núi, diện tích lớn các cấu trúc đá vôi còn bị phủ bởi trầm tích ngay dưới vùng địa hình thấp và đồng bằng, ven biển Các điều kiện tự nhiên về địa chất, khí hậu và thủy văn ở nước ta có

cường độ cao, sự biến động lớn là những yếu tố thúc đẩy quá trình hoạt động sụt lún diễn ra mạnh mẽ hơn các nơi khác Tầm quan trọng và lợi ích của các khu vực kart trong phát triển kinh tế - xã hội tại nhiều địa phương là không thể phủ nhận Tuy nhiên, các nguy cơ liên quan đến tai biến địa chất đã và đang tiềm ảnh ở nhiều khu vực karst ở nước ta, gây ảnh hưởng không nhỏ tới đời sống nhân dân

Tại Việt Nam, trong những năm qua, tai biến sụt đất, lún đất ở vũng karst đã xuất hiện gây thiệt hại về kinh tế, cũng như ảnh hưởng tới đời sống, tinh thần của người dân tại địa phương đó như Sơn La, Ninh Bình, Hòa Bình, Thái Nguyên, Bắc Cạn, Phú Thọ, Thanh Hóa, Tuyên Quang, Hà Nội (Mỹ Đức, Quốc Oai)…Trước thực trạng đó, các nghiên cứu về sụt đất đã được quan tâm đầu tư, và đạt được kết quả đáng ghi nhận

“Nghiên cứu nguyên nhân cơ chế xuất hiện và dự báo vùng tiểm ẩn sụt đất tại thôn Tân

Hiệp-tỉnh Quảng Trị” của Trần Trọng Huệ nnk 2006; “Nghiên cứu đánh giá hiện tượng sụt đất ở khu vực xã Tân Thành (Hàm Yên), Ỷ La (Thị xã Tuyên Quang), xây dựng cơ

sở dự báo nhằm phòng ngừa, giảm nhẹ thiệt hai do sụt đất gây ra” của Phạm Tích

Xuân và nnk 2007; Tại các nghiên cứu này cho thấy, khu vực có diện đá vôi phấn bố rộng, các đá bị dập vỡ mạnh do có nhiều hệ thống đứt gãy theo các phương khác nhau, trong lớp đá vôi tồn tại nhiều hang hốc, tầng chứa nước khe nứt, khe nứt-karst đều có mối quan hệ thủy lực chặt chẽ với nguồn nước mặt và các tầng chứa nước lỗ hổng bên

trên; đây là những yếu tố thuận lợi cho hoạt động karst “Nghiên cứu khoanh vùng dự

báo sụt đất ở huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ-đề xuất các giải pháp phòng tránh và quy hoạch phục vụ phát triển bền vững” của Nguyễn Xuân Huyên và nnk 2008, cho thấy

sụt đất tại khu vực phát triển trên địa hình thung lũng karst, trên các đới dập vỡ kiến tạo mạnh, sự biến động mực nước ngầm lớn, điều kiện địa chất – địa mạo nhạy cảm với quá trình động lực như xói ngầm và cát chảy – là điều kiện quyết định và nguyên

nhân gây nên sụt đất ở đây “Nghiên cứu dự báo khoanh vùng chi tiết nguy cơ sụt nứt

đất dọc đới sông Hồng thuộc một số địa phương thuộc tỉnh Phú Thọ và Vĩnh Phúc, phục vụ quy hoạch khai thác hợp lý lãnh thổ” của Đinh Văn Toàn và nnk 2008 đã xác

định nguyên nhân gây sụt đất chính là do hoạt động kiến tạo phân bố trong vùng, tuy nhiên có phần đóng góp đáng kể của yếu tố mang tính thúc đẩy khác như tính bở rời của trầm tích Đệ tứ, khai thác nước và đá vôi của con người, đặc biệt là hoạt động karst

trong khu vực “Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng, dự báo nguy cơ sụt lún đất và đề

xuất các giải pháp phòng chống, giảm nhẹ thiện hại do sụt lún đất ở tỉnh Thanh Hóa”

