Khóa luận Nghiên cứu đặc điểm địa kỹ thuật đất nền phục vụ phát triển bền vững khu vực Đồ Sơn

MỞ ĐẦU Quận Đồ Sơn là khu vực có nền kinh tế phát triển mạnh ở Hải Phòng với tiềm năng du lịch, thu hút vốn đầu tư cao và là trung tâm phát triển các ngành kinh tế mũi nhọn ở Hải Phòng. Hiện nay quận Đồ Sơn đang trong quá trình đô thị hóa công nghiệp hóa với nhiều công trình khách sạn, khu du lịch, khu vui chơi giải trí, và các khu công nghiệp lớn đang được xây dựng với tổng chi phí đầu tư rất cao. Vì vậy công tác thăm dò, điều tra địa chất công trình, đánh giá tính chất cơ lí của đất xây dựng là vấn đề cấp thiết mỗi khi xây dựng công trình. Với tính chất cấp thiết trên, em đã nhận đề tài khóa luận tốt nghiệp “ Nghiên cứu đặc điểm Địa kỹ thuật đất nền phục vụ phát triển bền vững khu vực Đồ Sơn, Hải Phòng”. Mục tiêu của khóa luận nhằm giải quyết các vấn đề chính sau: Xác định tính chất cơ lí đất nền khu vực Đồ Sơn-Hải Phòng qua việc thu thập các mẫu đất tại thực địa từ đó phân tích và nêu rõ các đặc điểm đất nền. Kết hợp với một số tài liệu tham khảo từ khu vực nghiên cứu để xây dựng sơ đồ địa chất công trình khu vực Đồ Sơn. Xác định các đặc tính cơ lí của vật liệu đắp của một số mấu đất, tính ổn định mái dốc ở các đê biển khu vực Đồ Sơn. Để hoàn thành được khóa luận trên, em đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu, phân tích địa kỹ thuật đã được học, kết hợp với một số tài liệu địa chất khu vực nghiên cứu. Ngoài phần mở đầu và kết luận, khóa luận gồm 5 chương được trình bày như sau: Chương I Điều kiện địa lý tự nhiên, kinh tế- xã hội. Chương II Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu. Chương III Các phương pháp nghiên cứu Chương IV Tổng quan Địa chất công trình – Địa chất thủy văn và các hiện tượng địa chất động lực công trình khu vực Đồ Sơn, Hải Phòng. Chương V Đặc tính địa kỹ thuật đất nền khu vực Đồ Sơn, Hải Phòng Do trình độ còn hạn chế nên khoá luận không thể không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn để Khóa luận hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. CHƯƠNG I ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI Đặc điểm địa lý tự nhiên Vị trí địa lý Hải Phòng là một trong 28 tỉnh thành phố duyên hải ven biển và nằm ở phía đông miền duyên hải Bắc Bộ, cách thủ đô Hà Nội 102 km, phía bắc giáp tỉnh Quảng Ninh; phía tây giáp tỉnh Hải Dương; phía nam giáp tỉnh Thái Bình; phía đông giáp biển Đông. Diện tích tự nhiên toàn thành phố là 1520,7km2 (chiếm 0,45% diện tích tự nhiên cả nước). Hình 1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu Đồ Sơn là một quận của thành phố Hải Phòng cách trung tâm thành phố khoảng 20 km về hướng đông nam với 5 phường là Ngọc Hải, Ngọc Xuyên, Vạn Hương, Vạn Sơn và một phường ngoại thị Bằng La có môt địa thế rất đặc biệt (ba mặt giáp biển) với địa hình đa dạng thuận lợi cho phát triển du lịch. Đồ Sơn nằm trong vùng có tọa độ 20O39’ đến 20O45’ vĩ độ Bắc và từ 106O44’ đến 106O50’ kinh độ Đông. Về phía tây và tây bắc, quận Đồ Sơn tiếp giáp với huyện Kiến Thụy, các hướng còn lại tiếp giáp với biển Đông. Do ở phía bắc và phía nam của quận là hai cửa sông Lạch Tray và Văn Úc thuộc hệ thống sông Thái Bình đổ ra biển đem theo nhiều phù sa nên nước biển ở khu vực này đục. Diện tích quận Đồ Sơn là 42,37 km² với số dân 51.417 người. Địa hình Đồ Sơn đa dạng với phần lớn diện tích là đất liền, còn lại là vùng biền, hải đảo, đồi núi với nhiều dạng hình thái đặc trưng: a)Địa hình đồi núi: Với độ cao không quá 130m, địa hình đồi cấu tạo chủ yếu bằng đá trầm tích rất rắn chắc, đỉnh dạng vòm tương đối bằng phẳng , sườn thẳng hoặc hơi lồi, đường nét trơn tru, thường dốc từ 15- 20O . Trên các đỉnh và sườn đồi, nước mưa đã bóc mòn và rửa trôi các sản phẩm phong hóa và vận chuyển xuống chân đồi , tạo nền tích tụ hẹp ven chân đồi. Địa hình đồi núi Đồ Sơn được chia thành 3 bậc: Bậc 1: Là bậc trên cùng với độ cao 80-127m gồm các đỉnh Vạn Hoa, núi Tháp, chòi Mòng lien kết với nhau thành các dãy núi kéo dài theo hướng Tây Bắc- Đông Nam, hình thành từ cuối Pliocen-Pleistocen. Bậc 2: Với độ cao từ 40-70m gồm các đỉnh Ba Di, hà Lầu, bến Tầu, Ba Phúckéo dài theo hướng Tây Bắc- Đông Nam và hòn Dáu, được hình thành và nâng trong kỷ pleistocen giữa. Bậc 3: Độ cao từ 20-30m, gồm các đỉnh núi Độc, đỉnh Vung, bến Thuốc, được nâng cao vào đầu pleistocen muộn. b) Địa hình nguồn gốc hỗn hợp biển sông: Gồm hầu hết đồng bằng phía trong đê biển, trừ các đê cát ở Ngọc Hải, với độ cao trung bình từ 1 -1.2m; Địa hình thấp dần về phía Đông (ảnh 1). c) Đồng bằng nguồn gốc hỗn hợp đầm lầy - biển: Phân bố ở phía Bắc quận, cao từ 0.5-0.8m với thành phần chủ yếu là sét, cát bột màu xám, xám nâu dùng chủ yếu cho việc nuôi trồng thuỷ sản (ảnh 2). d) Địa hình tích tụ do sóng : Gồm các bậc thềm tích tụ, mài mòn, phân bố ở các độ cao khác nhau, tuổi thềm càng lớn thì thềm phân bố càng cao. e) Địa hình bờ biển và bờ đảo: Gồm 2 kiểu đặc trưng: Bờ tích tụ bằng phẳng bao gồm các loại bờ cát bờ bùn được trải rộng; Bãi cát được cấu tạo bởi các hạt lục nguyên, hạt nhỏ màu xám, độ chọn lọc tốt (ảnh 3). f) Địa hình do thuỷ triều: Bãi biển cao 0-0.5m khá bằng phẳng) bề mặt phủ bởi một lớp trầm tích sét bột màu xám nâu, chỉ ngập khi triều lên. Tại khu vực xã Bàng La đã tiến hành trồng rừng ngập mặn để bảo vệ đê khỏi bị xói lở (ảnh 4); g) Địa hình hỗn hợp triều sóng và hải lưu ven bờ (hay còn gọi là các tích tụ gần bờ): Vật liệu gồm trầm tích từ các cửa sông đưa ra được dòng triều và các dòng chảy ven bờ phát tán xa cửa sông và lan tảo vào các khu vực ven biển. h) Địa hình đáy biển: Trải rộng từ bờ đến trung tâm Vịnh Bắc Bộ. Đặc điểm khí hậu, hệ thống sông ngòi và biển, bờ biển, hải đảo a. Khí hậu Nằm trong vành đai nhiệt đới gió mùa châu á, sát biển Đông nên Hải Phòng chịu ảnh hưởng của gió với 2 mùa rõ rệt, mùa đông và mùa hè. Mùa đông (mùa gió bấc) lạnh và khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, mùa hè mát mẻ, nhiều mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10. Do nằm sát biển nên khí hậu tương đối ôn hoà, mùa đông thương ấm hơn 10 và mát hơn 10 về mùa hè so với Hà Nội. Nhiệt độ trung bình hàng tháng 20-230C, cao nhất có khi tới 400C, thấp nhất là dưới 50C, với độ ẩm trung bình từ 80-85% và cao nhất là 100% và những tháng mưa (tháng 7,8,9), thấp nhất vào tháng 12, tháng1. Lượng mưa trung bình hàng năm 1600-1800mm. Bão thường xảy ra từ tháng 6 đến tháng 9. Chế độ gió khu vực chịu tác động chung của hoàn lưu khí quyển vịnh Bắc Bộ và ảnh hưởng của địa hình ven bờ mang tính chất mùa rõ rệt: Mùa hè (từ tháng 5 ¸ 9) hướng gió thịnh hành là Nam, Đông Nam, Đông, mùa đông (từ tháng 11 ¸ 3) có hướng gió thịnh hành là Bắc, Đông Bắc và Đông. Mùa chuyển tiếp (tháng 4, 10) hướng gió thịnh hành là Đông. Tốc độ gió trung bình giao động không nhiều nằm trong khoảng 3,2 ÷ 4,1 (m/s), mạnh nhất vào mùa hè đạt tới 4,1 (m/s). Hải Phòng còn là khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của các cơn bão và áp thấp nhiệt đới. Theo số liệu thống kê của Nguyễn Gia Thiều (1989), tốc độ gió mạnh 30 ¸ 40 m/s, lượng mưa kèm theo trong bão là 100 ¸ 200 mm. b. Sông ngòi Hải Phòng có mạng lưới sông ngòi dày đặc, mật độ trung bình từ 0,6 - 0,8 km trên 1 km2. Sông ngòi Hải Phòng đều là các chi lưu của sông Thái Bình đổ ra vịnh Bắc Bộ. Nếu ngược dòng ta sẽ thấy như sau: sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Văn ôn ở độ cao trên 1.170 m thuộc Bắc Cạn, về đến Phả Lại thì hợp lưu với sông Thương và sông Lục Nam, là nguồn của sông Thái Bình chảy vào đồng bằng trước khi đổ ra biển với độ dài 97 km và chuyển hướng chảy theo tây bắc - đông nam. Từ nơi hợp lưu đó, các dòng sông chảy trên độ dốc ngày càng nhỏ, và sông Thái Bình đã tạo ra mạng lưới chi lưu các cấp như sông Kinh Môn, Kinh Thầy, Văn úc, Lạch Tray, Đa Độ... đổ ra biển bằng 5 cửa sông chính. Hải Phòng có 16 sông chính toả rộng khắp địa bàn Thành phố với tổng độ dài trên 300 km, bao gồm: - Sông Thái Bình dài 35 km là dòng chính chảy vào địa phận Hải Phòng từ Quí Cao và đổ ra biển qua cửa sông Thái Bình làm thành ranh giới giữa hai huyện Vĩnh Bảo và Tiên Lãng. - Sông Lạch Tray dài 45 km là nhánh của sông Kinh Thầy từ Kênh Đồng ra biển bằng cửa Lạch Tray qua địa phận Kiến An, An Hải và cả nội thành. - Sông Cấm là nhánh của sông Kinh Môn dài trên 30 km chảy qua nội thành và đổ ra biển ở cửa Cấm. Cảng Hải Phòng được xây dựng trên khu vực cửa sông này từ cuối thế kỷ 19. Sông Cấm cũng là ranh giới hành chính giữa huyện Thuỷ Nguyên và An Hải. - Sông Đá Bạch - Bạch Đằng dài hơn 32 km cũng là nhánh của sông Kinh Môn đổ ra biển ở cửa Nam Triệu và là ranh giới phía Bắc và Đông Bắc của Hải Phòng với Quảng Ninh. Cửa sông ở đây rộng và sâu, hai bên bờ là những vách núi đá vôi tráng lệ, nơi đây đã 3 lần ghi lại những chiến công hiển hách của dân tộc Việt Nam trong lịch sử chống xâm lược phương Bắc ở thế kỷ thứ X và XIII. Ngoài các sông chính là các sông nhánh lớn nhỏ chia cắt khắp địa hình thành phố như sông Giá (Thuỷ Nguyên), sông Đa Độ (Kiến An - Đồ Sơn), sông Tam Bạc... c. Biển, bờ biển, hải đảo: Vùng biển Hải Phòng là một bộ phận thuộc tây bắc vịnh Bắc bộ. Các đặc điểm cấu trúc địa hình đáy biển và đặc điểm hải văn biển Hải Phòng gắn liền với những đặc điểm chung của vịnh Bắc bộ và biển Đông. Độ sâu của biển Hải Phòng không lớn. Đường đẳng