|
BỘ XÂY DỰNG
*****
Số: 12/2006/QĐ-BXD
|
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
******
Hà Nội, ngày 12 tháng 4 năm 2006
|
QUYẾT ĐỊNH
VỀ VIỆC BAN HÀNH TCXDVN 366:2006 “CHỈ DẪN KỸ THUẬT CÔNG
TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CHO XÂY DỰNG TRONG VÙNG KARST”
BỘ TRƯỞNG BỘ
XÂY DỰNG
Căn cứ Nghị định số
36/2003/NĐ-CP ngày 04/4/2003 của Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền
hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Xây dựng;
Xét đề nghị của Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ,
QUYẾT ĐỊNH:
Điều 1. Ban hành kèm theo Quyết định này 01 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: TCXDVN 366:2006 “Chỉ dẫn kỹ thuật công tác khảo sát địa chất công
trình cho xây dựng trong vùng Karst”.
Điều 2. Quyết định này có hiệu lực sau 15 ngày, kể từ ngày đăng
Công báo
Điều 3. Chánh Văn phòng Bộ, Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ và
Thủ trưởng các đơn vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hành Quyết định này./.
|
|
KT. BỘ TRƯỞNG
THỨ TRƯỞNG
Nguyễn Văn Liên
|
TCXDVN TIÊU
CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM
TCXDVN : 366: 2004
Biên soạn lần 1
CHỈ
DẪN KỸ THUẬT
CÔNG
TÁC KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
CHO XÂY DỰNG TRONG VÙNG KARST
Technical regulation of engineering
geological investigation for construction in karst areas
HÀ NỘI - 2006
MỤC LỤC.
LỜI NÓI ĐẦU
1.Những vấn đề chung
..............................................
............................................. 5
1.1 Phạm
vi và đối tượng áp
dụng....................................................................... .5
1.2 Thuật ngữ và định nghĩa ......................................................................
. ..5
1.3 Tài liệu trích
dẫn…………………………………………………………… .. 6
1.3 Đặc điểm hình thành, phát triển
karst............................................................. . .6
1.4 Đặc điểm diều
kiện ĐCCT trong vùng karst................................................... ..7
2. Phương pháp
khảo sát ĐCCT trong vùng karst.............................. …… ..... 9
2.1 Thu thập, phân tích và tổng hợp số
liệu khảo sát đã có ...................................... 9
2.2 Sử dụng các
tài liệu viễn thám......................................................
................ ..10
2.3 Phương pháp đo
vẽ trắc địa công
trình..............................................................10
2.4 Phương pháp
khí tượng thuỷ văn - công trình....................................... ... ……11
2.5 Phương pháp đo
vẽ địa chất công
trình.......................................................... . 11
2.6 Phương pháp
thăm dò địa vật lý............................................................ ….
13
2.7 Phương pháp khoan và khai đào...............................................................
…... 15
2.8 Phương pháp nghiên cứu địa chất thuỷ
văn............................................ …… 17
2.9 Thí nghiệm
đất đá tại hiện trường................................................................
... 19
2.10 Thí nghiệm trong phòng và nghiên cứu
thử nghiệm..................................... ..19
2.11 Quan trắc định
kỳ..........................................................................................
..21
2.12 Xử lý số liệu...................................................................................................
.22
3 Khảo sát ĐCCT giai
đoạn trước thiết kế cơ sở......................................... .. 22
3.1 Mục tiêu khảo sát………………………………………………………… .. 22
3.2
Nhiệm vụ khảo sát………………………………………………………… …23
3.3
Ranh giới khảo sát ………………………………………………………… .. 23
3.4
Nội dung và khối lượng khảo sát …………………………………………… 23
4. Khảo sát ĐCCT giai
đoạn thiết kế cơ sở...................................................... .25
4.1 Mục tiêu khảo sát …………………………………………………………… 25
4..2
Nhiệm vụ khảo sát ……………………………………………………… …. 25
4.
3 Ranh giới khảo sát ……………………………………………………… … 26
4.4
Nội dung và khối lượng khảo sát ………………………………………… … 26
5. Khảo sát ĐCCT cho giai đoạn
thiết kế kỹ thuật............. ............................ ..31
5.1
Mục tiêu khảo sát …………………………………………………………… 31
5..2
Nhiệm vụ khảo sát …………………………………………………………. 31
5.3
Ranh giới khảo sát ………………………………………………………….. 32
5.4
Nội dung và khối lượng khảo sát ………………………………………… … 32
6. Khảo sát ĐCCT giai đoạn thiết kế bản vẽ
thi công ...............................36
6.1 Mục tiêu khảo sát …………………………………………………………….36
6..2
Nhiệm vụ khảo sát …………………………………………………… …..36
6.3
Ranh giới khảo sát ……………………………………………………… ... 37
6.4
Nội dung và khối lượng khảo sát …………………………………………… 37.
Phụ lục A. Đánh giá điều kiện ĐCCT trong
vùng karst.................................41
Phụ lục B. Phân loại đá theo mức độ nứt
nẻ...................................................... ...81
Phụ lục C. Phân loại đá theo mức độ phong
hoá ..................................................82
Phụ lục D. Sơ đồ phân bố đá cacbonat và
phát triển karst lãnh thổ Việt Nam 83
Lời nói đầu
TCXDVN 336:2006 “Chỉ dẫn kỹ thuật công
tác khảo sát địa chất công trình cho xây dựng trong vùng karst” được Bộ Xây
dựng ban hành theo Quyết định số: ngày......tháng.....năm 2006
TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG
VIỆT NAM (1) TCXDVN: 366:2006
Biên soạn lần:1.
Chỉ dẫn kỹ thuật công tác khảo sát địa
chất công trình cho xây dựng trong vùng karst
Technical regulation of engineering
geological investigation for construction in karst areas
1. Những vấn đề
chung
1.1 Phạm vi và đối
tượng áp dụng
1.1.1 Chỉ dẫn này
dùng làm cơ sở để lập nhiệm vụ khảo sát địa chất công trình (ĐCCT) cho xây dựng
trong vùng karst. Đối tượng áp dụng là các khu công nghiệp, các khu dân cư, đô
thị (goi tắt là công trình), không áp dụng cho khảo sát xây dựng các công trình
đặc biệt như: các công trình dạng tuyến, các công trình thuỷ lợi-thuỷ điện, các
công trình ngầm,...
1.1.2 Khảo sát
ĐCCT trong vùng karst không tách rời công tác khảo sát chung cho xây dựng và
được tiến hành trong 3 giai đoạn, tương ứng với 3 giai đoạn thiết kế xây dựng
đã được quy định trong các quy chế hiện hành: thiết kế cơ sở (TKCS); thiết kế
kỹ thuật (TKKT); thiết kế bản vẽ thi công (TKBVTC). Trong trường hợp cần thiết
phải bổ sung thêm giai đoạn khảo sát ĐCCT trước TKCS.
1.1.3 Công tác
khảo sát ĐCCT phải được thực hiện trên cơ sở đề cương khảo sát ĐCCT. Nội dung
của đề cương phải đảm bảo thoả mãn các yêu cầu nghiên cứu, lập hồ sơ cho các
giai đoạn thiết kế tương ứng. Chỉ dẫn này có thể áp dụng để khảo sát phục vụ sửa
chữa, mở rộng, nâng cấp xí nghiệp và công trình.
1.1.4 Karst trên lãnh thổ Việt Nam
phát triển chủ yếu trong các đá cacbonnat, vì vậy trong phạm vi của chỉ dẫn này
chỉ xét đến các vùng phát triển karst trên đá cacbonat (đá vôi, đolomid, đá
macnơ). Các khu vực nếu có hang hốc loại khác (ví dụ các hang hốc trong đất sét
hình thành do đất có khả năng tan rã mạnh) không phải là đối tượng được quan
tâm trong chỉ dẫn này.
1.2 Thuật ngữ và định
nghĩa
1.2.1 Karst là tổ hợp các quá trình
và hiện tượng địa chất xuất hiện trên bề mặt hoặc trong lòng đất chủ yếu là do
hoà tan hoá học đất đá, tạo nên các hang rỗng, làm phá huỷ và biến đổi cấu
trúc, trạng thái đất đá, cơ chế nước ngầm, đặc thù địa hình, cơ chế mạng thuỷ
văn.
1.2.2 Vùng
karst là các khu vực mà trên mặt cắt địa chất của chúng có mặt đất đá hoà
tan (đá vôi, dolomid, đá macnơ, đá muối, …) và có hoặc có thể xuất hiện karst
trên mặt và karst ngầm.
1.2.3 Karst
trần và karst phủ là hai loại karst phân biệt theo đặc điểm phân bố của đá
bị karst hoá. karst trần ( đá bị karst hoá nằm ngay trên mặt) và karst phủ (đá
bị karst hoá bị che phủ bởi các lớp đất đá không hoà tan, không thấm nước hoặc
đất đá không hoà tan có thấm nước).
1.2.4 Sụt lở -
karst là hiện tượng sập mặt đất do hang karst ở độ sâu không lớn, trần hang
yếu.
Xói sụt lở -
karst là hiện tượng sập mặt đất do dòng nước mang các vật liệu của tầng phủ
nằm trên đưa xuống hang gây sập lớp phủ bên trên (dòng thấm đi xuống).
Sụt lở - xói
sụt lở - karst là tổ hợp của cả 2 loại hình nêu trên.
1.2.5 Lỗ khoan
sâu là hố khoan để nghiên cứu karst có chiều sâu vượt qua vùng bị
karst hoá vào tầng đá nằm dưới nguyên khối không nhỏ hơn 5m.
1.3
Tài
liệu trích dẫn
TCVN 4419 : 1987.
Khảo sát cho xây dựng – Nguyên tắc cơ bản
TCVN 4253-86. Phân loại khối đá
TCXD 13: 1991. Phân cấp công trình xây
dựng.
1.4 Đặc điểm hình
thành, phát triển karst
1.4.1 Những yếu tố
cơ bản phát triển karst bao gồm: sự vận động của nước ngầm và nước mặt; tồn
tại đất đá hoà tan; tính thấm nước của đất đá hoà tan (đất đá phải có khả năng
thấm nước); khả năng hoà tan đất đá của nước.
Chỉ cần thiếu dù chỉ 1 trong các yếu tố
kể trên thì karst không phát triển, và khi hội tụ cả 4 yếu tố thì sự phát triển
của karst là không tránh khỏi.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển
karst bao gồm:thành phần thạch học của đá hoà tan; chiều dày và đặc điểm nứt nẻ
của lớp đá hoà tan; thành phần và chiều dày của lớp phủ; địa hình; điều kiện
khí hậu.
1.4..2 Karst có
quy luật phát triển chung là : giảm dần theo chiều sâu; mạnh hơn ở thung lũng
sông và yếu hơn ở khu vực phân thuỷ; phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc và lịch sử
phát triển địa chất của khu vực.
Các loại hình
karst bề mặt phổ biến có thể kể đến như: hào, rãnh karst, các bề mặt hoà tan
sót với các hang nổi, hang chìm; phễu karst (rửa trôi bề mặt, lún, sập tầng
mặt); cánh đồng karst (tập trung nhiều phễu karst); thung lũng karst (do hoạt
động xâm thực bằng nước mặt và nước ngầm); vực karst (do sập nóc các sông ngầm
hoặc hợp nhất các hố sâu karst tạo thành vực sâu khép kín có vách dựng đứng,
đáy bằng phẳng); rừng đá karst (tạo ra do sự kế tiếp liên tục của các rãnh sâu
với những khối đá còn lại); sông, suối, hồ cạn, hồ nổi karst; giếng karst, hố
thu nước karst.
Các loại hình
karst ngầm phổ biến bao gồm: khe nứt mở rộng do hoà tan; lỗ rỗng hoà tan (nhỏ
hơn 2mm); lỗ hổng hoà tan (2
20mm); hang hốc các
loại (lớn hơn 20mm, trong đó có cả hang động, hồ và sông ngầm); các đới phá huỷ
và dỡ tải; bề mặt hoà tan các lớp đá karst hoá; các phá huỷ thế nằm của đất đá
nằm trên các hang hốc và các đới phá huỷ karst; phễu và địa hình karst cổ bị
che khuất.
1.5 Đặc điểm điều kiện
ĐCCT trong vùng phát triển karst
1.5.1 Khảo sát
ĐCCT trong vùng phát triển karst cần chú ý: khả năng phát sinh biến dạng đất
nền và bề mặt đất do phát triển karst; khả năng chịu tải của đất đá bị karst
hoá giảm không đều, có chỗ tồn tại các đới hoặc các thấu kính yếu trong tầng
phủ; đặc điểm thuỷ văn (TV) và địa chất thuỷ văn (ĐCTV) liên quan với karst
biến đổi rất mạnh và phức tạp; khả năng kích thích phát triển karst và các quá
trình địa chất kéo theo khác do hoạt động kinh tế của con người.
1.5.2 Biến dạng
đất nền và bề mặt đất trong vùng karst chia làm các loại: sập mặt đất, lún mặt
đất cục bộ, lún mặt đất khu vực.
Các hố sập có thể
xuất hiện đơn lẻ hoặc thành nhóm, có thể là mới, có thể là nhắc lại ở chỗ cũ
trong đó có thể nhắc lại nhiều lần. Theo thời gian, các hố sập bị lấp dần.
Lún mặt đất cục
bộ do karst phát triển chậm hơn sập, từ vài giờ, vài ngày đến vài năm và hình
thành trên mặt đất chỗ uốn võng, thung lũng, phễu đường kính từ vài mét đến vài
chục mét, chiều sâu từ vài cm đến 1-2m, thậm chí đôi khi vài mét.Cơ chế lún mặt
đất cục bộ cũng như sập nhưng chậm hơn, thường hay xen kẽ với sập thứ sinh.
Lún mặt đất khu
vực là quá trình địa chất lâu dài do dịch chuyển đất đá phía trên vùng phát
triển karst, đặc biệt là đất đá ở phía trên bề mặt đá bị xâm thực (hoà tan) và
do mang dần vật liệu rời từ đất đá tầng phủ theo các khe nứt và hang hốc karst.
Lún mặt đất khu vực xảy ra với vận tốc quá nhỏ chỉ phải xét đến khi thiết kế
các công trình đặc biệt, nhạy cảm với lún nền.
Trong vùng phát
triển karst ngoài sập, lún còn tồn tại các dạng địa hình karst khác như đã kể ở
phần trên: phễu, trũng, hào, rãnh…ở đó lắng đọng và tích chứa các vật liệu chịu
tải kém, trong đó có cả đất san lấp, bùn.
1.5.3 Nếu trong
vùng nén lún của công trình có đá gốc bị karst hoá thì phải đánh giá khả năng
chịu tải của chúng, phải tính đến mức độ nứt nẻ và không đồng nhất về nứt nẻ,
sự có mặt của các đới đá gốc yếu do rửa lũa và do hang hốc (được lấp nhét hoặc
không lấp nhét). Cũng cần phải tính đến khả năng tồn tại các phá huỷ khác (do
karst) trong đất đá không hoà tan nằm trong vùng nén lún (hang hốc bị lấp nhét
hoặc không bị lấp nhét, các đới dỡ tải, các đới dịch chuyển và đứt gãy).
1.5.4 Điều kiện
ĐCTV và TV trong vùng karst đặc trưng bằng những tính chất rất riêng biệt (tính
thấm của đá bị karst hoá cao và rất không đồng nhất, đặc điểm phân chia dòng
chảy mặt, dòng chảy ngầm, cơ chế mực nước, đặc điểm biến đổi thuỷ địa hoá rất
phức tạp, tồn tại các hố thu nước mặt, các khu vực mất nước từ hồ chứa và các
dòng chảy ngầm bất ngờ chảy vào hố đào ) phải rất chú ý khi khảo sát đánh giá
lãnh thổ. Những đặc trưng này có ý nghĩa quan trọng khi thiết kế các hồ chứa
nước, hệ thống kênh mương, tưới tiêu, thải… và giải quyết các nhiệm vụ khác,
bao gồm cả các giải pháp xử lý karst.
1.5.5 Điều kiện
xây dựng và khảo sát trong vùng karst phụ thuộc vào những quy luật và
đặc điểm tự nhiên mang tính khu vực, địa phương và cục bộ. Những quy
luật và đặc điểm này rất khác nhau đối với các loại karst khác nhau theo thành
phần thạch học, thế nằm của đá karst hoá và cũng rất khác nhau cho các vùng
kiến tạo, khí hậu khác nhau.
1.5.6 Vùng phát triển
karst trần có những đặc điểm sau: sự xuất lộ trên bề mặt các đá bị karst hoá
làm cho nước mặt thấm xuống, phát triển phong hoá, hình thành các khe nứt ngoại
sinh và phát triển karst; sập và hạ thấp mặt đất là do bị vỡ và sạt thành vách
các hố karst. Sập và lún mặt đất do xói ngầm - karst chỉ quan sát thấy ở các
vùng địa hình hạ thấp được lấp đầy bằng đất mềm rời; khả năng chịu tải của đá
nói chung là cao nhưng không đều, đôi chỗ rất yếu. Do đá lộ ngay trên mặt nên
tiến hành khảo sát ĐCCT trong trường hợp này rất hiệu quả, có thể phân vùng
ĐCCT karst một cách dễ dàng.
Vùng phát triển
karst kín bị che phủ bởi đất đá không hoà tan và không thấm nước thì đất
đá không thấm nước bên trên ngăn cản quá trình phát triển karst và các quá
trình liên quan khác. Khảo sát ĐCCT trong trường hợp này cần phải xác định khả
năng thấm nước và chiều dày tầng phủ, đánh giá khả năng bảo vệ bề mặt đất của
tầng phủ (độ bền) khỏi các hiện tượng karst bề mặt.
Vùng phát triển
karst kín bị che phủ bởi đất đá thấm nước không hoà tan thì lớp đất đá
thấm nước không ngăn cản quá trình phát triển karst và các hiện tượng liên
quan, nó còn gây khó khăn cho việc khảo sát và đánh giá phân loại lãnh thổ theo
karst, đặc biệt nguy hiểm là các khu vực mà lớp phủ là đất loại cát, sạn, sỏi.
Trong trường hợp này karst phát triển mạnh ở thung lũng sông, các dòng chảy
ngầm có gradien rất lớn xuất lộ ở đáy sông và sườn thung lũng, quá trình xói
ngầm-karst phát triển mạnh, có thể hình thành các phễu karst làm hư hại và phá
huỷ công trình. Những tác động nhân sinh trong các khu vực này (đặc biệt là
những biến đổi về chế độ động lực nước dưới đất do khai thác nước ngầm) sẽ làm
phát triển mạnh các quá trình xói sụt lở – karst.
Khảo sát ĐCCT
trong vùng karst kín đối với tầng phủ phải xác định được: cấu trúc địa chất,
thành phần thạch học, trạng thái, tính chất của đất đá, điều kiện ĐCTV, các
biểu hiện karst bề mặt, các đới phá huỷ và dỡ tải.
1.5.7 Khảo sát
ĐCCT trong vùng karst cần chú ý rằng thay đổi trạng thái tự nhiên do kết quả
hoạt động kinh tế của con người có thể dẫn đến việc phát triển mạnh karst cùng
với các quá trình có liên quan, ví dụ : thay đổi điều kiện thuỷ động lực nước
dưới đất do xây dựng thuỷ điện, khai thác mỏ, khai thác nước ngầm thường làm
gia tăng đột ngột quá trình xói sụt lở– karst; thay đổi tính ăn mòn của nước
ngầm do nước thải công nghiệp cũng dẫn tới phát triển mạnh karst; tải trọng
động có thể gia tăng các quá trình sập mặt đất trong đá macnơ, làm giảm sức
chịu tải của đá, thậm chí gây hoá lỏng đối với đá ướt...
1.5.8 Đánh giá sơ bộ
mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT trong vùng karst phục vụ thiết kế khảo sát
có thể kết hợp bảng phân cấp mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT trong tiêu
chuẩn khảo sát TCVN 4419:1987 với đánh giá mức độ và đặc điểm phát triển karst
theo bảng A1, A2 của phụ lục A. Cấp của công trình xây dựng được đề cập trong
chỉ dẫn này xác định theo tiêu chuẩn xây dựng TCXD 13: 1991.
Nhiệm vụ cơ bản
của khảo sát ĐCCT trong vùng karst là: xác định mức độ nguy hiểm của karst tác
động đến công trình, môi trường sinh thái và kinh tế xã hội; dự báo phát triển
karst trong giai đoạn xây dựng và sử dụng công trình; xác định khả năng kích
hoạt karst trong quá trình sử dụng công trình do các tác động nhân sinh; soạn
thảo chiến lược và các kiến nghị cụ thể cho các giải pháp xử lý karst.