của Nguyễn Đăng Túc và nnk 2011 xác định sụt lún đất ở đây chịu ảnh hưởng của 6 yếu tố chính, trong đó đứt gãy kiến tạo là tác nhân chủ đạo ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sụt đất, làm tăng độ nứt nẻ, dập vỡ của đá, tăng độ dày vỏ phong hóa, tăng cường hoạt động karst trong đá vôi; bên cạnh đó, hoạt động nhân sinh là nguyên

nhân thúc đẩy quá trình sụt lún đất ở tỉnh Thanh Hóa tăng lên “Tai biến sụt đất trên

vùng đá cacbonate ở các tỉnh miền núi phía bắc và giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại” của Pham Tích Xuân và nnk 2009 cho thấy hoạt động karst khu vực miền núi

phía Bắc rất đa dạng, đá cacbonat ở đây phân bố rộng, đa dạng về thành phần và độ tuổi, trong đó đá tuổi Paleozoi giữa – muộn và Mezozoi thuận lợi cho phát triển karst hơn so với các đá cổ hơn; nghiên cứu cũng đã phân vùng nguy cơ sụt đất ở khu vực miên núi phía Bắc theo các mức độ khác nhau

Tóm lại, trong các công trình này, điều kiện, nguyên nhân sụt đất đều được nghiên cứu xác định đồng thời theo hai nhóm yếu tố: các yếu tố tự nhiên và các yếu tố nhân sinh Cụ thể là các yếu tố địa chất-thạch học, địa mạo-tân kiến tạo, yếu tố địa chất thủy văn-địa chất công trình được xem như là điều kiện “cần” (nhưng chưa đủ), trong khi các yếu tố khác làm thay đổi động thái tự nhiên của nước dưới đất và yếu tố tác động trên bề mặt là điều kiện các quá trình gây sụt đất Cách tiếp cận để đánh giá điều kiện, nguyên nhân sụt đất trong các công trình này thiên về yếu tố kiến tạo và thạch học

Mới đây, đề tài “Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất giải pháp giảm

thiểu sụt lún đất trên địa bàn thành phố Cẩm Phả” đã có những kết luận bước đầu về

hiện trạng và đặc điểm hố sụt tại khu vực; điều kiện gây ra sụt đất gồm có các yếu tố tự

nhiên là sự tồn tại không gian ngầm karst, các hệ thống đứt gãy theo các phương khác nhau làm đá bị dập vỡ, tăng khả năng bị phong hóa, rửa lũa; tầng xung yếu sét ở trạng thái dẻo chảy lẫn sạn sỏi dễ bị cuốn trôi vào không gian ngầm karst Các nguyên nhân kích thích như dao động mực nước ngầm, hoạt động nhân sinh đắp bờ ngăn dòng suối

là một trong những tác nhân gây sụt đất Nghiên cứu cũng đã sơ bộ chỉ ra cơ chế và phân vùng dự báo nguy cơ sụt đất Tuy nhiên, Phân vùng dự báo nguy cơ sụt đất toàn thành phố mới chỉ căn cứ vào các cấu trúc địa chất thuận lợi (chủ yếu là kiến tạo) cho sụt đất để xây dựng bản đồ nguy cơ phát sinh sụt đất vùng thành phố Cẩm Phả và lân cận Các khu vực trọng điểm được phân vùng dự báo nguy cơ sụt dựa trên việc kết hợp với tài liệu thực địa, tài liệu địa vật lý, tài liệu địa chất công trình Cơ sở thành lập chưa xét được đầy đủ các yếu tố gây sụt đất bằng các chỉ số và phương pháp có tính định lượng cao do hạn chế về điều kiện về kỹ thuật, tài chính và thời gian

