Nghiên cứu đặc điểm thành phần và tính chất cơ lý của đất đá trong khu vực đông nam mèo vạc nhằm phát triển bền vững giá trị các di sản công viên địa chất toàn cầu cao nguyên đá Đồng Văn

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 7 NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ TRONG KHU VỰC ĐÔNG NAM MÈO VẠC NHẰM PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG GIÁ TRỊ CÁC DI SẢN CÔNG VIÊN ĐỊA CHẤT TOÀN CẦU CAO NGUYÊN ĐÁ ĐỒNG VĂN ĐẶNG VĂN LUYẾN*, NGUYỄN QUANG HUY** TRẦN MẠNH LIỂU***, ĐẶNG NGỌC BÌNH* NGUYỄN VIẾT MINH**** Study on composition and geotechnical characteristics of the soils and rocks in the southeast meo vac for sustainable development of heritages value of dong van karst plateau global geopark Abstract: Geoheritages are geological resources of oustanding values on science, education, aesthetics and economy. Like other heritages, geoheritages are nonrenewable, that’swhy they need to be preserved, managed and exploited rationally to ensue the sustainable development. The study on geological and geotechnical characteristics of the Southeast Meo Vac where many geoheritages are presented in order to find out the relationship beetwen the geotechnical characteristics of the rocks and soils and the formation, preservation and development of geoheritages. There are 3 groupss of rocks, i.e. solid rocks, cohesion and cohesionless soils. Each group is related to certain typical heritage. The diversity of types of stone forests is the results of: i) rock properties, ii) distribution and the density of faults and fractures within rocks; and iii) the diversity of stratigraphy and composition. The clarification of the relationship between geotechnical characteristics with types of geoheritages will provide benifits in the proposing suitable engineering and non-engineering measures in the protection of the heritages from natural and manmade hazards for sustainable development. I. ĐẶT VẤN ĐỀ * Mèo Vạc là một huyện miền núi phía bắc Việt Nam thuộc tỉnh Hà Giang có tổng diện tích là 57,4km 2, nằm trong tọa độ từ 23O02’ đến 23O19’ vĩ độ Bắc và 105O12’ đến 105O24’ kinh độ Đông. Huyện tiếp giáp với Trung Quốc ở phía bắc, với một phần lãnh thổ Trung Quốc và huyện Bảo Lạc, tỉnh Cao Bằng ở phía đông; phía tây tiếp giáp với huyện Đồng Văn và phía * Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội ** Ban Xây dựng, ĐHQG Hà Nội *** Trung tâm Nghiên cứu Đô thị, ĐHQG Hà Nội Email: luyendang53@gmail.com *** Đại học Xây dựng Hà Nội, Email: minhgcei@gmail.com nam tiếp giáp với huyên Yên Minh, tỉnh Hà Giang và huyện Bảo Lâm, tỉnh Cao Bằng (Hình 1). Mới đây vào ngày 20/5/2013 Ủy ban Nhân dân tỉnh Hà Giang đã công bố Quy hoạch tổng thể cho Công viên Địa chất toàn cầu Cao nguyên đá Đồng Văn, giai đoạn 2012-2020, tầm nhìn 2030. Quy hoạch tổng thể hướng tới việc bảo tồn và phát triển các giá trị của cao nguyên đá như là một bảo tàng tự nhiên về địa chất, địa mạo và sinh học và lịch sử văn hóa bản địa, phục vụ nghiên cứu khoa học và mục đích giáo dục và bảo vệ các giá trị di sản tầm cỡ quốc gia và quốc tế. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 8 Hình 1.Vị trí khu vực nghiên cứu Đối với khu vực Mèo Vạc, bản Quy hoạch đã chỉ rõ phát triển kinh tế khu vực bằng xây dựng khu vực Mèo Vạc thành trung tâm thương mại cửa khẩu; xây dựng trung tâm du lịch mạo hiểm và đầu tư xây dựng Công viên Khoa học địa chất tại đây. Đây chính là cơ hội và tiền đề thuận lợi để địa phương sử dụng, phát huy và quảng bá điều kiện tự nhiên đa dạng và phong phú nơi đây nhằm khắc phục những khó khăn trước mắt về cơ sở hạ tầng còn thấp kém và giao thông còn rất nhiều hạn chế nhằm phát triển kinh tế. Chính bằng phát triển du lịch sinh thái sẽ nâng cao dần điều kiện sống của đồng bào các dân tộc tại đây, thu hút công đồng địa phương tích cực tham gia vào thực hiện bảo vệ các di sản địa chất phát triển bền vững điều kiện kinh tế xã hội của khu vực. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát, nghiên cứu và đánh giá về thành phần và tính chất cơ lý của đất đá có tác động như thế nào tới loại hình, giá trị của các di sản địa chất và các tai biến thiên nhiên xảy ra trong khu vực; chỉ ra phương pháp sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên quý giá này cũng như các biện pháp giảm thiểu các tai biến giúp phát triển bền vững khu vực. II. ĐẠI CƢƠNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ -XÃ HỘI CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1. Địa hình Diện tích tự nhiên của toàn huyện là 57.4 km 2. Địa hình của huyện khá phức tạp, chủ yếu của là núi đá vôi, độ cao trung bình 1.150m so với mực nước biển, độ dốc trung bình là 25o - 35 o . Về tổng thể, địa hình Mèo Vạc phân thành ba tiểu vùng có địa hình, địa chất và thế mạnh kinh tế khác nhau. - Tiểu vùng phía bắc là tiểu vùng giáp biên giới gồm 3 xã: Sơn Vĩ, Thượng Phùng và Xín Cái. Địa hình thấp dần từ biên giới Việt - Trung xuống dòng sông Nho Quế. - Tiểu vùng giữa bao gồm 10 xã là Pài Lủng, Pả Vi, Tà Lủng, Lũng Chinh, Giang Chu Phin, Cán Chu Phin, Lũng Pù, Sủng