Từ khi xây dựng
kế hoạch, lập đề cương và tiến hành khảo sát cần chú ý những điểm sau: quá
trình phát triển karst và các hiện tượng đi kèm (xói ngầm, sập, hạ thấp mặt
đất…) được quyết định bởi tổ hợp nhiều yếu tố có mối liên hệ tương tác và phức
tạp; karst phát triển và phân bố rất không đồng nhất theo thời gian và không
gian; vùng phát triển hang hốc karst nguy hiểm cho công trình có thể nằm ở
những độ sâu lớn (50 100 m, đôi khi còn hơn ) đòi
hỏi phải có các lỗ khoan chuyên dụng để nghiên cứu; quy luật phân bố và phát
triển karst không thể làm rõ được khi tiến hành khảo sát trên một diện tích
không đủ lớn.
2. Phương pháp
khảo sát ĐCCT trong vùng karst. Một số yêu cầu kỹ thuật
Khảo sát ĐCCT
trong vùng karst phải được tiến hành theo thứ tự công việc và kết hợp tối ưu
các phương pháp khảo sát: thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu khảo sát của
những năm trước ( trong đó có cả các số liệu về kinh nghiệm xây dựng và sử dụng
nhà, công trình trong vùng karst); phân tích bản đồ địa hình tỷ lệ lớn và ảnh
máy bay; trắc địa công trình; khí tượng-thuỷ văn công trình; đo vẽ địa chất
công trình (ĐCCT); địa vật lý (ĐVL); khoan - khai đào; địa chất thuỷ văn
(ĐCTV); thí nghiệm đất đá ngoài trời, bao gồm cả xuyên động, xuyên tĩnh và
karota; thí nghiệm trong phòng và nghiên cứu thực nghiệm; quan trắc; xử lý số
liệu.
2.1 Thu thập, phân tích và tổng hợp số
liệu khảo sát đã có
Thu thập, phân
tích, tổng hợp số liệu về các vùng karst để giải quyết các nhiệm vụ sau: làm
sáng tỏ cấu trúc kiến tạo, lịch sử địa chất khu vực, chiều sâu phân bố, loại
hình và tuổi của karst; nghiên cứu mặt cắt địa chất-thạch học khu vực thăm dò
và vùng phụ cận trên toàn bộ chiều dày tầng phủ và chiều sâu đới phát triển
karst; phát hiện các đới kiến tạo yếu; nghiên cứu điều kiện địa chất thuỷ văn,
thuỷ văn, địa mạo phát triển karst; thu thập các bằng chứng và các đặc tính
định lượng về karst trên bề mặt và dưới sâu, về biến dạng các công trình xây
dựng, nhà ở, khai thác nước, về những biến đổi trạng thái môi trường tự nhiên cũng
như tác động của chúng đến quá trình phát triển karst trên lãnh thổ nghiên cứu.
Chú trọng đến những biểu hiện của các hố sập karst và biến dạng mặt đất trong
khu vực.
Khi thu thập và hệ thống hoá tư liệu cần
tiến hành đồng thời việc ghi chú danh mục tài liệu đã sử dụng, sao chép các bản
đồ, mặt cắt, đồ thị, biểu bảng.Trên cơ sở thu thập, phân tích, tổng hợp tư liệu
phải thành lập: bản đồ tài liệu thực tế; bảng tra cứu lỗ khoan khảo sát; các
kết quả nghiên cứu địa vật lí, thuỷ văn, địa chất thuỷ văn, thí nghiệm trong
phòng và ngoài trời, quan trắc định kỳ;katalo các dạng địa hình karst (phễu, hố
sập, …); sơ đồ phân tích điều kiện phát triển và phân bố karst; sơ đồ phân vùng
sơ bộ lãnh thổ theo điều kiện, đặc điểm và mức độ phát triển karst.
Thu thập số liệu
phải được tiến hành trước mọi giai đoạn khảo sát. Những tài liệu thu thập kể
trên làm cơ sở hoạch định kế hoạch khảo sát tiếp theo, lựa chọn nội dung và
khối lượng hợp lý cũng như phương pháp khảo sát thích hợp.
2.2 Sử dụng các
tài liệu viễn thám
Các tài liệu viễn
thám được sử dụng ở giai đoạn đầu khảo sát cho các công trình có quy mô lớn.
Các tư liệu viễn thám được sử dụng để đo vẽ địa chất, địa chất thuỷ văn và địa
mạo ảnh hưởng đến quá trình phát triển karst, đo vẽ các cấu trúc karst và quan
trắc quá trình phát triển của nó. Ảnh hàng không tỷ lệ 1:5000 1:20000 cho phép giải đoán với độ tin
cậy cao các dạng cấu trúc địa hình karst tại những khu vực không có dân cư sinh
sống (phễu, hố sập karst ...) với kích thước tương ứng lớn hơn 5-20 m. Trên ảnh
hàng không cho phép xác định các hố sụt, phễu karst đã bị lấp mà khảo sát mặt
đất không nhận thấy.Tại các khu vực có dân cư sinh sống, tư liệu ảnh viễn thám
có thể cho phép giải đoán các dạng địa hình hoặc một quần thể địa hình karst có
kích thước lớn.
2.3 Phương pháp đo
vẽ trắc địa công trình
Đo đạc trắc địa
công trình phục vụ nghiên cứu địa hình khu vực sẽ xây dựng và cung cấp số liệu
để thiết kế các hạng mục xây dựng và khảo sát công trình .Trong vùng karst phải
đặc biệt chú trọng việc đo đạc và thể hiện được các biểu hiện karst trên sơ đồ,
bản đồ mặt bằng khu vực khảo sát, định vị toạ độ mặt bằng, cao trình của các
công trình khoan đào, của các điểm quan trắc (địa vật lý, thuỷ văn,..) khác, đo
vẽ mặt cắt, mặt bằng địa hình cho từng cấu trúc karst phức tạp, quan trắc trắc
địa định kỳ về biến dạng công trình xây dựng, biến dạng bề mặt và các lớp đất .
2.4 Các phương
pháp khí tượng thuỷ văn - công trình
Khảo sát khí
tượng thuỷ văn là bộ phận không thể thiếu đi kèm với các khảo sát địa chất thuỷ
văn và các công tác khảo sát khác. Khảo sát khí tượng thuỷ văn không chỉ tiến
hành trong các giai đoạn khảo sát mà còn trong hệ thống quan trắc định kỳ tiếp
theo. Nhiệm vụ khảo sát khí tượng-thuỷ văn bao gồm: lập cân bằng nước và muối,
đánh gía cường độ hoạt động karst; làm sáng tỏ và định lượng các khu vực thu
nước mặt và các khu vực nước mặt được bổ sung bằng nước ngầm; nghiên cứu chế độ
động lực nước mặt và ảnh hưởng của nước mặt đến phát triển karst; dự báo những
quy luật thuỷ văn để đánh giá sự phát triển của karst trong tương lai và tính
toán ảnh hưởng của các tác động nhân sinh. Cần chú ý rằng trong vùng phát triển
karst, đặc điểm thuỷ văn biến đổi rất mạnh theo diện cũng như thời gian (các
phễu thu nước mặt, các nguồn nuôi nước mặt bằng nước ngầm, sự dao động bất
thường của chế độ nước mặt).
2.5 Phương pháp đo
vẽ địa chất công trình
Đo vẽ ĐCCT trong
vùng karst, bên cạnh những nhiệm vụ ĐCCT thông thường còn phải giải quyết những
nội dung đặc thù sau: xác định sự xuất hiện các loại hình karst trên mặt đất;
các biểu hiện thuỷ văn, ĐCTV phát triển karst; mối quan hệ của karst với các
yếu tố địa chất – kiến tạo, địa mạo, địa chất thuỷ văn; biến dạng nhà và công
trình liên quan với karst; kinh nghiệm và hiệu quả của các giải pháp xử lý
karst; các yếu tố tác động nhân sinh kích hoạt karst (các trạm bơm nước ngầm,
hệ thống dẫn nước, công trình thuỷ công). Tỷ lệ đo vẽ phụ thuộc vào: giai đoạn
khảo sát, quy mô và tầm quan trọng của công trình, mức độ phức tạp của điều
kiện ĐCCT và các kết quả đã nghiên cứu.
Tại những khu vực
đã có nền địa chất, địa chất thuỷ văn cùng tỷ lệ đo vẽ ĐCCT thì đo vẽ ĐCCT được
tiến hành chỉ để kiểm tra và chính xác hoá các tư liệu về điều kiện địa chất, ĐCTV,
địa mạo. Trong trường hợp không có các tư liệu này, cần phải tiến hành đo vẽ
địa chất, địa chất thuỷ văn, địa mạo với nội dung đáp ứng yêu cầu của nhiệm vụ
khảo sát ĐCCT đặt ra.
Việc nghiên cứu
điều kiện phát triển karst và mức độ karst hoá tại các điểm lộ đá gốc tự nhiên
và nhân tạo có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Nghiên cứu các đới tiếp xúc giữa
đất đá có nguồn gốc thạch học và thành phần khác nhau, nhằm xác định rõ lịch sử
địa chất của khu vực, trong đó có vấn đề karst cổ và cũng là làm sáng tỏ khả
năng phát triển karst trong thơì điểm hiện tại. Đặc biệt chú ý nghiên cứu địa
hình bề mặt của đá gốc và các thung lũng cổ, các biến đổi độ dày tầng đá và làm
sáng tỏ mối liên quan của các biến đổi này với karst. Phát hiện các phân lớp
chắn nước và tầng đá không hoà tan. Xác định cấu trúc, thành phần đất đá, phân
bố và tính chất của tầng phủ để làm rõ khả năng phát triển các quá trình phá
huỷ, sập, lún v.v..., thúc đẩy biến dạng bề mặt.Nghiên cứu độ nứt nẻ của đất đá
trong các vết lộ, hào, hố đào để tiến hành các phân tích thống kê sau này. Lấy
mẫu đất, đá, nước mặt, nước ngầm cho các thí nghiệm trong phòng.
Đối với mỗi biểu
hiện karst trên mặt (phễu, hố sập) phải được mô tả đầy đủ các đặc tính: hình
dạng trên mặt bằng (tròn, ô van, đẳng phương hay không); đường kính, độ sâu,
phương trục dài, trục ngắn; đặc điểm miệng phễu ( phẳng, góc cạnh , rõ hay mờ,
nhẵn hay không); độ dốc của thành phễu; hình dạng đáy, mức độ chứa nước và lầy
hoá; mức độ che phủ thực vật trên sườn dốc và đáy; mô tả các điểm xuất lộ đá
gốc, mức độ nứt nẻ của chúng, các hố thu nước.
Khi điều tra các
trũng lòng chảo, khe xói, thung lũng và cánh đồng karst phải nghiên cứu hình
hài của chúng và mối liên hệ với nước mặt, nước ngầm. Trong đó phải mô tả hình
thái, kích thước, đặc điểm sườn dốc, đáy, các điểm lộ đá gốc, sự hiện diện của
các phễu karst, hố thu nước, nguồn nước xuất lộ, khu vực úng ngập vào mùa mưa
v.v… Cần phải điều tra, khẳng định yếu tố khép kín, nửa khép kín hay mở (có cửa
trao đổi tự do với nước mặt), khoanh vùng các dạng karst thu nước khép kín. Nên
tiến hành phân tích lịch sử địa chất quá trình hình thành các loại hình karst
đang thị sát.
Trong quá trình
mô tả hào-rãnh, cánh đồng karst, phải thể hiện mật độ rãnh, hướng phát triển
của chúng, hình hài, kích thước và có hay không các tàn tích tồn tại trong các rãnh,
mối liên quan giữa hào-rãnh và thành phần thạch học, mức độ nứt nẻ và địa mạo.
Đối với các hang
động karst cần vẽ sơ đồ mặt bằng, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc hang, xác định
hiện trạng tồn tại của hang: địa chất-thạch học của hang, cấu trúc kiến tạo,
địa mạo , cao độ hang, tuổi, thành phần, điều kiện thế nằm, đặc điểm cấu tạo và
tính chất của đất đá trên tường, trên nóc và dưới đáy hang động, độ nứt nẻ,
phân cắt, đặc điểm bề mặt vết nứt. Lưu ý đến các suối hồ ngầm, nước đọng trên
thành và trần hang động, các nhũ cột, nhũ chuông, vật liệu cát, sét trong khe
nứt và đáy hang động. Xác định mối liên quan giữa hang động với các phễu karst
có trong khu vực khảo sát.
Các hồ karst cần
mô tả vị trí, kích thước, độ sâu, hình dạng, làm rõ điều kiện thành tạo hồ, mối
liên quan với tầng thạch học, điều kiện cấp nước (nước mặt, nước ngầm hay hỗn
hợp), thoát nước, chế độ, mực nước và thành phần hoá học của nước trong hồ, có
hay không phễu, nguồn nước ngầm dưới đáy hồ và trên bờ.
Các sông và hồ
ngầm cần xác định kích thước của chúng, vận tốc dòng chảy, lưu lượng trên từng
đoạn, nhiệt độ, thành phần hoá học, làm rõ nguồn cấp và đặc điểm chế độ nước.
Xác định cao trình mực nước và mối liên hệ với địa tầng thạch học.
Các sông suối
hiện-ẩn cần ghi nhận chế độ động lực của chúng (thường xuyên, chu kỳ), lưu lượng
dòng chảy, vị trí thu nước và đặc điểm vận chuyển từ nước mặt sang nước ngầm,
thành phần hoá học và nhiệt độ nước.
Cần thu thập các
số liệu về ảnh hưởng của các tác động nhân sinh đến chế độ và đặc tính ăn mòn
của nước ngầm, các số liệu về phá huỷ và mất ổn định của đất đá trên các hang
hốc karst ngầm do phụ tải của các công trình, do tác động của máy móc, hệ thống
giao thông v.v…, các số liệu về biến dạng nhà - công trình và mối liên hệ của
chúng với các loại hình karst trên mặt đất và dưới sâu, đặc điểm nứt nẻ của đất
đá v.v…, các số liệu về các quá trình địa chất động lực khác và mối tương quan
giữa những quá trình này với hiện tượng karst.
Cần thu thập tài
liệu của các cơ quan quản lý hành chính ở địa phương và trong dân cư, những
chứng cứ về sụt, lún mặt đất, về biến dạng các công trình xây dựng, về kinh
nghiệm xây dựng và sử dụng công trình, về các biện pháp phòng chống, xử lý
karst và hiệu quả của chúng.
Trong quá trình
đo vẽ cần xác định các điều kiện cấp thoát nước ngầm, khoanh định vùng thu nước,
mô tả và đo vẽ các nguồn xuất lộ nước (mạch nước, giếng, lỗ khoan, khu vực lầy
hoá…), Lấy mẫu nước phân tích thành phần hoá học và đặc tính ăn mòn. Đặc biệt
chú ý các mạch nước karst, ổ thu nước mặt, hồ karst, dòng chảy trong hang động…
Nếu đã có sẵn nguồn tư liệu về ĐCTV, cần tiến hành kiểm tra, chính xác hoá và
xem xét khả năng biến động điều kiện ĐCTV so với số liệu có trước. Khi mô tả
các nguồn nước karst cần chỉ rõ vị trí, yếu tố địa mạo mà chúng tồn tại trong
đó, độ cao, kiểu (chảy ra, đùn lên hay đổ vào), lưu lượng và đặc điểm nguồn
nước (thường xuyên, bất thường, có chu kỳ..). Xác định mối quan hệ giữa nguồn
nước với các tầng chứa nước và với các biểu hiện karst khác. Nếu nguồn nước
chảy từ các khe nứt, cần xác định nguồn gốc của các khe nứt đó, kích thước, góc
dốc, phương vị.
Kết quả đo vẽ
ĐCCT và karst phải thể hiện trên bản đồ kể cả những biểu hiện karst đã bị che
phủ , những biểu hiện karst đã khảo sát từ những năm trước.
2.6 Phương pháp
thăm dò địa vật lý
Trong vùng karst
các phương pháp địa vật lý được sử dụng để giải quyết những nội dung sau: xác
định chiều dày, thành phần và điều kiện thế nằm của lớp phủ và đá karst, nghiên
cứu địa hình karst dạng trũng thấp; xác định chiều sâu mực nước, hướng và vận
tốc dòng chảy của nước karst, độ khoáng hoá, miền cấp, miền thoát của chúng; đo
vẽ hang hốc và xác định mức độ karst hoá, mức độ phá huỷ của đất đá, các đới
phá huỷ kiến tạo và dập nát, các đới dỡ tải trong tầng phủ và trong tầng đá
karst và các dị thường khác
Chú ý: Các phương pháp
và thiết bị khảo sát địa vật lý trên mặt đất cho phép xác định hang hốc karst
khi quan hệ giữa độ sâu phân bố của chúng với đường kính (h/d) không vượt
quá1-2 và nếu chúng nổi bật một cách đủ tương phản giữa các đá xung quanh bởi
những tính chất vật lý của mình. Các phương pháp nghiên cứu khoảng không gần lỗ
khoan, khoảng không giữa các lỗ khoan chưa được nghiên cứu đầy đủ và cũng có
những hạn chế liên quan đến kích thước và độ tương phản thể hiện trong các
trường địa vật lý của các hang hốc cần tìm.
Khảo sát ĐVL trong vùng karst thường sử
dụng các phương pháp sau: Thăm đo điện (mặt cắt điện, đo sâu điện); thăm dò địa
chấn; thăm dò trọng lực; thăm dò âm thanh; đo điện trở nước mặt, nước giếng;
các loại carota lỗ khoan (điện, phóng xạ, âm thanh); đo độ hổng, lưu lượng,
nhiệt độ và điện trở trong lỗ khoan; và các phương pháp khác.
2.6.1 Thăm dò điện được coi là
phương pháp cơ động, đơn giản, tiết kiệm và hiệu quả. Nguyên tắc của thăm dò
điện là dựa trên cơ sở biến đổi điện trở suất của đất đá trong không gian, vì
vậy các phương pháp cơ bản sử dụng trong thăm dò điện là: đo mặt căt điện, đo
sâu điện, carota điện tổng hợp.
Đo mặt cắt điện
(theo các tuyến mặt cắt) được sử dụng để nghiên cứu địa hình karst dạng trũng
thấp-răng lược, phức tạp và khoanh vùng các hang hốc karst, các đới xung yếu
nằm ở độ sâu không lớn (dưới 10-15 m).
Đo sâu điện được
sử dụng để nghiên cứu độ sâu, các yếu tố thế nằm, chiều dày và cấu trúc của
tầng đá karst và các biểu hiện karst ( hang hốc, nứt nẻ ) đã được xác định bằng
phương pháp đo mặt cắt điện.
Carota điện tổng
hợp trong các lỗ khoan bao gồm: điện trở biểu kiến, điện trường tự nhiên, phân
cực cưỡng bức, đo kháng trở, carota biên, carota biên lặp, vi thăm dò cho phép
xác định chính xác mặt cắt địa chất-thạch học lỗ khoan, phân chia trong đó các
đới phá huỷ và nứt nẻ, xác định chính xác độ sâu , chiều cao và đặc điểm chất
lấp nhét hang hốc karst,phân đoạn theo chiều sâu lỗ khoan các khu vực hút nước,
các khu vực nhả nước, xác định khoáng hoá của nước.
Ngoài ra để xác
định các đới nứt nẻ, các hang hốc karst, hướng và vận tốc chuyển động của nước
ngầm trong khoảng không gian gần lỗ khoan, nên sử dụng phương pháp vật thể tích
điện, còn đối với trường hợp giữa các lỗ khoan và giữa các công trình khai đào
khác thì sử dụng phương pháp chiếu điện và chiếu sóng vô tuyến điện.
2.6.2 Thăm dò
trọng lực để nghiên cứu karst dựa vào sự khác nhau cơ bản về dung trọng
của đất đá tầng phủ, chất lấp nhét, đá nứt nẻ-lỗ rỗng và đá nguyên khối. Vì vậy
đo vẽ trọng lực chính xác cao, thực hiện theo các chỉ dẫn hiện hành có thể giải
quyết được các bài toán xác định các cấu trúc kiến tạo, các thung lũng sông bị
chìm sâu, độ sâu phân bố của bề mặt đá karst, các hang hốc lớn hoặc các đới phá
huỷ mạnh.
