Tài liệu Biến dạng dư của nền đất khi động đất mạnh ở Hà Nội - Nguyễn Đức Mạnh: ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 3
BIẾN DẠNG DƯ CỦA NỀN ĐẤT
KHI ĐỘNG ĐẤT MẠNH Ở HÀ NỘI
NGUYỄN ĐỨC MẠNH*
Residual deformation of ground during strong earthquake in Ha Noi
Abstract: Maximum earthquake occurred in Ha Noi City in 1277 and
1285 with respective level of 7-8 MSK-64. During a strong earthquake,
the geological phenomenon of ground subsidence, cracked soil,
landslide, soil liquefaction,... can occur. From the qualitative analysis
and quantitative forecast, it is allowed to evaluate and predict the danger
caused by the residual deformation of the ground during strong
earthquakes in Ha Noi City.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
Khi động đất mạnh thƣờng xuất hiện biến
dạng thứ cấp trên mặt đất. Chúng đƣợc hình
thành do kết quả của những dao động địa chấn,
với các loại đất đá kém ổn định và không bền sẽ
hình thành biến dạng dƣ. Biểu hiện của biến
dạng dƣ này khi động đất là hiện tƣợng sụt lún
mặt đất, nứt đất, sụt hay trƣợt lở các bờ dốc, hóa
lỏng của cát,[11].
Hà Nội...
7 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 452 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Biến dạng dư của nền đất khi động đất mạnh ở Hà Nội - Nguyễn Đức Mạnh, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 3
BIẾN DẠNG DƯ CỦA NỀN ĐẤT
KHI ĐỘNG ĐẤT MẠNH Ở HÀ NỘI
NGUYỄN ĐỨC MẠNH*
Residual deformation of ground during strong earthquake in Ha Noi
Abstract: Maximum earthquake occurred in Ha Noi City in 1277 and
1285 with respective level of 7-8 MSK-64. During a strong earthquake,
the geological phenomenon of ground subsidence, cracked soil,
landslide, soil liquefaction,... can occur. From the qualitative analysis
and quantitative forecast, it is allowed to evaluate and predict the danger
caused by the residual deformation of the ground during strong
earthquakes in Ha Noi City.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
Khi động đất mạnh thƣờng xuất hiện biến
dạng thứ cấp trên mặt đất. Chúng đƣợc hình
thành do kết quả của những dao động địa chấn,
với các loại đất đá kém ổn định và không bền sẽ
hình thành biến dạng dƣ. Biểu hiện của biến
dạng dƣ này khi động đất là hiện tƣợng sụt lún
mặt đất, nứt đất, sụt hay trƣợt lở các bờ dốc, hóa
lỏng của cát,[11].
Hà Nội nằm trong vùng hoạt động địa chấn
khá cao [1,2,6,8], nguy cơ xảy ra biến dạng dƣ
khi động đất mạnh ở thành phố là tiềm tàng,
song cho tới nay số lƣợng các công trình nghiên
cứu về vấn đề này chƣa nhiều nên việc thiết kế
biện pháp phòng chống khi xây dựng liên quan
đến chúng cũng chƣa xem xét đúng mức.
2. ĐỘNG ĐẤT Ở HÀ NỘI
Theo kết quả nghiên cứu của Viện Vật lý Địa
cầu và Viện địa chất thuộc Viện Hàn lâm khoa
học và Công nghệ Việt Nam [1,2,6,8], thành
phố Hà Nội có thể xảy ra động đất mạnh với
Magnitude tới 6,1 – 6,2, tƣơng ứng cấp 8 thang
MSK-64, ở độ sâu chấn tiêu 15 – 20 km liên
quan đến hoạt động của các đứt gãy sâu sông
* Đại học Giao thông vận tải
Số 3 phố Cầu Giấy, Đống Đa, Hà Nội
Tel: (+84) 90 4679768
Email: ndmanhgeot@gmail.com
Hồng và sông Chảy. Bên cạnh đó, vùng Hà Nội
còn chịu ảnh hƣởng của động đất từ các nguồn
sinh chấn lân cận do các đứt gãy sông Lô, Vĩnh
Ninh, Đông Triều và sông Đà gây ra.