sâu 2m chạy quanh mũi Đồ Sơn rồi hạ xuống 5 m ở cách bờ khá xa. ở đáy biển nơi có các cửa sông đổ ra, do sức xâm thực của dòng chảy nên độ sâu lớn hơn. Ra xa ngoài khơi, đáy biển hạ thấp dần theo độ sâu của vịnh Bắc Bộ, chừng 30 - 40 m. Mặt đáy biển Hải Phòng được cấu tạo bằng thành phần mịn, có nhiều lạch sâu vốn là những lòng sông cũ nay dùng làm luồng lạch ra vào hàng ngày của tàu biển. Hải Phòng có bờ biển dài trên 125 km kể cả bờ biển chung quanh các đảo khơi. Bờ biển có hướng một đường cong lõm của bờ vịnh Bắc Bộ, thấp và khá bằng phẳng, cấu tạo chủ yếu là cát bùn do 5 cửa sông chính đổ ra. Trên đoạn chính giữa bờ biển, mũi Đồ Sơn nhô ra như một bán đảo, đây là điểm mút của dải đồi núi chạy ra từ trong đất liền, có cấu tạo đá cát kết (sa thạch) tuổi Đevon, đỉnh cao nhất đạt 125 m, độ dài nhô ra biển 5 km theo hướng tây bắc - đông nam. Ưu thế về cấu trúc tự nhiên này đã tạo cho Đồ Sơn có một vị trí chiến lược quan trọng trên mặt biển; đồng thời cũng là một thắng cảnh nổi tiếng. Dưới chân những đồi đá cát kết có bãi tắm, có nơi nghỉ mát nên thơ và khu an dưỡng có giá trị. Ngoài khơi thuộc địa phận Hải Phòng có nhiều đảo rải rác trên khắp mặt biển, lớn nhất có đảo Cát Bà, xa nhất là đảo Bạch Long Vĩ. Biển, bờ biển và hải đảo đã tạo nên cảnh quan thiên nhiên đặc sắc của thành phố duyên hải. Đây cũng là một thế mạnh tiềm năng của nền kinh tế địa phương. Đặc điểm kinh tế - xã hội Dân cư và lao động Quận Đồ Sơn có dân số khoảng 43,865 người (2009), với mật độ 1.213 người/km2. Dân cư sống bằng nghề phát triển dịch vụ du lịch, tại quận ngoại thị Bàng La, dân vẫn lấy nông nghiệp làm nghề chính. Đồ Sơn có dân số trẻ nên lực lượng lao động dồi dào và lượng công nhân có tay nghề chiếm tỉ lệ cao. Tỷ lệ số người 15 tuổi trở lên có việc làm là 68,32%, Tỷ lệ số người nội trợ, đi học, mất khả năng lao động là 25,59%, tỷ lệ thất nghiệp chỉ chiếm 6,09%. Giao thông Giao thông trong khu vực Hải Phòng phát triển trên mọi hình thức: đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không. Đường bộ: Tại Hải Phòng rất thuận tiện cho việc vận chuyển hành khách và hàng tới Hà Nội và các tỉnh miền Bắc dọc theo 2 tuyến quốc lộ 5 và quốc lộ 10. Đường thủy: Nhờ có 1 hệ thống gồm 5 nhánh sông, Hải Phòng đã trở thành một trong những trung tâm lớn phục vụ cho mạng lưới giao thông đường thuỷ nội địa, lưu thông hầu hết các cảng thuộc các tỉnh trong khu vực miền Bắc. Mạng lưới này đã lưu thông khoảng 40% lượng hàng hoá trong khu vực miền Bắc Việt Nam. Giao thông hàng không: Sân bay chính của thành phố Hải Phòng là sân bay Cát Bi, cách trung tâm thành phố 5km có thể tiếp nhận máy bay Airbus 320 hoặc các loại máy bay có trọng tải tương tự. Sân bay hiện nay được sử dụng cho các chuyến bay trong nước tới thành phố Hồ Chí Minh, Ðà Nẵng và Hà Nội. Từ các thành phố này đều các chuyến bay ra quốc tế. Trong tương lai, đường bay của sân bay Cát Bi sẽ được nâng cấp để tiếp nhận các loại máy bay lớn hơn. Y tế - giáo dục Nền kinh tế trong khu vực phát triển đã tạo điều kiện thuận lợi để quận đẩy mạnh các hoạt động văn hoá - xã hội, nâng cao đời sống vật chất, tinh thần cho người dân địa phương. Công tác xây dựng trường chuẩn quốc gia và đưa công nghệ thông tin vào giảng dạy cũng được đặc biệt chú trọng gắn liền với giữ vững và duy trì công tác phổ cập giáo dục ở tất cả các bậc học. Cùng với giáo dục, các chương trình chăm sóc sức khoẻ cộng đồng được thực hiện tốt. Như chương trình phòng chống các loại dịch bệnh nhất là những bệnh có nguy cơ lây lan từ động vật sang người; chương trình đảm bảo an toàn vệ sinh phòng dịch, kiểm tra rà soát các điểm hành nghề y dược tư nhân, cấp chứng chỉ mới và gia hạn chứng chỉ hành nghề cho một số cơ sở đang hoạt động. Kinh tế Hải Phòng là thành phố có vị trí chiến lược cao, nằm ở phía biển Đông Bắc Việt Nam, cách thủ đô Hà Nội 120 km. Hải Phòng là thành phố lớn thứ 3 ở Việt Nam, và sở hữu một hải cảng lớn nhất khu vực phía Bắc. Với diện tích là 1.519 km2 bao gồm hai huyện đảo: Cát Hải và Bạch Long Vĩ, là một trung tâm giao thông buôn bán và thương mại của miền Bắc Việt Nam nối liền các tỉnh phía Nam với thị trường thế giới thông qua hệ thống cảng biển. Tất cả các tỉnh giao thông buôn bán với Hải Phòng bằng đường bộ, đường sắt và đường thuỷ, đường biển cũng như là đường hàng không. Với những điều kiện thuận lợi trên Hải Phòng phát triển mạnh mẽ nhiều lĩnh vực. Hệ thống cảng biển: Cảng Hải Phòng là một cảng có số lượng hàng hoá lớn nhất trong tất cả các cảng của khu vực phía Bắc Việt Nam. Cảng được trang bị các cơ sở vật chất hiện đại và các thực tiễn an toàn kỹ thuật nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về giao thông & mậu dịch. Lượng hàng hoá được ước tính trong giai đoạn 2001-2003 là 8,5 - 12 triệu tấn/ năm. Ngoài ra trong khu vực còn có các cảng nhỏ như cảng cá Ngọc Hải (ảnh 5& 6). Du lịch & Dịch vụ: Nằm ở giữa trung tâm lộ trình du lịch nổi tiếng Hà Nội - Hải Phòng - Vịnh Hạ Long, Hải Phòng không chỉ là điểm nghỉ mát hấp dẫn cho người dân Việt Nam mà còn cho những du khách nước ngoài. Ðiểm thu hút cho tất cả các du khách tới Hải Phòng đó là đảo Cát Bà, khu nghỉ mát Ðồ Sơn, khu du lịch núi Voi, núi Thiên văn, khu Hạ Long cạn (nằm ở phía Bắc của huyện Thuỷ Nguyên); làng hoa Hà Lũng và Ðằng Hải; làng điêu khắc Bảo Hà và miếu thờ danh nhân văn hóa Nguyễn Bỉnh Khiêm ở huyện Vĩnh Bảo và công viên giải trí An Biên, sân golf quốc tế Đồ Sơn (ảnh 7, 8 &9). Khu công nghiệp: Hải Phòng hiện có hai khu công nghiệp phát triển với khả năng mở rộng các hoạt động kinh doanh mới: Khu công nghiệp Nomura nằm liền kề Quốc lộ 5 nối Hải Phòng - Hà Nội, khu công nghiệp Ðình Vũ nằm sát cạnh cảng nước sâu mới và Khu công nghiệp Đồ Sơn. Tài nguyên - khoáng sản Hải Phòng có nhiều mỏ khoáng sản như mỏ sắt ở Dương Quan, mỏ kẽm ở Cát Bà với trữ lượng thấp, sa khoáng ven biển (Cát Hải và Tiên Lãng). Khoáng sản phi kim loại gồm có: Mỏ cao lanh ở Doãn lại (Thủy Nguyên), mỏ sét ở Tiên Hôi, Tiên Lãng, các điểm sét ở Kiến Thiết, Tân Phong, đá vôi phân bố chủ yếu ở Cát Bà, Tràng Kênh, Phi Liệt; Phốt Phát ở Bạch Long Vĩ, nước khoáng ở xã Bạch Đằng. Muối và cát là hai tài nguyên quan trọng của Hải Phòng, tập trung chủ yếu ở vùng bãi giữa song và bãi biển thuộc Cát Hải, Vĩnh Bảo, Kiến Thụy, Đồ Sơn. Tài nguyên biển là một trong những nguồn tài nguyên quí hiếm của Hải Phòng với gần 1.000 loài tôm, cá và hàng chục loài rong biển có giá trị kinh tế cao như tôm rồng, tôm he, cua bể, đồi mồi, sò huyết, cá heo, ngọc trai, tu hài, bào ngư... là những hải sản được thị trường thế giới ưa chuộng. Nguồn nước biển với độ mặn cao và ổn định ở một số vùng biển Cát Hải, Đồ Sơn dùng để sản xuất muối phục vụ cho công nghiệp hoá chất địa phương và Trung ương cũng như đời sống của nhân dân. Biển Hải Phòng có nhiều bãi cá, lớn nhất là bãi cá quanh đảo Bạch Long Vĩ với độ rộng trên 10.000 hải lý vuông, trữ lượng cao và ổn định. Tại các vùng triều ven bờ, ven đảo và các vùng bãi triều ở các vùng cửa sông rộng tới trên 12.000 ha vừa có khả năng khai thác, vừa có khả năng nuôi trồng thuỷ sản nước mặn và nước lợ có giá trị kinh tế cao (ảnh 10). Tài nguyên đất của Hải Phòng có trên 57.000 ha đất canh tác, hình thành từ phù sa của hệ thống sông Thái Bình và nằm ven biển nên phần lớn mang tính chất đất phèn và phèn mặn, địa hình cao thấp xem nhau và nhiều đồng trũng. Thêm vào đó là những biến động của thời tiết có ảnh hưởng không tốt đến đất đai, cây trồng gây khó khăn cho sản xuất nông nghiệp, nhất là nghề trồng trọt. Tài nguyên rừng Hải Phòng phong phú và đa dạng, có rừng nước mặn, rừng cây lấy gỗ, cây ăn quả, tre, mây... đặc biệt có khu rừng nguyên sinh Cát Bà với thảm thực vật đa dạng và phong phú, trong đó có nhiều loại thảo mộc quí hiếm. Diện tích rừng khoảng 17.300 ha, trong đó có khoảng 580 ha rừng nguyên sinh như rừng nhiệt đới Amazôn thu nhỏ, trong đó có nhiều loại cây gỗ quí hiếm được xếp loại thực vật cần bảo vệ và nhiều loại cây dược liệu được giới y học trong và ngoài nước quan tâm; có nhiều loại chim như hoạ mi, khiếu, vẹt, đa đa, đại bàng, hải âu, én... Thú quí trên đảo có khỉ mặt đỏ, khỉ mặt vàng, sơn dương, hoẵng, rái cá, sóc đuôi đỏ, sóc bụng đỏ, mèo rừng, nhím..., đặc biệt là khỉ voọc đầu trắng sống từng đàn, là loại thú quí hiếm trên thế giới chỉ mới thấy ở Cát Bà. CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU Đặc điểm địa tầng trước Đệ Tứ Hệ tầng Đồ Sơn (D3ds) Hệ tầng Đồ Sơn phần bố ở phần lớn diện tích bán đảo Đồ Sơn: Xuân Lễ, núi Ngọc Xuyên, Núi Đồ Sơn, đảo Hòn Dấu. Theo nghiên cứu của Tống Duy Thanh và nnk, 2003 [8] thì trật tự từ dưới lên của hệ tầng là như sau: Đá phiến sét xen bột kết, cát kết màu xám trắng, xám lục nhạt, đỏ, nâu đỏ. Đá phân lớp mỏng đến vừa. Dày khoảng 150m. Sạn kết, cát kết thạch anh dạng quartzit, cát kết hạt thô phân lớp dày, đôi khi gặp những lớp bột kết mỏng, có chỗ phân lớp xiên chéo. Dày khoảng 200m. Cát kết, bột kết máu nâu, nâu đỏ sấm, bột kết xen đá phiến sét màu xám, xám lục phân lớp trung bình, thường găp phân lớp xiên. Bề dày khoảng 200m. Đặc điểm địa tầng hệ Đệ Tứ Thống Pleistocen Hệ tầng Lệ Chi (am Q11lc) Hệ tầng Lệ Chi được Ngô Quang Toàn xác lập năm 1987 khi nghiên cúu mặt cắt LK4 – Gia Lâm, Hà Nội. Ở Hải Phòng, hệ tầng này không lộ ra trên mặt mà chỉ gặp ở các lỗ khoan, ở các độ sâu từ 80-160m và bề dày thay