Tóm tắt Luận án - Đặc điểm và quy luật phân bố các thành tạo trầm tích Holocen khu vực ven biển thành phố Hải Phòng phục vụ phát triển cơ sở hạ tầng

Đức 2. PGS.TS. Doãn Đình Lâm Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Học Viện chấm luận án tiến sĩ họp tại:.. vào hồi:giờ ngày tháng năm 2017 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ - Thư viện Viện Địa chất Những công trình khoa học đã công bố của tác giả có liên quan đến luận án 1. Vũ Văn Lợi (2012), “Đặc điểm các lớp đất yếu khu vực ven biển huyện Tiên Lãng thành phố Hải Phòng”. Tạp chí Địa kỹ thuật, số 3 – 2012, tr 35 – 41. 2. Nguyên Văn Bình, Vũ Văn Lợi (2012), “Nghiên cứu các thành tạo đất yếu và mối liên quan đến hiện tượng lún mặt đất tại huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội”. Tạp chí Địa kỹ thuật, số 3 – 2012, tr 57 – 67. 3. Vũ Văn Lợi (2016), “Đặc điểm tướng trầm tích và địa chất công trình các thành tạo Holocen khu vực ven biển huyện Tiên Lãng, thành phố Hải Phòng”. Tạp chí các khoa học về trái đất, 38 (1) - 3 – 2016, tr 108 – 117. 4. Vũ Văn Lợi, Doãn Đình Lâm (2016). “Đặc điểm tướng trầm tích và địa chất công trình các thành tạo Holocen vùng ven biển quận Hải An, thành phố Hải Phòng”. Tạp chí địa chất, loạt A, số 360, 10/2016, tr 108 – 120. 5. Vũ Văn Lợi, Phạm Nguyễn Hà Vũ, Phạm Văn Quân (2016) “Kết quả áp dụng phương pháp địa chấn nông phân giải cao trong công tác khảo sát địa chất xây dựng tuyến ống cấp nước ra đảo Hòn Dấu (Hải Phòng)”. Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, tập 32, số 2S (2016), tr 258 – 266. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hải Phòng những năm gần đây có sự phát triển mạnh và hiện đại hóa cơ sở hạ tầng (CSHT) phục vụ phát triển kinh tế xã hội. Tuy nhiên, khu vực ven biển thành phố Hải Phòng (TP. HP) tồn tại nhiều tầng đất yếu, các sự cố lún, lún lệch các công trình xây dựng (CTXD) xảy ra phổ biến với các mức độ khác nhau, có liên quan trực tiếp đến nền đất yếu trầm tích Holocen, gây ảnh hưởng nghiêm trọng cơ sở hạ tầng, thiệt hại lớn về kinh tế, bức xúc trong xã hội. Hiện nay, công tác khắc phục hậu quả đã và đang được thực hiện, hiệu quả chưa cao, các giải pháp xử lý nền đất yếu chưa phù hợp với đặc điểm các kiểu nền đất trong khu vực, do đó, các sự cố lún, lún lệch các CTXD diễn biến ngày càng phức tạp và có chiều hướng gia tăng. Các nghiên cứu về trầm tích Holocen, địa chất công trình (ĐCCT) khu vực HP từ trước đến nay con rời rạc, thiếu chi tiết; chưa có công trình nghiên cứu tích hợp giữa trầm tích với ĐCCT phục vụ luận giải các sự cố công trình liên quan đến nền đất yếu trầm tích Holocen. Do đó, để nhận dạng được quy luật lún, thì cần phải nhận diện được đặc điểm và quy luật phân bố các thành tạo trầm tích Holocen khu vực ven biển TP. HP, nhằm giảm thiểu tối đa những sự cố công trinh xây dựng, cũng như phục vụ một cách có hiệu quả công tác quy hoạch phát triển bền vững CSHT là một nhu cầu khách quan. 2. Mục tiêu của đề tài - Làm sáng tỏ đặc điểm và quy luật phân bố các thành tạo trầm tích Holocen khu vực ven biển thành phố Hải Phòng. - Xác định mối liên quan giữa đặc điểm trầm tích Holocen với sự cố công trình xây dựng, từ đó đề xuất các giải pháp phát triển CSHT trên nền đất yếu. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu: Các thành tạo trầm tích Holocen khu 2 vực ven biển thành phố Hải Phòng. 3.2. Phạm vi nghiên cứu: Khu vực ven biển quận Hải An, Dương Kinh, Đồ Sơn, huyện Tiên Lãng, Kiến Thụy, nằm trong khung tọa độ địa lý: Kinh độ 106o34’ ÷ 106o56’; Vĩ độ 20o34’ ÷ 20o53’. 4. Nội dung nghiên cứu 1. Nghiên cứu đặc điểm và quy luật phân bố các trầm tích Holocen khu vực ven biển thành phố Hải Phòng. 2. Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình các trầm tích Holocen khu vực ven biển thành phố Hải Phòng. 3. Nghiên cứu mối liên quan giữa đặc điểm trầm tích Holocen với các sự cố công trình xây dựng và đề xuất các giải pháp phát triển bền vững cơ sở hạ tầng trên nền đất yếu của trầm tích Holocen. 4. Đề xuất các giải pháp xử lý nền đất yếu, phát triển bền vững cơ sở hạ tầng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng. 5. Luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Trầm tích Holocen khu vực ven biển Hải Phòng cộng sinh tướng theo thời gian trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển. Giai đoạn biển tiến Flandrian Holocen sớm - giữa có 4 tướng (bùn đầm lầy ven biển, cát lẫn sạn bãi triều, cát sạn lạch triều và bùn estuary - vũng vịnh); Giai đoạn biển thoái Holocen giữa - muộn có 4 tướng (bùn chân châu thổ, bùn cát tiền châu thổ, cát cồn cát cửa sông và bùn cát đồng bằng châu thổ); Thời kỳ biển dâng hiện đại có 6 tướng (cát, cát bùn và bùn bãi triều, cát sạn lạch triều, bùn cát đầm lầy cửa sông và bùn cửa sông hình phễu). Luận điểm 2: Khu vực ven biển Hải Phòng được phân chia thành 3 vùng, 7 phụ vùng, 18 khu, tương ứng với 18 kiểu mặt cắt trầm tích - địa chất công trình đặc trưng. Hiện tượng lún, lún lệch ảnh hưởng nghiêm trọng đến ổn định các công trình xây dựng, xảy ra mạnh nhất ở vùng 3 (vùng estuary), tiếp đến là vùng 1 (vùng châu thổ điển hình) và cuối cùng là vùng 2 (vùng châu thổ nhô cao). 3 6. Những điểm mới của luận án 1. Xác định được tổ hợp cộng sinh tướng trầm tích trong thời kỳ biển dâng hiện đại, đặc biệt là sự xuất hiện tướng trầm tích bùn cửa sông hình phễu (meQ2 2-3) phân bố khu vực cửa sông Bạch Đằng. 2. Xác định mối tương quan giữa các đặc điểm tướng trầm tích Holocen với các tính chất cơ lý của đất yếu khu vực ven biển Hải Phòng. Phân chia chi tiết các loại đất yếu theo các cấp độ khác nhau, trong đó, một số loại đất yếu bao gồm nhiều tướng trầm tích. 3. Phân chia chi tiết các vùng, phụ vùng và khu phân bố các kiểu mặt cắt trầm tích - địa chất công trình Holocen, phục vụ phát triển CSHT khu vực ven biển thành phố Hải Phòng. 4. Đánh giá ảnh hưởng của lún nền đất yếu phục vụ công tác thiết kế cao độ nền trong quy hoạch xây dựng CSHT và khả năng ứng phó của các công trình ven biển Hải Phòng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của luận án - Ý nghĩa khoa học: Làm sáng tỏ đặc điểm và quy luật phân bố trầm tích Holocen khu vực ven biển Hải Phòng, xác định nguyên nhân và mối liên quan đến tai biến lún, lún lệch gây mất ổn định công trình trong hoạt động phát triển xây dựng CSHT. - Ý nghĩa thực tiễn: Làm cơ sở khoa học giải thích nguyên nhân lún của nền đất yếu, dự báo các khu vực có nguy cơ xảy ra tai biến địa chất, phục vụ phát triển CSHT một cách hợp lý và bền vững. 8. Bố cục của Luận án Mở đầu Chƣơng 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và đặc điểm khu vực ven biển thành phố Hải Phòng Chƣơng 2. Cở sở tài liệu và các phương pháp nghiên cứu. Chƣơng 3. Đặc điểm và quy luật phân bố trầm tích Holocen khu vực ven biển thành phố Hải Phòng. Chƣơng 4. Mối liên quan giữa đặc điểm trầm tích Holocen và các sự cố công trình xây dựng Kết luận và kiến nghị 4 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC VEN BIỂN THÀNH PHỐ HẢI PHÕNG 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc Từ sau năm 1975 đến nay, có các công trình nghiên cứu địa chất, trầm tích chủ yếu được nghiên cứu ở vùng ven biển vịnh Bác bộ và châu thổ Sông Hồng, các công trình tiêu biểu của các tác giả: Đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1/200.000 Hoàng Ngọc Kỷ (1978), tỷ lệ 1/50.000 Ngô Quang Toàn. Kèm theo là các chuyên đề nghiên cứu chuyên sâu về TT luận