Trong “Danh mục động đất Việt Nam”, động
đất mạnh cấp 7 – 8 đã từng xảy ở Hà Nội. Cho
đến nay, đã xác định đƣợc trên 152 trận động đất
xảy ra ở thành phố và vùng lân cận, trong đó có 2
trận cấp 7 – 8 (1277 và 1285), 4 trận cấp 7, còn
lại là động đất nhỏ hơn cấp 7. Các trận động đất
mạnh xảy ra trong thời gian gần đây nhƣ động
đất Lục Yên – Yên Bái năm 1953 và 1954 với M
= 5,1 và M = 5,3 (tƣơng ứng cấp 7), động đất
Yên Lạc – Phú Thọ ngày 20/9/1958 với M = 5,3
(tƣơng ứng cấp 6), động đất Tân Yên – Bắc
Giang ngày 12/6/1961 với M = 5,9 (tƣơng ứng
cấp 7), động đất Tuần Giáo – Lai Châu ngày
24/6/1983 với M = 6,8 (tƣơng ứng cấp 8), và
động đất Yên Thế ngày 6/1/1987 với M = 5,1.
Tình hình động đất nêu trên rõ ràng là yếu tố
nguy hiểm không thể không tính đến khi xây
dựng công trình ở Hà Nội, đặc biệt quan trọng
khi mà qui mô các công trình cũng nhƣ chiều cao
các tòa nhà xây dựng ngày càng lớn. Các thành
tạo đất yếu bão hòa nƣớc hệ tầng Hải Hƣng hay
Thái Bình có chiều dày lớn, phân bố gần mặt đất
không chỉ làm tăng thêm cấp động đất đến 1 - 1,5
cấp [11], mà còn tăng khả năng và mức độ biến
dạng dƣ nền đất khi có động đất.
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 4
Hình 1. Tâm chấn và các vùng sinh chấn ở
miền Bắc (nguồn Viện Vật lý Địa cầu, 2007)
3. SƠ LƢỢC ĐỊA CHẤT VÙNG HÀ NỘI
Phần lớn diện tích Hà Nội nằm trong đới
sụt địa hào trung tâm của trũng Hà Nội (trũng
sông Hồng) thuộc miền kiến tạo Đông Bắc –
Bắc Bộ, đới này nằm kẹp giữa các đứt gãy sâu
Sông Chảy ở phía Tây Nam và Sông Lô phía
Đông Bắc, đồng thời cắt qua cấu trúc Trung
Tâm và Đông Bắc thuộc hệ chuẩn uốn nếp
Đông Việt Nam, còn phía Tây Nam giáp với
hệ uốn nếp Tây Việt Nam. Với đặc điểm nhƣ
vậy, địa chất Hà Nội gắn liền với các đặc điểm
chung của trũng Hà Nội, với cấu trúc kiến tạo
rất phức tạp, mức độ động và dập vỡ vỏ Trái
Đất mạnh. Nguồn gốc của mọi vận động nội
sinh vùng Hà Nội chịu ảnh hƣởng của sự vận
hành hai hệ đứt gãy Sông Hồng và Đông Triều
[2,6,8].
Trên mặt cắt Kainozoi vùng Hà Nội phát
triển đầy đủ các thành tạo Oligocen (E3),
Neogen (N) và Đệ Tứ (Q). Với nền trầm tích Đệ
Tứ khá dày, có thể đạt trên 120m, đến nay và
trong tƣơng lai đối tƣợng này chủ yếu đƣợc khai
thác và sử dụng cho mục đích xây dựng công
trình tại Thủ đô. Từ dƣới lên trên, các thành tạo
Đệ Tứ khu vực Hà Nội gồm hệ tầng Lệ Chi
(aQIlc), Hà Nội (a,apQII-III
1
hn), Vĩnh Phúc
(a,lbQIII
2
vp), Hải Hƣng (m,lb,bQIV
1-2
hh) và Thái
Bình (a,alb,aQIV
3
tb) [2,7,9].