2.6.3 Thăm dò địa
chấn dựa trên đặc điểm phân bố sóng đàn hồi trong đất đá có thành phần
thạch học, trạng thái , độ nứt nẻ và phát triển karst khác nhau. Thăm dò địa
chấn bao gồm: thăm dò địa chấn từ mặt đất (đo mặt cắt địa chấn, đo sâu địa
chấn) và thăm dò địa chấn trong lỗ khoan (carota địa chấn và truyền sóng địa chấn
giữa các lỗ khoan). Thăm dò địa chấn giải quyết được các bài toán xác định cấu
trúc địa chất (đặc biệt là ranh giới tầng phủ với đá gốc), độ dầy tầng phủ,
tầng đá karst, mực nước ngầm, xác định hang hốc karst trong điều kiện thuận
lợi.
2.6.4 Thăm dò âm
thanh bao gồm: carota siêu âm lỗ khoan và truyền âm giữa các lỗ khoan
nhằm giải quyết các nhiệm vụ phân chia mặt cắt lỗ khoan theo thành phần thạch
học, phát hiện các đới dỡ tải, hang hốc karst, trạng thái ứng suất của đất đá,
mức độ không đẳng hướng của đất đá trên cơ sở phân tích đặc điểm sóng siêu âm
(vận tốc sóng siêu âm bề mặt và sóng dọc, chu kỳ và biên độ sóng theo chiều
sâu).
2.6.5
Thăm dò từ có khả năng tìm kiếm hang hốc karst được lấp nhét bởi
các vật liệu có từ tính cao như bô-xit vốn có ở các phễu trũng karst. Thăm dò
từ là phương pháp thông thường có hiệu quả tốt trong khảo sát ĐCCT tại các khu
vực mỏ khoáng sản.
2.6.6 Georadar là
phương pháp mới, có triển vọng trong nghiên cứu karst, nhưng chưa được kiểm tra
thực tế. Phương pháp Georada (GPR) sử dụng sóng rada ở dải tần 1-1000MHz để
nghiên cứu cấu trúc và các đặc tính của vật chất bên dưới mặt đất với độ phân
giải cao. Số liệu và kết quả khảo sát của GPR biểu diễn dưới dạng mặt cắt cấu
trúc với những thông số vật lý đặc trưng cho môi trường địa chất như: độ điện
thẩm, vận tốc và thời gian truyền sóng, độ dẫn điện, hệ số suy giảm của sóng
điện từ.. Phương pháp GPR sử dụng trong khảo sát ĐCCT ở vùng karst với nhiệm
vụ: xác định cấu trúc địa chất, xác định các đới xung yếu, các đới dỡ tải, các
hang hốc karst
2.6.7
Đo điện trở nước hồ và giếng Cơ sở của phương pháp này là sự phụ
thuộc rõ nét của điện trở suất riêng của nước vào độ khoáng hoá của nó, vì vậy
theo hàm lượng tổng khoáng của nước có thể xác định miền tháo nước ngầm và các
khu vực thu nước bề mặt. Đây là phương pháp đo nhanh, năng xuất cao và rất có
hiệu quả trong khảo sát karst.
2.6.8
Đo nhiệt độ trong các hồ chứa nước, sông suối, nguồn nước, giếng
và trong lỗ khoan thường được tiến hành cùng với đo kháng trở và các nghiên cứu
thuỷ địa hoá khác. Đây là phương pháp hiệu quả phát hiện các nguồn cấp và miền
thoát ở dưới đáy hồ và đáy sông.
2.6.9 Nghiên cứu
carota phóng xạ lỗ khoan có thể thực hiện tại bất kỳ lỗ khoan nào:
ngập nước hay khô ráo, có ống chống hay không có ống chống và bao gồm các phiên
bản khác nhau: gamma-carota được áp dụng để đánh giá thành phần vật liệu sét
của đất đá, gamma-gamma-carota đánh giá dung trọng của đất đá,
neutron-neutron-carota và neutron-gamma-carota đánh giá độ ẩm của đất đá. Các
số liệu này cho phép đánh giá mức độ nứt nẻ và mức độ karst hoá của đá theo mặt
cắt lõ khoan, kể cả đặc tính vật liệu lấp nhét hang hốc và vết nứt, phân chia
chi tiết mặt cắt địa chất-thạch học, đánh giá độ bão hoà nước của đất đá.
2.6.10
Khảo sát khí radon - toron trong các lớp cát-sét gần bề mặt đất
(từ 0.51.0m) trên khu vực khảo sát có thể xác
định được các đới nguy hiểm do karst. Sự xuất hiện các cực tiểu trên phông khí
bình thường chứng tỏ nhiều khả năng có đới nứt nẻ và phát triển karst.
2.6.11 Đo đường
kính lỗ khoan, đo lưu lượng nước trong hố khoan theo chiều sâu bằng các
thiết bị chuyên dụng gọi là các thiết bị đo độ hổng và thiết bị đo lưu lượng
cho phép đánh giá trạng thái đất đá thành hố khoan, xác định kích thước các
hang hốc karst và mức độ lấp nhét của chúng, đồng thời xác định các đới có khả
năng thấm nước khác nhau và các thông số ĐCTV tương ứng.
2.7 Phương pháp khoan và khai đào
Công tác khoan –
khai đào giải quyết những nhiệm vụ sau: nghiên cứu cấu trúc địa chất của khu
vực; nghiên cứu điều kiện ĐCTV; nghiên cứu thành phần, trạng thái, tính chất
của các loại đá karst, đặc tính nứt nẻ, độ rỗng, mức độ phát triển karst, làm
rõ các hang hốc karst, các đới phá huỷ; nghiên cứu thành phần, trạng thái và
tính chất của lớp phủ (bao gồm cả các hang hốc, các đới dỡ tải, thấu kính đất
yếu); lấy mẫu đất đá và nước để thí nghiệm trong phòng; thí nghiệm ĐCTV, ĐCCT,
ĐVL; quan trắc định kỳ; khoanh vùng các khu vực có mức độ phát triển karst khác
nhau.
Khối lượng khoan –
khai đào được xem xét trong các giai đoạn khảo sát, trong số lượng tổng thể đó
phải có một số hố khoan sâu dùng để nghiên cứu karst (cũng được quy định trong
các giai đoạn khảo sát). Chiều sâu các hố khoan phải vượt quá vùng ảnh hưởng dự
kiến của công trình từ 1-2m. Nếu chiều dầy của vùng bị karst hoá lớn hơn 5-10m
cho phép không cần khoan hết chiều dầy đó nhưng phải có lụân chứng trong đề
cương. Trong những vùng có tầng phủ là đất đá không hoà tan, không thấm nước
cần phải đánh giá mức độ thấm nước và khả năng bảo vệ của chúng khỏi các biểu hiện
karst trên mặt đất, nếu chiều dày tầng phủ bảo vệ được mặt đất khỏi các biểu
hiện karst thì cho phép không khoan vào đá karst hoá mà chỉ giới hạn ở việc
kiểm tra bề dầy của lớp phủ bảo vệ, nhưng phải có luận chứng trong đề cương.
Mạng lưới hố khoan phải được thiết kế theo kết quả đo vẽ ĐCCT, thăm dò ĐVL mặt
đất và phụ thuộc vào mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT, cấp và quy mô của công
trình xây dựng.
Công
nghệ và phương pháp khoan
phải đảm bảo lấy được tối đa lõi khoan đất đá tầng phủ, tầng
đá karst và vật liệu lấp nhét. Không được sử dụng phương pháp khoan phá, khoan guồng
xoắn và bất kỳ kiểu khoan nào khác không đảm bảo thu nhận lõi khoan dưới dạng
mẫu hình trụ .
Khoan lấy mẫu trong đá cứng thì tốt nhất
bằng khoan rửa hoặc thổi khí, trong đất đá dễ bị rửa xói - khoan tuần hoàn
ngược hoặc khoan khô và rút ngắn hiệp khoan xuống 0,5-1,0 m. Đối với đá yếu, bị
phá huỷ, nứt nẻ mạnh, vật liệu lấp nhét hang hốc cần áp dụng ống khoan nòng đôi
và ống mẫu. Chỉ cho phép khoan với dung dịch sét trong trường hợp thật sự cần
thiết, với điều kiện không mang lại thiệt hại cơ bản nào cho công tác nghiên
cứu địa chất thuỷ văn. Đối với đất loại sét, đất loại cát không bão hoà hoặc
ngậm ít nước thì phương pháp khoan đập với dao vòng rất có hiệu quả, các mẫu
đất bở rời phải được lấy bằng ống mẫu hoặc ống khoan nòng đôi.
Lấy mẫu và mô tả lõi khoan tiến hành theo
các quy định bắt buộc hiện hành. Cần tiến hành mô tả lõi khoan một cách chi
tiết theo từng lớp: mặt cắt địa chất-thạch học ; đặc điểm nứt nẻ , độ rỗng, mức
độ phong hoá và phá huỷ; các biểu hiện karst của đá, kích thước và hình dạng
hang hốc, đặc điểm lấp nhét; các biểu hiện canxit hoá, dolomit hoá, thạch cao
hoá. Mô tả trạng thái lõi khoan: mức độ dập vỡ, rửa xói, v.v..
Mô tả khe nứt phải chỉ ra hướng (thẳng
đứng, nằm ngang, nghiêng với góc dốc tương ứng), quan hệ với mặt phân lớp, tần
số và đặc điểm khe nứt (mở, đóng). Đo chiều rộng vết nứt, đặc điểm bề mặt vết
nứt, thành phần, kiến trúc, cấu tạo và trạng thái vật liệu lấp nhét. Nếu lõi
khoan được định hướng, tiến hành đo phương vị góc đổ của vết nứt. Trong trường
hợp có nhiều kiểu vết nứt, mô tả từng kiểu một và đánh giá đặc điểm phân bố
tương đối của chúng. Phải đặc biệt chú ý đến việc mô tả các hang hốc và lỗ hổng
của đất đá theo những số liệu: độ sâu sập cần khoan, tốc độ khoan thay đổi đột
ngột, tỷ lệ lõi khoan, mức độ và đặc điểm lấp nhét cũng như chế độ rửa xói, mất
dung dịch khoan, thay đổi mực nước và những số liệu nghiên cứu địa vật lý lỗ
khoan.
Mô tả vật liệu lấp hang hốc karst tiến
hành theo từng lớp: chiều dầy, thành phần, cấu tạo và trạng thái, kích thước
mảnh vỡ, mức độ mài mòn của chúng (đối với các sản phẩm đưa đến bằng cơ học);
hình dáng, kích thước và phân bố các tinh thể và các chất kết tụ (đối với các
sản phẩm lắng xuống từ dung dịch nước bằng con đường kết tủa ). Cũng bằng
phương pháp đó, mô tả vật liệu lấp nhét cho lỗ hổng, đánh giá mức độ lấp nhét
của chúng.
Trong quá trình
khoan nhất thiết phải có những quan trắc địa chất thuỷ văn: những khoảng độ
sâu, mà ở đó dung dịch khoan luân chuyển khác nhau (luân chuyển bình thường,
mất một phần dung dịch, mất toàn bộ dung dịch); độ sâu xuất hiện nước ngầm,
quan trắc sự phục hồi và mức nước ổn định (đối với tầng chứa nước); mức nước ổn
định (tĩnh) đối với từng khoảng bị mất dung dịch khoan; mực nước ngầm ở đầu ca
và cuối ca khoan; những khoảng độ sâu (địa tầng) nước tự trào và áp lực của
chúng; hiện tượng khí thoát ra từ lỗ khoan, nhiệt độ nước; lấy mẫu nước và khí
để thí nghiệm trong phòng.
Trong tất cả các
lỗ khoan nghiên cứu karst nhất thiết phải tiến hành các khảo sát địa vật lý, ít
nhất cũng phải là carota. Áp dụng tổ hợp các phương pháp địa vật lý trong việc
nghiên cứu lỗ khoan và khoảng không lân cận lỗ khoan sẽ cho kết quả tốt
nhất.Tất cả các lỗ khoan (trừ các lỗ khoan quan trắc) ngay sau khi khoan kết
thúc các thí nghiệm cần thiết (carota, ĐCTV) cần phải được loại bỏ (trám lỗ
khoan).
Các công trình
khai đào (giếng, hào, rãnh thăm dò, v.v..) cho phép nghiên cứu một cách đầy đủ
hơn, so với biện pháp khoan, về nứt nẻ, mức độ karst hoá của đá, thành phần,
tính chất và trạng thái của lớp phủ, các hang hốc, các đới bị suy yếu, các đới
dỡ tải trong tầng phủ, nghiên cứu cấu trúc phễu karst và các loại hình karst
khác . Phương pháp và nội dung mô tả đất đá, độ nứt nẻ, mức độ karst hoá về cơ
bản tương tự như đã mô tả ở trên. Trong các công trình khai đào cũng tiến hành
tất cả các thí nghiệm hiện trường ĐCCT, ĐCTV, ĐVL, mà đã được luận chứng trong
đề cương khảo sát. Trong một số trường hợp khi khảo sát phục vụ một số hạng mục
công trình đặc biệt quan trọng thì hố đào sâu và hào thăm dò là quan trọng và
hợp lý hơn cả.
2.8 Phương pháp nghiên cứu địa chất thuỷ
văn
Nghiên cứu ĐCTV
trong vùng karst nhằm giải quyết các nhiệm vụ sau: đánh giá diện phân bố, điều
kiện thế nằm, độ dày các tầng chứa nước thuộc tầng phủ, tầng đá karst và đá nằm
dưới, các thông số ĐCTV của chúng (hệ số thấm v.v.), mức nước, nhiệt độ, thành
phần hoá học, chế độ, quy luật chuyển động của nước ngầm, điều kiện cấp nước và
thoát nước, mối quan hệ giữa các tầng chứa nước với nước mặt; đánh giá ảnh hưởng
của các yếu tố nhân sinh đến biến đổi điều kiện địa chất thuỷ văn và vai trò
bảo vệ của các tầng cách nước; đánh giá khả năng hoà tan của nước ngầm và nước
mặt đối với các đá karst và vai trò của chúng trong phát triển karst, sụt, lún
các lớp và mặt đất.
Nội dung nghiên
cứu ĐCTV bao gồm: thu thập, phân tích và tổng hợp số liệu địa chất thuỷ văn,
điều tra ĐCTV karst, thí nghiệm thấm, quan trắc ĐCTV, nghiên cứu ĐCTV chuyên
dụng và thuỷ địa hoá. Điều tra và quan trắc ĐCTV được tiến hành theo các quy
định chung hiện hành có chú ý thêm về đặc thù ĐCTV trong vùng karst. Các thí
nghiệm thấm hiện trường bao gồm: bơm hút thử , bơm hút thực nghiệm, bơm hút
đơn, bơm hút chùm; ép nước-ép khí lỗ khoan; đổ nước hố khoan và hố đào; các
phương pháp chỉ thị (hoá học, hoá điện, so màu, chỉ thị phóng xạ).
Bơm hút thử được thực hiện nhằm mục đích
đánh giá sơ bộ tính xũng nước và tính thấm nước, lựa chọn vị trí đặt bơm hút
thực nghiệm và đánh giá sơ bộ mức độ phát triển karst của các đới khác nhau.
Bơm hút thực nghiệm từ những lỗ khoan đơn
nhằm mục đích xác định hệ số thấm trong các trường hợp không đòi hỏi độ chính
xác quá cao. Trên cơ sở một số lượng lớn các đợt bơm hút thực nghiệm từ những
lỗ khoan đơn có thể đánh giá được đặc tính thấm nước của các đới có mức độ phát
triển karst khác nhau cũng như những đặc điểm chung nhất về lãnh thổ nghiên
cứu.
Bơm hút chùm thực
nghiệm được tiến hành với mục đích xác định giá trị tính toán của hệ số thấm,
hệ số dẫn nước và hệ số xả nước, mối quan hệ giữa các tầng chứa nước, mối quan
hệ nước ngầm với nước mặt. Bơm hút chùm trong đá karst nên có không dưới hai
tia lỗ khoan quan trắc, ngoài ra với mục đích nghiên cứu dị hướng theo phương
nằm ngang, một tia bố trí theo hướng nứt nẻ phổ biến nhất, còn tia kia thì
vuông góc với hướng đó. Trong trường hợp nếu một lỗ khoan trung tâm không đủ để
hạ thấp mức nước cần thiết thì tiến hành bơm hút theo nhóm (từ hai lỗ khoan trở
lên). Chú ý không bơm hút với thời gian dài, không đổ nước ở gần nhà và công
trình để tránh các tác động gây mất ổn định.
Lựa chọn vị trí
lỗ khoan và cụm lỗ khoan thí nghiệm thấm thực nghiệm cần phải tiến hành trên cơ
sở phân tích tính không đồng nhất về điều kiện ĐCTV theo số liệu điều tra
karst, khoan thăm dò, quan trắc ĐCTV trong khi khoan, bơm hút-đổ nước nhanh,
theo kết quả carota và thí nghiệm ĐVL hiện trường.
Đổ và ép nước thực nghiệm để: đánh giá độ
thấm nước của đất đá không chứa nước; đánh giá khả năng hút nước của đất đá
phục vụ cho công tác phụt xi măng; thay thế các công tác bơm hút thử. Điều kiện
thực hiện thí nghiệm đổ và ép nước trong vùng karst về cơ bản cũng giống như
đối với trường hợp bơm hút.
Xác định hướng và vận tốc chuyển động của
nước ngầm thực hiện bằng cách sử dụng các chất chỉ thị đưa vào lỗ khoan và nơi
thu nước bề mặt, sau đó thu nước ở những điểm khác trong lỗ khoan hoặc tại
nguồn nước. Chất chỉ thị được dùng là các chất màu (vàng huỳnh quang, eozin,
eritrozin, đỏ công-gô, xanh metilen, xanh lơ anilin, v.v..), các chất hoà tan
(natri clorua, liti clorua, v.v..), dầu hoả, các đồng vị phóng xạ (nếu đáp ứng
các yêu cầu về vệ sinh) và mùn cưa. Việc thu hồi các chất chỉ thị thực hiện
bằng trực quan, so màu, hoá học, điện hoá học, phóng xạ, cũng như phương pháp
hấp thụ chất vàng huỳnh quang của than hoạt tính.
Trong trường hợp cần thiết, phải thực
hiện những thí nghiệm ĐCTV chuyên dụng như: quan sát hiện trường quá trình hoà
tan của đá do nước ngầm và nước mặt tại các vết lộ tự nhiên và vết lộ nhân tạo
và trên các mẫu vật đưa vào lỗ khoan, vào những chỗ xuất lộ nước ngầm tại các
hố đào và hang động, các nguồn nước karst, v.v..;thí nghiêm ngoài trời nghiên
cứu đặc điểm rửa trôi và xói ngầm mang vật liệu ra khỏi chỗ rỗng và khe nứt
trong đất đá;thí nghiệm bơm phụt dung dịch xi măng, các vật liệu trơ … vào đất
đá nứt nẻ; nghiên cứu trong phòng thí nghiệm quá trình hoà tan trong đá karst
và trong tầng phủ , quá trình biến dạng thấm-trọng lực trong đất đá nằm trên đá
karst ; dựng mô hình thuỷ động lực trên các máy tính, các mô hình hoà tan thuỷ
động lực của đất đá trên máy tính, các tính toán thuỷ địa cơ học .
2.9 Phương pháp thí nghiệm đất đá
tại hiện trường
Trong vùng karst có thể áp dụng những
phương pháp nghiên cứu hiện trường: thí nghiệm bàn nén, nén thành hố khoan, cắt
và đẩy trong hố đào, cắt quay, vi xuyên,... để xác định độ bền và biến dạng của
đất đá tầng phủ nằm dưới móng dự kiến của công trình
Với đặc tính
không đồng nhất của môi trường địa chất trong vùng karst phải sử dụng tối đa
khả năng của xuyên động, xuyên tĩnh để giải quyết các bài toán đặc thù của vùng
karst: khoanh vùng các đới dỡ tải yếu và hang hốc trong tầng phủ; khoanh vùng
đất yếu thuộc các dạng địa hình karst bề mặt và địa hình karst trũng thấp;
chính xác hoá mặt cắt địa chất, trong đó có việc xác định bề mặt đá cứng.
2.10 Phương pháp thí nghiệm trong phòng và
nghiên cứu thử nghiệm
Thí nghiệm trong
phòng bao gồm: xác định thành phần, trạng thái và tính chất cơ lý của đá
hoà tan và không hoà tan của tầng karst hoá và tầng phủ; nghiên cứu vật liệu
lấp nhét hang hốc karst và các vết nứt; xác định thành phần hoá học của nước
ngầm, nước mặt, xác định khả năng ăn mòn cúa chúng đối với các đá karst. Các
nghiên cứu thực nghiệm (nếu cần) bao gồm: mô hình hoá học động để nghiên cứu
quá trình hoà tan của đá cacbonat; mô hình vật liệu tương đương để nghiên cứu
quá trình trọng lực ở trên các hang hốc; mô hình thuỷ địa cơ học để nghiên cứu
các biến dạng thấm trọng lực. Các phương pháp xác định tuôỉ của hang hốc và
phễu karst (nếu cần): thạch học-khoáng vật; bào tử phấn hoa; khảo cổ học và
đồng vị phóng xạ.