như: Nguyễn Địch Dỹ (1979), Trần Nghi (1993-1995), Doãn Đình Lâm (2001-2003), Trần Đức Thạnh (1993, 2005, 2010), Bên cạnh đó, các nghiên cứu ĐCCT được thực hiện phân tán và muộn hơn so với những NC chung về ĐC, tiêu biểu: Nguyễn Đức Đại và nnk (1996), Trần Đình Kiên (2015) Kết quả nghiên cứu trên đạt được những giá trị lớn về khoa học và thực tiễn và là nguồn tài liệu có giá trị. 1.1.2. Những tồn tại cần đƣợc giải quyết - Các nghiên cứu trầm tích chưa chi tiết, chưa đáp ứng được nhu cầu phát triển CSHT khu vực ven biển. Các nghiên cứu địa chất công trình, mật độ các điểm khảo sát còn thưa, chưa làm rõ được đặc tính biến đổi tính chất cơ lý của đất, khó áp dụng trong thực tiễn. - Chưa nghiên cứu tích hợp giữa trầm tích Holocen và địa chất công trình, chưa xác lập mối tương quan giữa đặc điểm tướng trầm tích và tính chất cơ lý của đất phục vụ phát triển bền vững CSHT. - Việc nghiên cứu phân vùng, phân loại đất yếu chưa được thực hiện. Chưa quan tâm đến việc luận giải tìm ra nguyên nhân gây tai biến địa chất trong xây dựng. Các giải pháp phòng chống tai biến địa chất chưa được quan tâm nghiên cứu. 1.2. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC VEN BIỂN THÀNH PHỐ HẢI PHÕNG 1.2.1. Khái niệm khu vực ven biển Trong luận án này, khu vực ven biển được hiểu là nơi diễn ra 5 sự chuyển tiếp và tương tác giữa biển và lục địa, bao gồm phần đất liền ven biển và biển ven bờ. Quy mô, cường độ của sự tương tác quy định độ rộng của khu vực và ranh giới thường được xác định tùy theo mục đích sử dụng và chương trình quản lý. 1.2.2. Vị trí khu vực nghiên cứu - Về phía đất liền ven biển: Bao gồm các quận Hải An, Dương Kinh, Đồ Sơn và các huyện Kiến Thụy, Tiên Lãng. Bỏ qua phần chồng lấn khu vực nghiên cứu và đảo Cát Hải. - Về phía biển ven bờ: Dọc theo cửa sông Cấm đến cửa sông Thái Bình hướng ra biển đến độ sâu 5,0 ÷ 10,0 m nước hoặc đến lân cận cao độ 0,0 m Hải đồ trở vào. Hình 1.1. Phạm vi khu vực nghiên cứu 1.2.3. Đặc điểm địa tầng khu vực nghiên cứu a. Giới Paleozoi - Hệ Devon thống trên: 3 phụ hệ tầng: Phụ hệ tầng dưới (D3 đs1), phụ hệ tầng giữa (D3 đs2), phụ hệ tầng trên (D3 đs3). 6 b. Giới Kainozoi - Hệ Đệ tứ: Gồm 5 phân vị địa tầng: Hệ tầng Lệ Chi (Q1 1 lc), hệ tầng Hà Nội (Q1 2-3 hn), hệ tầng Vĩnh Phúc (Q1 3 vp), hệ tầng Hải Hưng (Q2 1-2 hh), hệ tầng Thái Bình (Q2 3 tb). 1.2.4. Đặc điểm địa chất thủy văn: Tầng chứa nước Holocen trên (Q2 3 tb), tầng chứa nước Holocen dưới (Q2 1-2 hh1), tầng chứa nước Pleistocen (Q1 1 , Q1 2-3 , Q1 3 ). 1.2.5. Đặc điểm kiến tạo: Chịu ảnh hưởng của các hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến hoặc á kinh tuyến. Chƣơng 2. CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. CƠ SỞ TÀI LIỆU 2.1.1. Nhóm tài liệu địa chất và trầm tích a. Tài liệu lỗ khoan: Lỗ khoan phục vụ nghiên cứu trầm tích Holocen là 69 lỗ. Trong đó, lỗ khoan có độ sâu 30,0 ÷ 45,0 m: 17 lỗ; lỗ khoan có độ sâu < 30,0 m: 52 lỗ. b. Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm: 700 mẫu độ hạt; 100 mẫu khoáng vật tạo đá; 30 mẫu khoáng vật sét. 50 mẫu Eh; 50 mẫu pH; 50 mẫu Kt; 30 mẫu Fe2+S/Corg. 80 mẫu bào tử phấn hoa; 60 mẫu Deatomeae; 100 mẫu Foraminifera. 10 mẫu tuổi tuyệt đối 14C. c. Đo địa chấn nông phân giải cao: Gồm 15 tuyến. Trong đó, 12 tuyến từ cửa Nam Triệu đến bán đảo Đồ Sơn (288,6 km) và 03 tuyến ở vùng biển Tiên Lãng (348,0 km). d. Các tài liệu khác: “Bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1/200.000 – Tờ Hải Phòng” - Hoàng Ngọc Kỷ (1973 ÷ 1978); “Bản đồ địa chất thành phố Hải Phòng tỷ lệ 1/50.000” - Ngô Quang Toàn (1993 ÷ 1995); “Bản đồ trầm tích tầng mặt vùng biển Hải Phòng – Quảng Ninh (0 ÷ 30 m nước), tỷ lệ 1/100.000” của Trung tâm địa chất và khoáng sản (2007 ÷ 2011) và một số tài liệu khác. 2.1.2. Nhóm tài liệu nghiên cứu địa chất công trình a. Tài liệu lỗ khoan: 505 lỗ khoan phục vụ nghiên cứu địa chất 7 công trình, trong đó: 102 lỗ khoan có độ sâu 45,0 ÷ 80,0 m; 187 lỗ khoan có độ sâu 30,0 ÷ 45,0 m; 230 lỗ khoan có độ sâu < 30,0 m. b. Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm: 2600 mẫu thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý. 200 điểm cắt cánh; 30 hố xuyên CPT: 30 hố xuyên; 550 điểm thí nghiệm SPT. d. Các tài liệu khác: Báo cáo khảo sát địa chất công trình của các dự án đầu tư xây dựng trong khu vực nghiên cứu. 2.2. PHƢƠNG PHÁP LUẬN Để đạt được mục đích nghiên cứu, luận án sử dụng cách tiếp cận hệ thống và cách tiếp cận nhân quả. Quan điểm này là tư tưởng chỉ đạo việc xây dựng hệ thống các phương pháp nghiên cứu. 2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong luận án này nghiên cứu sinh đã sử dụng các phương pháp (PP) chủ yếu sau: Phân tích độ hạt, phân loại trầm tích của Folk 1954; Phân tích thành phần trầm tích vụn dưới kính hiểm vi phân cực; Xác định hàm lượng khoáng vật sét bằng phân tích Ronghen và nhiệt vi sai; Địa hoá môi trường; Phân tích Cổ sinh, Phân tích tuổi tuyệt đối C14; Địa chấn nông phân giải cao; PP khoan lấy mẫu và thí nghiệm hiện trường; Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT; Thí nghiệm cắt cánh hiện trường; Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn; PP thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý mẫu đất và xử lý số liệu; PP địa tin học; PP tính lún nền đất. CHƢƠNG 3. ĐIỂM VÀ QUY LUẬT PHÂN BỐ TRẦM TÍCH HOLOCEN KHU VỰC VEN BIỂN THÀNH PHỐ HẢI PHÕNG 3.1. KHÁI NIỆM TƢỚNG TRẦM TÍCH VÀ ĐỊA TẦNG HOLOCEN 3.1.1. Khái niệm tƣớng trầm tích Trong luận án, khái niệm tướng theo quan điểm của Rukhin L.B (1962, tr 93) “Tướng là những trầm tích hình thành trên một diện tích nhất định, trong những điều kiện như nhau, khác với những điều kiện thống trị trong các vùng xung quanh”. 8 3.1.2. Địa tầng Holocen Ranh giới giữa các phân vị trong Holocen được xác định theo thang địa tầng quốc tế và theo Doãn Đình Lâm “Lịch sử tiến hoá trầm tích Holocen châu thổ Sông Hồng (2003)” như sau: Q2 1 : từ 11.700 năm BP đến 6.000 năm BP; Q2 2: từ 6.000 năm BP đến 3.000 năm BP; Q2 3: từ 3.000 năm BP đến nay 3.1.3. Độ sâu và bề dày trầm tích Holocen khu vực ven biển Hải Phòng Độ sâu đáy, bề dày tương đương 9,60 ÷ 39,08 m, TB 20,15 m. Đáy nhô cao nhất ở khu vực xung quanh bán đảo Đồ Sơn và trung tâm huyện Kiến Thụy. Độ sâu đáy Holocen giữa – muộn 7,70 ÷ 22,08 m, trung bình là 14,04 m. Độ sâu đáy Holocen giữa - muộn phân bố theo quy luật tương tự độ sâu đáy Holocen. 3.2. ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH HOLOCEN KHU VỰC VEN BIỂN THÀNH PHỐ HẢI PHÕNG 3.2.1. Các tƣớng trầm tích Holocen sớm – giữa (Q2 1-2 ) 3.2.1.1. Tướng bùn đầm lầy ven biển (mbQ2 1-2 ) Phân bố thấp nhất của các mặt cắt, trên các trũng sâu tương đối và nằm rải rác trong khu vực nghiên cứu. Chiều sâu gặp trầm tích: (-) 17,02 ÷ (-) 34,47 m. Bề dày lớn nhất: 7,10 m (HD25), nhỏ nhất: 1,50 m (HD22), TB: 4,0m. Thành phần hạt mịn, xám đen, xám tối chứa nhiều vật chất hữu cơ và ít mảnh vỏ sò, ốc. Phân lớp không liên tục ở phần dưới, phân lớp ngang song song không liên tục ở phần trên. 3.2.1.2. Tướng cát sạn lạch triều (mtcQ2 1-2 ) Gặp ở khu vực biển ven bờ huyện Tiên Lãng (HD8, HD18). Phân bố ở đáy mặt cắt. Độ sâu gặp trầm tích: 18,50 ÷ 21,0 m. Bề dày nhỏ nhất: 2,50 m (HD8), lớn nhất: 2,70 m (HD8), TB: 2,60 m. Thành phần cát hạt trung lẫn sạn, xám xanh, cấu tạo phân lớp xiên chéo dạng dòng chảy hai chiều. 