1.2 Phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu

Trong nghiên cứu địa chất nói chung và nghiên cứu về tai biến sụt đất nói riêng thì công tác thu tập và tổng hợp tài liệu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu, khu vực nghiên cứu đóng vai trò rất quan trọng, có thể coi là tiền đề để giải quyết các nhiệm vụ tiếp theo Việc thu thập tài liệu giúp có thêm thông tin, rút ngắn được thời gian nghiên cứu, cũng như hỗ trợ việc khảo sát thực địa Đồng thời có cái nhìn tổng quan về vấn đề

và khu vực nghiên cứu cũng như những vấn đề còn tồn đọng

Học viên đã đọc và tham khảo các giáo trình về tai biến, trong đó có tai biến sụt đất Các bài báo trong và ngoài nước về vấn đề sụt đất, để có những kiến thức tổng quan về khái niệm, nguyên nhân, điều kiện hình thành tai biến và phân loại chúng Tìm hiểu, có thêm kiến thức về những đặc điểm riêng của tai biến sụt đất ở những vùng khác nhau Học viên thu thập các tài liệu, bài báo về phương pháp tính toán bằng mô hình chỉ tiêu tích hợp, các ứng dụng mô hình này trong đánh giá tai biến

Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên đã tham khảo, thu thập và tổng hợp các tài liệu về địa chất công trình, địa chất, kiến tạo có liên quan tới khu vực nghiên cứu và vùng lân cận Trong quá trình thu thập và tổng quan tài liệu, học viên đặc biệt quan tâm và sử dụng nguồn tài liệu từ đề tài “Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất giải pháp giảm thiểu sụt lún trên địa bàn thành phố Cẩm Phả” Các số liệu tham khảo và được sử dụng trong luận văn là các thông tin về đặc điểm của 22 hố sụt, 76 hố khoan trong vùng nghiên cứu, các sơ đồ về cấu trúc địa chất, kiến tạo, Số liệu đo đạc, thống kê, phân tích của các mặt cắt đo địa vật lý

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực địa

Công tác khảo sát thực địa được tiến hành tại khu vực huyện Cẩm Sơn, Cẩm Bình vào tháng 7/2017 Mục đích khảo sát nhằm thu thập, điều tra về đặc điểm tự nhiên, các vị trí hố sụt đã xảy ra và hiện trạng hố sụt tại thời điểm hiện tại Khảo sát địa hình, địa mạo có cái nhìn tổng thể về địa hình khu vực nghiên cứu, nhận xét về sự phân

bố của các hố sụt Quá trình khảo sát, học viên đã tới vị trí của các hố sụt trong khu vực nghiên cứu, phỏng vấn người dân địa phương Các hố sụt đã xảy ra đa phần đã được xử lý, trám lấp, để đảm bảo giao thông, cũng như sinh hoạt của người dân

1.2.3 Phương pháp tính toán (Phương pháp Chỉ tiêu tích hợp các yếu tố phát triển

tai biến)

Phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến theo mô hình chỉ tiêu tích hợp là phương pháp phân chia lãnh tổ theo mức độ, khả năng xảy ra tai biến nào đó bằng việc xác định, đánh giá vai trò của các yếu tố phát sinh, phát triển tai biến (gọi tắt là yếu tố) trên

cơ sở hàm mục tiêu và tỷ trọng các yếu tố đó Trình tự các bước phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến thực hiện theo các bước sau:

- Luận chứng hàm mục tiêu và các yếu tố phát sinh, hình thành tai biến

- Định lượng hóa các yếu tố

- Xây dựng mô hình trường biến đổi các yếu tố phát sinh

- Xác định tỷ trọng của các yếu tố: Tính toán hệ số cặp đôi tương quan, xác định hệ số chuẩn, xác định hệ số tương quan nhiều chiều, tính toán tỷ trọng của các yếu tố

- Chuẩn hóa lại các yếu tố

- Tính toán chỉ tiêu tích hợp các yếu tố phát sinh tai biến

- Xây dựng mô hình trường biến đổi chỉ tiêu tích hợp

- Phân vùng nguy cơ phát sinh tai biến

Để xác định hàm mục tiêu và các yếu tố, ta có thể hiểu rằng đặc điểm phát triển của một tai biến địa chất A nào đó, mà trong phương pháp này là cường độ phát triển của tai biến đó (y) phụ thuộc vào đặc điểm của các yếu tố hình thành và phát triển tai biến đó a1, a2,…an Vì vậy, hàm mục tiêu là cơ sở để lựa chọn các yếu tố phát sinh tai biến Với mỗi một loại tai biến khác nhau thì hàm mục tiêu tương ứng khác nhau Ví