Các thành tạo trầm tích hệ tầng Lệ Chi và Hà
Nội phân bố rộng khắp thƣờng nằm dƣới sâu,
đƣợc lộ ra ở phần rìa đồng bằng (vùng đồi gò
Sóc Sơn). Đây là tầng chịu lực quan trọng cho
móng cọc đối với các công trình lớn trên địa bàn
thành phố.
Hệ tầng Vĩnh Phúc có nguồn gốc sông, hồ và
hồ-đầm lầy đƣợc phân bố rộng rãi trong vùng
Hà Nội, đƣợc lộ ra ở Đông Anh, Mê Linh, Sóc
Sơn và một vài nơi trong thành phố còn lại phân
bố dƣới các trầm tích trẻ hơn.
Những thành tạo trầm tích cuội, sỏi và cát
của các hệ tầng Lệ Chi, Hà Nội và Vĩnh Phúc là
tầng chứa nƣớc Pleistocen (qp) phong phú và
quan trọng của Hà Nội.
Các thành tạo Holocen dƣới – giữa hệ tầng
Hải Hƣng có nguồn gốc hồ-đầm lầy, biển và
đầm lầy. Thành phần gồm sét, sét pha dẻo chảy
đến chảy lẫn tàn tích hữu cơ, sét xám xanh đặc
trƣng và than bùn.
Hệ tầng Thái Bình là trầm tích Đệ Tứ trẻ
nhất, phân bố rộng rãi. Gồm các thành tạo trầm
tích sông, sông-hồ-đầm lầy, thành phần là cát
thô, cát vừa có khi lẫn sạn, cát nhỏ và cát bụi
(nằm dƣới), và cát pha, sét pha ít gặp sét, có nơi
lẫn tàn tích hữu cơ (nằm trên). Hay các trầm tích
bãi bồi và lòng sông, với thành phần gồm cuội,
sỏi, cát lẫn cát pha hay sét pha thấu kính (nằm
dƣới) và cát pha, sét pha (nằm trên).
Các trầm tích cát hệ tầng Thái Bình thƣờng
có trạng thái rời rạc đến chặt vừa, bên dƣới có
nơi trạng thái chặt, chiều sâu phân bố 4 – 8m, có
nơi 12 – 18m, chiều dày thƣờng 12 – 20m, phần
ven sông có thể tới hơn 20m. Các thành tạo cát
hệ tầng Thái Bình là tầng chứa nƣớc Holocen
(qh) khá phong phú trong không gian ngầm
thành phố.
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 5
Với ba tầng đất yếu Vĩnh Phúc, Hải Hƣng và
Thái Bình có nguồn gốc hồ-đầm lầy hay đầm
lầy, đan xen là các trầm tích bở rời chứa nƣớc
của các hệ tầng Thái Bình và Vĩnh Phúc, cùng
với cấu trúc kiến tạo phức tạp tạo nên tính đặc
thù của không gian ngầm vùng Hà Nội.
4. CÁC BIỂU HIỆN BIẾN DẠNG DƢ
CỦA NỀN ĐẤT CÓ THỂ PHÁT SINH KHI
ĐỘNG ĐẤT MẠNH Ở HÀ NỘI
Kết quả phân vùng nhỏ động đất tại Hà Nội
cho thấy, các khu vực có mặt tầng cát Thái Bình
trạng thái rời rạc bão hòa nƣớc, tầng đất yếu hệ
tầng Thái Bình hay Hải Hƣng có chiều dày lớn,
phân bố gần mặt đất và mực nƣớc ngầm cách
mặt đất <1,0m, động đất cực đại có thể đạt tới
cấp 9 theo thang MSK-64 [1,12].