đổi khá nhanh. Chúng phân bố chủ yếu ở các khu vực: Vĩnh Bảo, Tiên Lãng, lưu vực sông Thái Bình, sông Văn Úc, bề dày tăng từ Đông Bắc đến Tây Nam. Thành phần thạch học bao gồm: cát hạt trung thô lẫn sỏi sạn, cuội màu xám xanh, xám ghi thuộc tướng lòng sông, kích thước cuội từ 1-2.5cm, chúng xen kẹp các lớp rất mỏng bột sét cát hạt mịn màu xám. Thành phần khoáng vật là thạch anh, fenspat, mica, gơtit. Trầm tích hệ tầng Lệ Chi nguồn gốc sông biển, tướng lòng sông gần biển có bề dày tương đối nhỏ, nằm ở phía dưới và bị tướng đồng bằng châu thổ phủ lên. Hệ tầng Lệ Chi không xuất lộ trên bề mặt trong khu vực Kiến An-Đồ Sơn. Hệ tầng Hà Nội (aQ1 2-3 hn) Hệ tầng Hà Nội được Hoàng Ngọc Kỷ xác lập năm 1973. Trong khu vực Hải Phòng nó gồm hai phụ tầng có nguồn gốc khác nhau: - Phụ tầng Hà Nội dưới (aQ12-3 hn1) gồm trầm tích nguồn gốc sông phân bố ở độ sâu từ 40-90m đôi khi tới 160m, không lộ ra trên mặt. Thành phần thạch học gồm: cuội, sạn, sỏi, nhỏ lẫn cát hạt lớn đến hạt trung màu xám vàng. - Phụ tầng Hà Nội trên (amQ12-3 hn2) gồm trầm tích nguồn gốc hỗn hợp sông biển. Thành phần gồm: bột sét, cát hạt mịn màu xám, xám xanh, xám xẫm. Ở Đồ Sơn, hệ tầng này phân bố ở độ sâu 15-30m, dày trung bình 10-20m. Phần dưới dày 10-15m, gồm các lớp cuội sạn cát hạt trung và thô màu xám, xám trắng, xám xanh, kích thước nhỏ dần từ dưới lên trên. Phần trên 2-5m, gồm các lớp cát bột, cát sét màu xám vàng, xám, nâu đỏ. Trong bột sét có các ổ cát thành phần khoáng vật chứa thạch anh, và muscovit, các ổ caolanh màu trắng và cát kết vón oxít sắt màu đỏ, chứng tỏ đã bị phong hoá. Hệ tầng Hà Nội chứa nước nhạt chất lượng tốt, độ khoáng hoá 0.6-9.12mg/l. Hệ tầng Vĩnh Phúc (aQ13 vp) Trên diện tích khu vực Hải Phòng, hệ tầng Vĩnh Phúc không chỉ gặp trong các hố khoan sâu mà còn lộ ra trên mặt đất ở phía Bắc Thuỷ Nguyên. Ngô Quang Toàn (1995) [9] chia hệ tầng này thành hai phụ tầng: Phụ tầng Vĩnh Phúc dưới (amQ13 vp1) có nguồn gốc sông biển, thành phần bao gồm cát hạt trung đến thô lẫn ít sỏi sạn nhỏ, bôt sét lẫn cát, ít tàn tích thực vật thuộc tướng lòng sông hạ lưu, lạch triều đồng bằng châu thổ. Chiều sâu phân bố từ 35-40m. Phụ tầng trên Vĩnh Phúc (maQ13 vp2): trầm tích có nguồn gốc biển sông, thành phần là cát hạt mịn màu xám, vàng nhạt, sét pha màu xám, xám trắng, bị phong hoá có màu loang lổ. Bề dày trầm tích biến đổi từ 1-19m, ở vùng trung tâm có độ sâu tới 30-40m. Trong khu vực Đồ Sơn, hệ tầng Vĩnh Phúc có nguồn gốc biển, đầm lầy biển, sông biển và sông, dày 5 - 20m, độ sâu xuất hiện vào khoảng 10m tại khu vực đồng bằng trong khu vực. Phần dưới là cát hạt mịn màu xám vàng, xám nhạt, đôi chỗ lẫn sỏi, vật liệu hữu cơ có nguồn gốc biển, chứa nước ngầm với độ khoáng hóa cao, 8g/l. Phần giữa là bùn sét bột, cát bột với các ổ cát chảy ướt màu xám chứa nhiều di tích thực vật, có nguồn gốc đầm lầy biển và vùng triều. Phần trên gồm trầm tích sét, bột sét, cát bột dẻo quánh màu xám vàng, hồng nhạt, xám trắng, nguồn gốc aluvi sông, chứa oxit sắt biểu thị cho quá trình phong hoá khá mạnh. Trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc có sức chịu tải khá tốt, 1.9-2.2 kg/cm2 lại nằm dưới sâu nên thường được chọn làm vị trí đặt móng xây dựng công trình. Thống Holocen Hệ tầng Hải Hưng (Q2 1-2 hh) Hệ tâng Hải Hưng phân bố trên phần lớn diện tích của các tỉnh Hải Dương, Hưng Yên, một phần các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang và Hải Phòng (Hoàng Ngọc Kỷ, 2001 [5]). Trầm tích thuộc hệ tầng Hải Hưng rất phổ biến, hầu hết các lỗ khoan thường gặp. Dựa vào thành phần thạch học, cổ sinh, … hệ tầng Hải Hưng được chia ra làm 2 phụ tầng: - Phụ tầng Hải Hưng dưới (mbQ2 1-2 hh1) có nguồn gốc bỉên đầm lầy thành phần thạch học gồm bột sét, sét pha chứa nhiều than bùn dày khoảng 2m màu xám đen, nằm rải rác với diện tích hẹp, thường lộ ra trên mặt. Bề dày trầm tích từ 3.5 - 18m. Trầm tích phụ tầng dưới thường nằm phủ không chỉnh hợp lên lớp cát bột loang lổ của hệ tầng Vĩnh Phúc. - Phụ tầng Hải Hưng trên (mQ2 1-2 hh1) nguồn gốc biển, gặp ở rìa Đông Bắc thành phố Hải Phòng trên bề mặt địa hình cao 1 - 2m. Thành phần trầm tích gồm bột, sét màu xám vàng nhạt; phần trên bị laterit yếu, đặc trưng cho môi trường biển, tuổi Holocen sớm - giữa. Tầng Hải Hưng trong khu vực Đồ Sơn dày 4 - 8m, nằm dưới bề mặt đồng bằng. Phần dưới là các trầm tích đầm lầy biển và biển nông, thành phần bột sét, sét màu xám, xám nâu. Phổ biến rộng khắp dưới vùng bãi triều. Phần trên là các trầm tích nguồn gốc đầm lầy ven biển, phân bố không liên tục, thành phần bùn cát bột và bùn bột màu xám, xám đen chứa nhiều mùn hữu cơ, trạng thái dẻo chảy. Hệ tầng Thái Bình (Q23 tb) Hoàng Ngọc Kỷ xác lập hệ tầng Thái Bình năm 1987và được Ngô Quang Toàn, 1995 [8] chia hệ tầng Thái Bình ra làm hai phụ tầng dưới và trên. - Phụ tầng Thái Bình dưới (amQ23tb1) bao gồm các dòng cát biển cổ có phương chạy song song với đường bờ biển hiện đại ở Mỹ Đông (Thuỷ Nguyên), Tân Trào, Đại Hợp, Hùng Thắng, có độ cao trung bình 1-2m. Thành phần thạch học: cát, cát bột màu vàng, nâu vàng, đôi chỗ bị nhiễm sắt có màu đỏ nâu, lẫn vỏ sò dày 0.6-2m, thường phủ trực tiếp lên hệ tầng Hải Hưng. Trầm tích loại này phân bố ở khu vực Hải Phòng và Đông Nam Hải Dương, có bề mặt cao hơn địa hình xung quanh là 0.5-1m. - Phụ tầngThái Bình trên (Q2 3 tb2) gồm 6 kiểu nguồn gốc sau: + Trầm tích nguồn gốc đầm lầy-biển (bmQ23 tb2): phân bố ở các cửa sông vùng ven biển Hải Phòng, Quảng Ninh, gồm cát, bột, sét màu đen, dày 1-2m. + Trầm tích nguồn gốc sông (aQ23 tb2) có thể chia ra 2 tướng: 1) Tướng lòng sông: Dọc theo các sông suối lớn, thành phần có cuội, sỏi, cát, về phía hạ lưu trầm tích có độ hạt nhỏ dần. Cát ở sông Hồng có thành phần đa khoáng, màu xám sẫm. Cát ở sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam có nhiều thạch anh hơn, sáng màu, có thể làm vật liệu xây dựng và thủy tinh. 2) Tướng bãi bồi: Thành phần chủ yếu là sét, bột màu nâu, nâu gụ, có thể dùng sản xuất gạch ngói chất lượng tốt. Bề dày của hệ tầng: 0.5 - 2m. + Trầm tích có nguồn gốc sông-đầm lầy (amQ23 tb2): phân bố ở ven biển ở khu vực Hải Phòng và sông Hồng. Thành phần chủ yếu gồm sét màu nâu xen lớp sét đen, chứa tàn tích thực vật và lớp than bùn mỏng, dày 1 - 3m. + Trầm tích nguồn gốc biển - gió (mvQ23 tb2): phân bố ở Cát Hải và Kiến Thuỵ dưới dạng các cồn cát chạy dài song song với đường bờ biển, rộng 1-5m, dài 5 - 20m, cao 1 - 2m. Thành phần chủ yếu là cát hạt nhỏ, độ chọn lọc tốt, độ mài tròn trung bình. Cát có thành phần thạch anh chiếm 70 - 90%, felspat, mica chiếm 5 -10%, các khoáng vật khác 5 - 10%, dày 1 - 5m. + Các trầm tích Đệ tứ không phân chia (Q): là các thành tạo tàn tích, đã mang xuống chân các đồi núi hay còn nằm tại chỗ. Sườn phía Tây ưu thế là sản phẩm phong hóa vỡ vụn saprolit. Trên mặt đường phân thuỷ có sản phẩm phong hóa vỏ sialit dày 2.5m. Phần lớn diện tích còn lại là sản phẩm phong hoá vỏ ferosialit dày 15 - 3.5m, thích hợp trồng rừng. Trong khu vực Đồ Sơn, hệ tầng Thái Bình dày khoảng 1 - 4m, tạo nên đồng bằng ven biển. Phần dưới là trầm tích nguồn gốc biển (triều thấp và dưới triều), thành phần cát nhỏ và cát bột màu xám, xám nâu chứa vỏ thân mềm biển. Phần trên là trầm tích nhiều nguồn gốc như bãi bồi châu thổ ngập triều, đầm lầy sú vẹt biển, bãi cát biển và trầm tích hồ đầm. Hoạt động tân kiến tạo Hệ thống đứt gẫy Khu vực Hải Phòng, có hệ thống đứt gãy chủ đạo là Tây Bắc – Đông Nam, ngoài ra còn có hệ thống đứt gãy hướng Đông Bắc – Tây Nam, phương á vĩ tuyến và á kinh tuyến (Hình 2). a) Hệ thống đứt gẫy phương Tây Bắc - Đông Nam Hệ thống đứt gẫy này quy định hướng dòng chảy chính cho các con sông Thái Bình, Van Úc, Lạch Tray, Cửa Cấm phần lớn bị phủ bởi trầm tích Đệ tứ. + Đứt gẫy sông Lô: Được hình thành từ Paleozoi giữa và kéo dài trong Kainozoi, có mặt trượt nghiêng về tây Nam, góc dốc 700. + Đứt gẫy Hải Ninh -Kiến An: Là đứt gẫy sâu nằm phía Bắc, gồm đứt gẫy sông Lô, kéo dài qua cửa Văn Úc, có mặt trượt nghiêng về phía Đông Bắc. + Đứt gẫy Kinh Môn-Hải Phòng: Kéo dài từ Kinh Môn, qua Thủy Nguyên, qua phía Tây Bắc thành phố Hải Phòng và về phía Đông Nam đảo Cát Hải. + Đứt gẫy Kim Thành - Đồ Sơn: Nằm ở phía Tây Nam Đồ Sơn, cắt qua cửa Họng - vách kiến tạo điển hình rìa bán đảo Đồ Sơn. b) Hệ thống đứt gẫy theo phương Đông Bắc - Tây Nam Hệ thống đứt gãy theo phương Đông Bắc-Tây Nam bao gồm bốn đứt gãy: + Đứt gãy sông Luộc + Đứt gãy Thái Bình-Hải Phòng + Đứt gãy Thụy Anh-Đồ Sơn + Đứt gãy Văn Lý-Tiền Hải-Hòn Dấu Các hệ thống đứt gẫy này thường tạo ra các đoạn cong gấp dị thường của các sông Thái Bình, Văn Úc, Lạch Tray, Cửa Cấm và các đoạn thẳng dị thường của bờ biển (Bàng La-Đại Hợp). Được phủ trên bởi lớp trầm tích Đệ tứ. Hệ thống đứt gẫy phương á vĩ tuyến: phát triển rộng lớn ở khu vực Đông Bắc gồm đứt gãy Tràng Kênh, đứt gẫy Kinh Môn, đứt gãy Mỹ Sơn-Hoàng Tân và đứt gãy cắt ngang khu vực nghiên cứu là Kinh Điền-Cát Hải-Phú Long, các hệ thống đứt gãy này liên kết chặt chẽ với các đứt gẫy phương Đông Bắc – Tây Nam, tạo nên các khối nâng, là các vùng đồi núi phía Tây Bắc và Tây Nam thành phố Hải Phòng. Hệ thống đứt gẫy phương á kinh tuyến: kém phát triển (có thể thấy ở núi Voi, Đông Gia Luận – Khe Sâu). Hoạt động của hệ thống này chủ yếu theo cơ chế trượt bằng, cùng với hệ thống khác làm dịch chuyển khối tảng, làm phức tạp hóa