dụ như trượt lở, hàm mục tiêu có thể là thể tích khối trượt, hay chiều dài dịch chuyển của khối trượt và các yếu tố có thể ảnh hưởng, gây phát sinh tai biến là độ cao địa hình, góc dốc, độ phân cắt, tính chất cơ lý của đất, lượng mưa…Tai biến xói lở bờ sông, bờ biển hàm mục tiêu có thể là diện tích xói, tốc độ xói và các yếu tố có thể là tính chất cơ

lý của đất bờ, độ dốc của bờ, mức độ uốn cong của sông, dao động mực nước, sức tải

cát của dòng nước… Hàm mục tiêu được coi như hàm số của các y ếu tố K y = f(a 1 ,

a 2 ,…a n)

Sau khi đã xây dựng được hàm mu ̣c tiêu và các yếu tố phát sinh tai biến tương ứng cho phân vùng , tiến hành tính toán lượng hóa các yếu tố Tức là tích toán các giá trị của các yếu tố trong khu vực nghiên cứu

Giai đoa ̣n tiếp theo là xây dựng mô hình trường biến đổi các yếu tố đã được

đi ̣nh lượng Viê ̣c xây dựng mô hình trường biến đổi các yếu tố được tiến hành bằng các tính toán trên mỗi ô của mạng ô cơ sở , tùy vào diện tích vùng nghiên cứu và mức độ

chi tiết để lựa chọn tỷ lệ bản đồ phù hợp, như vậy, mức độ chi tiết, độ phân giải của các



 1

Viê ̣c xác đi ̣nh tỷ tro ̣ng của các yếu tố được tính toán như sau:

1 Tính toán hệ số tương quan cặp đôi giữa tất cả các yếu tố đươ ̣c xét (ri) và xây dựng

ma trâ ̣n của chúng

2 Tính các hệ số tiêu chuẩn hóa (β1, β2, βp),

Trong đó (β1, β2 …βn) là nghiệm của hệ phương trình sau:

n ny

n n y

n n y

r r

r

r r

r

r r

2 2

12 1 2

1 21

2 1 1

yi

ir

1

 (3)

Hê ̣ số tương quan nhiều chiều cho phép xem xét các yếu tố tham gia đánh giá, phân vùng có hợp lý hay không Thực tế hê ̣ số tương quan nhiều chiều R > 0.7 thì các yếu tố lựa cho ̣n là chấp nhận được, nếu hê ̣ số tương quan nhiều chiều nhỏ thì chắc chắn trong viê ̣c xác đi ̣nh các yếu tố còn thiếu một số các yếu tố quan tro ̣ng nào đó

4 Tính toán tỷ trọng của các tham số điều kiện ĐCCT – ĐKT theo công thức sau:





i iy i

iy i i

r

r g

mô hình trường biến đổi của nó Khi có mô hình trường biến đổi của chỉ tiêu thích hợp

và hàm mục tiêu tương ứng tiến hành phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến dựa trên cơ sở hàm mục tiêu và chỉ tiêu thích hợp

1.2.4 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

Các số liệu đều được thống kê và xử lý bằng máy tính nhằm đưa ra các bảng số liệu hoặc các biểu đồ, sơ đồ biểu diễn mối tương quan của các yếu với nhau, và của yếu tố điều kiện, nguyên nhân với hàm mục tiêu

Tổ hợp các phương pháp trên có thể cho phép góp phần luận giải về điều kiện, nguyên nhân, cơ chế sụt đất karst trong khu vực nghiên cứu và cho cơ sở phân vùng nguy cơ tai biến

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1 Vị trí khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu là khu vực ven biển thành phố Cẩm Phả thuộc phường Cẩm Đông, Cẩm Sơn

Hình 2.1: Vị trí khu vực nghiên cứu

2.2 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu

2.2.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất, địa mạo, kiến tạo

Kết quả nghiên cứu cấu trúc địa chất vùng thành phố Cẩm Phả và lân cận của tài liệu Đề tài 105/ĐXPS.01/2014), và được đối chứng bởi các tài liệu khảo sát thực tế đã

cho thấy các đá trong vùng bị cắt phá bởi các hệ thống đứt gãy phương á vĩ tuyến, á kinh tuyến, đông bắc – tây nam và tây bắc – đông nam Các đứt gãy trong vùng nhìn chung có mặt trượt cắm dốc từ 600 đến 900 Trong đó các đứt gãy phương á vĩ tuyến, ở phần phía nam, có mặt trượt nghiêng về phía bắc, đặc biệt là các đứt gãy phát triển trong đá carbonat của hệ tầng Bắc Sơn;