Theo Wilson và Keefer (1985), mức độ nhạy
cảm trƣợt lở đất nền đƣợc đánh giá theo thang
đo từ cấp I đến X theo điều kiện nền đất và giá
trị góc nghiêng của bờ dốc. Điều kiện nền đất
đƣợc đánh giá trên cơ sở mực nƣớc ngầm và ba
nhóm đơn vị địa chất gồm: nhóm A (loại đất đá
với góc ma sát trong có hiệu ‟=35o, lực dính
đơn vị có hiệu c‟=300 psi), nhóm B (‟=35o,
c‟=0) và nhóm C (‟=20o, c‟=0). Điều kiện về
mực nƣớc ngầm đƣợc phân thành hai trƣờng
hợp: Khô (khi mực nƣớc ngầm dƣới chân dốc),
và ƣớt (khi mực nƣớc ngầm sát mặt đất). Theo
đó, khi động đất cấp 7 – 8 (MSK-64) (tƣơng
ứng gia tốc nền 0,1 – 0,2 %g), nguy cơ trƣợt lở
đất bắt đầu xảy ra nhƣ sau: với đất đá nhóm C
trạng thái khô khi góc nghiêng bờ dốc từ 5 độ
còn trạng thái ƣớt 3 độ; đất đá nhóm B trạng
thái khô – 10 độ và ƣớt 5 độ, và đất đá nhóm A
trạng thái khô – 15 độ và ƣớt 10 độ.
Sự có mặt phổ biến của các thành tạo đất sét
pha, cát pha hay đất cát hệ tầng Thái Bình
(a,alb,aQIV
3
tb) với kết cấu kém chặt, có chỗ
bão hòa nƣớc phân bố dọc theo các bờ sông
Hồng, sông Đuống với góc dốc thƣờng lớn hơn
15
o
(thƣờng 15 – 30o, thậm chí 60 – 80o) là
điều kiện thuận lợi và rất dễ xảy ra sự dịch
chuyển trọng lực (sụt, trƣợt lở) khi động đất
mạnh đến cấp 8 (Popov E.V., 1973, 1974,
1975, 1976, 1978, 1984, 1992). Bên cạnh đó,
các khu vực địa hình có chênh cao khác nhƣ bờ
các hệ thống kênh, sông, hồ, đê trong thành
phố hay các khu vực sƣờn đồi, núi ở Sóc Sơn,
Thạch Thất, Chƣơng Mỹ, Ba Vì đều là những
nơi có tính “nhạy cảm” với khả năng trƣợt lở
bờ dốc khi động đất mạnh cấp 7-8 trên địa bàn
thành phố [11].
Theo Medvedev X.V. (1962) và Dedov E.V.
(1967) khe nứt bắt đầu xuất hiện ở nền đất ẩm
ƣớt khi động đất cấp 6 (MSK-64) nhƣng bề rộng
không vƣợt quá 1cm. Và khi động đất cấp 7,
khe nứt nhỏ bắt đầu xuất hiện trên nền đất khô,
và với cấp 8 khe nứt rộng một vài centimet xuất
hiện trong loại nền đất này. Còn khi động đất ở
cấp 9, khe nứt trên nền đất có thể xuất hiện với
mật độ cao và bề rộng đến hàng chục centimet,
đặc biệt có thể xuất hiện nhiều tại các khu vực
bờ dốc hay bờ sông.
Bảng 1 chỉ ra rằng, qui mô các khe nứt xuất
hiện khi động đất không chỉ phụ thuộc vào
cấp động đất, mà còn loại đất nền và địa hình
khu vực.