bình đồ cấu trúc hiện đại. Hoạt động nâng hạ trong Tân kiến tạo (TKT) và Kiến tạo hiện đại (KTHĐ) Dựa theo tài liệu phân tích hệ thống đứt gẫy, địa vật lý, địa mạo và trầm tích có thể phân biệt các đới kiến trúc nâng hạ trong TKT và KTHĐ. a) Các đới nâng tương đối mạnh trong TKT và KTHĐ Trong khu vực có 3 đới nâng với biên độ khác nhau trong các thời đại địa chất khác nhau. + Đới nâng Kiến An –Đồ Sơn: tạo nên kiến trúc hình thái dương và chia khu vực bờ biển hiện đại Hải Phòng thành 2 phần Đông Bắc và Tây Nam Đồ Sơn. Biên độ nâng TKT và KTHĐ yếu, đá gốc ít lộ và thường bị phủ dưới trầm tích Đệ Tứ. Biên độ nâng 5 - 6m từ Holocen giữa. + Đới nâng Thuỷ Nguyên -Quảng Yên nằm ở rìa phía Bắc khu vực Hải Phòng, được phủ chủ yếu bởi trầm tích Pleistocen và trầm tích sông biển, đầm lầy - biển tuổi holocen. + Đới nâng Cát Bà: với biên độ nâng cực đại 300m trong Pleistocen - Đệ tứ, với phổ biến là các thềm tích tụ, thềm mài mòn và các bề mặt bào mòn sơ khai. b) Đới nâng điều hòa trong KTHĐ Đới này phân bố ở Hạ Long và tạo thành các dải hẹp ở Nam Thủy Nguyên và rìa đới nâng Kiến An - Đồ Sơn, bề dầy trầm tích Đệ tứ không lớn, từ 20 - 30m, đới nâng yếu trong Holocen. c) Đới hạ võng tương đối trong KTHĐ Đới hạ võng tương đối trong KTHĐ là đới hạ võng Bạch Đằng được phân định khá rõ ở vùng cửa sông Bạch Đằng và phía Đông Bắc bán đảo Đồ Sơn. Đới còn phân bố một dải hẹp nằm sát bờ Tây Nam khối nâng Kiến An - Đồ Sơn. Tại đây biên độ võng hạ trong Đệ tứ đạt 60-70m có nơi đến 100m. CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp khảo sát địa chất ngoài trời Quá trình khảo sát khu vực Đồ Sơn được chia thành 2 đợt, với các tuyến khảo sát chính Đồ Sơn - Đê Bàng La, Đồ Sơn- Đê Biển I và moong khai thác đất đắp Ngọc Xuyên (Đợt 1 từ ngày 19/04 đến ngày 23/04, đợt 2 từ ngày 12/05 đến 14/05/2010. Ngoài các tuyến khảo sát chính trên, các tuyến khảo sát ngắn vuông góc với các tuyến chính được thực hiện, với tổng số gồm 10 điểm khảo sát và lấy mẫu đất, và 4 điểm khảo sát lấy mẫu đá. 3.1.1 Khảo sát khu vực đê Bằng La Bằng La là một phường thuộc quận Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng, có vị trí: Đông giáp phường Ngọc Xuyên và phường Vạn Hương; Tây giáp huyện Kiến Thụy; Nam giáp vịnh Bắc Bộ; Bắc giáp phường Minh Đức và huyện Kiến Thụy. Đi dọc đê Bằng La từ Xuân Lễ về phía của sông Văn Úc, có thể quan sát thấy rừng ngập mặn 7-10 năm tuổi trồng để bảo vệ đê biển phát triển mạnh, mật độ dày (ảnh 11). Các khu vực lạch triều bên ngoài đê Bằng La còn là nơi neo đậu tàu thuyền (ảnh 12). Vào thời điểm khảo sát, đê Bằng La đang trong giai đoạn thi công kè bê tông áp mái nhằm bảo vệ mái và thân đê ( ảnh 13). 3.1.2 Khảo sát khu vực Đê Biển I Đi dọc tuyến đê từ khu vực doanh trại Trung đoàn 925, rừng ngập mặn bảo vệ đê còn thưa thớt, nhiều khu vực cây còn nhỏ, chưa có tác dụng bảo vệ thân đê (ảnh 14). Tiếp tục hành trình thì mức độ bao phủ rừng được tăng lên nhưng độ che phủ còn rất mỏng, thưa thớt, không đồng đều. Đến vị trí lấy mẫu cách trung đoàn 925 khoảng 4km thì rừng ngập mặn phát triển mạnh (ảnh 15), độ che phủ dày tiếp theo là khu vực nuôi trồng thủy sản (ảnh 16). Phương lấy mẫu thí nghiệm ngoài hiện trường Khảo sát và lấy mẫu thực địa trong hố đào Khảo sát thực địa được tiến hành theo tuyến cắt ngang các thành tạo địa chất có mặt trong khu vực. Tại các điểm khảo sát, các vết lộ của đá gốc được mô tả, ghi chép và lấy mẫu. Các taluy đường, các sườn dốc được vẽ, ghi chép vào nhật ký. Các ký hiệu mẫu và vị trí lấy mẫu đất, đá đều được thể hiện trên bản đồ tuyến khảo sát và vị trí lấy mẫu địa hình (hình 3). Tại mỗi taluy đường hoặc các hố đào đã tiến hành lấy 3 loại mẫu đó là: mẫu phá hủy, mẫu nguyên trạng, mẫu đất đắp. Phương pháp đóng ống mẫu thủ công đã được sử dụng. Đoạn ống nhựa (đường kính 7,6cm, dài 20cm), được đóng vào trong đất tới khi ngập hết ống. Cắt chân ống mẫu bằng cách đào hố sâu xung quanh ống. Làm phẳng 2 dầu ống mẫu bằng dao, dùng túi nilong và băng dính bọc kín mẫu sau khi đã ghi nhãn với đầy đủ các thông tin về ký hiệu mẫu, độ sâu, hướng của mẫu. Bảng 1 Bảng tổng hợp các loại mẫu đất thí nghiệm khu vực Đồ Sơn STT Kí hiệu mẫu Vị trí lấy mẫu Loại mẫu Độ sâu lấy mẫu (m) Mô tả mẫu 1 BL1 Đê Bàng La Mẫu nguyên trạng 1.2 Sét pha, màu nâu, trạng thái dẻo cứng. 2 BL2 Đồng Tiến Mẫu phá hủy 1.0 Sét pha, màu xám nâu, trạng thái dẻo vừa. 3 DS1 Đê I Đồ Sơn Mẫu nguyên trạng 1.5 Sét pha, màu nâu vàng, dẻo cứng. 4 DS2 Đê I Đồ Sơn Mẫu phá hủy 1.5 Sét pha, màu nâu vàng, dẻo cứng, độ sâu lấy mẫu 1,5m 5 DS3 Đoạn cuối đê I Đồ Sơn Mẫu phá hủy 2.0 Bùn sét, bùn cát, màu xám đen, trạng thái dẻo chảy. 6 NX1 Ngọc Xuyên Mẫu đầm chặt 0.5 Sét pha, màu nâu vàng 7 DK1 Đoàn Kết Mẫu phá hủy 0.5 Sét pha, màu nâu,trạng thái dẻo mềm. Bảng 2 Bảng tổng hợp các loại mẫu đá thí nghiệm khu vực Đồ Sơn STT Kí hiệu mẫu Vị trí lấy mẫu Mô tả mẫu 1 NX01 Ngọc xuyên Đá cát kết, bột kết màu xám, dạng quaczit. 2 CS01 Casino Đồ Sơn Cát kết, bột kết phân lớp mỏng. 3 ĐS01 Đê I Đồ Sơn Cát kết dạng quaczit màu xám sang. 4 BN01 Bến Nghiêng Đá cát kết dạng quaczit xen kẽ bột kết, có cấu tạo song song. Phương pháp thí nghiệm trong phòng Xác định các chỉ tiêu vật lý a) Xác định thành phần độ hạt Phương pháp xác định thành phần hạt được áp dụng theo tiêu chuẩn TCVN 4198: 1995. - Xác định thành phần hạt bằng phương pháp rây Phương pháp rây nhằm xác định thành phần phần trăm các cỡ hạt có trong mẫu. Phương pháp này không thể xác định từng loại kích thước riêng biệt có trong mẫu mà chỉ xác định được một khoảng kích thước hạt. Điều này được thực hiện bằng cách xác định lượng mãu trên rây và lượng mẫu lọt rây, sau đó so sánh lượng mẫu lọt rây với tổng trọng lượng của mẫu. + Rây khô: Lấy 200 – 250g đất, sấy khô, đem nghiền, sau đó cho vào bộ rây để làm thí nghiệm. Cho bộ rây vào máy vung và vận hành khoảng 10 phút rồi bắt đầu cân lượng đất trên từng cấp rây. Ghi chép số liệu và lập bảng tính toán kết quả thí nghiệm. + Rây ướt: Với các mẫu đất hạt mịn chiếm khoảng 70 – 80% trở lên, lấy 350g mẫu đất thí nghiệm, cho vào rây có kí hiệu #200 (kích thước mắt rây 0,075 mm). Cho cả rây vào bể chứa nước, đãi đất trong khoảng 10 – 15 phút, sau đó cho rây vào vòi nước, vặn nước chảy từ từ qua rây. Đến khi mẫu trên rây không thể tan ra được nữa thì bỏ rây ra, cho mẫu còn sót lại trên rây và bát sứ và mang đi sấy khô. Cân mẫu đã sấy khô, tiến hành rây khô với lượng mẫu này, ghi chép số liệu và lập bảng tính toán thí nghiệm. Kết quả đường cong phân bố độ hạt của các mẫu đất được thể hiện trong phụ lục A. b) Xác định độ ẩm của đất: Theo TCVN 4196-1995 Cho mẫu cần đo độ ẩm vào hộp mẫu, cân trọng lượng đất ẩm + hộp (mw). Mẫu được sấy ở nhiệt độ 105 + 30C. Sau 4 - 5h hoặc khi kiểm tra thấy trọng lượng hộp + mẫu không thay đổi, ghi lại trọng lượng hộp + mẫu đã sấy khô (mS) sau đó tính giá trị độ ẩm w (%) theo công thực: w (%) = [(mw - ms)/(ms – m)]*100% Trong đó: mw = khối lượng hộp + đất ẩm ms =khối lượng hộp + dất khô m = khối lượng hộp Phương pháp tính ổn định mái dốc bằng phần mềm SLOPE/ W Để kiểm định độ ổn định của mái dốc theo phương pháp mặt trượt cung tròn hình trụ, ta giả định mặt trượt có dạng cung tròn (tâm O bán kính R), với điều kiện biến dạng dẻo chỉ phát triển dọc theo mặt trượt và đất bị phá huỷ theo định luật Mohr - Coulomb. Hệ số an toàn Fs xác định bằng cách chia cung tròn thành n mảnh có bề rộng b như nhau. Khi đó mỗi mảnh chịu tác dụng của các lực: trọng lượng bản thân (W), phản lực đáy của mảnh (N), sức kháng cắt được huy động ở đáy của mảnh (T), các lực tác dụng tương hỗ với các mảnh lân cận theo chiều nằm ngang (EL, ER ) và thẳng đứng (XL,XR). Dựa vào cân bằng lực theo phương nằm ngang, thẳng đứng, cân bằng moment xác định số phương trình: Phương trình cân bằng momen, phương trình cân bằng lực theo phương thẳng đứng, phương trình cân bằng lực theo phương nằm ngang và phương trình phá huỷ theo định luật Mohr – Coulomb. Như vậy bài toán trở thành bất định vì có sự khác biệt giữa ẩn số và phương trình. Để khắc phục vấn đề này, nhằm đưa bài toán trở thành xác định, các phương pháp thông thường và đơn giản hoá Bishop được sử dụng. Sau đó kết hợp giả thiết với các phương trình cân bằng lực và moment để xác định hệ số an toàn (Fs). Hình 4: Minh họa cho phương pháp đơn giản hóa Bishop Giả thiết bỏ qua các lực tác dụng dọc theo cạnh bên các mảnh mà chỉ xét các lực tác dụng tương hỗ theo phương nằm ngang, cân bằng lực theo phương thẳng đứng có thể xác định được N. Trong đó: N: Phản lực đáy mảnh ui :Áp lực nước lỗ rỗng tại đáy mảnh thứ i Mi (a) – Moomen cân bằng lực ứng với góc dốc a và được xác định theo công thức dưới đây: Xác định được Fs theo công thức: (*) Trong đó: i - Ký hiệu mảnh thứ i; Wi; Trọng lực bản thân của mảnh; ci, ji - Lực dính kết và góc ma sát trong của đất ở đáy mảnh; li - Chiều dài cung ở đáy mảnh (cm); α - Góc giữa tiếp tuyến cung trượt tại điểm giữa mảnh và mặt phẳng nằm ngang. Để tìm hệ số an toàn (Fs) bằng phương pháp đơn giản hóa của Bishop ta tiến hành theo các bước như sau: + Bước 1: Cho Fs ở phương trình (*) bằng 1, từ đó tìm được Mi(α), + Bước 2: Đưa giá trị Mi(α) vào phương trình và giải, tìm được một giá trị Fs + Bước 3: Sử dụng Fs tính được xác định giá trị Mi(α) mới, + Bước 4: Giải ra giá trị mới của Fs ở vế phải, và + Bước 5: Lặp lại các bước 3, 4 cho tới khi