Khi lấy mẫu nước,
phải đo nhiệt độ của nó và xác định ngay tại hiện trường độ pH, thành phàn CO2
tự do và những thành phần không bền vững khác (HCO3-, CO32-,
Fe2+, Fe3+, NO2-, NO3-).
Các nội dung phân tích hoá học để đánh giá khả năng ăn mòn của nước đối với đá
karst và vận tốc hoà tan đá (Ca2+, Mg2+, Na+,
K+, NH4+, Cl-, SO42-,
SiO2, hàm lượng khoáng hoá) được xác định trong phòng thí nghiệm.
Ngoài ra, còn phải xác định định lượng độ trong suốt, các chất lơ lửng, các
chất kết tủa, màu, mùi vị.
Đối với đá phải
xác định: tỷ trọng, độ ẩm tự nhiên và độ hút ẩm, dung trọng tự nhiên và dung
trọng ở trạng thái khô và bão hoà nước,độ bền nén một trục trong trạng thái khô
gió và bão hoà nước, phải tính toán hệ số hoá mềm, độ rỗng mở và kín. Trong
truờng hợp cần thiết, phải xác định độ bền kéo, hệ số phong hoá, hệ số ổn định
theo Protodiyakov, khả năng hoà tan trong nước (có tính đến thành phần hoá học
và nhiệt độ nước ngầm), hệ số và vận tốc hoà tan.
Đối với đất loại sét, đất loại cát, đất
hạt thô phải thực hiện các thí nghiệm trong phòng để xác định tính chất cơ lý
của chúng bao gồm: Thành phần hạt, tỷ trọng, dung trọng tự nhiên, dung trọng
của đất cát ở 2 trạng thái nén giới hạn, độ ẩm tự nhiên và độ hút ẩm, các giới
hạn, độ trương nở, độ co ngót, độ tan rã, góc nghỉ tự nhiên, hệ số thấm, sức
bền nén một trục, sức chống cắt, sức kháng xuyên, hoạt tính ăn mòn và nhiều
tính chất khác.
Các nghiên cứu
thực nghiệm bao gồm cả mô hình hoá dùng để: xác định định lượng quy luật phát
triển karst: vận tốc hoà tan đá, cơ chế biến dạng do karst, v.v.; dự báo sự
phát triển karst theo thời gian và không gian dưới tác động của các yếu tố tự
nhiên và nhân sinh; đánh giá mức độ nguy hiểm của các hang hốc karst đã được
khám phá; Xác định các thông số để thiết kế các biện pháp xử lý karst.
Mô hình hoá học-động dùng cho nghiên cứu
thực nghiệm quá trình hoà tan trong đá karst và đất đá tầng phủ (khử kiềm của
muối, hoà tan xi măng carbonat gắn kết đất mảnh vụn lớn, v.v.).
Mô hình vật liệu tương đương được sử dụng
để nghiên cứu thực nghiệm các quá trình trọng lực khác nhau diễn ra ở phía trên
các hang hốc karst (gãy và nứt mái hang hốc karst, dịch chuyển trọng lực đất đá
vào hang hốc karst). Vật liệu sử dụng là các hỗn hợp dạng bột khác nhau của các
khoáng vật cứng được gắn kết bằng vazelin, dầu kỹ thuật, paraphin, thạch
cao,v.v..
Mô hình thuỷ địa cơ học được áp dụng cho
nghiên cứu thực nghiệm các biến dạng thấm-trọng lực, xảy ra trong các đất đá
bão hoà nước nằm trên các hang hốc karst hoặc nằm trên các chỗ bị phá huỷ của
tầng cách nước do karst. Để lập mô hình nên sử dụng các máng thấm, có thể là
vuông góc, rẻ quạt hoặc hình trụ.
Để xác định tuổi
hang hốc và phễu karst có thể sử dụng các nghiên cứu thạch học - khoáng vật
(nghiên cứu các hợp thể khoáng), các phương pháp bào tử- phấn hoa, cổ sinh ,
khảo cổ học và phóng xạ. Phân tích bào tử phấn hoa các mẫu vật lấy từ các trầm
tích trong hang hốc hay phễu karst cho phép thiết lập các giai đoạn thay đổi về
giới thực vật xảy ra từ thời hình thành phễu (vật liệu lấp nhét hang hốc karst)
và xác định tuổi của nó. Phương pháp phóng xạ dựa trên việc xác định số lượng
đồng vị phóng xạ C14 trong các trầm tích của phễu và trong vật liệu
lấp nhét các hang hốc karst.
Để dự đoán sự phát triển karst trong điều
kiện tự nhiên và trong điều kiện bị biến đổi do các yếu tố nhân sinh có thể sử
dụng mô hình thuỷ động lực trên máy tính điện tử . Các nghiên cứu thử nghiệm
trong phòng và mô hình hoá phải tiến hành theo đề cương bổ sung và thống nhất
với chủ đầu tư.
2.11 Phương pháp quan trắc định kỳ
Khảo sát để thiết
kế các công trình lớn và phức tạp, kể cả những công trình không lớn lắm nhưng
khi có nhu cầu, phải tiến hành quan trắc định kỳ điều kiện và động thái phát
triển karst, những biểu hiện của chúng trên mặt đất, trong tầng đá karst và
trong tầng phủ. Thành phần quan trắc bao gồm: chế độ nước ngầm, nước mặt, lún
mặt đất, biến đổi địa hình, biến dạng và hư hại công trình.
Quan sát chế độ nước mặt và nước ngầm
được tiến hành không dưới một năm thuỷ văn nhằm mục đích: quy hoạch vùng lãnh
thổ theo điều kiện phát triển karst (phân chia các vùng theo loại hình chế độ
nước ngầm); xác định mức độ karst hoá, độ dẫn nước và khả năng chứa nước của đá
trong môi trường địa chất; nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ giữa các tầng nước
ngầm và nước mặt; tính thấm từ các hồ chứa nước, tínốctán dòng chảy vào hố
móng; đánh giá khả năng ngập xũng nước và tính toán các công trình thoát nước;
xác định số lượng vật chất hoà tan bị mang khỏi khối đá karst qua các khoảng
thời gian nhất định. Số liệu này cần thiết để kiểm tra ảnh hưởng nhân sinh đối
với sự phát triển karst và dự báo phát triển karst trong tương lai có tính đến
những yếu tố tự nhiên và yếu tố nhân sinh.
Quan trắc chế độ
nước ngầm được tiến hành tại nguồn nước, các tuyến lỗ khoan quan trắc, các lỗ
và giếng khoan độc lập, trong hang động karst và ở nhiều nơi khác. Quan trắc
phải tiến hành cho từng tầng chứa nước trong đá karst và trong tầng phủ, khi
cần thiết quan trắc cả những tầng chứa nước trong các đá lót đáy. Để làm được
điều này cần trang bị các nhóm lỗ khoan quan trắc. Nội dung quan trắc chế độ
bao gồm: đo mức nước, đo lưu lượng (nguồn và các lỗ khoan tự trào), xác định
thành phần hoá học và đo nhiệt độ nước.
Để nghiên cứu chế độ nước mặt và mối quan
hệ giữa chúng với nước ngầm phải sử dụng các số liệu khí tượng thuỷ văn: lượng
mưa, dòng chảy, bay hơi, thấm, nhiệt độ không khí, v.v..;
Khi tiến hành quan sát chế độ nước bề mặt
và nước ngầm cần sử dụng các phương pháp địa vật lý. Đặc biệt là đo trở suất và
đo nhiệt độ là phương pháp có hiệu quả cao.Trong một số trường hợp có thể phải
thực hiện các thử nghiệm thả các chất chỉ thị để nghiên cứu vận tốc của nước
ngầm vào những mùa và năm khác nhau.
Khi xây dựng mạng
quan trắc chế độ nước mặt và nước ngầm cần tính đến các lỗ khoan khai thác và
các công trình thuỷ công và sử dụng các số liệu đã quan trắc của chúng. Trong
trường hợp các số liệu kể trên không đủ thì tổ chức quan trắc thêm về ảnh hưởng
của các lỗ khoan khai thác và các công trình thuỷ công đến chế độ nước.
Để làm rõ vai trò của nước thải công
nghiệp và các chất thải rắn đối với phát triển karst, tại những nơi thu gom và
chôn cất chúng phải tiến hành mạng quan trắc chuyên dụng bao gồm: quan trắc các
dòng chảy công nghiệp (lưu lượng, nhiệt độ và thành phần hoá học), các dị
thường ô nhiễm nước ngầm và nước mặt.
Quan trắc định kỳ các biểu hiện và phát
triển karst, biến dạng nhà và công trình được tổ chức trên cơ sở thị sát karst
tỷ lệ 1:2000 hay lớn hơn, thị sát định kỳ nhà và các công trình, thiết lập quan
trắc đối với các biến dạng phát hiện được.So sánh các số liệu quan trắc biến
dạng theo các mốc biến dạng gắn trong kết cấu công trình, các mốc sâu, các mốc
nông cho phép làm rõ nguyên nhân biến dạng nhà và công trình .
2.12 Xử lý số liệu
Trong giai đoạn
thực địa phải thực hiện xử lý sơ bộ tài liệu để kiểm tra và đảm bảo tài liệu có
chất lượng và đầy đủ, hệ thống hoá và sơ bộ tổng hợp nhằm hiệu chỉnh kịp thời
hướng và nội dung công việc. Trong giai đoạn thực địa phải thiết lập bản đồ tài
liệu thực tế và bản đồ này được bổ sung liên tục trong quá trình thực hiện.
Trên bản đồ, thể hiện các số liệu thị sát trên mặt đất (điểm thị sát, các biểu
hiện karst, biểu hiện xuất lộ nước v.v..), các hố khoan-khai đào, các điểm quan
trắc định kỳ v.v.., xây dựng sơ bộ các mặt cắt và bản đồ : địa vật lý, địa chất
– thạch học, địa mạo, địa chất thuỷ văn, mức độ phát triển karst bề mặt và dưới
sâu, phân vùng địa chất công trình theo điều kiện, đặc điểm và mức độ phát
triển karst.
Xử lý nội nghiệp
phải kết hợp các số liệu thực địa với các số liệu thí nghiệm trong phòng và mô
hình. Tất cả số liệu phải được kiểm tra , hiệu chỉnh và hệ thống lại.Trên cơ sở
phân tích và tổng hợp tài liệu tiến hành lập báo cáo kỹ thuật. Báo cáo kỹ thuật
gồm phần thuyết minh, các phụ lục văn bản và đồ thị. Nội dung chi tiết của phần
thuyết minh phụ thuộc vào mục tiêu, nhiệm vụ, thành phần, nội dung khảo sát của
từng giai đoạn.
3. Khảo sát ĐCCT giai
đoạn trước thiết kế cơ sở
3.1 Mục tiêu khảo
sát
Mục
tiêu khảo sát ĐCCT giai đoạn trước thiết kế cơ sở là nhằm đánh giá điều kiện
ĐCCT lãnh thổ để: lựa chọn phương án đầu tư xây dựng công trình; định giá sơ bộ
tổng chi phí công trình; dự kiến các vấn đề ĐCCT phải nghiên cứu kỹ ở giai đoạn
sau. (Về nguyên tắc việc lựa chọn phương án đầu tư xây dựng công trình là do
chính quyền các cấp hoặc các cơ quan quy hoạch của địa phương hoạch định).
3.2
Nhiệm
vụ khảo sát
Nhiệm
vụ khảo sát ĐCCTgiai đoạn trước thiết kế cơ sở là làm sáng tỏ sơ bộ các yếu tố
điều kiện ĐCCT và hiện trạng phát triển karst ở mức độ chi tiết như sau:
a) Cấu trúc địa chất: xác định sơ
bộ đặc điểm phân bố, thành phần, trạng thái và thế nằm của đất đá tầng phủ và
đá karst.
b) Kiến tạo: sơ bộ
về hệ thống đứt gãy và bậc của chúng.
c)
Tân kiến tạo: sơ lược về các giai đoạn nâng hạ tân kiến tạo và đặc điểm lịch sử
phát triển địa chất (nếu có).
d) Thuỷ
văn: đặc điểm mạng sông suối và biến đổi lưu lượng, tổng khoáng hoá của chúng
(nếu có).
e)
Địa chất thuỷ văn: Sơ bộ phân chia các tầng chứa nước trong khu vực và
đặc điểm biến đổi động thái nước ngầm (nếu có).
f)
Địa hình - địa mạo: sơ bộ phân chia các đơn vị cấu trúc địa mạo.
g) Các chỉ tiêu cơ
lý đất đá: Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá xác định định tính bằng phương pháp
tra bảng hoặc ngoại suy.
h) Liệt kê sơ lược
các quá trình địa chất tự nhiên và nhân sinh khác có thể xảy ra trong khu vực.
Về
hiện trạng phát triển karst: phân định sơ bộ ranh giới các khu vực có mức độ
phát triển karst khác nhau (phân vùng karst). Liệt kê sơ bộ các loại hình karst
có mặt trong khu vực; liệt kê các biểu hiện của karst trên mặt đất ( các hố
sập, phễu, lún, …).
3.3
Ranh
giới khảo sát
Ranh giới khảo
sát ĐCCTgiai đoạn trước thiết kế cơ sở phụ thuộc vào quy mô và đặc điểm tác
động của công trình, ranh giới khảo sát ĐCCTgiai đoạn trước thiết kế cơ sở được
xác định là ranh giới của vùng lãnh thổ dự kiến để tìm kiếm phương án xây dựng
công trình trong đó hoặc từ phương án đã dự kiến để lựa chọn phương án tối ưu
xây dựng công trình có mở rộng trên cơ sở xác định các yếu tố tự nhiên ảnh
hưởng đến quá trình phát triển karst.
3.4 Nội dung và khối
lượng khảo sát
Các công tác khảo
sát ĐCCT giai đoạn trước thiết kế cơ sở tập trung chủ yếu vào thu thập, phân
tích, tổng hợp các tài liệu đã có, trong đó có cả các tài liệu ảnh máy bay, thị
sát ĐCCT và xử lý số liệu, viết báo cáo. Các công tác khác chưa nên tiến hành.
3.4.1. Thu thập,
phân tích, tổng hợp các tài liệu đã có:
Cần thu thập và
lập danh mục các tài liệu chuyên môn đã có sẵn trong phạm vi nghiên cứu bao
gồm: các bản đồ địa hình và mạng sông suối; bản đồ địa chất chung; ảnh máy bay
(đối với các công trình từ cấp II trở lên và không phải là đơn lẻ); Các tài
liêu khảo sát trước (nếu có): địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, địa vật
lý, khí tượng-thuỷ văn.
3.4.2. Đo vẽ ĐCCT
Trên cơ sở các
tài liệu thu thập được tiến hành công tác thị sát ĐCCT, trong diều kiện không
đủ tài liệu thì tiến hành đo vẽ ĐCCT tỷ lệ 1: 50 000 1:25
000, tương ứng với mức độ chi tiết khảo sát ĐCCT và tỷ lệ bản đồ phân vùng ĐCCT
cho giai đoạn trước thiết kế cơ sở. Lựa chọn tỷ lệ đo vẽ phụ thuộc vào diện
tích khu vực nghiên cứu, mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT và đặc điểm của
công trình dự kiến xây dựng.
Đo vẽ ĐCCT vùng
lãnh thổ dự kiến hoặc các phương án đã dự kiến và khu vực lân cận phải được
tiến hành trên nền địa chất hoặc thạch học-kiến tạo có địa hình với đầy đủ các
yếu tố về thạch học đá karst, các yếu tố uốn nếp chính, phá huỷ kiến tạo và các
thông số đi kèm: bậc, chiều sâu phân bố, chiều dài, chiều rộng vùng ảnh hưởng.
Ngoài vùng dự kiến xây dựng đo vẽ ĐCCT được tiến hành ở tỷ lệ nhỏ hơn. Đo vẽ ĐCCT
bao gồm cả nội dung đo vẽ thuỷ văn – công trình , trong đó các chỉ tiêu hoá học
của nước mặt được xác định ngay tại hiện trường (các chỉ tiêu có thể xác định
nhanh).
3.4.3 Xử lý số
liệu, viết báo cáo
Theo kết quả khảo
sát, trong giai đoạn xử lý trong phòng phải tiến hành đánh giá sơ bộ điều kiện
ĐCCT vùng lãnh thổ dự kiến để tìm kiếm phương án xây dựng hoặc các phương án đã
dự kiến, cường độ phát triển karst cũng như mức độ nguy hiểm của karst với công
trình dự kiến xây dựng, kiến nghị lựa chọn phương án tối ưu xây dựng công trình
và định hướng những nhiệm vụ phải giải quyết ở giai đoạn khảo sát sau (TKCS).
Tất cả số liệu
khảo sát phải được kiểm tra , hiệu chỉnh và hệ thống hoá, trên cơ sở đó tiến
hành lập báo cáo kỹ thuật. Báo cáo kỹ thuật gồm phần thuyết minh và phần phụ
lục.
Nội dung của phần
thuyết minh như sau:
a) Phần mở đầu bao
gồm: cơ sở tiến hành công việc; nhiệm vụ khảo sát ĐCCT; vị trí và diện tích khu
vực khảo sát ( hoặc các phương án đã dự kiến); các thông số về công trình xây
dựng; thành phần, khối lượng, thời hạn, phương pháp và trang thiết bị khảo sát;
thành phần những người thực hiện; những điều chỉnh thay đổi so với đề cương
khảo sát ĐCCT và thuyết minh cho sự điều chỉnh đó.
b) Phần tổng quan
bao gồm: điều kiện địa lý - tự nhiên: giới thiệu những thông tin về địa hình,
khí hậu, mạng sông suối, điều kiện thuỷ văn, trạng thái vùng lãnh thổ; mức độ
nghiên cứu điều kiện tự nhiên: khái quát về lịch sử và hiện trạng nghiên cứu
địa chất, địa chất thuỷ văn và địa chất công trình, khí tượng thuỷ văn của khu
vực; đánh giá mức độ đáp ứng yêu cầu nghiên cứu karst trong khu vực của tất cả
các tài liệu đã thu thập được, giới thiệu những kết quả cơ bản có ý nghĩa đối
với việc đánh giá điều kiện địa chất công trình vùng lãnh thổ; giới thiệu các
thông tin về lịch sử khai thác, sử dụng vùng lãnh thổ và về kinh nghiệm xây
dựng ở địa phương (nếu có).
c) Điều kiện ĐCCT
khu vực nghiên cứu:
Trình bày và phân
tích các yếu tố điều kiện ĐCCT theo nhiệm vụ khảo sát ĐCCT giai đoạn trước
thiết kế cơ sở ( mục 3.2) bao gồm: đặc điểm địa mạo, cấu trúc địa chất, kiến
tạo và tân kiến tạo, thuỷ văn, ĐCTV, đặc điểm phát triển karst, các quá trình
địa chất động lực tự nhiên và nhân sinh.
d) Đánh giá điều
kiện địa chất công trình:
Tiến hành phân
vùng sơ bộ ĐCCT lãnh thổ theo điều kiện, đặc điểm và mức độ phát triển karst.
Trên cơ sở chồng ghép các bản đồ thành phần kể trên tiến hành phân vùng sơ bộ
ĐCCT chung cho lãnh thổ, đánh giá-so sánh các khu vực phân chia, dự báo sơ bộ
biến đổi điều kiện ĐCCT dưới ảnh hưởng của các hoạt đông xây dựng trên lãnh thổ
và lựa chọn phương án xây dựng công trình.
e)
Kết luận: Trình bày ngắn gọn những dữ liệu cơ bản về điều kiện địa chất công
trình và những luận điểm cơ bản để khuyến nghị lựa chọn phương án xây dựng công
trình. Dự kiến các vấn đề ĐCCT phải nghiên cứu kỹ ở giai đoạn sau.
f) Danh mục tài
liệu tham khảo.
Phần phụ lục cần có:
a) Các bản vẽ: bản
đồ tài liệu thực tế; bản đồ địa chất; bản đồ địa chất đệ tứ (nếu có); bản đồ
địa mạo; sơ đồ địa chất công trình; các sơ đồ phân vùng địa chất công trình
theo điều kiện, đặc điểm và mức độ phát triển karst; các mặt cắt địa chất
-ĐCCT.
b) Các biểu bảng:
các bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đất đá, thành phần hoá học nước ngầm và nước mặt.
c) Tài liệu gốc:
bản sao đề cương khảo sát ĐCCT; sổ thực địa đo vẽ ĐCCT; album ảnh khi đo vẽ
ĐCCT; ảnh máy bay (nếu có); các tài liệu liên quan khác (nếu có).