Nhƣ vậy, với sự có mặt của lớp đất lấp dày
tới 4 – 7m tại nhiều nơi ở nội đô, hay các tầng
đất cát bão hòa kém chặt hệ tầng Thái Bình và
Vĩnh Phúc có chiều dày lớn, hoặc các tầng đất
sét pha rất phổ biến của hệ tầng Thái Bình phân
bố ngay trên mặt [7,9,11], nếu động đất cấp 7 –
8 xảy ra trên địa bàn Hà Nội, các khe nứt dài
hàng chục mét, rộng đến 0,7m và sâu đến 1,5m
có thể xuất hiện tại nhiều khu vực khác nhau
trên địa bàn thành phố.
Sụt lún mặt đất là một dạng biểu hiện nguy
hiểm khác của biến dạng dƣ có thể phát sinh khi
động đất mạnh. Các kết quả nghiên cứu của
Popov E.V. cho rằng, độ sụt lún nền đất lấp khô
có thể đạt 0,1m khi động đất cấp 7, 1,5m – cấp 8
và đến 3m – cấp 9. Còn với nền đất cát và cát
pha chứa nƣớc, độ lún đến 0,1m khi động đất
cấp 7, đến 0,7m – cấp 8 và có thể đạt 1,5m ở
động đất cấp 9.
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 6
Bảng 1. Qui mô các khe nứt có thể xảy ra khi động đất mạnh
tại Hà Nội nơi có địa hình bằng phẳng hay gần bằng phẳng của một số loại
nền đất khác nhau theo phƣơng pháp đánh giá Medvedev X.V. (1977)
Loại đất nền
Đặc trƣng
khe nứt
Cƣờng độ động đất, I (cấp theo MSK-64)
6 7 8 9 10
Đất lấp, đất san
gạt, đất đắp không
chặt
Dài, m 0,5 - 2 3 - 5 10 - 100 300 - 500 500 - 1000
Rộng, m 0,005 - 0,01 0,03 -0,05 0,1 - 0,5 0,8 - 2 1,0 - 3,0
Sâu, m 0,1 - 0,5 0,5 - 1,0 1,0 - 1,5 1,0 - 1,5 3,0 - 5,0
Đất cát
Dài, m - 2 - 4 5 - 10 80 - 200 200 - 500
Rộng, m - 0,05 - 0,1 0,5 - 0,7 0,7 - 1,0 1,0 - 1,5
Sâu, m - 0,2 - 0,3 0,5 - 0,8 1,0 - 1,2 1,2 - 1,5
Sét pha
Dài, m 0,5 - 2 3 - 5 10 - 50 300 - 1000 500 - 2000
Rộng, m 0,05 - 0,1 0,2 - 0,5 0,3 - 0,6 1,0 - 2,0 1,5 - 2,5
Sâu, m 0,1 - 0,5 0,5 - 1,5 1,0 - 5,0 5,0 - 10 3 - 5
Đất rời hạt thô
Dài, m - - 100-30) 200 - 500 700 - 2000
Rộng, m - - 0,1 - 0,2 0,2 - 0,5 0,5 - 0,8
Sâu, m - - 0,2 - 0,5 0,5 - 1,0 1,0 - 3,0
Theo Medvedev X.V. (1962), Steinberg V.V.
và nnk (1992), độ lún của nền đất khô có kết
cấu tự nhiên khi động đất cấp 7 có giá trị không
lớn (0,005 – 0,012m), nhƣng động đất cấp 9 có
thể đạt 0,1 – 0,4m. Trong khi đó, với nền đất cát
bão hòa nƣớc độ lún có thể đạt 0,01 – 0,1m khi
động đất cấp 7, 0,3 – 0,5m khi động đất cấp 9 –
10. Và với nền đất loại sét chứa nƣớc cũng có
độ lún lớn hơn khi ở trạng thái khô.