1 Các hoạt động địa chất, kiến tạo gây ra các phá hủy, đứt gãy, khe nứt trong đá carbonat tạo ra đới dập vỡ, thay đổi bề mặt địa hình tạo điều kiện chứa nước và chuyển động của nước cùng với các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm thay đổi làm quá trình phong hóa

đá carbonat tích cực hơn trong các vỉa đá dập vỡ, tạo các điều kiện thuận lợi xuất hiện hang, rãnh karst Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu

Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu (Nguồn: Đề tài 105/ĐXPS.01/2014))

2.2.2 Đặc điểm thuỷ văn, hải văn và địa chất thuỷ văn

b.) Dao động mực NDĐ tại các giếng quan trắc

Trong khu vực nghiên cứu, có 3 điểm đo, quan trắc giao động mực nước dưới đất với tần suất 15 phút/đo trong khoảng thời gian 06 tháng (từ ngày 12 tháng 7 năm

2014 tới ngày 21 tháng 1 năm 2015) Kết quả phân tích mực nước NDĐ từ tài liệuĐề tài 105/ĐXPS.01/2014):

- Tại cả 3 giếng mực nước giếng lên xuống theo chu kỳ khá rõ rệt, mỗi chu kỳ kéo dài từ 38 ngày đến 41 ngày Trong đó điểm đầu và cuối của mỗi chu kì là ngày mực nước ở cả 3 giếng giảm đột ngột , trùng khớp với ngày có lượng mưa cao, trễ hơn ngày triều kiệt từ 9 đến 11 ngày và rơi vào thời kì nước ròng (thời kì biên

và theo ngày

Trong một trường hợp cụ thể : Phân tích dao động mực NDĐ theo tương quan với lượng mưa và thủy triều tại thời điểm xảy ra sụt đất tại Thủy Sơn (3:00 giờ ngày 29/7/2014) cho thấy: ngày 28.7.2014 (trước 01 ngày xảy ra sụt đất), mực nước giếng tại cả 3 điểm quan trắc giảm mạnh từ 24 cm đến 31 cm (bảng 1.1) kèm theo có mưa với lượng mưa đạt tới 77 mm/ngày đồng thời trùng vào khoảng thời gian thủy triều có biên độ triều lớn nhất của tháng 7 (hình 2.3)

Bảng 2.1: Dao động NNĐ tại các điểm quan trắc trước thời điểm xảy ra sụt đất ở Thủy Sơn

Điểm quan trắc Thời gian quan trắc Mực nước (cm)

G1

27/7/2014 16:25 -37.510 28/7/2014 09:40 -69.120

G2

27/7/2014 19:28 -148.496 28/7/2014 09:43 -172.534

G3

27/7/2014 19:42 -345.539 28/7/2014 04:12 -370.425

Hình 2.3: Dao động NDĐ tại các điểm quan trắc theo tương quan lượng mưa và thủy triều

vào thời điểm xảy ra sụt đất tháng 7 năm 2014

Thông qua các minh chứng rõ ràng giữa dao động mực NDĐ đo được tại thời điểm xảy ra sụt đất tại Thủy Sơn, có thể kết luận rằng, sự dao động mực nước dưới đất theo chiều thẳng đứng và đặc biệt theo chiều ngang có vai trò quan trọng trong gây ra sụt đất tại Cẩm Phả Và sự ảnh hưởng của mưa to kéo dài trong nhiều ngày cũng ảnh hưởng đến hiện tượng sụt đất tại đây

2.2.3 Đặc điểm địa chất công trình

Từ kết quả khoan, phân tích kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đất, có thể thấy khu vực nghiên cứu gồm có 5 lớp đất theo thứ tự được thống kê tại bảng 1.2

Bảng 2.2: Tổng hợp các lớp địa chất công trình tại 3 vùng trong khu vực nghiên cứu