Trà, Sủng Máng và thị trấn Mèo Vạc nằm trên địa tầng đá vôi có nhiều khe, dốc, hố sụt địa chất và hầu như không có suối hoặc khe nước, duy nhất có nguồn nước ở rừng đầu nguồn từ Dải Chí Sán. - Tiểu vùng phía nam gồm 4 xã: Niêm Sơn, Nậm Ban, Tát Ngà và Khâu Vai được coi là tiểu vùng núi đất, nhưng đất cũng chỉ chiếm khoảng 50%, độ dốc lớn. 2.2. Địa chất Trong khu vực nghiên cứu lộ ra khá đầy đủ các trầm tích từ Cambri đến Trias với những đặc điểm thạch học địa tầng như sau: a. Hệ tầng Chang Pung (€ 2-3 cp) Hệ tầng gồm chủ yếu đá vôi xen kẽ luân phiên với đá sét vôi, bột kết vôi chứa phong phú hóa thạch bọ ba thùy, thuộc các đới Tonkinella flabelliformis, Calvinella walcoti cho tuổi Cambri giữa - Cambri muộn. Trong vùng Mèo Vạc, các trầm tích của hệ tầng phân bố ở cực đông bắc của huyện, thuộc xã Thượng Phùng. b. Hệ tầng Lutxia (O1 lx) Hệ tầng gồm đá vôi phân lớp mỏng, đá vôi trứng cá xen kẽ luân phiên với các lớp cát, bột kết chứa hóa thạch bọ ba thùy và tay cuộn thuộc các đới Hysterolenus và Oligorthis cho tuổi Ordovic Sớm. Trong khu vực ĐN Mèo Vạc, các trầm tích của hệ tầng phân bố ở cực đông bắc của huyện, phía nam thuộc xã Xín Cái. c. Hệ tầng Mia Lé (D1 ml) ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 9 Thành phần thạch học tương đối đồng nhất, bao gồm các đá sét kết, bột kết và đá phiến sét mầu xám ghi. Đá cấu tạo phân lớp mỏng, chiều dầy lớp từ 3 đến 5cm. Đá mầu xám ghi, phong hoá có mầu nâu, mầu vàng loang lổ. Diện phân bố của hệ tầng Mia Lé trùng với kiểu địa hình đồi núi thoải lượn sóng, yên ngựa, sườn dốc trung bình, tương phản với địa hình phân cắt kastơ thuộc các hệ tầng Nà Quản và Bắc Sơn. d. Hệ tầng Nà Quản (D1-2 nq) Thành phần thạch học bao gồm các đá vôi, đá vôi dolomit mầu xám đen xám xanh cấu tạo phân lớp vừa đến mỏng, trong một vài vị trí có xen các lớp mỏng đá phiến sét vôi và vôi silic. Các đá vôi dolomit cấu tạo phân lớp, mầu xanh đen, chiều dày các lớp từ 5 đến 30cm, cục bộ đến 50-70cm. Mặt cắt hệ tầng lộ ra dọc hai bên bờ sông Nho Quế, dọc tuyến đường đi từ Cầu Tràng Hương đi thị trấn Mèo Vạc. Các lớp đá cắm về phía Đông Nam, góc dốc từ 30 đến 450. e. Hệ tầng Tốc Tát (D3 tt) Thành phần thạch học bao gồm các đá vôi phân lớp phân dải mầu xanh đốm hồng loang lổ, chuyển lên trên là các đá phiến sét mầu hồng mầu xanh ép phiến mạnh (tập 1) và đá vôi phân dải vân đỏ ép phiến mạnh xen với các đá phiến sét ép mạnh mầu xanh ghi (tập 2). Tại khu vực nghiên cứu hệ tầng có mặt trong khu vực phía Tây Bắc xóm Khai Hoang 2. f. Hệ tầng Bac Son (C-P bs) Thành phần thạch học bao gồm các đá vôi phân lớp dày, lên phần cao có các đá vôi dạng khối xen với các lớp đá vôi silic mỏng. Đá mầu xám xanh, xen các lớp mỏng mầu hồng, hồng đỏ (tập 1) và thành phần gồm đá vôi phân lớp đến dạng khối màu xám sáng, xen đá vôi màu xám xanh, đá vôi trứng cá (tập 2). Đá thuộc tập 1 gặp tại địa bàn các xã: xã Pả Vi, Pài Lủng, Giàng Chu Phìn, Cán Chu Phìn còn đá thuộc tập 2 gặp ở xã Pả Vi, Pài Lủng, Giàng Chu Phìn, Cán Chu Phìn. g. Hệ tầng Đồng Đăng (P3 dd) Các vỉa hoặc các thấu kính, hoặc dạng ổ quặng bauxit nằm trên mặt bào mòn của đá vôi thuộc hệ tầng Bắc Sơn, kèm theo là các lớp silic lục nguyên, sét vôi, cát kết và sét than thuộc tướng ven bờ. Trong khu vực nghiên cứu, các trầm tích của hệ tầng phân bố chủ yếu ở phía TN thị trấn Mèo Vạc, tạo thành dài hẹp hướng TB – ĐN. h. Hệ tầng Sông Hiến (T1 sh) Thành phần thạch học chủ yếu của hệ tầng gồm cát, bột kết xen các đá phun trào từ axit đến bazơ và các tuf của chúng, các sản phẩm bom và tro núi lửa. Ngoài ra cũng gặp các thấu kính đá vôi, đá vôi sét, đá vôi silic xen trong các đá lục nguyên. Các đá của hệ tầng chiếm phần lớn diện tích phía N-TN thị trấn Mèo Vạc, tạo nên các đỉnh núi cao của dải núi Miêu Vạc. Các thành tạo được mô tả trong phức hệ Cao Bằng (vµT1 cb) gồm khối xâm nhập có dạng nêm vát đầu kéo dài theo hướng Bắc Nam. Khối phân bố tại khu vực Tây Nam thị trấn Mèo Vạc. Thành phần thạch học gồm các đá gabro hạt nhỏ đến vừa. Chúng xuyên cắt và làm biến chất các đá phiến sét và sét kết hệ tầng Mia Lé. 2.3 Khí hậu Mèo Vạc nằm ở khu vực núi cao có địa hình phân cắt mạnh trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa mang đặc thù của khí hậu nhiệt đới: mùa đông rét buốt kéo dài với nhiệt độ trung bình khoảng 15.70C, lượng mưa trung bình năm là 1,600-1,700 mm; độ ẩm trung bình năm khoảng 80%; tổng số giờ nắng trong năm là 1427-1500 giờ và tổng mức nhiệt độ trong năm là 5725 độ. Với khí hậu nhiệt đới đặc trưng, khu vực luôn chịu khô hạn thiếu nước nghiêm trọng đặc biệt vào mùa khô, vì vậy đồng bào ở đây gặp rất nhiều khó khăn trong cuộc sống và sản xuất nông lâm nghiệp. Phần lớn các gia đình ở đây đều thuộc diện nghèo hoặc cận nghèo. 