3.2.1.3. Tướng cát lẫn sạn bãi triều (mtfQ2 1-2 ) Phân bố rải rác biển ven bờ huyện Tiên Lãng, nằm ở đáy mặt cắt. Bề dày lớn nhất: 0,70 m (HD51), nhỏ nhất: 0,40 m (HB19, HD6), 9 TB: 0,66 m. Thành phần cát mịn, hạt trung, màu xám xanh lẫn sạn và vụn vỏ sinh vật, có cấu tạo phân lớp lượn sóng và thấu kính hạt đậu đặc trưng cho môi trường bãi triều. Hình 3.1. Sơ đồ tướng trầm tích khu vực ven biển thành phố Hải Phòng 3.2.1.4. Tướng bùn estuary – vũng vịnh (mebQ2 1-2 ) Gặp ở tất cả các lỗ khoan. Bề dày tăng dần từ bờ ra biển, lớn nhất: 17,7 m (HB24), nhỏ nhất: 0,8 m (BAS01), TB: 4,92 m. Bề mặt gặp trầm tích: 9,0 ÷ 21,4 m, độ sâu đáy: 12,2 ÷ 33,9 m; . Thành phần bùn lẫn ít hợp chất hữu cơ phân hủy, màu xám, xám xanh, tương đối đồng nhất. Có cấu tạo phân lớp song song dạng phân dải. 3.2.2. Các tƣớng trầm tích Holocen giữa - muộn (Q2 2-3 ) 3.2.2.1. Tướng bùn chân châu thổ (ampdQ2 2-3 ) Phân bố dọc theo đường bờ từ quận Hải An đến quận Đồ Sơn. Bề dày lớn nhất 10,2 m (HB37), nhỏ nhất 1,5 m (DE17), trung bình 10 5,01 m. Gặp ở tất cả các mặt cắt địa chấn nông phân giải cao. Thành phần màu xám, xám nâu ở phía trên, chuyển dần sang xám, xám nhạt phía dưới. Tuổi 14C được xác định trong các lỗ khoan: Từ 5740  40 năm Bp (HK9) đến 3420  40 năm Bp (HK139). 3.2.2.2. Tướng bùn cát tiền châu thổ (amdfQ2 2-3 ) Gặp trong hầu hết các lỗ khoan và trong tất cả các mặt cắt địa chấn nông phân giải. Bề dày lớn nhất: 11,3 m (SG01), bề dày nhỏ nhất: 2,5 m (ONG03, HK9), trung bình: 5,32 m. Thành phần bùn cát xám, xám nâu đôi chỗ xám đen, xen kẹp nhiều dải cát hạt mịn phân lớp mỏng. Có cấu trúc phân lớp xiên thoải. Tuổi 14C được xác định từ 3440  40 năm BP đến 3990  40 năm BP. 3.2.2.3. Tướng cát bãi triều (amtfsQ2 2-3 ) Phân bố lộ ra trên bề mặt tại các bãi triều hiện đại và trong các lỗ khoan. Có xu hướng phát triển mạnh về phía Đông Nam khu vực nghiên cứu, bề dày: 0,5 ÷ 6,7 m, trung bình: 2,62 m. Thành phần cát hạt mịn xám, xám nâu đến xám nhạt, xen kẹp nhiều dải cát bùn mỏng với các mảnh vỏ sò và vảy mica. Có cấu tạo lượn sóng. 3.2.2.4. Tướng cát bùn bãi triều (amtfsmQ2 2-3 ) Phân bố lộ ngay trên bề mặt với phạm vi nhỏ (KT03, TTG01), nằm dọc theo đường 353 từ Cụm công nghiệp Đồ Sơn đi trung tâm quận theo hướng tây bắc - đông nam. Bề dày có xu hướng giảm dần và bị khuyết từ trung tâm quận ra biển, trung bình là 2,25 m. Thành phần cát bùn xám, xám nâu, cấu tạo hat đậu. 3.2.2.5. Tướng bùn bãi triều (amtfmQ2 2-3 ) Phân bố phần lớn diện tích trong khu vực nghiên cứu. Độ sâu gặp trầm tích: 0,00 ÷ 6,0 m, độ sâu đáy: 1,8 ÷ 10,7 m, bề dày lớn nhất: 7,5 m (HD6), nhỏ nhất: 1,4 m (HB31), trung bình: 3,92 m. 3.2.2.6. Tướng cát lẫn sạn lạch triều (amtcQ2 2-3 ) Chỉ gặp ở vùng biển ven bờ huyện Tiên Lãng. Bề dày lớn nhất: 5,0 m (HD25), nhỏ nhất: 1,0 m (HD18), trung bình: 1,92 m. Thành phần cát hạt trung lẫn sạn, màu xám, cấu tạo xiên chéo. 3.2.2.7. Tướng cát cồn cát cửa sông (amsbQ2 2-3 ) Phân bố chủ yếu dọc theo hai bờ sông Văn Úc thuộc ranh giới 11 giữa huyện Kiến Thụy, quận Đồ Sơn và huyện Tiên Lãng. Bề dày lớn nhất: 4,0 m (DT04, DS07), nhỏ nhất: 1,1 m (HD41), trung bình: 2,94 m. Thành phần cát hạt mịn chọn lọc tốt. 3.2.2.8. Tướng bùn cửa sông estuary (meQ2 2-3 ) Chỉ gặp ở phía đông bắc, bắc khu vực nghiên cứu. Phần lớn phân bố lân cận đường bờ nơi tiếp giáp cửa sông Cấm thuộc khu kinh tế nam Đình Vũ. Bề dày lớn nhất 16,0 m (NDV13), nhỏ nhất 0,70 m (BR01), TB 6,3 m. Thành phần bùn xám, xám nâu đến xám đen, cấu tạo phân lớp song song, phân lớp lượn sóng và gợn sóng. Hình 0.2. Mặt cắt trầm tích theo tuyến 7 – 7’ 3.2.2.9. Tướng bùn cát đầm lầy cửa sông (ambQ2 2-3 ) Phân bố với quy mô nhỏ, dọc theo sông Văn Úc hướng ra biển, từ xã Tân Trào, huyện Kiến Thụy đến giáp ranh với quận Đồ Sơn, ở độ sâu (+)1,19 ÷ (-) 5,81 m. Bề dày lớn nhất: 7,0 m (DT03), nhỏ nhất: 1,0 m (DS07), TB: 3,7 m. 3.2.2.10. Tướng bùn cát đồng bằng châu thổ (amdpQ2 2-3 ) Lộ ngay trên bề mặt, phân bố khu vực huyện Kiến Thụy, quận Dương Kinh, một phần ở trung tâm quận Hải An. Bề dày lớn nhất: 5,8 m (DS05), nhỏ nhất: 0,7 m (HA01), trung bình: 2,69 m. Thành phần bùn cát, màu xám, xám nâu. Cấu tạo phân lớp ngang song song. 3.3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CÁC TRẦM TÍCH HOLOCEN 3.3.1. Khái niệm đất yếu Trong luận án, đất yếu được hiểu là đất được hình thành bởi các tướng trầm tích đặc trưng có sức chịu tải thấp (R0 < 1,0 kG/cm 2 ), biến dạng lớn (E0 < 50,0 kG/cm 2) ở trạng thái chảy đến dẻo chảy đối với đất loại sét, á sét và kết cấu xốp đối với đất loại cát, á cát. 12 3.3.2. Tính chất cơ lý của các tƣớng trầm tích Holocen 3.3.2.1. Các lớp đất thuộc trầm tích Holocen sớm – giữa (Q2 1-2 ) • Các lớp đất loại sét (meb, mbQ2 1-2 ): Gồm các tướng bùn đầm lầy ven biển (mbQ2 1-2 ), bùn estuary – vũng vịnh (mebQ2 1-2 ). Là lớp sét dẻo chảy, đôi chỗ dẻo mềm; đất tương đối yếu (A3). • Các lớp đất loại cát (mtf, mtcQ2 1-2 ): Gồm các tướng cát sạn lạch triều (mtcQ2 1-2 ) và cát lẫn sạn bãi triều (mtfQ2 1-2 ). Cát có kết cấu xốp đến chặt vừa; đất tương đối yếu (A3). 3.3.2.2. Các lớp đất thuộc trầm tích Holocen giữa – muộn (Q2 2-3 ) a. Các lớp đất loại sét (ampd, amtfm, meQ2 2-3 ): Thuộc các tướng bùn chân châu thổ, bùn bãi triều, bùn cửa sông estuary. Là các lớp bùn sét, trạng thái chảy; đất rất yếu, yếu (A1 – A2). b. Các lớp đất loại á sét (amdf, amb, amdpQ2 2-3 ): Gồm các tướng bùn cát tiền châu thổ, bùn cát đầm lầy cửa sông, bùn cát đồng bằng châu thổ. Là các lớp bùn sét pha, trạng thái chảy; đất yếu (A2). c. Các lớp đất loại cát (amtfs, amtc, amsbQ2 2-3 ): Thuộc các tướng cát bãi triều, cát lẫn sạn lạch triều, cát cồn cát cửa sông; kết cấu xốp; đất yếu đến tương đối yếu (A2 – A3). d. Lớp đất loại á cát (amtfsmQ2 2-3 ): Gồm tướng cát bùn bãi triều. Là lớp cát pha, trạng thái chảy (A2 – A3). 3.4. QUY LUẬT PHÂN BỐ VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TRẦM TÍCH HOLOCEN VÙNG VEN BIỂN HẢI PHÕNG Quy luật phân bố trầm tích Holocen thể hiện mối liên quan với dao động mực nước biển trong Holocen. Các tướng cát sạn bãi triều, cát lẫn sạn lạch triều, tướng bùn đầm lầy ven biển, bùn estuary – vũng vịnh hình thành trong giai đoạn biển tiến Flandrian (Holocen sớm – giữa). Các tướng bùn chân châu thổ, bùn cát tiền châu thổ, cát cồn cát cửa sông và bùn cát đồng bằng châu thổ hình thành trong giai đoạn biển thoái Holocen giữa – muộn. Các tướng cát, cát bùn, bùn bãi triều, cát sạn lạch triều, bùn cát đầm lầy cửa sông, bùn cửa sông hình phễu hình thành trong pha biển dâng hiện đại 13 3.5. TƢƠNG QUAN TƢỚNG TRẦM TÍCH VÀ PHÂN LOẠI ĐẤT THEO ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH (1) Các tướng trầm tích Holocen giữa - muộn (Q2 2-3 ): Các lớp đất từ rất yếu đến tương đối yếu (A1, A2, A2 - A3); trạng thái chảy đối với đất loại sét, á sét, kết cấu xốp đối với đất loại cát, á cát. Trong khi, các tướng trầm tích Holocen sớm - giữa (Q2 1-2) gồm các lớp đất tương đối yếu (A3), trạng thái dẻo chảy đôi chỗ dẻo mềm đối với đất loại sét, kết cấu xốp đến chặt vừa đối với đất loại cát. (2) Xét trong cùng một loại đất, các tướng trầm tích có tuổi trẻ hơn thì yếu về khả năng đáp ứng cường độ chịu tải nền đất và có xu hướng tốt dần theo chiều sâu. (3) Xét trong cùng một giai đoạn thành tạo trầm tích Holocen, các tướng trầm tích có hàm lượng, kích thước hạt cát càng tăng, thì cường độ chịu tải của đất có xu hướng tốt lên. (4) Trong một lớp đất có nhiều hơn một tướng trầm tích. Chƣơng 4. MỐI LIÊN QUAN GIỮA ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH HOLOCEN VÀ CÁC SỰ CỐ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 4.1. PHÂN VÙNG TRẦM TÍCH HOLOCEN 4.1.1. Tiêu chí phân vùng Trầm tích khu vực nghiên cứu được phân ra các vùng, phụ vùng, khu dựa theo các tiêu chí sau: Bảng 4.1: Tiêu chí phân vùng trầm tích STT Trầm tích KVNC Tiêu chí 1 Vùng - Đặc điểm phân bố các tướng trầm tích Holocen giữa – muộn đặc trưng - Độ sâu đáy và bề dày trầm tích Holocen 2 Phụ vùng - Loại tướng trầm tích lộ trên bề mặt - Cấp độ đất yếu của tướng lộ trên bề mặt - Bề dày và phạm vi phân bố tướng trên bề mặt 3 Khu Khu được khoanh định từ các vị trí có cùng một kiểu mặt cắt trầm tích – địa chất công trình 14 4.1.2. Kết quả phân vùng trầm tích Holocen 4.1.2.1. Vùng 1: Vùng châu thổ được đặc trưng bởi các tướng trầm tích châu thổ (chân châu thổ, tiền châu thổ) có đáy Holocen sâu. a. Phân chia các phụ vùng và các kiểu mặt cắt trầm tích – địa chất công trình: Chia thành 3 phụ vùng - Phụ vùng 1.1: Đặc trưng bởi tướng bùn bãi triều (amtfmQ2 2-3 ) phủ ngay trên bề mặt. Gồm 5 kiểu mặt cắt đặc trưng, ứng với 3 kiểu mặt cắt trầm tích Holocen - địa chất công trình, ứng với 3 khu. - Phụ vùng 1.2: Đặc trưng bởi các tướng cát sạn lạch triều, cát bãi triều, cát cồn cát cửa sông và bùn cát đồng bằng châu thổ trên bề mặt. Gồm 15 kiểu mặt cắt đặc trưng ứng với 5 kiểu mặt cắt trầm tích - địa chất công trình và ứng với 5 khu. - Phụ vùng 1.3: Được xác định trên băng địa chấn nông phân giải cao. Gồm 2 kiểu mặt cắt đặc trưng, ứng với 1 mặt cắt trầm tích Holocen - địa chất công trình, ứng với 01 khu. Hình 0.1. Sơ đồ phân vùng các kiểu mặt cắt trầm tích - địa chất công trình 15 b. Đặc điểm nền đất: 8 đơn nguyên địa chất công trình: (1) Lớp cát (amtfs, amtc, amsbQ2 2-3 ): Bề dày 0,5 ÷ 7,2 m, TB 2,6 m; đất yếu đến tương đối yếu A2 – A3. (2) Lớp bùn sét (amtfmQ2 2-3 ): Bề dày 1,4 ÷ 7,5 m, TB 4,0 m; đất yếu đến rất yếu A1 - A2. (3) Lớp bùn sét pha (ambQ2 2-3): Bề dày 1,0 ÷ 7, 0 m, TB 3,7 m; đất yếu A2. (4) Lớp cát (amsb, amtcQ2 2-3): Bề dày 1,1 ÷ 5,0 m, TB 3,1 m; đất yếu đến tương đối yếu A2 – A3. (5) Lớp bùn sét pha (amdfQ2 2-3): Bề dày 2,5 ÷ 11,3 m, TB 5,6 m; đất yếu A2. (6) Lớp bùn sét (ampdQ2 2-3 ): Bề dày 1,9 ÷ 10,2 m, TB 5,3 m; đất yếu A2. (7) Lớp sét (meb, mbQ2 1-2 ): Bề dày 1,0 ÷ 20,2 m, TB 6,4 m; đất tương đối yếu A3. (8) Lớp cát (mtf, mtcQ2 1-2): Bề dày 0,4 ÷ 0,7 m, TB 0,5 m; đất tương đối yếu A3. - Xét về bề dày và phạm vi phân bố: Bề dày TB 23,3 m, lớn nhất khu vực nghiên cứu. Phụ vùng 1.1, 1.3, các lớp đất ít biến động, phụ vùng 1.2 các lớp đất biến động rất phức tạp. Như vậy, phụ vùng 1.1, 1.3 ổn định hơn phụ vùng 1.2. - Xét tính chất cơ lý và khả năng xây dựng: Phụ vùng 1.1 ổn định hơn nhưng yếu hơn phụ vùng 1.2, 1.3 về cường độ chịu tải. 4.1.2.2. Vùng 2: Vùng châu thổ, đặc trưng đáy Holocen nhô cao hơn các vùng khác. Lớp bề mặt tướng cát bùn bãi triều (amtfsmQ2 2-3 ), cát bãi triều (amtfsQ2 2-3 ), tướng bùn cát đồng bằng châu thổ (amdpQ2 2-3 ). a. Phân chia các phụ vùng và các kiểu mặt cắt trầm tích – địa chất công trình: Chia thành 02 phụ vùng. - Phụ vùng 2.1: Đặc trưng bởi sự xuất hiện tướng bùn cát đồng bằng châu thổ (amdpQ2 2-3) phủ ngay trên bề mặt; Xác định được 1 khu, 1 kiểu mặt cắt trầm tích, ứng với 1 kiểu mặt cắt trầm tích Holocen - địa chất công trình. - Phụ vùng 2.2: Đặc trưng bởi sự xuất hiện tướng cát bùn bãi triều (amtfsmQ2 2-3 ) và cát bãi triều (amtfsQ2 2-3 ) lộ trên bề mặt; Xác định được 2 khu, 2 kiểu mặt cắt trầm tích, ứng với 2 kiểu mặt cắt trầm tích Holocen - địa chất công trình. b. Đặc điểm nền đất: 05 đơn nguyên địa chất công trình: (1) Lớp cát (amtfsQ2 2-3): Bề dày 2,5 ÷ 6,7 m, TB 4,0 m; đất yếu đến 16 tương đối yếu A2 – A3. (2) Lớp cát pha (amtfsmQ2 2-3 ): Bề dày 2,3 m; đất yếu đến