Lớp sét pha mầu xám đen lẫn sạn sỏi

Lớp 4 Lớp sét pha màu xám

vàng, nâu vàng lẫn sạn sỏi

Lớp sét pha mầu xám vàng lẫn sạn sỏi Lớp sét pha mầu xám vàng lẫn sỏi sạn

Lớp 1: Lớp đất lấp

Tại khu vực nghiên cứu có đặc thù riêng, đó là vùng đất lấn biển Vật liệu được dùng để chiếm lấp, lấn biển chủ yếu là vật liệu thải mỏ, thành phần bất đồng nhất Chính vì thế, lớp đất phía trên cùng là lớp đất lấp Có màu xám, xám đen Thành phần hỗn tạp gồm cát pha, sét pha lẫn đá dăm, đá tảng, sa thạch Đất thường chặt vừa đến chặt kém (độ chặt của đất thường giảm theo chiều sâu) Hệ số thấm cao

Nguồn gốc đất là đất đồi, đất thải mỏ từ nơi khác chở về và san lấp để tạo mặt bằng xây dựng Bề dày trung bình là 3,5m Theo kết qủa xuyên tiêu chuẩn SPT và phân tích thành phần một số mẫu lấy tại lớp đất san lấp cho thấy lớp này có một số chỉ tiêu cơ bản sau:

+ Chỉ số xuyên tiêu chuẩn: N30 = 6

+ Cường độ kháng nén tiêu chuẩn: R0 = 1,2Kg/cm2

+ Tổng Modun biến dạng: E0 = 60Kg/cm2

Lớp 2: Lớp cát lẫn sạn sỏi và bụi sét

Lớp này phân bố rất ít gặp trong khu vực nghiên cứu, phân bố trong khoảng từ 3-4m dưới mặt đất Lớp này có thể có nguồn gốc hình thành từ trầm tích biển cùng với hoạt động mạnh của hệ thống cây bụi ven bờ tạo thành Thành phần lớp này tương đối đồng nhất chủ yếu là cát hạt nhỏ hạt mịn màu xám ghi, xám đen trạng thái chặt xốp Cao độ mặt lớp thay đổi từ: 1.5m đến 4.0m

Cao độ đáy lớp thay đổi từ: 3.0m đến 5.0m

Bề dày lớp trung bình là 1.5m

Giá trị trung bình của thí nghiệm SPT là Ntb/30cm = 5 búa

Kết quả tính toán cho mô đun tổng biến dạng Eo = 45 KG/cm2

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất cát lẫn sạn sỏi và bụi sét

Stt Các chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị tiêu chuẩn

Lớp 3: Lớp sét pha lẫn sạn sỏi mầu xám đen

Lớp sét pha lẫn sạn sỏi mầu xám đen, trạng thái dẻo cứng Tính chất cơ lý của lớp đấy này được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất sét pha lẫn sạn sỏi màu xám đen

Stt Các chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị trung bình

Lớp 4: Lớp sét pha mầu xám vàng lẫn sạn sỏi

Lớp sét pha mầu xám vàng lẫn sạn sỏi, thành phần chủ yếu là đất sét, sét pha, lẫn đá dăm, sạn sỏi, đá cục (đá vôi phong hóa vớ vụn), trạng thái dẻo chảy, màu vàng, nâu vàng Tính chất cơ lý của lớp đất này được thể hiện ở bảng dưới đây:

Bảng 2.5: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất sét pha màu xám vàng lẫn sạn sỏi

Stt Các chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị trung bình

Bảng 2.6: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đá carbonat

Stt Các chỉ tiêu cơ lí Kí hiệu Đơn vị Giá trị trung bình

10 Cường độ kháng nén khô gió σnk Kg/cm2 730

11 Cường độ kháng nén bão hòa σnb Kg/cm2 691

Trong đó, có 2 lớp đất là lớp 1 - đất lấp và lớp 4 - lớp sét pha màu xám vàng lẫn sạn sỏi là 2 lớp đất có ảnh hưởng tới tai biến sụt đất tại khu vực nghiên cứu