2.4 Thủy văn Mạng lưới thủy văn tại khu vực nghiên cứu rất nghèo nàn, chỉ có 2 con sông chảy qua là sông Nhiệm và sông Nho Quế. Sông Nho Quế bắt nguồn từ Trung Quốc và chảy vào khu vực theo hướng TB - ĐN qua huyện Đồng Văn và 9 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 10 xã thuộc địa phận huyện Mèo Vạc với tổng chiều dài khoảng 20 km. Sông Nhiệm bắt nguồn từ huyện Yên Minh và chảy theo hướng nam váo địa phận hai xã Nậm Ban và Niệm Sơn, huyện Mèo Vạc với chiều dài 8 km. 2.5 Điều kiện kinh tế - xã hội + Dân cư: Theo con số thống kê năm 2010 dân số của huyện là 71.790 người và 13.100 hộ gia đình. Mật độ dân cư thưa thớt trung bình 127 người/km2 chỉ riêng thị trấn Mèo Vạc mật độ dân đông hơn đạt 231 người/km2 với tổng số dân là 4.631 người. Các dân tộc sinh sống trên địa bàn nghiên cứu gồm: Dao, Tày, Giáy, H’mông, Nùng, Xuong, Lôlô, Clao, Pu Béo, Cao Lan, Mường, Hoa, Kinh, Bo Y + Kinh tế: Kinh tế khu vực phát triển ở mức độ thấp, tỷ lệ hộ nghèo còn cao. Nông nghiệp là ngành kinh tế chính với các cây trồng chủ yếu là ngô, đậu tương.. và chỉ canh tác 1 vụ trong năm. + Giáo dục và y tế: Giáo dục phổ cập tăng nhanh, có sở vật chất không ngừng được cải thiện; số lượng học sinh tăng đều theo hàng năm. Huyện hiện có 1 trường PTTH tại thị trấn Mèo Vạc với khoảng 300 học sinh, ngoài ra còn có hệ bổ túc THPT với khoảng 250 học sinh. Công tác y tế đã được quan tâm với gẩn 100% số xã có trạm y tế. Tuy nhiên, số cán bộ y tế có trình độ về y tế cơ sở của huyện và xã còn thấp. III. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phƣơng pháp khảo sát hiện trƣờng Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: mô tả thành phần và phân bố của các loại đât đá xuất lộ trong khu vực nghiên cứu, thu thập các số liệu để vẽ sơ đồ địa chất công trình. Các đợt khảo sát thực địa của nhóm tác giả được thực hiện vào các thời điểm tương ứng với mùa khô và mùa mưa tại khu vực nghiên cứu: tháng 4/2013 và tháng 7/2014. 3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm trong phòng Mẫu đất đá được lấy từ các hố đào, tại các ta luy và các điểm lộ trong hành trình khảo sát được tiến hành cho các thí nghiệm sau: i) Phân tích thành phần hạt; ii) Giới hạn chảy, dẻo và chỉ số dẻo; iii) Độ ẩm tự nhiên; iv) Dung trọng; v) Tỷ trọng; vi) Đầm nện tiêu chuẩn; vii) Thí nghiệm thấm; viii) Thí nghiệm cắt phẳng; ix) Cường độ kháng nén mẫu đá; x) Phân tích mẫu lát mỏng của đá và xi) Phân tích pha của đất và đá trên máy nhiễu xạ kế Rơn ghen. Các thí nghiêm tính chất cơ lý đất đá được tiến hành tại phòng thí nghiệm của Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và tại Phòng thí nghiệm Đia kỹ thuật, Viện nghiên cứu Khoa học Thủy lợi. Phân tích thành phần khoáng vật trên máy nhiễu xạ kế Rơn ghen SIEMENS-D5005 tại Phòng thí nghiệm tia X Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên với các chế độ chụp: 35 KV, 50 mA, sử dụng bước sóng  = 1,54 A O của nhiễu xạ Cu K. Kết quả thí nghiệm trong phòng trình bày ở các biểu bảng tổng hợp và dùng để luận giải các nội dung mà bài báo đặt ra để giải quyết trong các mục dưới đây. IV. MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG VỀ THẠCH HỌC VÀ CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ KHU VỰC ĐÔNG NAM MÈO VẠC 4.1 Thành phần thạch học và khoáng vật của đá vôi Để nghiên cứu các đặc điểm của đá vôi trong khu vực, 7 mẫu đá (MV39a; MV30; MV20; MV33c; MV50; MV67; MV37) đại diện cho các thành hệ và các loại hình đá vôi đã được lựa chọn để nghiên cứu lát mỏng thạch học. Thành phần cũng như kiến trúc của các mẫu đá được thể hiện qua các mô tả sau đây: + Thành phần thạch học: đây là những mẫu đá vôi có cấu tạo dạng khối. Trong hầu hết các mẫu lát mỏng, đá có kiến trúc nền hạt nhỏ (kích thước hạt nhỏ hơn 0.2 mm) rất khó để phân biệt được ranh giới giữa các hạt. Trên nền hạt nhỏ có gặp các tinh thể can xít kích thước lớn (MV20; MV37, MV-39a, MV-67).. Ngoài ra, trong một số mẫu đá vôi này còn xen lẫn với thành phần vật liệu hữu cơ (có mầu đen) khi quan sát các lát mỏng dưới cả 1 và 2 nicon (MV33c; MV30) (Ảnh 8). ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 11 + Sự xuất hiện mạch canxit nhiệt dịch: trong hầu hết tất cả các mẫu đá, đều có thể thấy rất rõ sự có mặt của các mạch can xit thứ sinh (MV30, MV37) cũng như các ổ tinh thể can xít khá lớn (MV50). Một điều có thể khẳng định là: trong tất cả các lát mỏng đều không nhận thấy biểu hiện của sự biến đổi thành phần và kiến trúc của đá dưới tác dụng của quá trình biến chất (TO, p hoặc dung dịch nhiệt dịch nhiệt độ cao). Như vậy, các mạch can xít trong một số lát mỏng là sản phẩm của quá trình nhiệt dịch nhiệt độ thấp lấp đầy các khoang trống tạo thành các hốc canxit kết tinh hoặc các khe nứt tạo thành các mạch canxit mà không xẩy ra qua trình biến chất tiếp xúc với đá vây quanh (Ảnh 10,11). + Thành phần khoáng vật của đá vôi: Giản đồ nhiễu xạ của 3 mẫu đá vôi MV-20 (P2 đđ) và MV-37 (C-Pbs) và MV-67 (C-Pbs) được thể hiện trên Hình 6. Có thể dễ dàng nhận thấy đá vôi thuộc 2 hệ tầng Đồng Đăng và Bắc Sơn cùng có thành phần khoáng vật chủ yếu là canxit, mà không thấy sự hiện diện của các khoáng vật khác như là dolomit và aragonit. Riêng với đá vôi hệ tầng Đồng Đăng xuất lộ tại Tát Ngà (MV-20 (P2 đđ)) có thành phần thạch học là vôi sét trên giản đồ nhiễu xạ thấy có mặt pik nhiễu xạ đặc trưng cho thạch anh d = 3,34 (2 = 26,8O). Loại đá vôi này khá rắn chắc vì vậy rất khó bị rửa lũa để tạo thành rừng đá. 4.2 Đặc tính cơ lý của đá trầm tích Theo nguyên tắc chung, đá nền được phân chia theo mức độ phong hóa. Từ dưới lên trên, đới đá tươi, đới phong hoá trung bình, đới phong hóa mạnh và đới phong hoá triệt để.  