tương đối yếu A2 - A3. (3) Lớp bùn sét pha (amdp, amdfQ2 2-3 ): Bề dày 3,3 ÷ 8,1 m, TB 5,7 m; đất yếu A2. (4) Lớp bùn sét (ampdQ2 2-3): Bề dày 1,7 ÷ 5,6 m, TB 3,0 m; đất yếu A2. (5) Lớp sét (mebQ2 1-2 ): Bề dày 0,8 ÷ 5,4 m, TB 2,0 m; đất tương đối yếu A3. - Xét bề dày và phạm vi phân bố: Bề dày TB 13,1 m, mỏng hơn các vùng khác. Bề dày lớp sét (mebQ2 1-2 ) thuộc Holocen sớm – giữa có bề dày rất mỏng (2,0 m), trong khi bề dày các lớp đất thuộc trầm tích Holocen giữa – muộn (Q2 2-3 ) tương đối lớn (11,1 m). - Xét về tính chất cơ lý và khả năng xây dựng: Nền đất phụ vùng 2.1 tốt hơn phụ vùng 2.2 về khả năng đáp ứng cường độ chịu tải, nhưng độ ổn định kém hơn. 4.1.2.3. Vùng 3: Đặc trưng xuất hiện của tướng trầm tích bùn cửa sông estuary (meQ2 2-3 ). Nằm ở phía đông, đông bắc khu vực nghiên cứu, chiếm phần lớn diện tích bán đảo Đình Vũ, kéo dài đến giáp ranh cửa sông Lạch Tray, trên đất liền và biển ven bờ quận Hải An. a. Phân chia các phụ vùng, các kiểu mặt cắt trầm tích – địa chất công trình: Chia thành 2 phụ vùng: - Phụ vùng 3.1: Đặc trưng bởi tướng bùn cửa sông estuary (meQ2 2-3) trên bề mặt. Gồm 5 kiểu mặt cắt đặc trưng, ứng với 3 kiểu mặt cắt trầm tích Holocen - địa chất công trình và 3 khu. - Phụ vùng 3.2: Đặc trưng bởi tướng cát bãi triều (amtfsQ2 2-3 ) lộ trên bề mặt. Gồm 2 kiểu mặt cắt đặc trưng, ứng với 2 kiểu mặt cắt đặc trưng trầm tích Holocen - địa chất công trình và 2 khu. b. Đặc điểm nền đất: Xác định 5 đơn nguyên địa chất công trình: (1) Lớp cát (amtfsQ2 2-3): Bề dày 1,5 ÷ 2,0 m, TB 1,8 m; đất yếu đến tương đối yếu A2 – A3. (2) Lớp bùn sét (meQ2 2-3): Bề dày 0,7 ÷ 16,0 m, TB 6,3 m; đất rất yếu A1. (3) Lớp bùn sét pha (amdfQ2 2-3 ): Bề dày 2,5 ÷ 6,5 m, TB 4,3 m; đất yếu A2. (4) Lớp bùn sét (ampdQ2 2- 3 ): Bề dày 1,5 ÷ 7,3 m, TB 4,3 m; đất yếu A2. (5) Lớp sét (meb, mbQ2 1-2 ): Bề dày 2,0 ÷ 12,0 m, TB 6,5 m; đất tương đối yếu A3. 17 - Xét về bề dày, phạm vi phân bố: Bề dày TB trầm tích Holocen là 19,2 m. Trên đất liền, có nhiều lớp đất, bề dày tương đối ổn định. Biển ven bờ, ít lớp đất hơn, bề dày và phạm vi phân bố thay đổi rất mạnh, đặc biệt lớp bùn sét (meQ2 2-3 ). - Xét về tính chất cơ lý và khả năng xây dựng: Trên đất liền, đất có khả năng đáp ứng cường độ chịu tải tốt hơn ở biển ven bờ. Như vậy, trên cơ sở kết quả phân vùng cho thấy: Vùng 2, gồm các lớp đất cát, á cát, sét, á sét (A2 - A3); bề dày các lớp ổn định hơn so với các vùng khác và bề dày trầm tích Holocen mỏng nhất trong khu vực nghiên cứu. Vùng 1, gồm các lớp đất cát, á cát sét, á sét (A1 – A2, A3), các lớp đất yếu nằm đan xen các lớp đất tốt hơn; bề dày các lớp thay đổi mạnh và bề dày trầm tích Holocen lớn nhất trong khu vực nghiên cứu. Vùng 3 bao gồm chủ yếu các lớp đất loại sét, á sét (A1 – A3); bề dày các lớp đất thay đổi tương đối mạnh, nhất là lớp bùn sét (meQ2 2-3) phủ trên bề mặt (thay đổi 0,7 ÷ 16,0 m) và bề dày trầm tích Holocen tương đối lớn trong khu vực nghiên cứu. Với đặc điểm nền đất đặc trưng cho từng vùng, vùng 2 có khả năng đáp ứng cường độ chịu tải tốt hơn vùng 1 và lớn hơn vùng 3 4.2. HIỆN TRẠNG CÁC SỰ CỐ CÔNG TRÌNH DO LÚN, LÚN LỆCH 4.2.1. Nhóm công trình khảo sát a. Công trình nhà dụng và công nghiệp – Nhóm 1: Có độ lún 7,6 ÷ 42,5 cm, trên 50% vượt quá giới hạn cho phép từ 1,2 – 3,5 lần theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9362: 2012. b. Công trình bến bãi container dịch vụ cảng – Nhóm 2: Hiện nay nhiều công trình bến bãi Container đang gặp sự cố lún ở các mức độ khác nhau gây phá hủy kết cấu mặt nền. 4.2.2. Nguyên nhân sự cố lún và lún lệch các công trình xây dựng a. Nguyên nhân khách quan: Các sự cố xảy ra ở các mức độ khác nhau, mạnh nhất ở vùng 3, liên quan đến đặc điểm nền đất có mặt