Với cấu trúc nền đất trầm tích Đệ Tứ khá dày
nhƣ ở thành phố Hà Nội, đặc biệt là sự có mặt
phổ biến tầng đất lấp khá dày trong khu vực nội
đô cũng nhƣ sự phát triển rộng khắp các thành
tạo trầm tích cát chứa nƣớc kém chặt (hệ tầng
Thái Bình), hay trầm tích loại sét bão hòa (hệ
tầng Thái Bình và Hải Hƣng) ở phần trên của
mặt cắt cấu trúc nền, nguy cơ về sự sụt lún mặt
đất có thể đạt 0,3 – 0,7m tại nhiều nơi trong
thành phố khi động đất mạnh cấp 7 – 8 là tiềm
ẩn và cần phải tính đến khi thiết kế xây dựng.
Khi bị chấn động cát đƣợc lèn chặt, áp lực
nƣớc lỗ rỗng lúc này đột ngột tăng cao. Trong
thời gian ngắn áp lực tăng cao của nƣớc lỗ rỗng
không kịp tiêu tán làm cho áp lực có hiệu truyền
qua tiếp xúc trực tiếp bề mặt giữa các hạt cát
giảm đi. Khi áp lực nƣớc lỗ rỗng khắc chế đƣợc
áp lực có hiệu thì cát bão hòa biến thành chảy,
gần nhƣ một dịch thể, mất đi sức chống cắt và
khả năng chịu tải – đất bị hóa lỏng. Nếu cát ở
nền công trình bị hóa lỏng sẽ gây phá hủy các
công trình.
Một trong những phƣơng pháp đánh giá độ
nhạy cảm hóa lỏng của nền đất khá đơn giản
và thông dụng hiện nay là sử dụng bản đồ địa
chất, địa chất công trình khu vực nghiên cứu
kết hợp với thang độ nhạy cảm của Youd T.L.
và Perkins D.M. (1978, 1985). Sử dụng
phƣơng pháp này, cho phép đánh giá độ nhạy
cảm hóa lỏng nền đất khi động đất theo sự
phân bố các trầm tích bão hòa chƣa cố kết và
tuổi địa chất của chúng tại Hà Nội đƣợc thể
hiện trên Bảng 2.
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 7
Bảng 2. Cấp độ nhảy cảm khả năng hóa lỏng của nền đất khi động đất mạnh ở Hà Nội
theo phƣơng pháp Youd và Perkins
Hệ tầng
trầm tích
Ký hiệu
địa chất
Tuổi địa chất Độ nhạy cảm khả năng hóa lỏng
Thái Bình
aQIV
3
tb2 Trầm tích hiện đại Cao
albQIV
3
tb1
Holocen
Trung bình
aQIV
3
tb1 Trung bình – cao
Hải Hƣng
mQIV
1-2
hh2 Rất thấp – thấp
lbQIV
1-2
hh1 Trung bình
Vĩnh Phúc
lbQIII
2
vp3
Pleistocen
Trung bình
lQIII
2
vp2 Rất thấp – thấp
aQIII
2
vp1 Trung bình
Hà Nội a,apQII-III
1
hn Thấp
Lệ Chi aQIlc Thấp
Để đánh giá, dự báo và nghiên cứu khả
năng hóa lỏng của cát khi động đất, các
phƣơng pháp phổ biến hơn cả thƣờng dùng là
dựa trên thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT).
Phƣơng pháp đơn giản dự báo khả năng hóa
lỏng của cát theo SPT và độ sâu đƣợc đề xuất
bởi Y. Koizumi (1966), H. Kishida (1969) và
M. Saito (1971). Kết quả đánh giá khả năng
hóa lỏng theo phƣơng pháp này cho các trầm
tích cát hệ tầng Thái Bình và Vĩnh Phúc đƣợc
thể hiện trên Hình 2.
Hình 2 cho thấy, chỉ số SPT chủ yếu phân
bố vùng nguy cơ hóa lỏng cao (Vùng số 1),
nghĩa là đất cát Hệ tầng Thái Bình và Vĩnh
Phúc đều có thể xảy ra hóa lỏng khi động
đất mạnh.
Việc dự báo định lƣợng về khả năng hóa lỏng
của cát khi động đất, thƣờng tiến hành qua việc
xác định hệ số an toàn chống hóa lỏng theo
công thức trong các tiêu chuẩn thiết kế Cầu
Đƣờng của Nhật Bản hay công thức của H.B.
Seed và I.M. Idriss (1971).
H, M
KPN302010 0
0
5
10
15
20
1
2
Hình 2a. Khả năng hóa lỏng của trầm tích cát
bão hòa hệ tầng Thái Bình
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 8
Để đánh giá khả năng hóa lỏng của nền đất
khi động đất mạnh ở Hà Nội, lựa chọn hai vị trí
có cấu trúc nền điển hình là Km61 đê hữu sông
Hồng (khu vực Tứ Liên – Nghi Tàm – Quảng
An) và tại vị trí lỗ khoan A3 (khu vực khách sạn
Horizon – Cát Linh) của dự án xây dựng tuyến
Metro thí điểm Nhổn – Ga Hà Nội. Các thông
số động đất vùng Hà Nội sử dụng để đánh giá
khả năng hóa lỏng đƣợc căn cứ theo kết quả
nghiên cứu của Viện Vật lý Địa cầu, với độ
mạnh M = 6,2, tƣơng ứng cấp 8 thang MSK-64
cho nền “chuẩn” ở Hà Nội, hệ số Kh = 0,17,
nguồn sinh chấn là các đứt gãy sông Hồng và
sông Chảy ở khoảng cách tâm chấn nhỏ hơn
60km, gia tốc nền cực đại chu kỳ 1000 năm amax
= 170 cm/s
2
[4].
2
20
15
10
5
0
0 10 20 30 NKP
MH,
1
Hình 2b. Khả năng hóa lỏng của trầm tích cát
bão hòa hệ tầng Vĩnh Phúc
Kết quả tính toán theo cả hai phƣơng pháp
định lƣợng nêu trên cho thấy, khi động đất
mạnh đạt tới cấp 8 (MSK-64) ở Hà Nội nền đất
có thể bị hóa lỏng. Sự hóa lỏng có thể xảy ra
trong các tầng đất cát pha, cát bụi, cát mịn hay
cát nhỏ bão hòa nƣớc hệ tầng Thái Bình, khi
mực nƣớc dƣới đất nhỏ hơn 3m.
Với tầng cát pha Thái Bình, hiện tƣợng hóa
lỏng xảy ra khi trị số SPT bé hơn hay bằng 10,
còn tầng cát Thái Bình – SPT 15 búa. Chiều
sâu cát có bị hóa lỏng có thể đạt đến 18m. Các
tầng đất sét hay sét pha trong không gian ngầm
thành phố không bị hóa lỏng khi động đất mạnh.
Cát hệ tầng Vĩnh Phúc nằm sâu (>20m) không
bị hóa lỏng khi động đất cấp 8.
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Đặc điểm đặc thù về địa hình, thủy văn của
sông Hồng, địa chất công trình và địa chất thủy
văn là những yếu tố cơ bản quyết định đến khả
năng xuất hiện cũng nhƣ mức độ nguy hiểm của
các hiện tƣợng trƣợt lở đất, sụt lún, nứt mặt đất
hay hóa lỏng của nền đất khi động đất mạnh cấp
7 – 8 (MSK-64) tại Hà Nội.
Ngoài những nguy hiểm về sự rung động
nền đất, các biểu hiện biến dạng dƣ của đất
nền khi động đất không thể không tính đến
trong công tác khảo sát địa kỹ thuật và thiết kế
kháng chấn cho các công trình xây dựng trên
địa bàn thành phố, đặc biệt các công trình giao
thông ngầm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Đình Xuyên, Nghiên cứu xác
định các thông số địa chấn phục vụ thiết kế
công trình Keangnam Landmark Tower, Viện
Vật lý Địa cầu, (2007).
2. Nguyễn Đức Đại và nnk, Báo cáo điều tra
địa chất đô thị thành phố Hà Nội, thuộc
“Chƣơng trình địa chất đô thị Việt Nam”, Tổng
cục Địa chất Việt Nam, Hà Nội, (1996).