Tính chất cơ lý của đá sét kết, đá phiến sét + Đá sét kết đá phiến sét hệ tầng Mia Lé - Đới đá tươi: Khối lượng thể tích bão hoà đạt 2,75-2,78 g/cm3, cường độ kháng nén bão hòa trung bình là 21,0 MPA. - Đới phong hóa trung bình: Chỉ tiêu cơ lý có giảm hơn nhiều so với đới đá tươi. Khối lượng thể tích khô trung bình là 2,65 g/cm3 đến 2,68 g/cm 3, cường độ kháng nén trung bình ở trạng thái bão hòa là 100 MPA. - Đới phong hóa mạnh: Dung trong bão hòa trung bình là 2,65 g/cm 3, cường độ kháng nén ở trạng thái bão hòa trung bình là 4,3 MPA. - Đới phong hóa triệt để: Chủ yếu là sét, á sét lẫn dăm cục đá gốc, các tính chất cơ lý cao hơn đất eluvi. 4.3 Tính chất cơ lý của mẫu đá vôi Đá vôi hệ tầng Bắc Sơn có mặt trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là đới phong hóa trung bình và đới đá tươi. Đá có chỉ tiêu cơ lý cao, khối lượng thể tích bão hòa trung bình là 2,7g/cm3, cường độ kháng nén ở trạng thái bão hòa là 45,0 MPA trong đới đá tươi. Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của 4 mẫu đá đại diện cho 2 nhóm đá được trình bày ở bảng 1. 4.4 Đặc tính cơ lý của đất mềm rời Nhóm đất mềm rời được gọi chung cho trầm tích aluvi, deluvi-eluvi và eluvi.  Đất deluvi-eluvi, eluvi - Đất trên nền đá cacbonat: Đất sét pha màu nâu đỏ. Đất có trạng thái cứng, kém chặt ở điều kiện thiên nhiên, lẫn 13-17% dăm sạn, độ ẩm tự nhiên 31,4%, khối lượng thể tích khô trung bình 1,38g/cm 3. Cường độ kháng cắt ở trạng thái bão hòa  = 18o; c = 0,22 kPA. - Đất trên nền đá trầm tích: Đất sét, sét pha màu xám vàng, nâu đỏ phớt xanh, phớt trắng lẫn 18- 20% dăm sạn. Đất có trạng thái cứng, chặt ở điều kiện thiên nhiên, độ ẩm tự nhiên 25,2%, khối lượng thể tích khô trung bình 1,57g/cm3. Cường độ kháng cắt ở trạng thái bão hòa =17o, c = 22 kPA kG/cm2.  Đất trầm tích (aQ2 1-3 ): Ngoài các trầm tích cát cuội sỏi nằm rải rác theo lòng sông, dọc các suối còn phân bố các bãi bồi nhỏ hẹp thành phần là đất á sét, á cát xám nâu, xám vàng có khối lượng thể tích khô 1,40 g/cm 3, cường độ kháng cắt bão hòa  = 16o; c = 5 kPa. Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý mẫu đất được trình bày ở các bảng 2, 3 và 4. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 12 Bảng 1. Bảng tổng hợp tính chất cơ lý của mẫu đại diện 2 nhóm đá khu vực Đông Nam thị trấn Mèo Vạc Tên loại đá Đới Độ ẩm Khối lượng thể tích Tỷ trọng Độ lỗ rỗng Hệ số kiên cố Cường độ kháng nén Khô gío Bão hòa Khô gío Bão hòa Hạt Khô gío Bão hòa Khô gío Bão hòa (%) (g/cm 3 ) (g/cm 3 ) (%) (f) MPa DD Đá vôi IB (Phong hóa rung bình) 0.12 0.28 2.71 2.72 2.69 2.76 2.50 2.5 2.0 25,0 20,0 IIA (Đá tươi) 0.07 0.20 2.68 2.67 2.67 2.73 2.26 5.4 4.6 53,8 45,6 Đá sét bột kết IB (Phong hóa rung bình) 0.88 1.46 2.67 2.69 2.65 2.82 6.00 1.4 1.0 13,2 9,9 IIA (Đá tươi) 0.41 0.69 2.77 2.78 2.76 2.84 2.60 2.1 1.5 20,5 15,4 Bảng 2. Bảng tổng hợp tính chất cơ lý của một số mẫu đất nguyên trạng khu vực Đông Nam thị trấn Mèo Vạc Mẫu/ (Ký hiệu phân loại) Ký hiệu lớp Thành phần hạt %,mm Đ ộ ẩm t ự n hi ên , % Khối lượng thể tích T ỷ tr ọn g H ệ số r ỗn g Giới hạn độ ẩm % C hỉ s ố dẻ o Đ ộ sệ t Trạng thái tự nhiên Trạng thái bão hòa H ệ số t hấ m , cm /s > 10 2 - 1 0 0. 05 - 2 0. 00 5 - 0 .0 5 < 0 .0 05 T ự nh iê n K hô C hả y D ẻo G óc m a sá t tr on g L ự c dí nh đơ n vị H ệ số n én lú n, c m 2 / kG M ôđ un b iế n dạ ng G óc m a sá t tr on g (đ ộ) L ự c dí nh , kG /c m 2 H ệ số n én lú n, c m 2 / kG M ôđ un b iế n dạ ng k G /c m 2 W w c  eo WL Wp Ip B  C a1-2 Eo  C a1-2 Eo K MV-43/ (MH) edQ 4,7 21,1 19,6 12 42,6 31,4 1,82 1,38 2,72 0,98 55,3 36,4 18,9 -0,27 21 0,31 18 0,22 5 x10 -5 MV-23/ (SC) edQ 11,5 14,5 31,9 11,9 30,2 25,2 1,96 1,57 2,79 0,79 44,9 28,3 16,6 -0,22 20 0,34 17 0,22 2 x10-4 MV-61/ (ML) T1cb - - 36,2 31.9 31,9 26,0 1,77 1,40 2,77 67,3 39,7 27,6 0,23 16 0,25 14 0,17 4 x10-5 MV-19/(MH) T1sh1 - 0,8 47 14.6 37,7 25,5 1,85 1,47 2,84 65,4 37,0 28,4 0,02 17 0,31 14 0,20 1 x10-5 cậBảng 3. Bảng tổng hợp tính chất vật lý của đất đắp khu vực Đông Nam thị trấn Mèo Vạc Ký hiệu mẫu V ị tr í lấ y m ẫu H ệ tầ ng Thành phần hạt (mm) Chỉ tiêu vật lý Giới hạn Atterberg P hâ n lo ại đ ất t he o T C V N 5 74 7 Mô tả thành phần, màu sắc và trạng thái đất / (Khả năng phù hợp làm đất trình tường) Cuội, dăm Sỏi, sạn Cát Bụi Sét Độ ẩm tự nhiên Khối lượng riêng Giới hạn chảy Giới hạn dẻo Chỉ số dẻo 40-20 20-2 2-0.05 0.05- 0.005 <0.005 W D WL Wp Ip % % % % % % g/cm3 % % % MV-61 Nà Sang, Tát Ngà T1cb 14,5 16,7 46,5 22,3 48,6 33,5 15,1 ML Bụi sét chứa dăm sạn, xám ghi, xám vàng, nửa cứng/ (PHÙ HỢP làm đất trình tường) MV-66 Chung Pả A, TT. Mèo Vạc apQ 15,6 24,8 36,8 22,8 45,6 32,8 12,8 ML Bụi sét chứa nhiều cát và sạn sỏi, nâu đỏ, xám vàng, nửa cứng (PHÙ HỢP làm đất trình tường) MV-83 Giàng Chú Phìn D1-2 nq 13,0 18,0 35,0 34,0 42,5 23,1 19,4 ML Bụi sét lẫn cát và sỏi sạn, xám ghi, xám vàng nửa cứng (PHÙ HỢP làm đất trình tường) MV-19 