4. Khảo sát ĐCCT giai
đoạn thiết kế cơ sở
4.1 Mục tiêu khảo
sát
Mục
tiêu khảo sát ĐCCT giai đoạn thiết kế cơ sở là nhằm đánh giá điều kiện ĐCCT để:
b ố trí sơ bộ các hạng mục công trình; lựa chọn sơ bộ các giải pháp thi công,
phương án gia cố nền móng và xử lý karst; định giá tổng chi phí công trình; dự
kiến các vấn đề ĐCCT phải nghiên cứu kỹ ở giai đoạn sau.
4.2 Nhiệm vụ khảo
sát
Nhiệm
vụ khảo sát ĐCCTgiai đoạn thiết kế cơ sở là làm sáng tỏ các yếu tố điều kiện
ĐCCT và hiện trạng phát triển karst ở mức độ chi tiết khác nhau:
a) Cấu trúc địa
chất:
Đối với đất đá
tầng phủ: phân chia thành các đơn nguyên địa chất theo mức độ đồng nhất về
tuổi-nguồn gốc và thành phần hạt.
Đối với đá gốc: Phân chia theo thành phần thạch học (đá
vôi, đolomid, macnơ) và đặc biệt chú ý đến đặc điểm kiến trúc và cấu tạo của đá
gốc ( đá cacbonat có xen kẹp thấu kính hoặc lớp không liên tục; đá cacbonat xen
kẹp nhiều lớp phicacbonat; xen kẽ giữa đá cacbonat và phi cacbonat; đá cacbonat
có cấu tạo hạt thô, hạt nhỏ, đều hạt,...).
b) Kiến tạo: Xác
định đứt gãy và bậc của chúng, chiều dài và chiều rộng đới cà nát, tính chất
của đới cà nát.
c)
Tân kiến tạo: các giai đoạn nâng hạ tân kiến tạo và đặc điểm lịch sử phát triển
địa chất.
d) Thuỷ
văn: đặc điểm biến đổi lưu lượng và tổng khoáng hoá theo chiều dài phát triển
mạng sông suối.
e)
Địa chất thuỷ văn: Quan hệ giữa nước mặt và nước ngầm, mực nước và thành phần
hoá học, khả năng ăn mòn của nước dưới đất, tính thấm của đất đá tầng phủ và đá
bị karst hoá.
f)
Địa hình - địa mạo: Phân chia chính thức các đơn vị cấu trúc địa mạo.
g) Các chỉ tiêu cơ
lý đất đá: Các chỉ tiêu phân loại đất đá ở dạng max- min. Các chỉ tiêu cơ lý
nhận được do thí nghiệm nhanh (dung trọng, tỷ trọng, độ ẩm, độ bền nén một
trục, mô đun đàn hồi, thành phần thạch học, thành phần hạt, khả năng trương nở,
đặc điểm biến đổi đất đá theo các chỉ tiêu phân loại).
h) Các quá trình
địa chất tự nhiên và nhân sinh khác trong khu vực
Về
hiện trạng phát triển karst: xác định ranh giới các khu vực có mức độ phát
triển karst khác nhau ( phân vùng karst); liệt kê toàn bộ các loại hình karst
có mặt trong khu vực; liệt kê các biểu hiện của karst trên mặt đất ( các hố
sập, phễu, lún, …); liệt kê các biểu hiện và tồn tại karst ngầm, các đới phá
huỷ và giảm tải trong đá karst và tầng phủ, đặc điểm và thành phần chất lấp
nhét.
4.3
Ranh
giới khảo sát
Ranh giới khảo sát ĐCCTgiai đoạn thiết kế
cơ sở là ranh giới của phương án đã lựa chọn xây dựng công trình, các tuyến
giao thông nằm ngoài công trình và có mở rộng trên cơ sở xác định các yếu tố tự
nhiên ảnh hưởng đến quá trình phát triển karst, điều kiện và lịch sử phát triển
karst, cũng như các yếu tố nhân sinh làm gia tăng sự phát triển karst.
4.4
Nội
dung và khối lượng khảo sát
Các công tác khảo
sát ĐCCT giai đoạn thiết kế cơ sở được sắp xếp theo thứ tự như sau: thu thập,
phân tích, tổng hợp các tài liệu đã có; đo vẽ ĐCCT; thăm dò địa vật lý mặt đất;
khoan - khai đào; thăm dò địa vật lý lỗ khoan; thí nghiệm ĐCTV; thí nghiệm đất
đá tại hiện trường; lấy mẫu thí nghiệm và thí nghiệm trong phòng; xử lý số
liệu, viết báo cáo. Trong đó khối lượng công việc tập trung chủ yếu vào: thu
thập, phân tích, tổng hợp các tài liệu đã có, đo vẽ ĐCCT, thăm dò địa vật lý
mặt đất, còn các công tác khoan - khai đào, thí nghiệm ĐCTV, ĐVL lỗ khoan lấy mẫu
thí nghiệm và thí nghiệm trong phòng nên tiến hành với khối lượng hạn chế.
Đặc điểm của giai
đoạn thiết kế cơ sở là công tác khảo sát ĐCCT được tiến hành chủ yếu theo các
tuyến đặc trưng.
4.4.1 Thu thập,
phân tích, tổng hợp các tài liệu đã có:
Cần thu thập và
lập danh mục các tài liệu chuyên môn đã có trong phạm vi dự án bao gồm: các bản
đồ địa hình và mạng sông suối; bản đồ địa chất chung; ảnh máy bay (đối với các
công trình từ cấp II trở lên và không phải là đơn lẻ); các tài liêu khảo sát
trước: địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, địa vật lý, khí tượng-thuỷ văn,
báo cáo khảo sát ĐCCT giai đoạn trước TKCS (nếu có).
4.4.2 Đo vẽ ĐCCT
Tỷ lệ đo vẽ ĐCCT
tương ứng với mức độ chi tiết khảo sát ĐCCT và tỷ lệ bản đồ phân vùng ĐCCT cho
giai đoạn thiết kế cơ sở là 1: 10 000 
1:
5 000. Lựa chọn tỷ lệ đo vẽ phụ thuộc vào diện tích khu vực nghiên cứu, mức độ
phức tạp của điều kiện ĐCCT và đặc điểm của công trình dự kiến xây dựng.
Đo vẽ ĐCCT cho
phương án đã lựa chọn để xây dựng công trình và khu vực lân cận phải được tiến
hành trên nền địa chất hoặc thạch học-kiến tạo có địa hình với đầy đủ các yếu
tố về thạch học đá karst, các yếu tố uốn nếp chính, phá huỷ kiến tạo và các
thông số đi kèm: bậc, chiều sâu phân bố, chiều dài, chiều rộng vùng ảnh hưởng.
Ngoài vùng dự kiến xây dựng, đo vẽ ĐCCT nên tiến hành ở tỷ lệ nhỏ hơn.
Đo vẽ ĐCCT bao
gồm cả nội dung đo vẽ thuỷ văn – công trình và đặc biệt chú ý tới nội dung điều
tra karst bề mặt.
4.4.3 Thăm dò địa
vật lý
Các phương pháp địa
vật lý mặt đất (mặt cắt điện, mặt cắt địa chấn ) được sử dụng để khảo sát ĐCCT
giai đoạn thiết kế cơ sở nhằm xác định và khoanh vùng các khu vực nứt nẻ và
karst hoá mạnh, các địa hình karst trũng thấp, còn phương pháp đo sâu điện được
sử dụng để xác định chiều sâu phân bố của các vùng đó và tìm kiếm các hang hốc
karst. Các phương pháp địa vật lý lỗ khoan (carota tổng thể, phóng xạ lỗ khoan,
đo đường kính lỗ khoan) được tiến hành để nghiên cứu định lượng đặc điểm nứt nẻ
của đất đá và hang hốc karst.
Các phương pháp
địa vật lý mặt đất được sử dụng có hiệu quả trong điều kiện chiều rộng của các
đới bị karst hoá không nhỏ hơn 80100m, chiều sâu
không quá 3040m và chiều dày tầng phủ không quá 415m. Theo kết quả thăm dò địa vật lý
tiến hành xây dựng các mặt cắt địa vật lý, bản đồ dị thường, phân vùng khu vực
theo mức độ phát triển karst, xác định sơ bộ các loại hang hốc và các loại hình
karst khác, mà vị trí và kích thước của chúng sẽ được chính xác hoá ở các giai
đoạn nghiên cứu tiếp theo .
Các phương pháp
đo mặt cắt điện, mặt cắt địa chấn được tiến hành theo các tuyến khảo sát, vị
trí của các tuyến được xác định trên cơ sở kết quả điều tra karst bề mặt, tỷ lệ
đo vẽ ĐCCT và chiều sâu dự kiến phát triển karst. Khoảng cách giữa các tuyến
thay đổi từ 25m đến 100m. Các phương pháp đo sâu điện được tiến hành chủ
yếu tại các điểm dị thường địa vật lý theo tài liệu đo mặt cắt điện, mặt cắt
địa chấn. Các phương pháp địa vật lý lỗ khoan phải được tiến hành ở tất cả các
lỗ khoan sâu để nghiên cứu karst.
4.4.4 Khoan - khai
đào
Dựa vào kết quả
đo vẽ ĐCCT, khảo sát ĐVL mặt đất công tác khoan – khai đào thăm dò sẽ được bố
trí nhằm làm rõ thêm cấu trúc địa chất, các hang hốc karst, các đới phá huỷ,
lấy mẫu đất đá và nước để thí nghiệm trong phòng, thí nghiệm ĐCTV và ĐVL lỗ
khoan.
Khối lượng khoan
– khai đào tối thiểu được kiến nghị theo bảng 1:
Bảng 1: Tỷ lệ đo vẽ ĐCCT và khối
lượng khoan-khai đào tối thiểu trong vùng karst
|
Tỷ lệ đo vẽ ĐCCT
|
Tổng khối lượng
khoan và khai đào / khối lượng hố khoan sâu để nghiên cứu karst trên 1km2
(hố)
|
Khoảng cách giữa
các hố khoan sâu (trung bình), (m)
|
|
1: 10 000
|
9  16 / 2 8
|
700 350
|
|
1: 5 000
|
25 50 / 8 25
|
350 200
|
|
Ghi chú: Số
lượng hố khoan và khoảng cách giữa chúng phụ thuộc vào mức độ phức tạp của
điều kiện ĐCCT và đặc điểm của công trình xây dựng (cấp công trình, đặc điểm
kết cấu và tải trọng tác động, công nghệ thi công, điều kiện xây dựng và khai
thác sử dụng) và sẽ được chính xác hoá theo kết quả đo địa vật lý. Nếu cần
thiết thì một số hố khoan cho giai đoạn thiết kế cơ sở sẽ được trang bị để
quan trắc dài hạn.
|
Các hố khoan sâu
trong giai đoạn thiết kế cơ sở vừa có chức năng thăm dò, vừa có chức năng lỗ
khoan kỹ thuật và lỗ khoan chuyên dụng.
4.4.5 Thí nghiệm
ĐCTV
Điều kiện ĐCTV
được nghiên cứu ở mức độ chi tiết tương ứng với tỷ lệ khảo sát và đo vẽ.
Đối với các công
trình có mức độ quan trọng không quá cấp II, dự kiến xây dựng trên vùng karst
kém phát triển, thì mức độ xũng nước và tính thấm của đá bị karst hoá nứt nẻ có
thể xác định theo các dấu hiệu gián tiếp ( mức độ nứt nẻ, mức độ karst hoá, mức
độ tiêu hao dung dịch khi khoan, ..).
Để đánh giá mức
độ không đồng nhất về tính thấm của đá bị karst hoá theo diện và chiều sâu,
cũng như thành phần hoá học của nước phải tiến hành bơm hút hoặc đổ nước hố
khoan đơn (thử và thực nghiệm) theo phương pháp thí nghiệm nhanh. Trong trường
hợp cần thiết phải tiến hành thí nghiệm trong các hố khoan ĐCTV theo từng
khoảng. Số lượng và chiều dài các khoảng thí nghiệm cho mỗi lỗ khoan ĐCTV xác
định theo kết quả nghiên cứu địa vật lý lỗ khoan. Số lượng hố khoan sâu được
chọn để thí nghiệm ĐCTV bằng 1/2 1/3 số hố khoan
sâu nghiên cứu karst. Trong các thí nghiệm ĐCTV phải lấy mẫu nước để phân tích
hoá học.
4.4.6 Thí nghiệm
đất đá tại hiện trường
Thí nghiệm đất đá
tại hiện trường chủ yếu là xuyên động và xuyên tĩnh nhằm xác định các đới lỗ
hổng và dỡ tải trong đất đá loại cát và loại sét của tầng phủ. Khối lượng xuyên
phụ thuộc vào kết quả đo vẽ ĐCCT và ĐVL mặt đất.
4.4.7 Lấy mẫu thí
nghiệm và thí nghiệm trong phòng
Lấy mẫu đất đá
cho thí nghiệm trong phòng từ tất cả các hố khoan khảo sát bao gồm: theo các
dạng thạch học của đá karst hoá, vật liệu lấp nhét và các đơn nguyên ĐCCT của
tầng phủ, mỗi loại một mẫu thí nghiệm / trong một hố khoan. Tổng thể không nhỏ
hơn 6 mẫu/một đơn vị địa tầng đã phân chia.
Mẫu nước lấy từ
tất cả các tầng nước ngầm bắt gặp trong các hố khoan, các dòng chảy mặt, ao-hồ
và các dạng nước xuất hiện khác với khối lượng như sau:
a) Trong các hố
khoan: 1 mẫu thí nghiệm/1 tầng. Tổng thể không nhỏ hơn 3 mẫu / một tầng chứa
nước.
b) Các dòng chảy
mặt: lấy mẫu thí nghiệm ở tất cả các vị trí của dòng chảy mặt thay đổi hướng
chảy, thay đổi về lưu lượng dòng chảy, thay đổi về điều kiện địa mạo, mỗi vị
trí một mẫu.
c) Mỗi ao – hồ và
các dạng nước xuất hiện khác lấy một mẫu / một vị trí, trừ trường hợp phát hiện
trong ao-hồ có các dị thường đặc biệt như mạch nước nóng, mạch nước lạnh,..thì
tại mỗi dị thường đó lấy một mẫu thí nghiệm.
4.4.8. Xử lý số
liệu, viết báo cáo
Theo kết quả khảo
sát trong giai đoạn xử lý nội nghiệp phải tiến hành đánh giá sơ bộ điều kiện,
cường độ phát triển karst cũng như mức độ nguy hiểm của karst với công trình dự
kiến xây dựng, kiến nghị sử dụng hợp lý lãnh thổ ( trong đó có cả kiến nghị
loại bỏ các khu vực đặc biệt nguy hiểm), bố trí hợp lý các hạng mục công trình,
lựa chọn các giải pháp xử lý karst, soạn thảo được những nhiệm vụ phải giải
quyết ở giai đoạn khảo sát thiết kế kỹ thuật tiếp theo.
Tất cả số liệu
khảo sát phải được kiểm tra , hiệu chỉnh và hệ thống hoá, trên cơ sở đó tiến
hành lập báo cáo kỹ thuật. Báo cáo kỹ thuật gồm phần thuyết minh và phần phụ
lục.
Nội dung của phần
thuyết minh như sau:
a) Phần mở đầu bao
gồm: Nội dung như mục 3.4.3 a và bổ sung thêm tóm tắt công tác khảo sát ĐCCT đã
thực hiện ở giai đoạn trước thiết kế cơ sở (nếu có).
b) Phần tổng quan:
Nội dung như mục 3.4.3 b trên cơ sở bổ sung thêm các số liệu khảo sát của giai
đoạn trước
c) Điều kiện ĐCCT
khu vực nghiên cứu:
Trình bày và phân
tích các yếu tố điều kiện ĐCCT theo nhiệm vụ khảo sát ĐCCT giai đoạn thiết kế
cơ sở ( mục 4.2).
d) Đánh giá điều
kiện địa chất công trình:
Tiến hành phân
vùng ĐCCT lãnh thổ theo điều kiện, đặc điểm và mức độ phát triển karst.
e)
Kết luận: Trình bày những luận điểm cơ bản để khuyến nghị bố trí sơ bộ các hạng
mục công trình và sử dụng hợp lý, bảo vệ lãnh thổ, trong đó có những kết luận
về đánh giá, dự báo karst, việc sử dụng các khu vực karst phát triển mạnh và
những biện pháp phòng chống. Dự kiến các vấn đề ĐCCT phải nghiên cứu kỹ ở giai
đoạn sau.
f.) Danh mục tài
liệu tham khảo.
Chú ý: Tuỳ thuộc
vào tính chất tài liệu thu được trong quá trình khảo sát mà có thể sửa đổi cấu
trúc báo cáo. Ví dụ, phương pháp khảo sát, kết quả khảo sát địa chất thuỷ văn, kết
quả khảo sát địa vật lý, ... có thể đưa thành các phần riêng.
Phần phụ lục cần
có:
a) Các bản vẽ bao
gồm: Như mục 3.4.3, phần phụ lục bổ sung thêm bản đồ địa hình bề mặt đá gốc; bản
đồ địa hình bề mặt (hoặc đáy) và độ dày các tầng thạch học quan trọng (nếu
cần); bản đồ mực nước, thành phần hoá học và khả năng ăn mòn của nước trong
các tầng chứa nước khác nhau; bản đồ địa chất thuỷ văn;
b) Các biểu bảng
bao gồm: Như mục 3.4.3, phần phụ lục
c) Tài liệu gốc
bao gồm: Như mục 3.4.3, phần phụ lục bổ sung thêm danh mục các lỗ khoan, hố
đào, các điểm xuyên; các cột địa tầng lỗ khoan, mặt cắt hố đào, các đồ thị
xuyên; các tài liệu khảo sát địa vật lý; kết quả thí nghiệm trong phòng; mẫu
lưu của các lỗ khoan.
5. Khảo sát ĐCCT
giai đoạn thiết kế kỹ thuật
5.1 Mục tiêu khảo
sát
Mục
tiêu khảo sát ĐCCT giai đoạn thiết kế kỹ thuật là đánh giá đầy đủ và chi tiết
điều kiện ĐCCT trên diện tích đã bố trí sơ bộ các hạng mục công trình để: bố
trí tối ưu và chính thức các công trình theo mặt bằng ; tính toán thiết kế sơ
bộ nền móng công trình; tính toán thiết kế sơ bộ xử lý karst; lựa chọn loại
móng hợp lý cho công trình; lựa chọn phương pháp khai đào hiệu quả nhất; dự báo
quy mô phát triển các quá trình địa chất ảnh hưởng đến điều kiện xây dựng và sử
dụng công trình; soạn thảo các giải pháp bảo vệ công trình và nền địa chất khỏi
các quá trình địa chất nguy hiểm.
5.2 Nhiệm vụ khảo
sát
Nhiệm
vụ khảo sát ĐCCTgiai đoạn thiết kế kỹ thuật là làm sáng tỏ các yếu tố điều kiện
ĐCCT ( tối ưu và tương đối đồng đều trên toàn bộ diện tích đã bố trí sơ bộ các
hạng mục công trình ) và hiện trạng phát triển karst ở mức độ chi tiết như sau:
a)
Cấu trúc địa chất:
Đối với đất đá tầng phủ: phân chia thành
các đơn nguyên địa chất công trình như mục 4.2 và chi tiết hơn ở mức độ đồng
nhất về trạng thái.
Đối với đá karst: Phân chia như ở mục 4.2
và bổ sung thêm phân chia các đới theo mức độ nứt nẻ và phát triển karst.
Đối
với đá nằm dưới: thành phần khoáng vật và thế nằm.
b) Kiến tạo: Như
mục 4.2 và bổ sung thêm nội dung xác định các hệ thống khe nứt, mật độ, chất
lấp nhét trong đới cà nát của các đứt gãy .
c) Thuỷ
văn: Như mục 4.2, trường hợp cần thiết phải bổ sung để có số liệu chi tiết hơn
d)
Địa chất thuỷ văn: Như mục 4.2 nhưng chi tiết và chính xác hơn, bổ sung thêm
nội dung xác định
nhiệt độ và chế độ nước ngầm, nguồn cấp, nguồn thoát, miền
vận động của nước dưới đất.
e) Địa hình - Địa mạo: Như
mục 4.2 và bổ sung thêm nội dung xác định các thung lũng cổ và thành
phần lấp đầy của chúng.
f) Các chỉ tiêu cơ
lý đất đá: Các chỉ tiêu cơ lý của đất đá phải phản ánh đặc tính biến đổi theo
không gian, các chỉ tiêu phân loại phải đủ để kiểm tra tính đồng nhất của chúng
trong phạm vi phát triển các phân vị đất đá đã phân chia ở trên.