3. Nguyễn Đức Mạnh, “Hệ thống hóa các
quá trình và hiện tƣợng tự nhiên và nhân sinh để
khai thác an toàn và hiệu quả không gian ngầm
đô thị Hà Nội”, Tạp chí Xây dựng – BXD, (01),
(2013), tr.63-66.
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 9
4. Nguyễn Đức Mạnh và nnk, “Khả năng
hóa lỏng của nền đất khi động đất và ảnh hƣởng
của nó đến khai thác không gian ngầm ở Hà
Nội”, Tuyển tập các báo cáo Hội nghị KHCN
chào mừng kỷ niệm 55 thành lập viện KH và CN
GTVT, Hà Nội, (2012), tr.265-272.
5. Nguyễn Đức Mạnh, Nguyễn Ngọc Lân,
“Địa môi trƣờng với khai thác và sử dụng hiệu
quả không gian ngầm đô thị Hà Nội”, Tạp chí
Khoa học Giao thông Vận tải – Trường ĐH
GTVT, (29), (2010), tr.65-70.
6. Nguyễn Hồng Phƣơng, Trần Nhật Dũng,
Nghiên cứu xác định độ rủi ro động đất cho
thành phố Hà Nội, Báo cáo tổng kết đề tài
nghiên cứu KHCN, Phân viện Hải dƣơng học tại
Hà Nội, (2002).
7. Nguyễn Huy Phƣơng và nnk, “Thu thập,
kiểm chứng các tài liệu đã có, nghiên cứu bổ
sung lập bản đồ phân vùng đất yếu Hà Nội phục
vụ phát triển bền vững thủ đô”, báo cáo tổng
hợp đề tài trọng điểm thành phố Hà Nội, Trƣờng
ĐH Mỏ-Địa chất, Hà Nội, (2004).
8. Nguyễn Ngọc Thủy, Nguyễn Sinh Minh,
Nghiên cứu bổ sung và hoàn chỉnh bản đồ phân
vùng nhỏ động đất thành phố Hà Nội mở rộng,
tỷ lệ 1:25 000, lập cơ sở dữ liệu về đặc trưng
dao động nền đất ở Hà Nội ứng với bản đồ trên,
Báo cáo tổng kết đề tài KH & CN, Viện Vật lý
Địa cầu, (2004).
9. Vũ Công Ngữ và nnk, Nghiên cứu đánh
giá bổ sung điều kiện đất nền vùng Hà Nội và
vùng phụ cận và giải pháp nền móng công trình,
Báo cáo khoa học tổng kết đề tài, Liên hiệp
khoa học sản xuất địa chất xây dựng và cấp
nƣớc, Hà Nội, (2007).
10. Huabei Liu, Threedimensional Analysis
of Underground Tunnels in Liquefiable Soil
subject to Earthquake Loading. Final Report.
New York, NY 10031, (2011).
11. Медведев С. В., Инженерная
сейсмология, Госстройиздат, М., (1962),
284с.
12. Нгуен Дык Мань, Инженерно-
геологическое обеспечение освоения
подземного пространства города Ханоя
(Вьетнам), Дисс. канд. геол.-минер. наук,
Санкт-Петербург, (2010).
13. Нгуен Дык Мань, Дашко Р.Э.,
Некоторые проблемы освоения и
использования подземного пространства в
сложных инженерно-геологических
условиях города Ханоя, Инженерная
геология. июнь, М., (2010), с.56-61.
14. Попов Е.В., Соколова Е.Л.,
Прогнозирование разжижения песчаных
грунтов при сильных землетрясениях.
Эффект сильных землетрясений, Вопросы
инженерной сейсмологии. Наука, вып. 22,
М., (1982), с.97-110.
Phản biện: PGS.TS. NGUYỄN SỸ NGỌC
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 78_0176_2159838.pdf