Lớp 1: Đất lấp

Trên phần lớn diện tích nghiên cứu, đất lấp có thành phần là đá, dăm, phế thải xây dựng lẫn cát sạn Đôi nơi đất lấp có lẫn nhiều cám than, sạn cát Đất có trạng thái rời rạc

Trong lớp đất lấp tồn tại mực nước dưới đất Nước dưới đất ở tầng này đã gặp ở tất cả các lỗ khoan, và thường nằm ở độ sâu 1-3m dưới mặt đất Qua nghiên cứu hiện trạng sụt đất, cho thấy các hố sụt chỉ xẩy ra ở các khu vực mà trên bề mặt có đất lấp,

đất rời, đất đã bị đào bới san lấp… có chứa nước Đặc điểm này gặp ở tất các vị trí đã

xẩy ra sụt đất Sự hình thành của các loại đất này trong quá trình phát triển đô thị Cẩm Phả kéo theo sự hình thành tầng chứa nước dưới đất nông gần bề mặt có tác động tới quá trình phát triển hố sụt Tại Cẩm Đông các lớp này có chiều dầy trung bình 4m, mực nước ngầm trong tầng nằm cách mặt đất 1,5- 2,0m Tại Quảng Hồng (Cẩm Sơn), các lớp này có chiều dầy tới 7,1m, mực nước ngầm nằm ở độ sâu khoảng 2m Tương tự như vậy, tại Thủy Sơn tầng đất lấp- đất rời dầy 2,5- 6,5m, mực nước ngầm dao động trong khoảng 0,5- 2,0m

Việc gia tăng chiều dày lớp đất lấp cũng làm gia tăng tải trọng lên các tầng đất phía dưới tạo điều kiện thuận lợi cho lún, sụt

Lớp 4: Lớp sét pha mầu xám vàng lẫn sạn sỏi

Lớp đất này có mầu xám vàng đặc trưng (Hình 2.4) và bắt gặp ở tất cả các lỗ khoan trong vùng nghiên cứu Lớp sét pha mầu xám vàng lẫn sạn sỏi phủ trực tiếp lên

đá carbonat hệ tầng Bắc Sơn nằm dưới, trên khắp khu vực nghiên cứu

Đây là đất lẫn nhiều sỏi sạn Đôi nơi có các lớp cát sạn nằm trên và lót đáy Đất phức hệ này thường có mầu vàng Phần ở địa hình cao thường có mầu vàng đậm loang

lổ Cấc lớp đất nằm thấp bị phủ bởi các phức hệ trẻ hơn thường có mầu vàng nhạt phớt xám

Hình 2.4: Mẫu lõi khoan CP03, lớp sét pha màu nâu vàng lẫn sạn sỏi, mẫu ở độ sâu 7,2-7,4m

Tại vùng Cẩm Đông, lớp đất này đạt tới chiều dày 15m tại khu liên cơ ở phía tây Quảng trường, chiều dầy lớp và tại khu Ngân hàng Nông nghiệp chiều dầy biến thiên khoảng 6-14m Ở vùng Cẩm Sơn, lớp đất này có chiều dầy 2,1-2,7m ở khu vực Quảng Hồng, 8m ở khu vực tập thể Đá Mài, 8m-18m ở khu vực trường tiểu học Cẩm Sơn Tại Thủy Sơn, Lớp đất này có mầu xám vàng đặc trưng và bắt gặp ở các lỗ khoan CP05 và LK9 Trong khi đó tại các lỗ khoan vào hố sụt thì không gặp nguyên vẹn lớp đất này

mà chỉ còn dấu tích của chúng ở dạng hỗn tạp bùn cát sạn lỏng, mầu xám vàng Các lỗ khoan khoan vào hang ngầm gần các vị trí sụt cho thấy trong các hang đều có lắng đọng các vật liệu sét ở trạng thái chẩy, dẻo chẩy mầu xám vàng

Lớp đất này xuất lộ ngay trên bề mặt ở vùng trọng điểm Cẩm Sơn, trên toàn bộ dải cao phía Bắc, tính từ rìa phía Tây (Trường Tiểu học Cẩm Sơn) tới rìa phía Đông (khu nghĩa trang Trung Sơn)