Tính toán các giá
trị trung bình, độ lệch quân phương, các chỉ tiêu phân loại cho tất cả các đơn
nguyên ĐCCT của tầng phủ, các đới nứt nẻ của đá karst và đá nằm dưới để tìm
kiếm giá trị tiêu chuẩn phục vụ cho tính toán sơ bộ công trình.
Về hiện trạng phát
triển karst và những biểu hiện của chúng: Như mục 4.2 và bổ sung thêm nội dung
xác định: biến dạng nhà và công trình có liên quan với karst; hình dáng, kích
thước và phân bố không gian của hang hốc karst ngầm, phân bố các vùng ảnh hưởng
và phá huỷ đất đá do karst, đặc điểm và thành phần chất lấp nhét.
Kết quả khảo sát
phải đủ cơ sở để chính xác hoá phân vùng địa chất công trình khu vực xây dựng
theo điều kiện, đặc điểm và mức độ phát triển karst, đồng thời đánh giá khả
năng kích hoạt phát triển karst khi xây dựng và sử dụng công trình, dự báo phát
triển karst.
5.3
Ranh
giới khảo sát
Ranh giới khảo
sát ĐCCTgiai đoạn thiết kế kỹ thuật là ranh giới đã bố trí sơ bộ các hạng mục
công trình có tính đến vùng ảnh hưởng của công trình ngoài phạm vi diện tích
xây dựng.
5.4
Nội
dung và khối lượng khảo sát
Các công tác khảo
sát ĐCCT giai đoạn thiết kế kỹ thuật được sắp xếp theo thứ tự như sau: Thu
thập, tổng hợp số liệu; đo vẽ ĐCCT; thăm dò địa vật lý mặt đất, khoan - khai
đào, địa vật lý lỗ khoan, thí nghiệm ĐCCT hiện trường, thí nghiệm ĐCTV, thí
nghiệm trong phòng. Tất cả các công việc hiện trường và trong phòng đều được
triển khai với khối lượng lớn. Bắt đầu triển khai quan trắc định kỳ.
Đặc điểm
của giai đoạn thiết kế kỹ thuật là các công tác khảo sát ĐCCT được bố trí tối
ưu và tương đối đồng đều trong phạm vi diện tích đã bố trí sơ bộ các hạng mục
công trình sao cho theo bất kỳ hướng nào cũng có thể xây dựng được mặt cắt ĐCCT
và các sơ đồ tính toán để đạt được các mục tiêu và nhiệm vụ của giai đoạn thiết
kế kỹ thuật.
5.4.1Thu thập,
tổng hợp số liệu
Thu thập toàn bộ
các số liệu, tài liệu và báo cáo của giai đoạn trước, khi tổng hợp số liệu cần
đặc biệt chú ý đến các biểu hiện karst trên bề mặt ( hố sập, phễu karst, ..),
kích thước của chúng, thậm chí cả tuổi tương đối, khoanh vùng các khu vực có
biểu hiện sập, lún mới và các khu vực chỉ có dấu vết của các hố sập cũ.
5.4.2 Đo vẽ ĐCCT
Đo vẽ ĐCCT giai
đoạn thiết kế kỹ thuật được tiến hành ở tỷ lệ 1:2000 1:
500 Điều tra karst nằm trong nội dung đo vẽ ĐCCT và bao gồm: đo vẽ toàn bộ các
biểu hiện karst trên bề mặt đất (lún, sập, khe nứt) có thể liên quan với hang
hốc karst dưới sâu; thị sát hiện trạng của các nhà và công trình lân cận, đo vẽ
biến dạng và lý giải nguyên nhân, làm rõ những biến đổi các yếu tố tự nhiên và
nhân sinh ảnh hưởng đến phát triển karst, đặc điểm phân bố và cường độ phát
triển karst từ lần khảo sát trước; mỗi biểu hiện karst trên bề mặt đều được ghi
chép, đo vẽ đầy đủ , có hồ sơ riêng, có đánh số trong hồ sơ và dùng trắc địa
xác định toạ độ, đưa lên trên bản đồ.
5.4.3 Thăm dò địa
vật lý
Trong giai đoạn
thiết kế kỹ thuật công tác thăm dò ĐVL sử dụng các phương pháp sau: đo mặt cắt
điện để khoanh định các khu vực nứt nẻ và phát triển karst khác nhau, phát hiện
hang hốc karst; đo sâu điện để xác định chiều sâu phát triển của hang hốc
karst; đo sâu vòng để xác định thế nằm và cấu trúc của hang hốc.
Địa vật lý lỗ
khoan ( đo lưu lượng nước lỗ khoan, đường kính lỗ khoan, phóng xạ lỗ khoan,
carota lỗ khoan, nhiệt độ lỗ khoan, phương pháp vật thể nhiễm điện) để xác định
chính xác đặc điểm phân đới nứt nẻ của đất đá và vị trí hang hốc karst.
Mạng lưới thí
nghiệm địa vật lý, chủng loại và kích thước thiết bị phụ thuộc vào tỷ lệ đo vẽ,
chiều sâu phân bố đá karst cũng như tính chất dẫn điện và các yếu tố gây nhiễu.
Với tỷ lệ khảo sát 1: 20001:500, khoảng cách
giữa các điểm đo sâu điện tương ứng là 25 x 25m 10
x 10m, còn khoảng cách giữa các điểm đo mặt cắt điện tương ứng là 10 x10m 5 x 5m, các điểm đo sâu vòng để xác
định thế nằm và cấu trúc của hang hốc thường bằng 30 50%
các điểm đo sâu, khối lượng khảo sát ĐVL lỗ khoan phụ thuộc vào kết quả khoan
khảo sát và ĐVL mặt đất. Khối lượng lỗ khoan thăm dò được chỉ định thí nghiệm
ĐVL lỗ khoan chiếm 30 70% tổng lỗ khoan thăm dò.
5.4.4 Khoan-khai
đào
Khoan-khai đào
phải được bố trí phụ thuộc và địa hình-địa mạo, mạng thuỷ văn, cấu trúc địa
chất, đặc điểm cấu trúc-kiến tạo, đặc điểm phân bố các đới dị thường ĐCTV, ĐVL,
đặc điểm phân bố không gian các hang hốc karst theo kết quả đo vẽ ĐCCT và
nghiên cứu ĐVL. Số lượng lỗ khoan sâu được chỉ định theo bảng 2.
Bảng 2: Tỷ lệ đo vẽ ĐCCT và khối lượng khoan-khai đào
tối thiểu trong vùng karst giai đoạn thiết kế kỹ thuật
|
Tỷ lệ đo vẽ ĐCCT
|
Tổng khối lượng
khoan và khai đào / khối lượng hố khoan sâu để nghiên cứu karst trên 1km2
(hố)
|
Khoảng cách giữa
các hố khoan sâu (trung bình), m
|
|
1: 2 000
|
100 250 / >25 (không hạn định)
|
200 100
|
|
1: 1 000
|
300 750 / không hạn định
|
100 50
|
|
1 : 500
|
500 1600 / không hạn định
|
50 25
|
Chiều sâu của
những lỗ khoan để nghiên cứu tầng phủ, vật chất lấp nhét, khoanh vùng các loại
hang hốc karst, các đới giảm tải trong tầng phủ,.. phải được luận chứng trong
đề cương nghiên cứu, phụ thuộc vào chiều sâu phát triển karst, kích cỡ của
chúng và chiều dầy tầng phủ. Ngoài khoan còn phải tiến hành các khai đào bổ
sung ( giếng thăm dò, hố đào, rãnh) để nghiên cứu đất đá trong tầng phủ và tiến
hành các thí nghiệm hiện trường ĐCCT, ĐCTV. Khối lượng khai đào cũng phải được
luận chứng trong đề cương nghiên cứu và phụ thuộc vào khối lượng thí nghiệm
hiện trường khác ĐCCT, ĐCTV.
5.4.5 Xuyên động,
xuyên tĩnh và các phương pháp hiện trường khác
Phương pháp xuyên
động, xuyên tĩnh được sử dụng để: xác định và khoanh vùng các đới dỡ tải yếu và
hang hốc trong tầng phủ; xác định và khoanh vùng đất yếu thuộc các dạng địa
hình karst bề mặt và địa hình karst trũng thấp; chính xác hoá mặt cắt địa chất và
bề mặt đá cứng.
Các phương pháp hiện trường khác được sử
dụng để xác định độ bền, biến dạng của tầng phủ dưới móng nhà và công trình dự
kiến xây dựng (thí nghiệm bàn nén, cắt và đẩy trong hố đào) được bố trí tại các
vị trí mà tầng phủ bị phá huỷ và không bị phá huỷ do karst. Dưới mỗi móng nhà
mỗi đơn nguyên ĐCCT phải tiến hành ít nhất 3 thí nghiệm.
5.4.6 Thí nghiệm
ĐCTV
Nghiên cứu ĐCTV
trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật phải đảm bảo đầy đủ thông tin để đánh giá đặc
điểm ĐCTV tầng phủ, tầng đá karst và tầng lót đáy bao gồm: mực nước và gradien
dòng ngầm, các thông số ĐCTV của tầng chứa nước (hệ số thấm, hệ số dẫn nước),
thành phần hoá học, nhiệt độ, khả năng ăn mòn, động lực nước ngầm, quan hệ giữa
các tầng chứa nước với nhau và với nước mặt, khả năng biến đổi điều kiện ĐCTV
khi xây dựng và sử dụng công trình , khả năng kích hoạt phát triển karst.
Lựa chọn các khu
vực thí nghiệm thấm, phụ thuộc và đặc điểm không đồng nhất của điều kiện ĐCTV,
mức độ phát triển karst theo diện và chiều sâu đã được đánh giá theo các kết
quả nghiên cứu khác.
Thí nghiệm ĐCTV
trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật bao gồm: thí nghiệm bơm hút đơn và thí nghiệm
bơm hút cụm, trong đó thí nghiệm bơm hút đơn (bao gồm cả đổ nước và ép nước) để
xác định các vùng chứa nước và dẫn nước khác nhau, còn thí nghiệm bơm hút cụm
để xác định các thông số ĐCTV các tầng chứa nước, các khu vực có mức độ phát
triển karst khác nhau, mối quan hệ giữa các tầng chứa nước và với nước mặt.
Khối lượng thí
nghiệm bơm hút đơn không nhỏ hơn 3 thí nghiệm cho mỗi tầng chứa nước karst
trong mỗi vùng có mức độ phát triển karst khác nhau. Khối lượng thí nghiệm bơm
hút cụm ít nhất là 1 thí nghiệm cho mỗi tầng chứa nước karst trong mỗi vùng có
mức độ phát triển karst khác nhau.
5.4.7.Lấy mẫu thí
nghiệm và thí nghiệm trong phòng
Lấy mẫu cho thí
nghiệm trong phòng bao gồm mẫu đất, mẫu đá và mẫu nước.
Mẫu đất được lấy
cho tất cả các đơn nguyên địa chất công trình đã phân chia, mấu đá lấy cho tất
cả các phân vị thạch học ở tất cả các đới nứt nẻ và phát triển karst của tầng
đá karst và tầng lót đáy. Mẫu nước lấy trong lỗ khoan khi khảo sát, khi thí
nghiệm ĐCTV. Mẫu nước phải lấy đồng loạt, cùng thời gian, nhiều lần trong năm phụ
thuộc vào động thái, nhưng ít nhất cũng phải theo mùa.
Khối lượng thí
nghiệm trong phòng phải được luận chứng trong đề cương khảo sát cho từng đơn
nguyên ĐCCT và các phân vị đá gốc bị ảnh hưởng của quá trình karst, phụ thuộc
vào độ chính xác yêu cầu (xuất đảm bảo yêu cầu) đánh giá các chỉ tiêu cơ lý,
mức độ không đồng nhất của đất đá, cấp công trình. Nếu không có luận chứng cụ
thể thì dưới mỗi móng nhà và công trình độc lập đối với mỗi đơn nguyên ĐCCT
phải thí nghiệm không dưới 10 mẫu chỉ tiêu vật lý và trạng thái 6 mẫu chỉ tiêu
cơ học. Mẫu nước thí nghiệm lấy từ mỗi tầng ít nhất 3 mẫu (mỗi mùa) để xác định
thành phần hoá học, khả năng ăn mòn của nước dưới đất.
5.4.8 Quan trắc
định kỳ
Công tác quan
trắc nằm trong nội dung khảo sát ĐCCT để xây dựng các công trình lớn và phức
tạp, kể cả các công trình không lớn lắm nhưng có nhu cầu để phát hiện các biểu
hiện mới của karst, cũng như nghiên cứu động lực phát triển các loại hình karst
đã phát hiện , chu kỳ quan sát phụ thuộc vào mức độ phát triển karst và tầm
quan trọng của công trình xây dựng.
Quan trắc động
lực nước dưới đất được tiến hành trong các giếng, các tuyến hố khoan, các hố
khoan đơn lẻ, các nguồn xuất lộ nước . Mạng và khối lượng quan trắc được luận
chứng trong đề cương khảo sát và phụ thuộc vào điều kiện địa chất, ĐCTV khu vực
xây dựng, cũng như các yếu tố tác động nhân sinh từ các nguồn khác nhau như:
các công trình khai thác nước ngầm, các công trình thuỷ công, các công trình xử
lý, chôn lấp chất thải.
Hàng năm phải
theo dõi định kỳ trạng thái của nhà và công trình trong khu vực khảo sát và
quan trắc định kỳ các công trình bị lún, biến dạng.
Đối với các công
trình nguy hại cho môi trường, cần phải xây dựng hệ thống quan trắc karst,
trong đó bao gồm cả các quan trắc định kỳ ĐVL, biến dạng nền móng công trình, mực
nước và thành phần hoá học của nước dưới đất.
5.4.9 Xử
lý số liệu, viết báo cáo.
Tất cả số liệu
khảo sát phải được kiểm tra , hiệu chỉnh và hệ thống hoá, trên cơ sở đó tiến
hành lập báo cáo kỹ thuật. Báo cáo kỹ thuật phải đảm bảo đầy đủ số liệu để giảI
quyết các mục tiêu đặt ra ở mục 5.1 và bao gồm 2 phần: thuyết minh và phụ lục.
Nội dung của phần
thuyết minh như sau:
a) Phần mở đầu:
Nội dung như mục 4.4.8a;
b) Phần tổng quan:
Nội dung như mục 4.4.8b;
c) Điều kiện ĐCCT
khu vực nghiên cứu:
Trình bày và phân
tích các yếu tố điều kiện ĐCCT theo nhiệm vụ khảo sát ĐCCT giai đoạn thiết kế
kỹ thuật ( mục 5.2 ).
d) Đánh giá điều
kiện địa chất công trình:
Đánh giá - dự báo
quy luật (khả năng và cường độ) phát triển karst; đánh giá hiện trạng biến dạng
bề mặt đất và phát triển karst ngầm khu vực dự kiến xây dựng; phân vùng karst
theo điều kiện, đặc điểm, mức độ phát triển karst; đánh giá mức độ ổn định khu
vực dự kiến xây dựng do karst; trên cơ sở của những kết quả khảo sát, trong báo
cáo khảo sát phải có kiến nghị các giải pháp phòng chống karst (kết cấu, điều
chỉnh ảnh hưởng tác động của nước, chống thấm, gia cố nền móng, các giải pháp
công nghệ và khai thác).
e)
Kết luận: Trình bày những luận điểm cơ bản khuyến nghị bố trí chính thức công
trình và sử dụng hợp lý, bảo vệ lãnh thổ, trong đó có những kết luận về đánh
giá, dự báo karst, những biện pháp xử lý karst. Dự kiến các vấn đề ĐCCT phải
nghiên cứu kỹ ở giai đoạn sau.
f) Danh mục tài
liệu tham khảo.
Chú ý: Tuỳ thuộc
vào tính chất tài liệu thu được trong quá trình khảo sát mà có thể sửa đổi cấu
trúc báo cáo cho phù hợp.
Phần phụ lục cần có:
a) Các bản vẽ: Nội
dung như mục 4.4.8, phần phụ lục và bổ sung thêm bản đồ karst bề mặt đất và
karst ngầm ; bản đồ địa chất công trình cắt lớp tại các độ sâu khác nhau (nếu
cần).
b) Các biểu bảng:
Nội dung như mục 4.4.8, phần phụ lục.
c) Tài liệu gốc: Nội dung như mục 4.4.8,
phần phụ lục và bổ sung thêm danh mục các biểu hiện karst trên mặt đất - sụt,
lún, phễu v.v; danh mục các biểu hiện karst ngầm.
6. Khảo sát ĐCCT
giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công
6.1. Mục tiêu khảo
sát
Mục tiêu khảo sát
ĐCCT giai đoạn bản vẽ thi công là chính xác, chi tiết hoá và đánh giá điều kiện
ĐCCT ở từng khu vực xây dựng công trình (trong phạm vi từng vùng ảnh hưởng của
các hạng mục công trình) tương ứng với kiến trúc và phương pháp thi công đã
thiết kế sao cho các thông tin ĐCCT đó cần và đủ để: hoàn thiện toàn bộ tính
toán chính xác cho các hạng mục công trình và nền móng của chúng; hoàn thiện
các thiết kế đặc biệt; soạn thảo phương án thi công công trình; thiết kế thi
công biện pháp xử lý karst.
Cần chú ý rằng
tất cả các yếu tố ĐCCTquan trọng để quyết định điều kiện xây dựng công trình
nhất thiết phải được đánh giá định lượng.
6.2 Nhiệm vụ khảo
sát
Nhiệm vụ khảo sát
ĐCCT giai đoạn bản vẽ thi công là chính xác hoá và chi tiết hoá các yếu tố điều
kiện ĐCCT và hiện trạng phát triển karst trong phạm vi vùng ảnh hưởng dự kiến
của các hạng mục công trình bao gồm:
a)
Cấu trúc địa chất:
Đối với đất đá tầng phủ: như mục 5.2 hoặc
phân chia theo các giá trị tính toán;
Đối với đá karst: như mục 5.2;
Đối với đá nằm dưới: thành phần khoáng
vật, thế nằm và độ bền của đá.
b) Kiến
tạo: Như mục 5.2 .
c) Thuỷ văn: Như
mục 5.2, nhưng số liệu phải có đặc trưng theo mùa.
d)
Địa chất thuỷ văn: Như mục 5.2
f) Các chỉ tiêu cơ
lý đất đá: Như mục 5.2 và bổ sung thêm yêu cầu các chỉ tiêu biến dạng, độ bền
xác định bằng các phương pháp hiện trường là chủ yếu.
Về hiện trạng phát triển karst và
những biểu hiện của chúng: Như mục 5.2 và bổ sung thêm nội dung dự báo ảnh
hưởng của các yếu tố nhân sinh đến phát triển karst ở trên mặt và dưới sâu
Trên cơ sở các
tài liệu kể trên chi tiết hoá và hiệu chỉnh việc đánh giá mức độ và đặc điểm
phát triển karst, điều kiện phát triển karst, khả năng kích hoạt nhân sinh phát
triển karst, khả năng ổn định của các khu vực xây dựng từng hạng mục công trình
độc lập.
6.3
Ranh
giới khảo sát
Ranh giới khảo
sát ĐCCTgiai đoạn thiết kế bản vẽ thi công là ranh giới của vùng ảnh hưởng dự
kiến của từng hạng mục công trình độc lập.
6.4
Nội
dung và khối lượng khảo sát
Các công tác khảo
sát ĐCCT giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công chỉ bố trí bổ sung dưới hệ thống
móng của công trình dự kiến bao gồm: khoan - khai đào và thăm dò địa vật lý
chiếm tỷ trọng lớn trong khối lượng khảo sát; xuyên động - xuyên tĩnh và thí
nghiệm hiện trường khác cũng như các thí nghiệm trong phòng, thí nghiệm ĐCTV
được triển khai với khối lượng nhỏ hơn; quan trắc định kỳ được tiếp tục trong
giai đoạn này; xử lý số liệu, viết báo cáo.
6.4.1 Khoan - khai
đào
Công tác khoan
trong giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công nhằm xác định sự biến đổi mặt cắt
ĐCCT, điều kiện ĐCTV, chính xác lại kích thước, hình dạng hang hốc karst, kiểm
tra các dị thường ĐVL và nghiên cứu định lượng-chi tiết các biểu hiện karst
trên mặt đất trong phạm vi vùng ảnh hưởng dự kiến của từng hạng mục công trình
độc lập, trong trường hợp cần thiết có thể phải khoan cả ở ngoài phạm vi thiết
kế của nhà và công trình.