Fs giả định và Fs tính toán được sai khác nhau ≤ 0,01; thông thường mái dốc sẽ ổn định khi có Fs min ≥ 1,2. Như vậy “ Hệ số an toàn (Fs) là số lần mà sức kháng cắt cần giảm đi để cho khối đất ở trạng thái cân bằng giới hạn, dọc theo mặt trượt giả định”. Mặt trượt nguy hiểm nhất là mặt trượt có (Fs) nhỏ nhất. Từ cơ sở lý thuyết ở trên, phần mềm SLOPE/W được xây dựng. Bằng cách lần lượt thay đổi vị trí tâm O và thay các giá trị bán kính R khác nhau ta được các mặt trượt giả định khác nhau mà ứng với mỗi trường hợp sẽ có một hệ số an toàn. Trong báo cáo đã tiến hành lập 6 mặt cắt dùng để tính ổn định cho mái dốc tại khu vực Đê I Đồ Sơn và đê Bàng La. Kết quả phân tích ổn định mái dốc mỏ vật liệu xây dựng tại Đê I Đồ Sơn và đê Bàng La được trình bầy trong phụ lục G. CHƯƠNG IV TỔNG QUAN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÀ CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỊA CHẤT ĐỘNG LỰC CÔNG TRÌNH KHU VỰC ĐỒ SƠN, HẢI PHÒNG Tổng quan đặc điểm địa chất công trình của các trầm tích Đệ tứ Dựa vào bản đồ địa chất đô thị khu vực Hải Phòng tỷ lệ 1: 50000 của Nguyễn Đức Đại và Ngô Quang Toàn (1995) [8], cũng như bản đồ Địa chất công trình thành phố Hải Phòng do Nguyễn Đức Đại (1996) thành lập (hình 5), cấu trúc nền đất của khu vực nghiên cứu được mô tả dưới đây: Trầm tích nhân tạo (đất đắp, đất lấp) Lớp này có bề dầy 0.5 - 1.5 - 2m gồm cát, sét pha, sét lẫn các phế liệu xây dựng, và sinh hoạt. Vì thành phần hỗn hợp, độ chặt rất bất đồng nhất nên với loại đất này thường phải xử lý hoặc loại bỏ khi xây dựng. Trầm tích sông (aQ23tb2) Trầm tích sông gồm các phức hệ thạch học gồm cát pha, sét pha màu nâu thuộc phụ hệ tầng Thái Bình trên tuổi Holocen muộn (aQ23tb2) phân bố chủ yếu dọc theo các sông Văn Úc, sông Thái Bình, sông Hoá, sông Mỗi. Phần trên mặt, đất ở trạng thái chảy thuộc loại bùn sét pha, bùn sét. Tổng hợp các kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý trình bày trong bảng 3. Vì các trầm tích thuộc hệ tầng này trong vùng nghiên cứu không lộ gần trên mặt, chỉ gặp ở những lỗ khoan sâu địa chất nên không lấy mẫu thí nghiệm tính chất cơ lý của chúng. Trầm tích sông biển (amQ2 2-3 tb1) Trầm tích sông biển gồm các phức hệ thạch học sét pha, cát pha màu xám thuộc hệ tầng Thái Bình trên tuổi Holocen muộn (amQ23 tb2) phân bố hẹp ở ven cửa sông Văn Úc, Thái Bình, Cửa Cấm dày 3.5m nên không lấy mẫu thí nghiệm cơ lý đất. Sét pha cát pha màu xám nâu thuộc hệ tầng Thái Bình dưới tuổi Holocen muộn (amQ2 2-3 tb1), phân bố rộng khắp trên hầu hết diện tích các huyện Thuỷ Nguyên, An Hải, Tiên Lãng, Vĩnh Bảo, nội thành Hải Phòng, dày đến 17m. Tuỳ thuộc vào địa hình cao hay trũng thấp mà chúng ở trạng thái từ dẻo cứng đến chảy chuyển thành bùn sét, bùn sét pha, thuộc loại đất yếu. Tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của chúng được trình bày trong bảng 4. Bảng 3. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý phức hệ thạch học aQ23 tb2 [9] Các chỉ tiêu Các kiểu thạch học Bùn sét Bùn sét pha Sét pha Cát pha Số lượng mẫu 7 3 5 4 - Cát (2-0,05mm) 112,0 54,7 13,2 50 - Bụi (0,05-0,005mm) 56.7 29.0 61.6 30 - Sét <0.005mm 32.1 16.3 52.2 20 Độ ẩm. % 49.1 34.04 30,88 25.8 Khối lượng thể tích, g/cm3 1.70 1.78 1.8 1.85 Khối lượng thể tích khô g/cm3 1.1 1.32 1.38 1494 Khối lượng riêng,g/cm3 2.70 2.69 2.69 2.66 Độ bão hoà % 93.4 88.89 87.13 86.23 Độ rỗng, % 58.76 50.53 48.83 44.24 Hệ số rỗng 1.43 1.023 0.956 0.790 Giới hạn chảy,% 43.36 30.13 34.90 23.90 Giới hạn dẻo,% 23.62 19.45 21.64 17.50 Chỉ số dẻo,% 19.74 10.68 13.34 6.40 Độ sệt 1.29 1.322 0.60 1.29 Hệ số nén lún, cm2/kg 0.078 0.026 0.028 0.018 Góc ma sát trong, độ 407’ 11051’ 10024’ 2707’ Lực dính kết , kg/cm2 0.056 0.044 0.134 0.023 Sức chịu tải, kg/cm2 0.5 0.7 1.8 1.7 Hàm lượng hữu cơ, % 1.58 0.7 0.35 Bảng 4. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý phức hệ thạch học amQ22-3 tb1 [9] Các chỉ tiêu Các kiểu thạch học Bùn sét Bùn sét pha Sét Sét pha Cát pha Số lượng mẫu 143 75 45 71 13 - Cát (2-0,05mm) 13.2 21.5 17.6 21.6 30.3 - Bụi (0,05-0,005mm) 52.2 53.9 57.4 56.7 60.8 - Sét <0.005mm 34.6 24.6 32.0 21.7 9.1 Độ ẩm. % 50.7 39.39 34.5 32.35 28.6 Khối lượng thể tích, g/cm3 1.65 1.75 1.82 1.85 1.89 Khối lượng thể tích khô g/cm3 1.09 1.27 1.32 1.42 1.405 Khối lượng riêng,g/cm3 2.69 2.69 2.71 2.68 2.69 Độ bão hoà % 95.01 93.50 91.05 92.87 94.2 Độ rỗng, % 59.13 53.23 50.01 47.7 45.69 Hệ số rỗng 1.40 1.130 1.002 0.875 0.855 Giới hạn chảy,% 44.31 36.38 41.09 33.0 25.13 Giới hạn dẻo,% 24.59 21.30 23.08 20.98 18.19 Chỉ số dẻo,% 19.72 15.08 18.01 12.02 6.94 Độ sệt 1.30 1.19 0.63 0.94 1.40 Hệ số nén lún, cm2/kg 0.091 0.063 0.041 0.056 0.026 Góc ma sát trong, độ 2011’ 8020’ 7030’ 10032’ 17028’ Lực dính kết , kg/cm2 0.059 0.051 0.121 0.115 0.047 Sức chịu tải, kg/cm2 0.4 0.5 1.4 1.3 1.6 Hàm lượng hữu cơ, % 2.1 1.3 1.45 0.9 0.6 Sét pha, sét màu xám, xám vàng loang lổ, vàng đỏ, thuộc phụ hệ tầng Vĩnh Phúc trên, tuổi Pleistocen (maQ13vp2 ) không chỉ có mặt trên hầu hết các lỗ khoan mà còn lộ ra trên mặt ở ven rìa các đồi núi thấp ở vùng bắc Thuỷ Nguyên… dày 3.5m. Bề mặt phong hoá là ranh giới giữa các phức hệ thạch học tuổi Pleistocen muộn và Holocen. Đôi khi có độ ẩm cao chuyển sang bùn sét pha hoặc cát pha. Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của chúng được tổng hợp trong bảng 5. Bảng 5. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý phức hệ thạch học maQ13vp2 [9] Các chỉ tiêu Các kiểu thạch học Bùn sét pha Sét Sét pha Cát pha Số lượng mẫu 1 10 9 2 - Cát (2-0,05mm) 20 10.01 25.12 36.5 - Bụi (0,05-0,005mm) 50 56.11 59.22 55.5 - Sét <0.005mm 30 33.88 15.66 8.0 Độ ẩm. % 45.99 36.91 27.90 17.18 Khối lượng thể tích, g/cm3 1.68 1.78 1.885 2.0 Khối lượng thể tích khô g/cm3 1.150 1.485 1.462 1.718 Khối lượng riêng,g/cm3 2.69 2.715 2.69 2.69 Độ bão hoà % 92.3 85.90 89.85 77.8 Độ rỗng, % 57.2 45.29 47.38 36.1 Hệ số rỗng 1.336 0.77 0.867 Giới hạn chảy,% 38.9 40.6 30.88 Giới hạn dẻo,% 23.2 22.19 19.83 Chỉ số dẻo,% 15.7 18.41 11.05 Độ sệt 1.45 0.81 0.73 Hệ số nén lún, cm2/kg 0.067 0.036 0.031 0.008 Góc ma sát trong, độ 5025’ 806’ 11053’ Lực dính kết , kg/cm2 0.0474 0.1888 0.128 Sức chịu tải, kg/cm2 0.6 2.2 1.9 Hàm lượng hữu cơ, % 2.17 Cát lẫn sỏi, sạn bụi, sét ít tàn tích thực vật, màu xám vàng, thuộc phụ hệ tầng Vĩnh Phúc trên, tuổi Pleistocen muộn (amQ13vp2 ), chiều dày mỏng 4-6m, nằm sâu và phủ trực tiếp lên trầm tích của hệ tầng Hà Nội (amQ12-3 hn ), nên không có mẫu thí nghiệm cơ lý đất. Tương tự như trên, phức hệ thạch học cát pha, sét pha màu xám, xám đen thuộc hệ tầng Hà Nội tuổi Pleistocen giữa - đầu, Pleistocen muộn (amQ12-3hn) dày không quá 10m và phức hệ thạch học cát lẫn sỏi cuội, cát pha, sét pha, hệ tầng Lệ Chi tuổi Pleistocen sớm (am Q11lc), nằm sâu nên không có mẫu thí nghiệm tính chất cơ lý. Trầm tích đầm lầy ven biển, sông biển đầm lầy Trầm tích đầm lầy ven biển, sông biển đầm lầy gồm các phức hệ thạch học bùn sét, bùn sét chứa mùn xám đen, xám tro thuộc hệ tầng Thái Bình trên, tuổi Holocen muộn (abQ23 tb2) chiếm diện tích nhỏ, ven theo các sông nhỏ thường bị ngập nước, dày 1-3m, nên không có mẫu thí nghiệm cơ lý đất. Bùn sét, bùn cát pha màu xám nâu, xám đen chứa mùn thực vật thuộc hệ tầng Thái Bình trên, tuổi Holocen muộn (ambQ23 tb2) phân bố ở cửa sông Lạch Tray, Văn Úc… dày 12.8m. Chỉ tiêu cơ lý đất cho các kiểu nguồn gốc bùn sét, bùn sét pha, sét, sét pha, cát pha được tổng hợp trong bảng 6. Bùn các loại , than bùn xám đen thuộc phụ hệ Hải Hưng dưới, tuổi Holocen sớm - giữa (mbQ21-2hh2) không lộ ra trên mặt chỉ gặp trong các lỗ khoan ở vùng nội thành và các vùng khác, chiều dày 3.5 -23m. Kết quả tổng hợp tính chất cơ lý của chúng được trình bày trong bảng 7. Trầm tích biển Trầm tích biển gồm các phức hệ thạch học sét, sét pha thuộc hệ tầng Hải Hưng trên , tuổi Holocen sớm - giữa (mQ21-2hh2) lộ ra trên diện tích khá rộng ở vùng An Hải, bắc Thuỷ Nguyên, ven rìa núi Phủ Liễn, Núi Voi… và ở nhiều lỗ khoan, bề dày thay đổi từ 1.0-16.6m (Trung bình 2-5m ). Sét, sét pha trong phức hệ thạch học này được sử dụng làm gạch ngói chất lượng khá tốt (thành phần hạt bụi sét trung bình chiếm 75.8% đến 84.3%). Kết quả tổng hợp tính chất cơ lý của chúng được trình bày trong bảng 8. Bảng 6. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý phức hệ thạch học ambQ23tb2 [9] Các chỉ tiêu Các kiểu thạch học Bùn sét Bùn sét pha Sét Sét pha Cát pha Số lượng mẫu 38 27 29 29 4 - Cát (2-0,05mm) 9.7 19.3 16.6 19 45 - Bụi (0,05-0,005mm) 58.5 56.3 52.2 55.1 50 - Sét <0.005mm 32.8 24.4 32.1 25.9 5 Độ ẩm. % 53.4 39.19 33.8 28.94 23.4 Khối lượng thể tích, g/cm3 1.57 1.73 1.83 1.79 1.83 Khối lượng thể tích khô g/cm3 1.02 1.24 1.395 1.52 1.46 Khối lượng riêng,g/cm3 2.60 2.69 2.705 2.70 2.66 Độ bão hoà % 90.8 92.18 86.9 85.47 84.1 Độ rỗng, % 60.0 54.6 48.9 46.5 40.1 Hệ số rỗng 1.53 1.19 0.98 0.88 0.816 Giới hạn chảy,% 45.42 35.08 40.72 34.42 23.23 Giới hạn dẻo,% 24.34 20.69 22.38 21.28 18.33 Chỉ số dẻo,% 21.08 14.39 18.34 13.14 4.90 Độ sệt 1.378 1.327 0.62 0.54 1.40 Hệ số nén lún, cm2/kg 0.08 0.057 0045 0.034 0.019 Góc ma sát trong, độ 4017’ 8067’ 7048’ 12002’ 18030’ Lực dính kết , kg/cm2 0.04 0.059 0.13 0.12 0.053 Sức chịu tải, kg/cm2 0.5 0.6 1.6 1.8 1.9 Hàm lượng hữu cơ, % 2.1 1.37 1.4 0.13 0.43 Bảng 7. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý phức hệ thạch học mbQ22-3hh1 [9] Các chỉ tiêu Các kiểu thạch học Bùn sét Bùn sét pha Bùn cát pha Số lượng mẫu 82 44 7 - Cát (2-0,05mm) 17.41 26.79 38.12 - Bụi (0,05-0,005mm) 50.03 50.41 36.66 - Sét <0.005mm 32.56 22.8 25.22 Độ ẩm. % 52.61 43.65 40.40 Khối lượng thể tích, g/cm3 1.64 1.74 1.74 Khối lượng thể tích khô g/cm3 1.073 1.228 1.237 Khối lượng riêng,g/cm3 2.699 2.694 2.695 Độ bão hoà % 96.11 92.55 93.40 Độ rỗng, % 59.83 52.30 54.62 Hệ số rỗng 1.494 1.161 2.66 Giới hạn chảy,% 45.28 34.56 34.23 Giới hạn dẻo,% 29.71 22.13 23.34 Chỉ số dẻo,% 20.57 12.43 10.89 Độ sệt 1.357 1.79 1.535 Hệ số nén lún, cm2/kg 0.104 0.09 0.115 Góc ma sát trong, độ 3052’ 9039’ 12037’ Lực dính kết , kg/cm2 0.087 0.054 0.039 Sức chịu tải, kg/cm2 0.4 0.5 0.5 Hàm lượng hữu cơ, % 2.2 2.3 Bảng 8. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý phức hệ thạch học mbQ22-3hh2 [9] Các chỉ tiêu Các kiểu thạch học Sét Sét pha Cát pha Số lượng mẫu 93 112 6 - Cát (2-0,05mm) 16.62 24.2 59.44 - Bụi (0,05-0,005mm) 49.65 45.2 27.86 - Sét <0.005mm 33.73 30.6 12.70 Độ ẩm. % 33.73 28.89 28.77 Khối lượng thể tích, g/cm3 1.85 1.81 1.86 Khối lượng thể tích khô g/cm3 1.386 1.456 1.45 Khối lượng riêng,g/cm3 2.71 2.70 2.687 Độ bão hoà % 95.00 89.92 88.75 Độ rỗng, % 48.81 45.93 58.4 Hệ số rỗng 0.95 0.863 0.859 Giới hạn chảy,% 40.44 32.24 20.4 Giới hạn dẻo,% 22.04 18.14 16.65 Chỉ số dẻo,% 18.04 14.1 3.75 Độ sệt 0.64 0.85 1.36 Hệ số nén lún, cm2/kg 0.073 0.017 0.037 Góc ma sát trong, độ 9023’ 4029’ 26042’ Lực dính kết , kg/cm2 0.13 0.117 0.172 Sức chịu tải, kg/cm2 2.0 1.7 1.6 Tàn sườn tích Đệ Tứ Gồm kiểu thạch học sét pha, sét chứa dăm sạn, phân bố hẹp ở các gò đồi, và núi thấp vùng Đồ Sơn và Kiến An, chiều dày thường 2-5m, trong đó dưới lớp thổ nhưỡng (0.3-0.5m) là đới sét loang lổ xám vàng, vàng xám, nâu đỏ trên đá gốc lục nguyên có tuổi khác nhau, chiều dày trung bình 0.1m trạng thái nửa cứng đến cứng, nên không lấy được mẫu nguyên dạng. Kết quả xuyên tĩnh tiến hành bên cạnh những lỗ khoan địa chất công trình trên các trầm tích Holocen và Pleistocen được thống kê trong bảng 9. Bảng 9. Bảng tổng hợp sức kháng xuyên của một số trầm tích Holocen thuộc đồng bằng sông Hồng [9] STT Phức hệ thạch học Sức kháng xuyên qc (kg/cm2) 1 Trầm tích sông tuổi Holocen muộn, hệ tầng Thái Bình (aQ23tb2) 4 - 6 2 Trầm tích sông biển tuổi Holocen muộn, hệ tầng Thái Bình (amQ23tb1) 2 – 10 3 Trầm tích sông biển - đầm lầy tuổi Holocen muộn, hệ tầng Thái Bình (amb Q23tb2) 6 – 16 4 Trầm tích biển tuổi Holocen sớm - giữa, hệ tầng Hải Hưng (mQ21-2hh2) 4 – 22 5 Trầm tích biển - đầm lầy, tuổi Holocen sớm - giữa, hệ tầng Hải Hưng (mbQ21-2hh1) 2 – 6 6 Trầm tích sông biển, tuổi Pleistocen muộn, hệ tầng Vĩnh phúc (maQ13vp2) 40 - 80 Theo bảng 8, ta nhận thấy sức kháng xuyên của phức hệ thạch học aQ23tb2 , amQ23tb1 , mbQ21-2hh1 thấp , biến thiên từ 2 – 10 ( kg/cm2), có thể xếp vào loại đất có trạng thái mềm đến dẻo cứng. Sức kháng xuyên của phức hệ thạch học amb Q23tb2, mQ21-2hh2 khá cao, biến thiên từ 4 -22 (kg/cm2), xếp vào loại đất có trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng. Sức kháng xuyên của phức hệ thạch học maQ13vp2 cao, biến thiên 40 – 80 (kg/cm2), xếp vào loại đất có trạng thái cứng đến rất rắn. Đặc điểm Địa chất thủy văn Tầng chứa nước lỗ hổng không áp trong trầm tích Holocen (qh) Tầng chưa nước này có diện phân bố khá rộng từ trung tâm đồng bằng ra phía biển. Phần đỉnh đồng bằng tới Hà Nội chỉ tồn tại các dải hẹp nằm dọc theo hệ thống sông Hồng và một số khoảnh hẹp nằm rải rác ở các thung lũng giữa núi và ven các sông nhỏ. Chiều dày tầng qh thay đổi trên phạm vi rộng: vùng trung tâm đồng bằng và phần từ Nam Định - Thái Bình ra phía biển thường dày 10 - 20m có nơi đến 30 - 40m, phần rìa bị vát mỏng, chỉ còn 1.5-3m. Chiều dày trung bình toàn đồng bằng là 13.6m. Tầng qh thuộc loại giàu nước, độ dẫn nước thay đổi từ 95 đến 1788m2/ng, trung bình 300 - 500m2/ng. Mặc dù tầng qh được xem là giàu nước, nhưng do tính thuỷ hoá phức tạp lại dễ bị nhiễm bẩn, nên chỉ có ý nghĩa đối với cung cấp nước nhỏ cho dân cư vùng nông thôn. Nguồn gốc nước dưới đất trong lớp chứa nước qh2 chủ yếu là do nước mưa, nước mặt ngấm vào cung cấp, trao đổi nước với lớp chứa nước qh1 và tầng chứa nước qp, ngoài ra còn chịu tác động của các quá trình rửa lũ, hoà tan. Giữa hai lớp chứa nước qh2 và qh1 tồn tại lớp thấm nước yếu Holocen dưới-giữa thuộc phụ hệ tầng Hải Hưng trên (Q21-2 hh2), phân bố ở vùng Hải Dương, Hưng Yên, Hà Nam, Ninh Bình, Hải Phòng có nguồn gốc biển (mQ21-2 hh) và biển đầm lầy (mbQ21-2 hh). Thành phần đất đá là sét, sét bột màu xám xanh, xám tro, xám đen lẫn các tàn tích thực vật và thấu kính than bùn có chiều dày từ 4 đến 25m. (hình 6). Tầng chứa nước lỗ hổng có áp trong các trầm tích Pleistocen trung - thượng (qp) Tầng chứa nước này lộ ra ở một số khu vực ven rìa đồng bằng như Chí Linh, Đông Triều, Hiệp Hoà, Việt Yên, Lâm Thao, Cổ Tiết...ở đồng bằng bị phủ hoàn toàn bởi các trầm tích trẻ hơn. Tầng chứa nước bao gồm các trầm tích sông biển (amQ12-3 hn), sông (aQ12-3 hn), sông lũ (apQ12-3 hn) và ít khi bao gồm phần dưới của các trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc. Chiều dày của tầng chứa nước tăng dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, từ ven rìa vào trung tâm từ vài chục mét đến 85m. Ở phần Tây Bắc đồng bằng do tầng qh chỉ tồn tại dưới dạng dải ven sông nên phần lớn diện tích tầng qp bị phủ kín bởi tầng ngăn cách thấm nước yếu. Mặt khác, ở dải ven sông các hoạt động xâm thực đã bào xói, cắt hẳn tầng ngăn cách, làm cho hai tầng chứa nước nằm trực tiếp với nhau tạo thành một hệ thống thuỷ động lực duy nhất. Nước dưới đất tồn tại trong lỗ hổng, có áp lực. Tính chất chứa nước tương đối đồng nhất và được chia làm hai lớp, lớp trên (qp2) có thành phần đất đá chứa nước mịn hơn, chủ yếu là cát, cát lẫn sạn sỏi, lớp dưới (qp1) hạt thô hơn gồm cuội sỏi lẫn cát. Giữa chúng đôi nơi tồn tại các lớp hoặc thấu kính sét, sét cát. Hình 6. Mối quan hệ giữa thành phần thạch học, biển tiến và các tầng chứa nước vùng Châu thổ Sông Hồng. + Lớp chứa nước qp2: Chiều dày từ 5 - 20m. Lưu lượng hút nước thí nghiệm tại các lỗ khoan từ 0.11 đến 20.09l/s. Độ giàu nước từ trung bình đến giàu, hệ số dẫn của đất đá chứa nước (Km) 120 - 400m2/ngày. + Lớp chứa nước qp1: Có chiều dày thay đổi trong phạm vi rộng từ 4 đến 60.5m, theo quy luật tăng dần từ rìa vào trung tâm và từ đỉnh đồng bằng ra biển. Thành phần đất đá chứa nước là các trầm tích hạt thô gồm cát, cuội, sỏi, tảng ở phía đỉnh tam giác châu, mịn dần về phía Đông, Đông Nam. Do các trầm tích hạt thô chiếm tỷ lệ lớn, nên tầng chứa nước có độ giàu nước lớn. Các kết quả nghiên cứu cho thấy lưu lượng các lỗ khoan thăm dò từ 1l/s đến 50l/s, trong đó các lỗ khoan cho lưu lượng lớn (10 - 50l/s) chiếm trên 60% trong tổng số lỗ khoan thí nghiệm. Tỉ lưu lượng các lỗ khoan từ 0.2l/sm (2.2% trong tổng số lỗ khoan thí nghiệm) đến 5l/sm (38.6% trong tổng số lỗ khoan thí nghiệm). Khu vực có độ giàu nước lớn phân bố chủ yếu ở trung tâm đồng bằng liên quan đến sự thành tạo trầm tích trong thời kỳ biển thoái Pleistocen sớm-giữa. Độ tổng khoáng hóa nước đưới đất tăng dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam từ nhỏ hơn 0.5g/l đến 3g/l và lớn hơn. Ở vùng Hải Phòng, Thái Bình tồn tại thấu kính nước nhạt nằm giữa vùng nước mặn. Vùng Hải Hậu - Nghĩa Hưng tồn tại thấu kính nước nhạt ven biển. Các thấu kính nước nhạt Thái Bình, Hải Phòng có liên quan đến nước khoáng trong trầm tích Neogen, có thành phần đặc trưng là nước bicarbonat natri và clorua natri. Giữa hai hệ tầng tầng chứa nước trầm tích Pleistocen trung - thượng và tầng chứa nước trong trầm tích Holocen tồn tại một lớp thấm nước yếu Pleistocen thượng hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13b vp). Các hiện tượng địa chất động lực công trình Hiện tượng xói lở bờ sông, bờ biển Hiện tượng xói lở trong khu vực nghiên cứu diễn biến rất phức tạp với nhiều hình thức đa dạng: như xói do tác động của sóng, do tác động của dòng sông kết hợp với dòng chảy thủy triều. Dải ven bờ Đông Bắc Đồ Sơn có tốc độ xói lở trung bình đến mạnh gồm các đoạn bờ Cát Hải (38.4m/năm), Đình Vũ–Bạch Đằng và khu vực đường 14 (5–7m/năm). Riêng khu vực Bạch Đằng trong vòng 60 năm (1936-1996) đã mất đi 1055ha đất nông nghiệp có lớp phủ thực vật và 2844ha đất nông nghiệp không có lớp phủ thực vật làm hư hỏng các công trình đê các công trình bờ biển…Đặc biệt trong mùa mưa bão, tai biến này sẽ được cường hóa mạnh khi có bão lớn (ảnh 18 và 20). Bảng 10: Xói lở khu vực bãi biển Đồ Sơn STT Khu vực Tốc độ xói lờ trung bình (m/năm) Chiều rộng xói lở trong 50 năm (m) 1 Bãi I Đồ Sơn 0,45 22,5 2 Bãi II Đồ Sơn 0,36 18 3 Bãi III Đồ Sơn 0,40 20 Hiện tượng sụt lún bề mặt Trong khu vực Hải Phòng gặp nhiều hiện tượng sụt lún bề mặt. Nguyên nhân của hiện tượng này là do khai thác nước ngầm quá mức, mực nước ngầm chưa kịp phục hồi lại, làm cho áp lực lỗ rỗng giảm, gây ra hiện tượng sụt lún bề mặt. Còn hoạt động san lấp lại làm cho tải trọng tác dụng lên các lớp đất yếu nằm sát bề mặt tăng lên, cũng gây nên sụt lún bề mặt. Do đó cần phải có những biện pháp khai thác nước ngầm cũng như cải tạo bề mặt một cách hợp lý. Hiện tượng trượt lở, đổ lở Dải ven bờ Đông Bắc Đồ Sơn có tốc độ xói lở trung bình đến mạnh, gồm các đoạn