Nà Dầu T1sh1 0,8 47,0 14,6 37,7 37,5 2,84 65,4 37,0 28,4 MH Sét bụi và cát, nâu đỏ, nửa cứng/ (Ít phù hợp, khi sử dụng cần trộn thêm hạt thô) MV- 21b Nà Chào T1sh 29,8 20,3 49,9 2,77 60,0 33,2 26,8 MH Sét bụi và cát, nâu đỏ đốm trắng, nửa cứng/ (KHÔNG phù hợp làm đất trình tường) MV-02 Tia Chí Dìn edQ (Terra rossa) 0,2 33,5 19,2 47,1 2,82 61,9 34,7 27,2 MH Sét bụi và cát, nâu vàng , nửa cứng (Đất đỏ trên đá vôi)/ (KHÔNG phù hợp làm đất trình tường) MV-11 Cán Chu Phìn edQ 8,8 37,6 17,1 36,5 2,70 57,4 31,1 26,3 MH Sét bụi và cát, chứa sỏi sạn, xám vàng, nửa cứng/ (Ít phù hợp, khi sử dụng cần trộn thêm hạt thô) ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 13 Ký hiệu mẫu V ị tr í lấ y m ẫu H ệ tầ ng Thành phần hạt (mm) Chỉ tiêu vật lý Giới hạn Atterberg P hâ n lo ại đ ất t he o T C V N 5 74 7 Mô tả thành phần, màu sắc và trạng thái đất / (Khả năng phù hợp làm đất trình tường) Cuội, dăm Sỏi, sạn Cát Bụi Sét Độ ẩm tự nhiên Khối lượng riêng Giới hạn chảy Giới hạn dẻo Chỉ số dẻo 40-20 20-2 2-0.05 0.05- 0.005 <0.005 W D WL Wp Ip % % % % % % g/cm3 % % % MV- 16a Lũng Vài T1cb 3,5 37,3 19,5 39,7 2,73 57,0 32,1 24,9 MH Sét bụi và cát chứa sỏi sạn, nâu đỏ, nửa cứng/ (Ít phù hợp, khi sử dụng cần trộn thêm hạt thô) MV-18 Tát Ngà T1sh 0,6 43,6 11,4 39,0 2,74 48,5 27,0 21,5 CL Sét bụi và cát, xám vàng, nửa cứng (PHÙ HỢP làm đất trình tường) MV-25 Tô Đúc edQ 1,9 38,7 16,9 42,6 2,80 55,5 30,7 24,8 MH Sét bụi và cát, xám nâu đốm trắng, nửa cứng/ (Ít phù hợp, khi sử dụng cần trộn thêm hạt thô) MV- 33b Sàng Chải B edQ 12.6 25,2 33,1 8,1 21,1 2,90 45,8 29,8 16,0 SC Cát sỏi chứa hạt mịn và dăm sạn, xám nâu, bở rời (PHÙ HỢP làm đất trình tường) MV-42 Tà Lủng edQ 6,0 48,4 13,7 31,9 2,84 50,5 32,4 18,1 SC Cát sỏi chứa hạt mịn và sỏi sạn, xám nâu, bở rời (PHÙ HỢP làm đất trình tường) MV-43 Hà Xúa edQ (Terra rossa ) 6,5 33,0 6,7 53,8 2,83 67,0 40,0 27,0 MH Sét bụi và cát, xám vàng, nửa cứng (Đất đỏ trên đá vôi) (KHÔNG phù hợp làm đất trình tường) Bảng 4. Bảng tổng hợp chỉ tiêu đất đầm nện khu vực Đông Nam thị trấn Mèo Vạc Tên mẫu Nguồn gốc Thành phần hạt (mm / %) Giới hạn Atterberg (%) Chỉ số dẻo Thí nghiệm đầm nện > 2 0 ,0 5 - 2 0 ,0 0 5 - 0 ,0 5 < 0 ,0 0 5 GH Chảy GH Dẻo Khối lượng thể tích Độ ẩm tối ưu WL Wp Ip g/cm 3 % MV-66 apQ 15,6 24,8 36,8 22,8 45,6 32,8 12,8 1,75 15,0 MV-83 edQ 13,0 18,0 35,0 34,0 42,5 23,1 19,4 1,65 17,3 MV-18 T1sh 6,0 43,6 11,4 39,0 48,5 27,0 21,5 1,71 17,2 MV-43 edQ 6,5 33,0 6,7 53,8 67,0 40,0 27,0 1,44 27,2 V. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 5.1 Đặc điểm của thành phần và tính chất của đá với hình dạng của ”Rừng đá” “Rừng đá” là khái niệm được các nhà nghiên cứu đặt tên cho các khu vực địa hình karst có các khối mảnh, khá rắn chắc vươn cao trên mặt đất đôi khi đạt tới 4-5m. Rừng đá là một loại địa hình karst đồng bộ, rừng đá Mèo Vạc được hình thành từ một dạng địa hình tai mèo nằm dưới mặt đất, đấy là một dạng địa hình phát triển mạnh ở hạt Shilin ở miền Nam Trung Quốc nên được gọi theo tiếng Trung là loại địa hình “shilin”. Rất nhiều rừng đá phát triển trong điều kiện tương tự chỉ rõ rằng sự đa dạng về hình thái của các cột đá là kết quả của: i) tính chất của các đá, ii) sự phân bố và mật độ của đứt gẫy và vết nứt trong đá; và iii) sự đa dạng về địa tầng và thành phần. 5.1.1 Ảnh hưởng của thành phần thạch học tới hình dạng của cột đá Rừng đá Mèo Vạc được hình thành từ đá vôi Pecmi sớm thuộc 2 hệ tầng Hồng Ngài và Bắc Sơn. Đặc trưng của 2 hệ tầng này là sự xen kẽ các loại đá vôi có thành phần khác nhau như đá vôi tinh khiết, đá vôi bị đôlômit hóa và đôlômít và sự xen kẽ của các lớp mỏng và dày Các lớp thường nằm ngang hoặc chỉ nghiêng đi một chút khoảng từ năm đến mười độ. Do hoạt động ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 14 kiến tạo xảy ra rất mạnh mẽ, các đá bị nứt nẻ theo đứt gãy và mặt thớ chẻ có hường thẳng đứng hoặc gần thẳng đứng. Rừng đá được nổi lên từ địa hình tai mèo nằm dưới mặt đất vì đá vôi được phủ bởi một lớp trầm tích và đất phong hóa dầy. Chúng gồm các cột đá và đôi khí còn là các “măng đá”. Một số măng đá có kích thước bé, đôi khi không cao hơn vài mét. Trong khi cột đá có chiều cao dao động từ 5 m đến vài chục mét và có nhiều hình dạng khác nhau. Mặc dù không tạo ra được các cột đá cao tới 30-40m như ở Côn Minh và đạt chiều cao trên 20m như ở Quế Lâm (Trung Quốc), trên Cao nguyên đá Đồng Văn – Mèo Vạc các rừng đá cũng tạo nên cảnh quan không kém phần đặc sắc. Các rừng đá đẹp nhất gặp ở Đông Nam thị trấn Mèo Vạc có thể gặp trên dọc đường Mèo Vạc – Lũng Pù – Khau Vai. Tại đây có thể dễ dàng gặp những khu rừng đá với những “cây đá” cao 6-7m đôi khi đến 10-15m chủ yếu phát triển ở phần chân sườn dốc (Hình 11). Sự có mặt của đứt gãy trẻ phương á kinh tuyến và ĐB-TN có độ mở lớn là điều kiện rất thuận lợi cho nước chảy sâu vào lòng đất. Quá trình hòa tan, tạo hang động xảy ra ở qui mô nhỏ. Vì vậy dễ dàng nhận thấy các khu vực này ít hang động vì nước rút xuống sâu quá nhanh theo các khe nứt thẳng đứng và mặt phân lớp (Hình 8, 9). Tại khu vực nghiên cứu, loại cảnh quan kỳ thú