Số lượng hố khoan
trong phạm vi các nhà và công trình phụ thuộc vào tầm quan trọng và kích thước
của nhà và công trình, cũng như điều kiện, đặc điểm, mức độ phát triển karst.
Khoảng cách giữa các hố khoan được chấp nhận trong khoảng 20 50m .
Trong khu vực
phân bố đá cứng và nửa cứng ở độ sâu không lớn (dưới 20m), dưới nền nhà và công
trình ở cấp quan trọng ( cấp I-.II) cần phải tiến hành khoan-khai đào chi tiết
hơn, khoảng cách giữa các hố khoan là 10-20m và nhỏ hơn, đồng thời cũng phải
khoan trực tiếp dưới các móng riêng biệt tại khu vực phát triển karst mạnh để
đánh giá chính xác khả năng ổn định của diện tích xây dựng. Các hố khoan phải
cắm sâu vào đá cứng-phong hoá nhẹ không dưới 12m.
Nếu chiều dày
tầng phủ và tầng đá karst lớn hơn 30 50 m, chiều sâu
của các hố khoan phải được luận chứng riêng trong đề cương khảo sát. Dưới nền
nhà và công trình có tầm quan trọng cấp I-II, 1/3 số hố khoan khảo sát phải cắm
vào tầng đá phong hoá nhẹ 5m. Chiều sâu của các hố khoan còn lại được tính toán
theo yêu cầu khảo sát cho các trường hợp khảo sát thông thường khác.
6.4.2 Thăm dò địa
vật lý
Trong giai đoạn
thiết kế bản vẽ thi công sử dụng chủ yếu phương pháp đo sâu điện và các phương
pháp địa vật lý lỗ khoan nhằm khoanh định chính xác phạm vi phân bố các đới nứt
nẻ, các hang hốc karst. Trong tất cả các lỗ khoan sâu đều phải sử dụng các
phương pháp ĐVL lỗ khoan (đo lưu lượng nước lỗ khoan, đường kính lỗ khoan,
phóng xạ lỗ khoan, carota lỗ khoan, chiếu điện và chiếu âm giữa các lỗ khoan) .
6.4.3 Xuyên động -
xuyên tĩnh và các thí nghiệm hiện trường khác
Công tác thí
nghiệm hiện trường trong giai đoạn bản vẽ thi công được bổ sung để khoanh vùng
các đới xung yếu- dỡ tải trong đất dính và bở rời tầng phủ dưới móng công trình
và xác định các chỉ tiêu độ bền và biến dạng của chúng khi cần thiết. Các
phương pháp thí nghiệm bao gồm: xuyên đông, xuyên tĩnh cắt cánh, nén thành hố
khoan, nén và cắt, đẩy trong hố đào. Khối lượng thí nghiệm được luận chứng
trong đề cương khảo sát.
6.4.4 Nghiên cứu
ĐCTV
Nghiên cứu ĐCTV
trong giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công được bổ sung để chính xác hoá các
thông số ĐCTV (mực nước, gradien dòng thấm, hệ số thấm, hệ số dẫn nước, thành
phần hoá học, nhiệt độ, khả năng ăn mòn, động lực nước ngầm, quan hệ giữa các
tầng chứa nước với nhau và với nước mặt) cho dự báo biến đổi điều kiện ĐCTV và
giải quyết các bài toán thiết kế hệ thống hạ thấp mực nước, thiết kế các giải
pháp chống thấm.
Thí nghiệm ĐCTV
trong giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công chủ yếu thí nghiệm bơm hút cụm được bố
trí trong phạm vi hố móng và trực tiếp tại các vị trí thiết kế hệ thống chống
thấm, hệ thống hạ thấp mực nước, hệ thống thoát nước, … . Khối lượng thí nghiệm
bơm hút cụm ít nhất là 1 thí nghiệm cho mỗi tầng chứa nước karst trong mỗi vùng
có mức độ phát triển karst khác nhau (có tính đến thí nghiệm của giai đoạn
trước).
6.4.5 Lấy mẫu thí
nghiệm, thí nghiệm trong phòng và nghiên cứu thử nghiệm
Lấy mẫu cho thí
nghiệm trong phòng bao gồm mẫu đất, mẫu đá và mẫu nước từ các hố khoan và hố
đào.
Thí nghiệm các
chỉ tiêu cơ lý của đất đá được tiến hành cho tất cả các đơn nguyên địa chất
công trình đã phân chia trong phạm vi từng công trình độc lập hoặc nhóm công
trình. Số lượng thí nghiệm tối ưu (để xác định các giá trị tiêu chuẩn và các
giá trị tính toán) phải được tính toán và luận chứng cụ thể trong đề cương khảo
sát, phụ thuộc vào mức độ không đồng nhất của đất đá, độ chính xác yêu cầu
(xuất đảm bảo yêu cầu) thí nghiệm, cấp công trình xây dựng. Trong trường hợp
không có dữ liệu để tính toán khối lượng thí nghiệm tối ưu thì dưới mỗi móng
của công trình độc lập đối với mỗi đơn nguyên ĐCCT phải thí nghiệm không dưới
10 mẫu chỉ tiêu vật lý và trạng thái, 6 mẫu chỉ tiêu cơ học (kể cả các mẫu đã
thí nghiệm ở giai đoạn trước). Mẫu nước thí nghiệm lấy từ mỗi tầng ít nhất 3
mẫu (mỗi mùa) để xác định thành phần hoá học, khả năng ăn mòn của nước dưới
đất.
Trong giai đoạn bản vẽ thi công nếu xét
thấy cần thiết có thể tiến hành các nghiên cứu thử nghiệm trong phòng và mô
hình hoá phải theo đề cương bổ sung và được chủ đầu tư chấp thuận.
6.4.6 Quan trắc
định kỳ
Quan trắc định kỳ
bắt đầu từ giai đoạn khảo sát trước, phải được tiếp tục ở giai đoạn thiết kế
bản vẽ thi công. Lưới và nội dung quan trắc có thể được hiệu chỉnh theo kết quả
nghiên cứu thực tế.
6.4.7
Xử
lý số liệu, viết báo cáo
Tất cả các số liệu
khảo sát hiện trường, thí nghiệm trong phòng, nghiên cứu thử nghiệm, quan trắc
định kỳ phải được xử lý-phân tích và hệ thống hoá, đảm bảo đầy đủ số liệu để
giải quyết các mục tiêu đặt ra ở mục 6.1. Báo cáo kỹ thuật bao gồm 2 phần:
thuyết minh và phụ lục.
Nội dung của phần
thuyết minh như sau:
a) Phần mở đầu:
Nội dung như mục 5.4.9 a;
b) Phần tổng quan:
Nội dung như mục 5.4.9 a;
c) Điều kiện ĐCCT
khu vực nghiên cứu:
Trình bày và phân
tích các yếu tố điều kiện ĐCCT và hiện trạng phát triển karst theo nhiệm vụ
khảo sát ĐCCT giai đoạn thiết kế kỹ thuật ( mục 6.2 )
d) Đánh giá điều
kiện địa chất công trình:
Đánh giá - dự báo
bổ sung quy luật (khả năng và cường độ) phát triển karst(nếu cần thiết); đánh
giá bổ sung hiện trạng biến dạng bề mặt đất và phát triển karst ngầm khu vực dự
kiến xây dựng (nếu cần thiết); đánh giá bổ sung mức độ ổn định của diện tích dự
kiến xây dựng do karst (chính xác hoá); trên cơ sở của những kết quả khảo sát,
trong báo cáo khảo sát phải có kiến nghị chính thức về các giải pháp xử lý
karst, kiến nghị về các nội dung quan trắc tiếp theo (nếu cần thiết).
e)
Kết luận: Trình bày ngắn gọn những luận điểm cơ bản khuyến nghị chính thức về
thiết kế nền móng công trình và xử lý karst. Dự kiến các nội dung quan trắc ở
giai đoạn xây dựng và sử dụng công trình (nếu cần thiết).
f) Danh mục tài
liệu tham khảo.
Chú ý: Tuỳ thuộc
vào tính chất tài liệu thu được trong quá trình khảo sát mà có thể sửa đổi cấu
trúc báo cáo cho phù hợp.
Phần phụ lục cần có:
a) Các bản vẽ: Nội
dung như mục 5.4.9, phần phụ lục;
b) Các biểu bảng:
Nội dung như mục 5.4.9, phần phụ lục ;
c) Tài liệu gốc:
Nội dung như mục 5.4.9, phần phụ lục;
(tham khảo)
Đánh
giá điều kiện địa chất công trình trong vùng karst
A1 Phân vùng địa
chất công trình lãnh thổ theo điều kiện, mức độ và đặc điểm phát triển karst.
A1.1 Trên cơ sở của
những kết quả khảo sát có thể phân vùng lãnh thổ karst theo cường độ phát triển
các hố sập mặt đất và đường kính trung bình của các hố sập (bảng A1, A2).
Bảng A1 -
Phân vùng lãnh thổ phát triển karst theo cường độ phát triển các hố sập mặt đất
|
Phạm trù
ổn định lãnh thổ phát triển karst
|
Cường độ
phát triển các hố sập mặt đất (hố/km2.năm)
|
Vùng I
Vùng II
Vùng III
vùng IV
Vùng V
Vùng VI
|
Trên 1.0
Từ 0.1 đến 1.0
Từ 0.05 đến 0.1
Từ 0.01 đến
0.05
Nhỏ hơn 0.01
Không có khả
năng sập mặt đất do karst
|
Bảng A.2 Phân vùng
lãnh thổ phát triển karst theo đường kính trung bình của các hố sập mặt đất
|
Phạm trù ổn định
lãnh thổ phát triển karst
|
Đường kính trung
bình của các hố sập, m
|
A
B
C
Đ
|
lớn
hơn 20
từ 10 đến 20
từ 3 đến 10
nhỏ hơn 3
|
A1.2 Phân vùng địa chất công trình
là cơ sở đánh giá vùng lãnh thổ phát triển karst phục vụ xây dựng. Các kết quả
phân vùng giúp cho các đơn vị thiết kế xác định mức độ phù hợp của phần diện
tích đã chọn cho công tác xây dựng nhà và công trình, lựa chọn và thiết kế các
biện pháp bảo vệ hữu hiệu nhất trong những trường hợp cụ thể.
A1.3 Các yêu cầu
đối với phân vùng được xác định bằng tỷ lệ của nó, đồng thời phụ thuộc vào các
điều kiện tự nhiên và nhu cầu đặc thù của bài toán thiết kế. Tỷ lệ phân vùng
được lựa chọn thuộc vào giai đoạn thiết kế.
A1.4 Phân
vùng được mô tả trên bản đồ tỷ lệ đã chọn, tỷ lệ này xác định các thang bậc
phân chia lãnh thổ (vùng, khoảnh, ..) và chi tiết phân chia .
A1.5 Phân vùng được thực hiện :
a) Theo
điều kiện phát triển karst, có tính đến các điều kiện xuất hiện chúng trên mặt
đất;
b) Theo
mức độ và đặc điểm phát triển karst, bao gồm cả mức độ và đặc điểm xuất hiện
karst trên mặt đất.
Phân chia các
vùng, khu, khoảnh v.v.. được tiến hành theo cách xếp chồng bản đồ mức độ và đặc
điểm phát triển karst lên trên bản đồ điều kiện phát triển của nó, đối chiếu và
kết hợp chúng. Cần chú ý rằng các ranh giới phát triển karst không phải lúc nào
cũng trùng khớp với các ranh giới địa chất và địa mạo, nhiều khi sự phát triển
karst tiến sát đến các ranh giới đó.
A1.6. Cơ sở
cơ bản của phân vùng là phân tích lịch sử địa chất về điều kiện phát triển
karst. Có bốn điều kiện như vậy ( mục 1.4.1).
Ngoài
ra, phân vùng theo điều kiện phát triển karst cần phải lưu ý các điều kiện phát
triển xói ngầm, dịch chuyển và sập lở của đất đá cũng như các quá trình khác
tham gia vào sự hình thành hang hốc, các đới bị phá huỷ và dỡ tải trong các đá
karst và tầng phủ, đồng thời cũng phải lưu ý tới sự hình thành các hố sập và
lún bề mặt đất.
A1.7. Trong phân
vùng cần nghiên cứu và sử dụng các quy luật phát triển karst. Quy luật được
phân loại thành: quy luật chung, quy luật khu vực và quy luật địa phương ở các
cấp độ khác nhau.
A1.8. Những quy
luật chung quan trọng nhất cần tính đến trong phân vùng là:
a. Sự phát
triển tích cực của karst trong các đá hoà tan diễn ra ở các đới có sự trao đổi
nước tích cực;
b. sự phát
triển karst được xác định bởi toàn bộ lịch sử phát triển của nó trong quá khứ,
hiện tại và tương lai. Trong đó, rút ra được một loạt các quy luật chung khác như:
mức độ phát triển karst giảm theo độ sâu (với các điều kiện khác là tương
đương); karst phát triển mạnh hơn ở gần thung lũng và giảm dần theo hướng đến
đường phân thuỷ; karst phát triển và phân bố trong các đới nứt nẻ mạnh, đới phá
huỷ kiến tạo, dưới mực ăn mòn cơ sở.
A1.9. Để phân vùng
theo điều kiện phát triển karst, nên lập bộ bản đồ với một tỷ lệ thích hợp: các
bản đồ địa chất, cấu trúc-kiến tạo, địa mạo, và địa chất thuỷ văn (bao gồm cả
thuỷ địa hoá ).
A1.10. Để phân
vùng trước hết phải phân chia ranh giới lãnh thổ các kiểu karst theo thành phần
thạch học và đặc điểm thế nằm. Muốn vậy, trước hết phải phân chia và khoanh
vùng các thành hệ chứa các đá hoà tan có xét đến tuổi của chúng, phân chia các
khu vực nâng, hạ, các đới phá huỷ kiến tạo, các đới nứt nẻ mạnh, các khu vực có
độ dầy và độ thấm nước tầng phủ khác nhau, các yếu tố cấu trúc địa hình-địa mạo
(bề mặt san bằng, sườn dốc thung lũng, thềm v.v..) và cuối cùng là các khu vực
có chế độ thuỷ động lực khác nhau và cường độ trao đổi nước trong các đá karst
khác nhau. Phân
chia các thời kỳ phát triển karst.
Nội dung như trên
là đủ để phân vùng lãnh thổ theo điều kiện phát triển karst ở tỷ lệ 1:50 000 -
1:25 000. Phân vùng tỷ lệ lớn hơn phải phân chia tỷ mỷ hơn nữa.
Phân bố của các
thành hệ chứa đá hoà tan thường được khống chế bởi các cấu trúc kiến tạo ở các
cấp bậc khác nhau.
A1.11. Trên bản đồ
phân vùng tỷ lệ 1:50 0001:25000, lãnh thổ
nghiên cứu được chia thành các vùng: không phát triển karst, phát triển karst
mạnh, trung bình và yếu. Vùng không phát triển karst là vùng không có đất đá
hoà tan, hoặc bị phủ bởi đất đá không thấm nước, không hoà tan tương đối dày. Ở
các khu vực đồng bằng, nơi phát triển karst thường liên quan chặt chẽ với sự
phát triển địa hình và mạng sông ngòi, bởi vì mạng sông ngòi và địa hình -địa
mạo liên quan trực tiếp với cấu trúc kiến tạo ở các bậc khác nhau, các đới phá
huỷ, nứt nẻ mạnh.
A1.12. Mỗi vùng
hoặc khu được phân chia trong bản đồ phân vùng tỷ lệ 1: 50 000 1: 25 000 phải được chú giải đầy đủ
về: loại karst, điều kiện địa chất, địa mạo, địa chất thuỷ văn cùng với các mặt
cắt tương ứng, mức độ và đặc điểm phát triển karst, đặc điểm biểu hiện karst
trên bề mặt đất.
Mức độ phát triển
karst và ổn định lãnh thổ cho phép được đánh giá định tính hoặc định tính – nửa
định lượng trên cơ sở tương tự địa chất.
A1.13. Để phân vùng ở tỷ lệ 1:10 000
và lớn hơn, đối với mỗi tầng trầm tích và mỗi tầng địa chất thuỷ văn nên thành
lập riêng các bộ bản đồ bao gồm: địa hình bề mặt và chiều dày của tầng, ranh
giới của các loại đá (tướng đá), đặc tính thấm, mực nước, thành phần hoá học,
đặc tính ăn mòn của nước. Thành lập các bản đồ cấu trúc kiến tạo, địa mạo, bản
đồ phát triển karst ngầm và trên mặt, các mặt cắt ĐCCT, ĐCTV. Trên cơ sở phân
tích các tài liệu đó phân chia lãnh thổ nghiên cứu thành các khu vực theo điều
kiện, mức độ và đặc điểm phát triển karst.
Phân vùng
theo điều kiện phát triển karst được tiến hành dựa trên những dấu hiệu sau (xem
thêm mục A1.10):
a) Phân bố
các tầng trầm tích của đá karst, tuổi, độ dày, cấu trúc, thành phần và các tính
chất cơ-lý của chúng.
b) Phân bố
của các tầng trầm tích của lớp phủ, tuổi, độ dày, cấu trúc, thành phần, tính
thấm nước cũng như các tính chất cơ-lý khác của chúng.
c) Điều
kiện thế nằm của đá karst và tầng phủ, cấu trúc kiến tạo và các đới yếu, địa
hình karst cổ trũng sâu tuổi khác nhau.
d) Các
yếu tố địa mạo (thềm sông, sườn dốc thung lũng, bề mặt phân thuỷ có độ tuổi và
cấu tạo khác nhau.
e) Điều
kiện địa chất thuỷ văn phát triển karst và các biểu hiện của nó trên mặt đất.
Phân vùng
theo mức độ và
đặc điểm karst tiến hành theo chỉ dẫn ở các mục A2.1A2.22 và A5.1A5.14. Đánh giá múc độ
phát triển karst bề mặt và độ ổn định của lãnh thổ ở các tỷ lệ 1:10 000 và lớn
hơn phải là định lượng theo mục A6.1A6.29.
Khi phân vùng cần
xét đến quy luật phân bố và phát triển karst. Ngoài những quy luật đã chỉ ra ở
mục A1.8, nên chú ý thêm một số điểm sau: karst thường phát triển ở những nơi
mà độ thấm nước bề mặt tương đối dễ dàng, những nơi mà tầng cách nước bị vát
mỏng tạo nên các cửa sổ thuỷ văn (nước ở tầng nằm trên xuống các tầng nằm
dưới), hoặc ở sườn các thung lũng. Karst nhiều khi phát triển ở những thềm
sông, suờn dốc của các thung lũng cổ cũng như phần còn lại cuả các đá hoà tan ,
theo các đới tuyến tính phá huỷ kiến tạo và nứt nẻ mạnh và đặc biệt là với các
chỗ giao nhau của chúng.
A1.14.Phương pháp
vi phân vùng, chính xác và chi tiết hoá (ở các tỷ lệ lớn hơn 1:2000) phương
pháp đánh giá mức độ phát triển karst và mức độ ổn định các khu vực xây dựng
các toà nhà và công trình riêng biệt được đề cập đến ở phần sau (các mục A7.1A7.21).
A1.15.
Trong phân vùng địa chất công trình và dự báo độ ổn định lãnh thổ nên áp dụng
phương pháp định lượng đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên đến việc phát
triển karst và cường độ tạo các hố sụt karst, trong đó nên sử dụng các phương
pháp phân tích tương quan nhiều chiều.
A2. Đánh giá trạng
thái của đất đá và các biểu hiện của karst ngầm
A2.1 Đánh giá
trạng thái của đất đá và các biểu hiện karst ngầm cần thiết để xác định khả
năng ổn định của lãnh thổ nghiên cứu và các khu đất xây dựng các nhà và công
trình độc lập, đồng thời cũng để tính toán nền móng, để đánh giá điều kiện địa
chất thuỷ văn xây dựng và khai thác sử dụng công trình, để dự báo khả năng và
hoạt tính phát triển karst trong tương lai, thiết kế các biện phát chống karst
.
A2.2 Kết quả khảo sát
phải đảm bảo đánh giá về mức độ nứt nẻ, độ rỗng và các tính chất cơ-lý khác của
đất đá và mức độ phát triển karst .