bờ Cát Hải, Đình Vũ-Bạch Đằng và khu vực đường 14. Riêng khu vực Bạch Đằng, trong vòng 60 năm (1936-1946) đã mất đi 1055ha đất nông nghiệp có lớp phủ thực vật và 2844 ha đất nông nghiệp không có lớp phủ thực vật, làm mất quỹ đất canh tác, làm hư hỏng các công trình đê, cơ sở hạ tầng ven biển (ảnh 21). Hiện tượng động đất Với mật độ khá cao các hệ thống đứt gẫy theo các phương Đông Bắc – Tây Nam, Tây Bắc – Đông Nam, á vĩ tuyến, á kinh tuyến, nền cấu trúc Hải Phòng bị xé mảnh thành từng cấu trúc địa phương. Đó là nguy cơ tiềm ẩn về các vấn đề địa chấn. Dọc theo đứt gẫy hướng Tây Bắc–Đông Nam, Kim Thành–Đồ Sơn đã ghi nhận được 3 chấn tâm động đất, cường độ đạt 2.5–3.0 đến 4.2–4.5 độ Richter. Trên hệ đứt gẫy Đông Triều cũng xuất hiện các chấn tâm có cường độ 4.1 – 4.5 đến 5.1 – 5.5 độ Richter. Khu vực Đông Bắc đứt gẫy Kinh Môn–Hải Phòng có biểu hiện địa chấn cường độ 5.1–5.5 độ Richter, và chấn cấp I0 = 7 (thang MSK 64). Khu vực Tây Nam đứt gẫy này có biểu hiện động đất cường độ đạt 4.6 – 5.0 độ Richter và chấn cấp 6 ≤ I0 ≤ 7 ở lân cận khu vực Hải Phòng trong vài chục năm qua có đến 3 trận động đất cấp 6, cấp 7 như trận Bắc Giang (1961), Yên Thế (1987), Cấm Phả (1988) còn trung tâm Hải Phòng ứng với dải Kiến An – Đồ Sơn thì chấn cấp có xu thế giảm ít nhiều với I0 = 6. Hiện tượng nhiễm mặn Do địa hình thấp, lớp trầm tích bở rời dầy và hiện tượng nhật triều làm cho mực nước ngầm ở khu vực Đồ Sơn thường bị dâng cao, biến động theo thủy triều, dẫn đến hiện tượng nhiễm mặn. Ở ven biển về mùa khô do mức nước bị cạn, nếu không có các công trình ngăn mặn hợp lý, khi thủy triều lên nước biển tràn theo sông xâm nhập vào đất liền. Về mùa mưa bão nước biển có thể tràn vào đất liền làm đất nhiễm mặn (bảng 11). Đất nhiễm mặn ở độ sâu nhỏ hơn 15m, thuộc thống Halocen, gồm nhiều nguồn gốc như mbQ23 và một phần aQ23 nằm sát ven biển. Bảng 11. Khoảng cách xâm nhập mặn tại một số sông ở Hải Phòng (Theo Chu Đình Hoàng, 1993 ) Tên sông 0,1%L max (km) * 0,1%L min (km) 0,4%L max (km) Văn Úc 28 18 8 Thái Bình 22 15 6 *) 0,1%; 0,4% = độ mặn; Lmax = chiều dài xâm nhập tối đa; Lmin - xâm nhập tối thiểu Do đó các công trình thủy lợi ngăn mặn và quản lý nước mặt ruộng có ý nghĩa quyết định đối với việc kiểm soát muối trong đất nhiễm mặn. Hiện tượng ngập và bán ngập Do địa hình thấp nên khu vực Đồ Sơn chịu ảnh hưởng nhiều của thủy triều, sóng biển. Khi thủy triều dâng cao 1 đến 2m, nhiều địa điểm của Đồ Sơn trở nên thấp hơn mực nước sông, cũng vì thế nước ngầm nâng cao. Vào mùa mưa, nhất là lúc trùng với lúc triều cường thì thường bị ngập úng, mức độ ngập sâu từ 0.3 – 0.5m như trong cơn bão số 7 năm 2005 tại khu vực Đồ Sơn (Ảnh 17). CHƯƠNG V ĐẶC TÍNH ĐỊA KỸ THUẬT ĐẤT NỀN KHU VỰC ĐỒ SƠN, HẢI PHÒNG Đặc điểm tính chất cơ lý (TCCL) của đất nền Đặc điểm tính chất cơ lý đất nền khu vực Đồ Sơn Tính chất cơ lí của đá khu vực Đồ Sơn Khu vực Đồ Sơn xuất hiện đá gốc lộ ngay trên bề mặt. Các dãy núi đá thấp kéo dài từ Ngọc Xuyên tới khu vực Casino Đồ Sơn. Thành phần đá chủ yếu là cát kết, bột kết, nhiều chỗ bị quaczit hóa. Đặc điểm thành phần được mô tả dưới đây (Bảng 12). Bảng 12: Đặc điểm thành phần các mẫu đá tại hệ tầng Đồ Sơn STT Kí hiệu mẫu Vị trí lấy mẫu Mô tả mẫu 1 NX1 Ngọc Xuyên Đá cát kết, bột kết màu xám, dạng quaczit. 2 CS1 Casino Đồ Sơn Cát kết, bột kết phân lớp mỏng. 3 ĐS1 Đê I Đồ Sơn Cát kết dạng quaczit màu xám sang. 4 BN1 Bến Nghiêng Đá cát kết dạng quaczit xen kẽ bột kết, có cấu tạo song song. Do hạn hẹp về kinh phí phân tích nên không có số liệu chi tiết về tính chất cơ lí của các mẫu đá. b) Tính chất cơ lý của các mẫu đất thí nghiệm + Thành phần hạt Tổng số có 5 mẫu đất thuộc các tướng sông-biển-đầm lầy, sông-biển và sông - đầm lầy được phân tích thành phần hạt theo cả 2 phương pháp rây khô và rây ướt. Kết quả phân tích thành phần hạt được thống kê trong bảng 13. STT Số hiệu mẫu Hệ tầng Phần trăm lọt rây, % Thành phần 10 5 1.0 0.5 0.25 0.1 0.074 DS1 ambQ23tb2 Sét bột, xám nâu dẻo vừa 100 99,57 94,32 84,79 61,27 52.45 DS3 am Q23 tb2 Cát bột sét, màu xám đen 100 99,76 94,83 83,36 57,35 43.54 BL1 amQ23 tb1 Sét bột, nâu, dẻo vừa 0.54 2.87 15.81 39.09 47.76 52.24 ĐK1 ab Q43 tb2 Sét bột màu xám nâu dẻo mềm 1.01 4.97 13.13 34.84 41.51 58.49 BL2 amQ22 tb1 Sét bột, nâu, dẻo vừa 1.12 7.43 13.54 35.68 48.23 51.77 Bảng 13. Thành phần hạt của các mẫu thí nghiệm khu vực Đồ Sơn Từ bảng kết quả thí nghiệm thành phần hạt các mẫu ở Đê 1 Đồ Sơn và đê Bàng La ta thấy các mẫu đất chủ yếu là sét pha, đều có phần trăm lọt rây 0.074mm lớn hơn 50%. + Chảy dẻo Giới hạn chảy của 4 mẫu thí nghiệm DS1, BL1, BL2, DK1 chênh nhau không nhiều lớn nhất là của mẫu BL2 (47,79%), nhỏ nhất là mẫu DS1 (30,44%). Giới hạn dẻo có giá trị lớn nhất ở mẫu DK1 (27.39%), nhỏ nhất là mẫu BL1 (16,38%) . Riêng mẫu DS3 thuộc hệ tầng sông lầy am Q23 tb2 là cát pha nên giới hạn chảy là 20,02%, giới hạn dẻo là 11,65%. Phân loại theo AASHTO thì mẫu DK1, BL2 đều thuộc nhóm A-7-6, mẫu BL1 và DS1 thuộc nhóm A-6, mẫu DS3 thuộc nhóm A-4, vì vậy nếu dùng đất cho mục đích đắp đường giao thông thì không thích hợp, chúng lại có thể dùng làm vật liệu đắp đê vì có lượng hạt mịn lớn, hệ số thấm nhỏ, cách nước tốt (Bảng 14). Bảng 14. Giới hạn chảy dẻo của các mẫu thí nghiệm khu vực Đồ Sơn Số hiệu mẫu Độ ẩm Thành phần hạt (% lọt rây ) Giới hạn Atterberg Độ sệt B Phân loại theo AASHTO No.10 (1mm) No.40 (0,5 mm) No.200 (0,074mm) WLL (%) WPL (%) PI (%) DS1 25,48 99.57 94.32 52.45 30.44 16.38 14.07 0,65 Sét bột, dẻo mềm (A-6) DS3 99.76 94.83 43.54 20.22 11.65 8.37 Cát bột, trạng thái chảy (A-4) BL1 23,57 99.46 97.13 52.24 37.43 19.82 17.61 0,21 Sét bột, nửa cứng (A-6) DK1 98.99 95.03 58.49 42.63 27.36 15.27 Sét bột, nửa cứng (A-7-6) BL2 98.88 92.87 51.77 47.79 27.14 20.65 Sét bột, nửa cứng (A-7-6) + Tính thấm của các mẫu đất Kết quả xác định tính thấm của đất được trình bày trong phụ lục D. Tổng số có 2 mẫu đã được thí nghiệm (Bảng 15). Bảng 15. Tổng hợp kết quả thí nghiệm thấm cột áp thay đổi STT Ký hiệu mẫu Hệ tầng Thành phần đất Hệ số thấm K (cm/s) 1 ĐS1 ambQ23tb2 Sét bột, xám nâu, dẻo vừa 0.00188 2 BL1 amQ23tb1 Sét pha, nâu, dẻo vừa 0.00712 Kết qủa thí nghiệm thấm được lấy tai khu vực thân đê với hai mẫu DS1 và BL1 với thành phần là sét, sét pha, có hệ số thấm tương ứng là 1,88x10-3 cm/s, 7,12x10-3 cm/s. Ta thấy mẫu BL1 có hệ số thấm cao, có nghĩa là đất đắp đê là loại thấm nước nhiều (có thể do tận dụng cát mịn nạo vét từ các ao hồ đưa lên) nên thân đê rất dễ bị bão hoà nước khi có ngập lụt và dẫn đến mất ổn định. + Sức chống cắt của đất Các chỉ tiêu sức chống cắt của đất được xác định trên 2 mẫu nguyên trạng lấy tại khu vực Đê 1 Đồ Sơn, và đê Bằng La được trình bày trong bảng 16. Bảng 16. Tổng hợp kết quả thí nghiệm sức chống cắt của các mẫu đất trong khu vực nghiên cứu. STT Kí hiệu mẫu Hệ tầng Góc ma sát trong (độ) Lực dính kết (KPa) 1 ĐS1 amb Q23tb2 14.5 33.2 2 BL1 amQ23tb1 20.4 39.1 Các thông số chống cắt trên dùng để tính toán ổn định cho 2 hệ thống đê biển quan trọng của Đồ Sơn là Đê biển 1 Hải Phòng và đê Bằng La. b) Tính chất cơ lý của các mẫu đất khu biệt thự cao cấp Vạn Hương, Đồ Sơn. Để nghiên cứu sự biến thiên tính chất cơ lý của các lớp đất nền theo độ sâu khu vực Đồ Sơn em đã sử dụng kết quả của “Báo cáo khảo sát địa chất công trình của Dự án Làng biệt thự Du lịch cao cấp Vạn Hương, Hải Phòng” (bảng 17). Tính chất cơ lý của đất biến thiên theo độ sâu. Độ ẩm tự nhiên giảm dần theo độ sâu, độ ẩm lớn nhất ở tầng mặt với giá trị trung bình là 40-50%. Giới hạn chảy, dẻo giảm theo độ sâu đối với các lớp đất là sét, sét pha. Giới hạn dẻo có xu hướng giảm dần theo độ sâu, biến thiên trong khoảng 18,41% đến 23,6%. Hệ số nén lún của các lớp đất giảm theo chiều sâu (lớp 2: a1-2 = 0.07cm2/kg giảm xuống còn 0,041 cm2/kg tại lớp 6), chuyển từ đất có tính nén lún cao, xuống đất có tính nén lún trung bình đến thấp. Sức chịu tải nhìn chung cũng tăng theo chiêu sâu (lớp2 có giá trị 0,61 KG/cm2 còn tại lớp 6 giá trị này đạt tới 1,12 KG/cm2). Bảng 17. Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất công trình xây dựng làng biệt thư cao cấp Vạn Hương, Đồ Sơn [1]. STT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Lớp 1 Lớp 2B Lớp 2 Lớp 2A Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6 Lớp 7 Lớp 8 1 Thành phần hạt P % 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Cuội sỏi sạn(>2mm) Hạt cát 12.0 13.0 13.0 13.00 14.0 30.0 14.00 37.00 91.00 14.00 Đường kính cỡ hạt(mm) 2-0.5 19.00 0.5-0.25 14.00 0.25-0.1 1.00 2.00 2.00 2.00 2.00 7.00 2.00 11.0 22.00 2.00 0.1-0.05 11.00 11.00 11.0 11.00 12.0 23.0 12.00 26.0 36.00 12.00 Hạt bụi (0.05-0.005) 52.0 56.00 56.0 55. 