này có thể gặp tại khu vực phía tây, đông và đông nam nơi phát triển các đá Cacbon – Pecmi thuộc hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs). Các đá dạng khối nhưng có cấu tạo phân dải hạt thô và chứa ít tạp chất sét. Dưới tác dụng của nước mưa và nước mặt ở trạng thái vùi lấp nông trên bề mặt, dải khoáng vật hạt thô rất dễ bị rửa lũa, hòa tan tạo nên các rãnh xói, thớ chẻ có kích thước lớn và có diện phân bố rộng (Hình 10, 11). Đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Đăng (P2 đđ) là loại đá vôi sét silic nên trên giản đồ nhiễu xạ kế Rơn ghen ngoài khoáng vật canxit đá (MV-20) còn chứa cả thạch anh thể hiện bằng các pic nhiễu xạ (d=3.36 Ao (16) và d= 4,26 Ao (4) (Hình 5, 6). Có thể nói loại đá vôi này không thể tạo nên “rừng đá” đẹp vì đá không tinh khiết về thành phần sẽ khó hòa tan hơn. Khi đá vôi C-Pbs tinh khiết có thành phần hạt thô như mẫu MV-67 (Hình 4, 6) với khả năng hòa tan mạnh hơn loại đá vôi hạt mịn, trong trường hợp điều kiện thủy văn thuận lợi đá vôi loại này sẽ rất dễ dàng bị rửa lũa tạo nên các hang hốc có kích thước khác nhau trong đá vôi. Sản phẩm của quá trình rửa lũa mạnh và nhanh gây sập vòm hang karst tạo ra hố sụt như ở Chống Pả A gây khô hạn do mất nước bề mặt. Hình 2. Ảnh lát mỏng mẫu đá vôi MV-20 Hình 3. Ảnh lát mỏng mẫu đá vôi MV-37 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 15 Hình 4. Ảnh lát mỏng mẫu đá vôi MV-67 Hình 5. Giản đồ nhiễu xạ của 3 khoáng vật đặc trưng cho đá vôi: canxit, đôlômit và aragonit Hình 6. Giản đồ nhiễu xạ của 3 mẫu đá vôi MV-20 (P2 đđ) và MV-37(C-Pbs) và MV-67 (C-Pbs) Hình 7. Tháp đá vôi dạng nón hạt thô trên đá vôi C-Pbs hạt thô tại Chống Pả A, TT Mèo Vạc (MV-67) Hình 8.Rừng đá trên đá vôi C-Pbs phân lớp ngang ở Chung Pẻ B ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 16 Hình 9. Khe nứt được mở rộng và mài mòn tạo ra thớ chẻ và rãnh sâu dọc khối đá Hình 10. Rãnh sâu trên cột đá tại rừng đá Lũng Pù (MV-33) Hình 11. Điểm đề xuất phát lộ rừng đá tại Cán Chu Phìn (MV-05) Hình 12. Hoa đá “nở” tại xóm Thin Chí Dìn, Cán Chu Phìn 5.1.2 Ảnh hưởng của đặc tính phân lớp tới hình thái của cột đá Khi rừng đá phát triển trên các khối đá có phân lớp nằm ngang với các lớp có thành phần độ dày khác nhau (Hình 8) thường có hình dạng đặc thù như các cột đá được hình thành từ các khối đá riêng biệt được xếp chồng chênh vênh trên các khối đá nằm bên dưới. Lớp đá trên cùng thường nhăn nheo tạo ra mũ đá tai mèo điển hình-loại địa hình bề mặt đặc trưng cho các đá vôi sét, loại đá vôi có chứa đáng kể hàm lượng các hạt sét bụi trong thành phần. Hình dạng của các cột đá phát triển trên các loại đá phân lớp dày và đồng nhất về thành phần thạch học sẽ không thể tạo ra địa hình tai mèo ngầm dưới mặt đất mà thường là các rừng đá. Khu vực trung tâm xã Cán Chu Phìn là ví dụ minh họa sinh động cho quá trình tạo rừng đá kiểu này. Các cột đá hẹp thường vát nhọn ở đầu hoặc như các lưỡi dao có bản rộng và phẳng ở phía bên dưới (Hình 9). Các cột đá to hơn thông thường có phần đỉnh rộng chia ra nhiều đỉnh nhỏ với các rãnh chữ V ở giữa (Hình 10). 5.1.3 Hình dạng khối đá vôi dưới tác dụng ăn mòn của nước mưa Hình dạng của các khối đá vôi theo thời gian ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 17 cũng còn bị ăn mòn bởi nước mưa (Hình 12) tạo ra những hình dạng đặc trưng như: đường khia rãnh, kênh các hốc lõm trên bề mặt Quá trình bào mòn rửa lũa do nước mưa xảy ra không chỉ khi các cột đá vôi xuất lộ trên mặt đất mà còn cả khi nó đang còn bị lớp đất tầng mặt che phủ tạo ra những hình dạng cột đá đặc biệt. 5.2 Đề xuất vị trí khai đào thích hợp để phát lộ ”Rừng đá” Nhằm thu hút khách du lịch đến tham quan các danh lam thắng cảnh trên tuyến đường thị trấn Mèo Vạc – Khau Vai, nơi có chợ tình nổi tiếng họp vào ngày 26 tháng 3 âm lịch hàng năm tại đây cần xây dựng một số điểm dừng phục vụ du lịch kết hợp với nghiên cứu khoa học. 5.2.1 Vị trí khai đào để phát lộ rừng đá Trong thời gian trước mắt có thể chọn 2 điểm có điều kiện thuận lợi về mặt địa hình để phát lộ rừng đá. Điểm thứ nhất đề xuất phát lộ rừng đá ở gần khu vực điểm trường Lán Chải, xã Cán Chu Phìn (MV-05 tọa độ N: 23O 8’ 28”; E:105O 28’ 10”). Đây là khu vực rừng đá nằm dưới một quả đồi biệt lập rất gần đường liên xã từ thị trấn Mèo Vạc đị Khau Vai (Hình 11). Điểm phát lộ thứ 2 tại Lũng Pù (MV-33) có tọa độ địa lý N: 23O 06’ 20.4”; E: 105O 30’ 01.3”) nơi đây là đồi thoải đã có những măng đá lộ một phần sát đường đi chiều cao đạt tới 2,0 – 3,0m, mặt các cột đã được khoét rãnh sâu đó là sản phẩm của quá trình rửa lũa ngầm khi các khối đá vôi còn nằm dưới mặt đất, và cả hiện nay dưới tác động qua nhiều năm của nước mưa chảy trên bề mặt các cột đá (Hình 10). Công tác phát lộ nên được tiến hành thủ công bằng cách sử dụng các dụng cụ đào đất thô sơ như xẻng, cuốc, búa chim, xà beng... Khi đã xúc hết đất có thể dùng một xe chở nước phun nước rửa sạch đất bụi bám vào các cột đá, măng đá. Sau khi hoàn thành phát lộ cần xây dựng đường đi bộ len lỏi giữa các khối đá đẹp giúp du khách dễ dàng di chuyển khi tham quan. Hình 13. Phần chân của khối đá vôi sau khi được phát lộ để lấy đá xây dựng trái phép tại bản Quán Xí, xã Lũng Pù (Ảnh chụp ngày 20-04-2013) 5.2.2 Tính toán ổn định cho hố đào Để tính toán ổn định mái đào trên đất phong hóa, tiêu chuẩn tính toán được sử dụng là QPVN 285-2002. Sử dụng mái dốc đề xuất với góc dốc ở mái đào là 45O (m= 1:1). Các thông số cơ lý của 2 lớp đất, đá được dùng để tính toán được thống kê như trong bảng 5. Bảng 5. Các thông số cơ lý của các đất đá dùng để tính toán ổn định mái dốc hố đào. STT Ký hiệu lớp đất đá Tên đất đá Trạng thái Khối lượng thể tích Góc ma sát trong (độ) Lực dính (kg/ cm 2 ) γ φ C 1 edQ Đất terra rosa Tự nhiên 1,77 21,0 0,31 Bão hòa 1,80 18,0 0,22 2 IA2 Đá vôi phong hóa Bão hòa 2,65 28,0 0,60 Sơ đồ hoá mô hình theo dạng bài toán phẳng với phương pháp tính là phần tử hữu ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 18 hạn, sử dụng Module SLOPE/W trong bộ phần mềm GEO-SLOPE của Canada để tính toán. Hệ số an toàn được tính cho cả 2 trường hợp: i) đất đá ở trạng thái tự nhiên và ii) đất đá ở trạng thái bão hòa. Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng 6. Bảng 6. Bảng kết quả tính toán hệ số an toàn cho mái dốc hố đào STT Trường hợp tính toán FSmin FScp 1 Tự nhiên 1,20 1,09 2 Bão hòa 1,06 1,04 Như vậy, Trong tất cả các trường hợp ta đều có FSmin> FScp. Vậy mái dốc của hố khai đào nhằm xuất lộ rừng đá nên thiết kế với góc dốc < 45O để ổn định trong thời gian khai thác sử dụng. 5.3 Đề xuất khôi phục nhà trình tƣờng và tƣờng rào đất đầm nện trong khu vực Cao nguyên đá. Do các tỉnh miền núi phía bắc nước ta có phần lớn diện tích là đồi núi và khí hậu lạnh khắc nghiệt nên điều này đã ảnh hưởng tới kiến trúc nhà ở của một số dân tộc sinh sống tại đây. Ngoài yếu tố môi trường, thì quan niệm sống, lối sống, phong tục tập quán của bà con dân tộc đã hình thành nên nét độc đáo trong văn hóa kiến trúc của ngôi nhà trình tường. Nhà làm bằng đất, lợp bằng ngói hoặc tranh với ưu điểm vừa giữ ấm về mùa đông, mát mẻ trong mùa hè và lại có thể chống được kẻ gian, thú dữ. Tuy nhiên số lượng nhà trình tường hiện nay giảm đi nhiều vì số lượng nhà cổ đã xây dựng hơn trăm năm trước hiện vẫn dùng để ở và được bảo tồn gìn giữ phục vụ du lịch ngày càng xuống cấp nghiêm trọng. Do vậy, nếu nhân rộng được việc gia cố, sửa chữa các nhà tường trình hiện có và phát triển nhà trình tường rộng rãi hơn tại các điểm dừng, điểm lưu trú của khách thì không chỉ góp phần bảo tồn và phát triển loại hình di sản vật thể quí giá này mà còn giảm thiểu vấn nạn phá các măng đá vôi lấy đá hộc làm tường rào và xây nhà hiện đang còn là một việc khá phổ biến tại khu vực Công viên Địa chất Toàn cầu đầu tiên của nước ta (Hình 13, 14). Hình 14. Măng đá bị đập gãy ngọn để lấy đá hộc xây dựng tường rào hoặc móng nhà Thành phần hạt lý tưởng dùng cho tường đất đầm nện được đề xuất trên cơ sở tính toán để sau khi đầm nện đất đạt được một số tiêu chí sau (Houben & Guiland, 1994) [13]. + Tỷ lệ phần trăm tối thiểu của hỗn hợp sét bụi nằm trong khoảng 20-25%, trong khi giới hạn tối đa đạt tới 30-35%. Tương tự tỷ lệ phần trăm tối thiểu của cát là 50-55% trong khi giới hạn tối đa là 70-75%. + Giới hạn chảy của đất cần nằm trong khoảng 25% đến 50% (tốt nhất là 30-35%) và giới hạn dẻo nằm trong khoảng 10-25% (tốt nhất là 12-22%). Chỉ số dẻo càng cao chứng tỏ hàm lượng sét cao hoặc đất sét có hoạt tính lớn và đất sẽ có độ co ngót lớn khi phơi khô. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 19 Bảng 7. Yêu cầu về thành phần của đất dùng làm đất đầm nện [14] Đặc trưng Yêu cầu Thành phần sạn sỏi và cát 45- 80 % theo khối lượng Thành phần bột 10- 30 % theo khối lượng Thành phần sét 5- 20 % theo khối lượng Chỉ số dẻo 2-30% (LL <45%) Co ngót tuyến tính Không lớn hơn 5% Thành phần muối hòa tan < 2 % theo khối lượng Thành phần vật liệu hữu cơ < 2 % theo khối lượng Chất độc gây ung thư < 10-20 mg/kg đất Như vậy khi so sánh tính chất vật lý của 13 mẫu đất tầng mặt có thể sử dụng để làm đất trình tường (Bảng 3) với yêu cầu thành phần của đất dùng làm đất đầm nện (Bảng7) ta có thể có một vài nhận xét sau: a. Đất tầng mặt của khu vực phần lớn là bụi có tính dẻo thấp, có ký hiệu phân loại là MH/ML (10 mẫu), CL (1 mẫu) và SC (2 mẫu). b. Trong số các mẫu thí nghiệm chỉ có 6 mẫu: MV-61a, MV-66, MV-83, MV-48, MV- 33b và MV-42 là phù hợp làm vật liệu đất trình tường. Các mẫu đất còn lại thuộc loại ít phù hợp (5 mẫu) và hai mẫu đất bụi sét màu nâu đỏ (terra rosa) là đất tàn tích, sườn tích trên đá vôi (MV- 02 và MV-43) đều thuộc loại không phù hợp làm đất trình tường (Bảng 3). c. Đất trình tường có thể từ các nguồn gốc khác nhau như sông lũ (MV-66, apQ), sườn tàn tích (edQ, MV-83) hay đất của hệ tầng Sông Hiến (T1sh, MV-18) có kết quả đầm nện khá tương đồng với giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất dao động trong khoảng 1,65 – 1.71 g/cm3; còn độ ẩm tối ưu dao động trong khoảng 15.0-17.3%. Đây cũng chính là độ ẩm mà khi trình tường cần khống chế để đất đầm nện của tường sau khi trình có khối lượng thể tích khô lớn nhất. VI. KẾT LUẬN 1. Có 3 nhóm đất đá đươc ghi nhận tại khu vực nghiên cứu: nhóm đá cứng, nhóm đất mềm dính, và trầm tích bở rời. Mỗi nhóm lại liên quan tới một số di sản địa chất (DSĐC) đặc trưng. Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình của khu vực chứa các di sản giúp tìm ra được mối liên quan giữa các đặc điểm cơ lý của các nhóm đất đá với sự hình thành, bảo tồn và phát triển các di sản. 2. Rừng đá là một loại địa hình karst đồng bộ, rừng đá Mèo Vạc được hình thành từ một dạng địa hình tai mèo nằm dưới mặt đất và cả tác động của nước mưa khi xuất lộ trên mặt đất. Sự đa dạng về hình thái của các cột đá là kết quả của: i) tính chất của các đá, ii) sự phân bố và mật độ của đứt gãy và vết nứt trong đá; và iii) sự đa dạng về địa tầng và thành phần. 3. Việc làm rõ mối quan hệ giữa đặc điểm địa chất công trình với các loại hình di sản tại khu vực nghiên cứu sẽ giúp ích trong việc đề xuất các biện pháp công trình và phi công trình phù hợp nhằm bảo vệ các di sản tự nhiên quí giá trước tác động của các tai biến tự nhiên và nhân sinh nhằm phát triển bền vững các di sản. 4. Trong thời gian trước mắt có thể chọn 2 điểm có điều kiện thuận lợi về mặt địa hình để phát lộ rừng đá, đó là: i) khu vực gần điểm trường Lán Chải, xã Cán Chu Phìn và ii) khu vực phát lộ thứ 2 tại Lũng Pù. Mái dốc trên đất đỏ terra rosa cần thiết kế thoải với m =1:1 đảm bảo ổn định lâu dài trong thời gian sử dụng. 5. Đất trình tường có thể từ các nguồn gốc khác nhau như sông lũ (apQ), sườn tàn tích (edQ hay đất của hệ tầng Sông Hiến (T1sh) có kết quả đầm nện với giá trị khối lượng thể tích khô lớn nhất dao động trong khoảng 1,65 – 1,71 g/cm 3; và độ ẩm tối ưu biến thiên trong khoảng 15,0-17,3%. Đây cũng chính là độ ẩm mà khi trình tường cần khống chế để đất đầm nện của tường sau khi trình có dung trọng khô lớn nhất. 6. Di sản địa chất (DSĐC) là phần tài nguyên địa chất có giá trị nổi bật về khoa học, ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2016 20 giáo dục, thẩm mỹ và kinh tế. Cũng như các di sản khác, DSĐC là tài nguyên không tái tạo được, cho nên cần được bảo tồn, quản lý và khai thác sử dụng hợp lý cho sự phát triển bền vững của đất nước. Ghi nhận: Bài báo được hoàn thành trong khuôn khổ Đề tài nhóm B cấp Đại học Quốc gia, mã số QG.12.14. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đỗ Minh Đức, Đặng Văn Luyến, Hoàng Vũ Phong, 1998. Tính ổn định mái dốc bằng phương pháp mặt trượt cung tròn hình trụ. Tạp chí Địa chất Loạt A số 249 (11-12/1998). 2. Nguyễn Hữu Hùng, Vũ Cao Minh, 2008. Di sản địa chất trên cao nguyên Đồng Văn. Tuyển tập báo cáo khoa học tại hội thảo: Cao nguyên đá Đồng Văn - những giá trị độc đáo, định hướng bảo tồn và phát triển bền vững. Tr 36-80. 3. Đặng Văn Luyến và nnk, 2014. Nghiên cứu điều kiện Địa chất công trình khu vực Đông Nam thị trấn Mèo Vạc phục vụ phát triển bền vững Công viên Địa chất Toàn cầu Cao nguyên đá Đồng Văn, tỉnh Hà Giang. Báo cáo tổng kết Đề tài nhóm B, mã số QG.12.14. Đại học Quốc gia Hà Nội. 4. Tạ Hoà Phương, Đặng Văn Bào, Nguyễn Văn Vượng, Đoàn Nhật Trưởng, 2010. Nghiên cứu điều kiện tự nhiên vùng cao nguyên đá Đồng Văn – Mèo Vạc phục vụ xây dựng Công viên địa chất (Geopark). Đề tài mã số QG.08.12. 5. Lương Thị Tuất và nnk, 2010. Kiến thức bản địa về di sản ở Công viên Địa chất cao nguyên đá Đồng Văn, tỉnh Hà Giang: Một vài khám phá bước đầu. Viện Địa chất và Khoáng sản. Hà Nội. 6. Trần Tân Văn (Chủ biên) và nkk, 2008. Báo cáo “Điều tra nghiên cứu di sản địa chất và đề xuất CVĐC ở 25 khu vực ở miền Bắc Việt Nam”. Lưu trữ Viện KHĐC&KS, Hà Nội. 7. Ủy ban Nhân dân tỉnh Hà Giang, 2005. Quy hoạch tổng thể phát triển KT-XH tỉnh Hà Giang 2006-2020. Hà Giang. 8. Alley, P.J. Rammed Earth Construction. Newzeland Engineering, Jun.1948, 582. 9. Ciancio D. and Jaquin P, 2011. An Overview of Some Current Recommendations on the Suitability of Soil for Rammend Earth. Inter. Symposium on Innovation and Sustainblity Structures in Civil Engineering, Xiamen University, China, 2011. 10. Chen X. et al., 1988. South China Karst. Volume I. ZRC SAZU. 11. Dang Van Luyen, Tran Manh Lieu, Nguyen Quang Huy and Nguyen Manh Tuan, 2013. Study on Geological Characteristics and Value of the Geoharitages in the SE Meo Vac Town Area, Ha Giang Province, Vietnam for Sustainable Development. Proc. of the Inter. Symposium Hanoi Geoengineering 2013 “Natural Resources Engineering and Disaster Mitigation for Infrastructure Development”. Vietnam National University Publisher, Hanoi, Vietnam. 12. Knes M., Otonicar B. and Slabe T., 2003. Subcutaneous Stone Forest (Trebnje, Central Slovenia. ACTA Carsologica 32/1 – 3; 29-38, Lubljana. Slovenia. 13. Houben, H. and Guiland. H, 1994. Earth Construction: A Comprihensive Guide. 14. Paul Jaquin, Chalers Augarde, 2012. Earth Building: History, Science and Conservation (EP 101). HIS BRE Press. Garston, Watford WD25.9XX. UK 15. Vasilious Maniaditis & Peter Walker, 2003. A Reviewer of Rammed Earth Constructuion DTi Partner Information Project “Developing Rammed Earth for UK Housing”. University of Bath, UK. Người phản biện: PGS.TS. TRẦN VĂN TƯ