00 55.0 58.0 55.00 49.0 55.00 Hạt sét (<0.005) 36.0 31.00 3100 3200 31.0 12.0 31.00 14.0 31.00 2 Độ ẩm tự nhiên W % 39.2 34.58 26.3 35.13 39.4 29.3 25.29 23.01 23.08 27.02 3 KL thể tích tự nhiên gw g/cm3 1.67 1,78 1.84 1.73 1.69 1.87 1.89 1.98 1.8 4 Kl thể tích khô gc g/cm3 1.20 1.32 1.46 1.28 1.21 1.45 1.51 1.61 1.42 5 KL riêng hạt D 2.7 2.71 2.72 2.71 2.71 2.71 2.72 2.71 2.69 2.72 6 Hệ số rỗng e 1.25 1.05 0.86 1.12 1.23 0.87 0.80 0.68 0.92 7 Độ lỗ rỗng n 55.6 51.19 46.3 52.9 55.2 46.6 44.57 40.61 47.9 8 Độ bão hoà S % 84.6 89.34 82.9 84.78 86.7 90.8 85.56 91.2 79.7479.94 9 Giới hạn chảy Wll % 40.8 39.31 37.3 40.66 42.1 33.8 36.32 31.37 36.66 10 Giới hạn dẻo Wpl % 23.6 22.30 18.9 20.55 21.9 21.8 18.12 18.41 18.68 11 Chỉ số dẻo Ip % 17.2 17.01 18.3 20.11 20.2 11.9 18.20 12.96 17.98 12 Độ sệt B 0.91 0.72 0.40 0.73 0.87 0.62 0.39 0.36 0.46 13 Cắt phẳng, nén nhanh  Hệ số nén lún a 1-2 Cm2/kg 0.10 0.07 0.04 0.064 0.07 0.05 0.042 0.041 0.055 Góc ma sát trong j độ 5025’ 5041’ 9025’ 5024’ 4045’ 1006’ 9050’ 1201’ 3200’ 8021’ Lực dính C Kg/cm2 0.05 0.095 0.10 0.083 0.06 0.07 0.113 0.153 0.093  14 Môdun tổng biến dạng  E0 Kg/cm2  9.31 12.96 20.5 14.26 13.9 22.3 18.47 23.41 15.01 16 Sức chịu tải R0 KG/cm2 0.41 0.609 0.75 0.55 0.45 0.65 0.83 1.12 0.681 Một số đề xuất phục vụ phát triển bền vững cơ sở hạ tầng khu vực Đồ Sơn, Hải Phòng Đề suất sử dụng đất đắp đê Yêu cầu chung của đất đắp đê + Yêu cầu với đất đắp đê Đối với thân đập đất, có thể sử dụng tất cả các loại đất để đắp trừ đất có chứa muối clorua hay sunfat clorua trên 5% hay muối sunfat trên 2% khối lượng.Đất có chứa chất hữu cơ chưa phân huỷ với hàm lượng trên 5% theo khối lượng hoặc phân huỷ hoàn toàn ở trạng thái không định hình với hàm lượng trên 8 % theo khối lượng. Có thể sử dụng đất sét và đất cát có độ ẩm lớn để đắp đập, song phải dựa trên cơ sở so sánh các phương án về kinh tế và kĩ thuật. Đối với bộ phận chống thấm bằng đất (tường nghiêng, tường lõi, sân trước và chân răng) nên dùng loại đất có hệ số thấm (k £ 10 -4 cm/s). Đất sét có độ ẩm thiên nhiên bằng hoặc lớn hơn độ ẩm ở giới hạn dẻo nhưng nhỏ hơn độ ẩm ở giới hạn chảy là loại đất phù hợp nhất để làm bộ phận chống thấm. + Nguyên tắc lựa chọn đất đắp Việc lựa chọn đất đế đắp đập lấy từ các bãi vật liệu hay hố móng các công trình khác xây dựng ở gần, phải tiến hành trên cơ sở so sánh các phương án kinh tế- kĩ thuật nhằm đạt được giá thành hạ nhất va rút ngắn thời gian xây dựng. Chất lượng đất dính dùng để xây dựng đập đồng chất cũng như bộ phận chống thấm của đập loại không đồng chất phải đánh giá theo trạng thái của đất. Đất dính ở trạng thái dẻo và dẻo cứng dễ thi công, khi ở trạng thái cứng và nửa cứng thì làm ẩm thêm khi đắp và phải dùng máy đầm loại nặng. Đất dính ở trạng thái mềm (dẻo chảy và chảy) thì rất khó đầm (do tính nhớt của đất dễ sinh hiện tượng phân lớp hay dính vào máy đầm). Trường hợp nền đập có khả năng chiụ tải cao, nên dùng đất không dính để đắp thân chính của đập vì loại này cho phép thiết kế mặt cắt đập nhỏ hơn khi dùng các loại đất khác. Trong trường hợp khác, khi nền công trình chịu tải kém, nếu dùng đất không dính để đắp thì chưa chắc đã có lợi về mặt kinh tế vì độ dốc của mái trong trường hợp này chủ yếu dựa vào sự chịu tải của đất nền. Khi chọn đất để xây dựng đập cao, phải chú ý đến khả năng lún nhiều của thân và các bộ phận khác của đập (như tường lõi). Để xây dựng đập cao, nên ưu tiên dùng các loại vật liệu hỗn hợp hạt thô (sỏi sạn) với đất á cát. Khi không có loại đất này và không có khả năng tạo ra loại đất tương tự, có thể dùng đất dính nửa cứng. Đề xuất sử dụng đất trong Khu vực Đồ Sơn làm vật liệu đắp đê Các mẫu đất đã được thí nghiệm trong khu vực nghiên cứu Đồ Sơn, Hải Phòng gồm có 5 mẫu thuộc hệ tầng Thái Bình, 1 mẫu thuộc hệ tầng Đồ Sơn D3đs. Do số lượng mẫu không nhiều, chưa mang tính đại diện tuy nhiên sau khi tham khảo kết quả của các báo cáo khảo sát địa chất công trình đã có, nguồn đất đắp có thể sử dụng để xây dưng nền đường quốc lộ là đất thuộc khu vực Ngọc Xuyên (D3đs). Theo kết quả đầm chặt, loại đất cát bột chứa sạn, màu nâu vàng lấy từ mỏ đất này có độ ẩm tối ưu là 20.1%, dung trọng khô lớn nhất là 1.99g/cm3 (phụ lục C). Tính toán ổn định mái dốc các đoạn đê biển hiện có phục vụ công tác nâng cấp đê. Đê 1 Đồ Sơn Đoạn đê khảo sát (tuyến đê 1 Đồ Sơn) với các thông số: chiều rộng mặt đê 4m, chiêu cao đê 4m, góc dốc phía trong đồng là 450, góc dốc phía ngoài đê 300 và các thông số cơ lý đất đắp thân đê như sau: + Dung trong tự nhiên là 18,6 KN/m3 + Góc ma sát trong là 14,530 + Lực dính kết C = 33,18 (KPa) Tính toán ổn định mái dốc cho đê biển Đồ Sơn bằng phần mềm SLOPE/W đã thu được kết quả như trình bày trong bảng 18. Bảng 18 : Bảng tổng hợp kết quả tính ổn định cho đê I Đồ Sơn Góc mái dốc phía trong đồng Hệ số an toàn (FS) 450 3,35 Có thể rút ra một số nhận xét ban đầu như sau: - Với mái đê hiện nay có góc dốc phía trong đồng là 450, trường hợp đất không bão hoà thi hệ số an toàn Fs của thân đê là 3,35 (Hình 7). - Thiết kế thân đê với chiều rộng 3m, cao 5m góc dốc phía trong đồng là 450 thì Fs=2,79 (Hình 8) Như vậy trong trường hợp đất không bão hoà, với góc dốc hiện nay (450) (mặt đê rộng 4m, cao 4m) thì thân đê trong trạng thái ổn định, khi thiết kế đê với chiều rộng 3m, cao 5m góc mái dốc 450 hệ số an toàn Fs=2,79 thân đê vẫn trong trạng thái an toàn. Tuy nhiên cần tính toán thêm trạng thái bão hòa của đất đắp trước khi thi công đê có chiều cao 5m, rộng 3m, mái dốc phía trong đồng là 450. Đê Bằng La Mặt cắt đê Bằng La với các thông số: Chiều rộng mặt đê là 4m, chiều cao thân đê là 3m, góc dốc phía trong đê là 400, góc dốc ngoài đê 350. Các thông số cơ lý của đất dùng để đắp đê ền đê là: + Dung trọng tự nhiên là 18,8 KN/m3 + Góc ma sát trong 20,370 + Lực dính kết C = 39,13 (KPa) Tính toán ổn định mái dốc cho đê Bàng La bằng phần mềm SLOPE/W đã thu được kết quả như trình bày trong bảng 19 Bảng 19 : Bảng tổng hợp kết quả tính ổn định cho đê Bàng La Góc mái dốc phía trong đồng Hệ số an toàn (Fs) 400 5,40 Với mái dốc đê hiện nay cho trường hợp không bão hoà, (mặt đê rộng 4m, đê cao 3m) mái dốc trong là 400 thì giá trị Fs là 5,40 (Hình 9). Với mái dốc thiết kế là 400 thay đổi chiều cao 5m, chiều rộng mặt đê 4m thì Fs=3,56 (Hình 10) Như vậy trong trường hợp đất không bão hoà với góc dốc thiết kế 450 chiều cao 5m, chiều rộng 4m , thì đê vẫn đảm bảo độ ổn định, tuy nhiên cần tính toán độ ổn định của nền đê trong trạng thái đất bão hòa nước. KẾT LUẬN Qua nghiên cứu đặc tính địa kỹ thuật đất nền khu vực Đồ Sơn – Hải Phòng, có thể đưa ra một số nhận xét về tính chất cơ lý của đất nền như sau: 1) Khu vực Đồ Sơn với 2 hệ tầng là hệ tầng Đồ Sơn (D3ds) phân bố chủ yếu ở bán đảo Đồ Sơn gồm đá phiến sét bột kết, san kết, cát kết dạng quaczit khá rắn chắc và hệ tầng Thái Bình (Q23tb) phân bố trên diện rộng trong khu vực với bề dày khoảng 1-4m gồm trầm tích sông biển, sông, sông - đầm lầy, thành phần sét bột lẫn cát hạt mịn. 2) Dựa vào kết quả phân tích ta nhận thấy thành phần hạt của các trầm tích tầng mặt phụ thuộc vào tướng trầm tích và thành phần hạt cũng không thay đổi rõ rệt theo độ sâu chủ yếu gồm sét, sét bột, của các thành tạo tướng biển, biển đầm lầy của hệ tầng Thái Bình với thành phần chủ yếu gồm hạt mịn (57,35-65,18%) còn lại là cát mịn chỉ chiếm 10-26%. Hạt min có chỉ số dẻo thấp dao động từ 12,02%-21,08%). 3) Đất đắp khu vực Ngọc Xuyên thuộc hệ tầng D3đs khá phong phú, chất lượng tốt, có giá trị dung trọng khô lớn nhất là 1,99g/m3 , độ ẩm tối ưu là 20,1% có thể sử dụng làm vật liệu đắp đường. Theo bảng phân loại của Hiệp hội quan chức cục đường bộ Hoa Kỳ (AASHTO), phần lớn các mẫu đất thuộc hệ tầng Thái Bình tại khu vực Đồ Sơn được xếp loại A-7-6; A-6 và A-4; chúng đều thuộc vật liệu đắp từ trung bình đến kém nếu sử dụng làm vật liệu đắp công trình giao thông, tuy nhiên chúng có thể dùng làm vật liệu đắp tại chỗ để nâng cấp đê biển song cần lưu ý vè tính thấm khá cao của đất đắp đê này (k=2-7x10-3cm/s). 4) Tính toán ổn định cho đê biển 1 Đồ Sơn (mặt đê rộng 4m, đê cao 4m) có góc dốc mái phía trong là 450 thì hệ số an toàn Fs là 3,35. Tuy nhiên các kết quả tính toán trên mới chỉ tính toán cho đất ở trạng thái khô tự nhiên, để đê thực sự ổn định ta cần phải xét đến nhiều yếu tố khác nữa, đặc biệt là tính ổn định cho đê ở trạng thái bão hoà. TÀI LIỆU THAM KHẢO Công ty Cổ phần đầu tư và Tư vấn xây dựng Á Châu Hải Phòng (2006), Báo cáo địa chất công trình Dự án xây dựng làng biệt thự cao cấp Vạn Hương - Đồ Sơn. Lê Văn Hiển (Chủ biên) (2000), Nước dưới đất đồng bằng Bắc Bộ. Cục địa chất và khoáng sản Việt Nam. Hà Nội. Đinh Văn Huy (1996). Đặc điểm hình thái-động lực khu bờ biển hiện đại Hải Phòng. Luận án PTS Khoa học Địa lý-Địa chất. Tài liệu lưu trữ tại thư viện Trường ĐH Tổng hợp Hà Nội. Nguyễn Ngọc Khôi (Chủ trì) và nnk (2006), Chuẩn hoá vùng thực tập địa chất đại cương, vùng Ba Vì – Đồ Sơn. Báo cáo nghiên cứu khoa học Đề tài cấp Đại học Quốc gia Hà Nội. Mã số QT 05 - 20, Hà Nội. Hoàng Ngọc Kỷ (Chủ biên) (2001), Địa chất và khoáng sản tờ Hải Phòng tỷ lệ 1/200000. Cục địa chất và khoáng sản Việt Nam. Hà Nội. Nguyễn Phương Lan (Chủ biên) và Nguyễn Đình Hòe (2005), Hướng dẫn thực tập tài nguyên môi trường Đồ Sơn, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. Hà Nội Đặng Văn Luyến - Đỗ Minh Đức (2004), Các phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý của đất xây dựng trong phòng thí nghiệm (lưu hành nội bộ), Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Hà Nội. Tống Duy Thanh, Vũ Khúc, và nnk (2003), Các phân vị địa tầng Việt Nam, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. Ngô Quang Toàn (1995), Điều tra địa chất đô thị thành phố Hải Phòng. Báo cáo đề tài. Lưư trữ tại Trung tâm lưu trữ thông tin Địa chất. Hà Nội. Tuyển tập đất xây dựng của Việt Nam, tập XI. NXB Xây dựng Hà Nội. Trang điện tử www.vietnamtourism.com Trang điện tử www.vietgle.vn; Trang điện tử www.haiphong.gov.vn. MỤC LỤC