A2.3 Các biểu hiện
của karst ngầm bao gồm: các khe nứt mở rộng do hoà tan đá karst; các lỗ rỗng do
hoà tan; các loại hang hốc karst; các đới bị phá huỷ và dỡ tải; bề mặt hoà tan
của mái, nền và sườn các lớp hoặc thấu kính đá karst; các phá huỷ thế nằm đất
đá do dịch chuyển và sụt đất bên trên các hang hốc karst, trên các đới bị phá
huỷ và dỡ tải; các phễu và các dạng địa hình cổ karst trên mặt đất.
Các biểu
hiện của karst ngầm phát triển không chỉ trong tầng đá hoà tan mà còn trong tầng
phủ, ở đó cũng hình thành các phá huỷ thế nằm của đất đá do sự chuyển dịch và
sụt đất, các đới bị phá huỷ và dỡ tải, các hốc, các khe nứt bị rửa xói bằng các
dòng thấm, các giếng rửa lũa, lún và sụt đất.
A2.4 Đánh giá nứt nẻ
của đất đá bao gồm:
a) Xác định
hệ thống khe nứt chủ đạo và các đới nứt nẻ.
b) Xác
định các hệ thống khe nứt khu vực, hệ thống khe nứt cục bộ và các đặc điểm của
chúng như: hình thái, nguồn gốc, tuổi, hệ thống phân cấp khe nứt;
c) Xác
định mức độ nứt nẻ với mục đích đánh giá định lượng về mức độ phá huỷ của
chúng, và phân vùng theo mức độ nứt nẻ;
d) Đánh
giá ảnh hưởng các khe nứt và hệ thống khe nứt (khe nứt và hệ thống khe nứt có
vai trò như những mặt yếu và đới suy giảm) đến độ bền, độ biến dạng, độ ổn
định, độ thấm nước và độ karst hoá. Để giải quyết những bài toán thực tế thì
việc xác định mức độ và đặc điểm lấp nhét các khe nứt rất quan trọng.
Cần phải phân biệt
các khe nứt karst và không karst. Các khe nứt karst có đặc điểm là có bề rộng
không cố định và có các dấu vết tác động của nước (bề mặt bị ăn mòn hay ngược
lại được làm bằng phẳng, có các máng, rãnh, hố tròn, các tạp chất khó hoà tan
được nhô trong đá).
A2.5 Tại vết lộ,
mỗi hệ thống khe nứt được đặc trưng bởi các yếu tố sau: a) mật độ khe nứt thể
hiện bằng khoảng cách giữa các khe nứt lân cận của hệ thống (a, cm); b) bề rộng
khe nứt (
a, cm); c) Bề dài các khe nứt trong
mặt phẳng vết lộ (1,cm); d) góc dốc bề mặt khe nứt (
);
e) phương vị hướng cắm mặt khe nứt (
).
A2.6 .Để định
lượng mức độ nứt nẻ của đất đá, nên sử dụng các chỉ tiêu sau:
a) Tần số
hay mô-đun nứt nẻ là số khe nứt trung bình trên 1m đào theo hướng vuông
góc với mặt phẳng khe nứt đang xét.
b) Độ chia khối
là số lượng các tảng đá (mẩu ) có trong 1m3 đá
c) Độ chia khối
đơn vị là kích thước trung bình của các tảng đá, tính bằng dm3
d) Hệ số rỗng
nứt nẻ là quan hệ phần trăm của tổng diện tích khe nứt 
với diện tích bề mặt đá đo vẽ S:
(A1)
e) Độ rỗng nứt
nẻ là quan hệ thể tích lỗ hổng các khe nứt với tổng thể tích khối đá
(A2)
Trong đó: 
- là độ rỗng nứt nẻ tính bằng phần
trăm;
- là khoảng cách giữa các khe nứt
trong hệ;
- là độ rộng các khe nứt trong hệ ;
n - là số lượng
các hệ nứt.
A2.7 Sử lý các số
liệu về nứt nẻ bao gồm việc sử lý các số đo ở từng điểm quan trắc và hệ thống
hoá toàn bộ tài liệu. Việc sử lý các số đó ở mỗi điểm quan trắc gồm xây dựng
biểu đồ và tính toán các thông số nứt nẻ.
A2.8 Nghiên cứu
nứt nẻ, tính toán các thông số nứt nẻ phải thực hiện riêng rẽ đối với mỗi yếu
tố cấu trúc, đối với mỗi loại đất đá, đối với mỗi vùng biến đổi ngoại sinh.
A2.9 Nên lập các
bản đồ độ nứt nẻ với các mặt cắt thích hợp và trong trường hợp cần thiết với
các biểu đồ khối. Để thành lập bản đồ nứt nẻ có thể lấy sơ đồ cấu trúc địa chất
và bản đồ thạch học - trầm tích làm cơ sở. Trên bản đồ này chia ra các khu và
các đới có đặc điểm khác nhau về mức độ nứt nẻ, đặc biệt là các đới có độ nưt
nẻ cao và rất cao. Các bề mặt và các đới xung yếu do các khe nứt, các hệ và đới
nứt tạo nên sẽ được biểu diễn trên bản đồ và trên các mặt cắt. Các đưòng phương
phát triển của các hệ khe nứt chính, các kết quả sử lý trên đồ thị các số liệu
về nứt nẻ ở một số điểm và một số khu cũng được mang lên bản đồ.
A2.10 Lỗ rỗng
được coi là những khoảng rỗng kích thuớc dưới 0,2 cm. Có thể phân biệt lỗ rỗng
nguyên sinh và lỗ rỗng thứ sinh.
Lỗ hổng là
các khoảng rỗng kích thước từ 0,220 cm. Chúng có thể
hình thành không chỉ ở các đới trao đối nước tích cực mà còn ở các đới trao đổi
nước chậm do ảnh hưởng thoát nước của các đáy bào mòn từ xa.
Hang-hốc là các khoang rỗng
có kích thước lớn hơn 20cm.
A2.11 Độ rỗng và
hệ số rỗng được xác định theo kết quả thí nghiệm các mẫu đá trong phòng. Nên
xác định riêng từng loại lỗ rỗng kín (nếu lỗ rỗng cách ly nhau và không liên hệ
lẫn nhau và không liên hệ với môi trường bên ngoài) và lỗ rỗng mở.
Độ rỗng và hệ số
rỗng đặc trưng cho sự tồn tại trong đá không chỉ lỗ rỗng mà cả lỗ hổng. Do đó
khi sử dụng những chỉ tiêu này cần chỉ ra mức độ lỗ hổng.
A2.12 Dựa vào lõi khoan
người ta xác định hệ số tuyến tính lỗ hổng và hệ số thể tích độ rỗng - độ hổng
mở . Hệ số thể tích độ rỗng - độ hổng mở phù hợp với độ rỗng mở của đá xác định
trong phòng thí nghiệm.
Tại các
vết lộ, cũng nên xác định thêm hệ số diện tích độ hổng, đó là tỷ số giữa tổng
diện tích lỗ hổng và diện tích bãi tính toán (tính bằng phần đơn vị hay %).
A2.13 Mức
độ karst hoá đất đá được đặc trưng trước hết bởi tồn tại các hang hốc karst
cũng như các khe nứt mở rộng do hoà tan, ở đây cần chú ý phân biệt các hang hốc
và khe nứt không được lấp nhét, được lấp một phần, được lấp toàn bộ và được hàn
gắn, trám hoàn toàn (bằng canxit, anhydrit, thạch cao và nhiều chất khoáng
khác). Những loại đầu là nguy hiểm nhất (với các điều kiện khác là như nhau).
Việc phân
chia các đới bị phá huỷ, dỡ tải và các đới lỗ hổng được hình thành trong các đá
phủ và hoà tan do ảnh hưởng của sự phát triển karst có ý nghĩa quan trọng đối
với việc đánh giá mức độ karst hoá, khả năng chịu tải của nền nhà và công
trình, cũng như nguy cơ xuất hiện sụt, lún các lớp và bề mặt đất. Tuy nhiên cần
chú ý rằng việc hình thành các đới này không chỉ bởi sự phát triển karst mà còn
bởi các quá trình khác (các đới phong hoá liên quan với thời kỳ lục địa, gián
đoạn trong quá trình tích tụ trầm tích, các biến đổi biểu sinh khác nhau). Như
vậy, chỉ số phá huỷ (mục A2.17), độ rỗng, độ hổng và dung trọng thấp của đá
không phải lúc nào cũng là những dấu hiệu về độ karst hoá của chúng.
A2.14 Các
hang hốc karst được xác định theo các dữ liệu khoan, khai đào cũng như các công
tác địa vật lý, trong đó các hang hốc được phát hiện bằng các phương pháp địa
vật lý trong khoảng không gian gần và giữa các lỗ khoan phải được kiểm tra bằng
việc khoan.
Để xác
định các đặc tính định lượng của các đới phá huỷ và dỡ tải trong các hệ tầng đá
karst và tầng phủ, song song với công tác khoan và mô tả lõi khoan, nên áp dụng
phương pháp phóng xạ và các phương pháp carota khác, tiến hành lấy mẫu và xác
định các chỉ tiêu phân loại tính chất đá (dung trọng, độ ẩm, độ rỗng -đối với
tất cả các đất, thành phần hạt - đối với cát và đất hạt to, các giới hạn dẻo và
độ sệt - đối với đất sét), sử dụng tối đa khả năng của xuyên. Xác định các chỉ
tiêu tính toán của đất đá trong trường hợp cần thiết, nhưng cũng cần chú ý đến
tính không đồng nhất khá cao của các đá karst và đất đá bị phá huỷ.
A2.15 Các
số liệu về hang hốc karst và đới phá huỷ được phát hiện trong khi khoan nên đưa
về bảng với các mục (cột) sau:
a) Số hiệu lỗ
khoan;
b) Độ sâu lỗ khoan
(m);
c-e) Chiều sâu
khoan được trong hệ tầng đá karst : từ - đến (m), độ dày (m), chỉ số địa chất.
f-i) Các hang hốc
karst đã gặp: số lượng (cái), ở độ sâu từ - đến (m), kích thướctheo phương
thẳng đứng (m), đặc điểm lấp nhét;
j-m) Các đới bị
phá huỷ đã gặp: số lượng (đới), ở độ sâu từ - đến (m), kích thước theo phương
thẳng đứng (m), trạng thái đá.
Bảng này cho phép
phân chia các đới có mức độ phát triển karst khác nhau và đánh giá định lượng
về chúng. Các số liệu xuyên trong các đới dỡ tải cũng nên đưa vào bảng tương
tự.
A2.16 Các số liệu
thực tế về vị trí và kích thước hang hốc karst lộ, các đới bị phá huỷ và dỡ tải
sẽ được sử lý về mặt thống kê để nghiên cứu sự phân bố của chúng theo kích
thước, theo diện, độ sâu và theo các tầng thạch học-trầm tích.
A2.17 Để đánh giá
định lượng mức độ phát triển karst ngầm, phải sử dụng các dữ liệu khoan đưa ra
ở mục trên để tính riêng cho từng đới hoặc tầng thạch học-trầm tích các chỉ
tiêu phát triển karst như: chỉ tiêu karst hoá ( Ps), chỉ tiêu phá huỷ (Pp).
Chúng được tính dưới dạng tỷ số giữa độ dài tổng cộng các hang hốc karst và
tổng chiều dài đới bị phá huỷ trên tổng chiều dài đã khoan vào các đá karst của
tầng thạch học -trầm tích hay của đới phát triển karst đang nghiên cứu.
A2.18 Nếu quá
trình hoà tan đá tập trung tại chỗ tiếp xúc với các tầng trầm tích nằm trên,
giá trị hạ thấp tuyệt đối mái của tầng đá karst được tính như sau:
(A3)
và hệ số hạ thấp
trung bình (Kcp ) và hệ số hạ thấp lớn nhất (Kmax ) của
nó:
(A4)
(A5)
Trong đó: mmax,
mmin, và mcp lần lượt là độ dày cực đại, cực tiểu và
trung bình của hệ tầng đá karst.
A2.19 Độ karst hoá
của đá cũng được đánh giá theo các dữ liệu gián tiếp: mức độ hao hụt dung dịch
khoan, tỷ lệ lấy được lõi khoan, các đặc điểm địa chất thuỷ văn và địa vật lý,
thành phần hoá học của nước ngầm.
A2.20 Ngoài ra,
nên sử dụng phương pháp địa hoá dự báo các đới karst hoạt động mạnh. Phương
pháp này dựa vào khả năng dịch chuyển cao của stronti (Sr) oxit kali và natri.
Thành phần
stronti trong các hệ tầng đá sulphat và carbonat có các điều kiện thành tạo cao
hơn phông chung đá trầm tích. Tuỳ thuộc vào mức độ tích cực của quá trình
karst, thành phần stronti trong các đá thay đổi trên nền chung của thành phần
trung bình của nó trong tầng đá karst nói trên. Càng đến gần đới karst tích cực
thì thành phần trung bình stronti càng giảm, giảm đến cực tiểu ngay tại đới,
trên mái và đáy của hang hốc karst.
Hàm lượng tổng
các oxit kali và natri trong các đá sulphat và carbonat thay đổi theo quy luật
như trên đối với stronti.
A2.21 Trên các mặt
cắt địa chất công trình phải chỉ ra: các lỗ khoan, các tầng thạch học- trầm
tích và đơn nguyên địa chất công trình; tính chất cơ-lý của đá, vị trí lấy mẫu
nguyên trạng; các đới có độ nứt nẻ khác nhau, các khe nứt lớn độc lập; các
khoảng hấp phụ dung dịch khác nhau trong quá trình khoan; mực nước, các thông
số địa chất thuỷ văn, các dữ liệu về thành phần hoá học của nước ngầm; các hang
hốc karst được khám phá có chỉ rõ đặc điểm lấp nhét, các đới bị phá huỷ và dỡ
tải, độ lỗ hổng của đá; ranh giới các khu vực có mức độ phát triển karst khác
nhau; các dữ liệu khảo sát địa vật lý.
A2.22 Trên bản đồ karst
ngầm cần phải thể hiện: ranh giới phát triển của các kiểu mặt cắt địa chất -
thạch học khác nhau của tầng đá karst; các đới xung yếu kiến tạo; các lỗ khoan
và các hố khai đào tìm thấy và không tìm thấy hang hốc karst, tại tầng nào bắt
gặp các hốc, số lượng, kích thước và đặc điểm lấp nhét; các đới phá huỷ và dỡ
tải phát hiện bằng các lỗ khoan, các hố khai đào, xuyên, carota, tại tầng nào,
độ dày; ranh giới phân bố và độ dày các đới có mức độ phát triển karst khác
nhau. Trong trường hợp cần thiết phải thể hiện trên bản đồ những số liệu địa
vật lý, địa chất thuỷ văn, v.v.. Trong trường hợp có vài tầng thạch học- trầm
tích đá karst thì lập các bản đồ karst riêng cho từng tầng.
A3. Đánh giá điều kiện thuỷ văn và địa
chất thuỷ văn trong vùng karst
A3.1 Đánh giá điều
kiện thuỷ văn và địa chất thuỷ văn cần xét đến các tính chất đặc thù đối với
vùng karst: tính thấm của đá karst hoá cực kỳ không đồng nhất, nhiều khi lại
rất cao; hệ số thấm của dòng ngầm lớn; tồn tại các hố hút nước mặt cục bộ ở
những nơi có địa hình trũng thấp, ở các lòng sông, lòng suối; tồn tại các hố,
ao, hồ kín tích nước; có thể tồn tại trong vùng karst các tầng, hoặc các đới
chứa nước cục bộ; quan hệ giữa các đới, các tầng chứa nước và các dòng ngầm rất
phức tạp và đa dạng; có thể tồn tại các phễu hạ thấp mực nước ngầm cục bộ; có
thể tồn tại các nguồn xuất lộ nước karst rất lớn;tốc độ dòng chảy và thành phần
hoá học của nước ngầm có thể biến đổi rất mạnh trên một đoạn ngắn; chế độ thuỷ
động lực và thuỷ hoá nước karst rất phức tạp; vật liệu từ hang hốc và khe nứt
karst ở chỗ này có thể bị mang đi và bồi lắng tại một chỗ khác;
A3.2 .Đánh giá các
điều kiện thuỷ văn bao gồm:
a) Khoanh vùng và
đánh giá đặc điểm tích nước của các trạm tích nước với quy mô khác nhau, trong
đó có cả các trạm tích nước cục bộ tù đọng;
b) Xác định các hố
thu nước mặt, lưu lượng và chế độ hút nước;
c) Xác định các
khu vực sông cấp nước cho tầng đá karst và các khu vực sông được cấp từ nước
ngầm;
d) Các số liệu về
chế độ mức nước, nhiệt độ, dòng chảy, tổn thất và được bổ xung của các con sông
trên các khu đã chọn, các mô-đun dòng chảy hàng tháng, hàng năm và cực trị.
e) Xây dựng
đồ thị biến đổi lưu lượng nước và mô-đun dòng chảy theo chiều dài các
con sông theo các kết quả quan sát đồng bộ.
f) Xác
định chế độ hồ ao. Nghiên
cứu các thành phần và thực hiện các tính toán cân bằng nước.
A3.3 Đánh giá điều
kiện địa chất thuỷ văn bao gồm:
a) Đánh giá diện
phân bố, điều kiện thế nằm, độ dày và cấu trúc phức hệ ĐCTV và các tầng chứa
nước, các thông số ĐCTV của chúng (hệ số thấm v.v.), mức nước, nhiệt độ, thành
phần hoá học, chế độ, quy luật chuyển động của nước ngầm, điều kiện cấp nước và
thoát nước, mối quan hệ giữa các tầng chứa nước và với nước mặt.
b) Ảnh hưởng của
các yếu tố nhân sinh đến biến đổi điều kiện địa chất thuỷ văn. Cũng cần phải
phân chia trong tầng đá karst và đất tầng phủ đới có độ thấm nước khác nhau.
Điều quan trọng là phải đánh giá không chỉ các tầng chứa nước mà còn cả các
tầng cách nước với mục đích làm rõ vai trò bảo vệ của chúng.
c) Khả năng hoà
tan của nước ngầm và nước mặt đối với các đá karst và vai trò của chúng trong
phát triển karst, sụt, lún các lớp và mặt đất.Trong những truờng hợp phức tạp,
khi cần dự báo những biến đổi điều kiện địa chất thuỷ văn ảnh hưởng đến phát
triển karst do các yếu tố nhân sinh, cần tiến hành mô hình hoá trên máy tính.
A4. Phương pháp thuỷ địa hoá đánh giá khả
năng và cường độ phát triển karst
A4.1 Có thể thực hiện
đánh giá và dự báo khả năng và cường độ phát triển karst bằng những phương pháp
tính toán tương đối không phức tạp lắm dựa trên nguyên tắc nhiệt động học và
thuỷ động lực hoá học. Để kiểm tra kết quả tính toán, đặc biệt là khi cần thiết
giải những bài toán đặc biệt phức tạp và quan trọng thì cần áp dụng các nghiên
cứu thực nghiệm ở trong phòng.
A4.2 Để
tiến hành nghiên cứu thuỷ địa hoá karst phải sử dụng mạng lưới lỗ khoan quan
trắc định kỳ, thậm chí phải khoan thêm các lỗ khoan chuyên dụng (trong trường
hợp xây dựng những công trình đặc biệt quan trọng).Trong mỗi lỗ khoan lấy từ
2-3mẫu trực tiếp từ tầng đá karst và từ nơi tiếp xúc với chúng, mỗi mẫu
1-1.5lit. Các mẫu được lấy đồng thời cùng thời gian trên tất cả các điểm vài
lần trong một năm có tính đến các dao động theo ngày và theo mùa.
Phân tích
hoá học được thực hiện một phần trong các phòng thí nghiệm ngoài thực địa , một
phần trong các phòng thí nghiệm cố định. Ngoài thực địa bắt buộc phải xác định giá
trị pH, các thành phần không bền vững HCO3-,CO2
CO3 2-, Fe 2+ , Fe 3+,
NO2-, NO3 – (dùng phòng thí nghiệm
ngoài thực địa). Các thành phần còn lại Ca2+, Mg2+, Na+,
NH4 +, Cl-, SO4 2-, cặn
khô, K + và SiO2 được xác định tại các phòng
thí nghiệm cố định.
A4.3 Các giai đoạn
đánh giá thuỷ địa hoá quá trình phát triển karst như sau:
a) Nghiên cứu sự
cân bằng trong hệ nước ngầm – các đá karst cho phép suy luận về sự có mặt hay
vắng mặt của quá trình hoà tan đá tại điểm nghiên cứu vào thời điểm lấy mẫu
(A4.4A4.8).
b) Xác định lượng
đất đá hoà tan trong nước được dòng ngầm chuyển ra từ một đơn vị diện tích hay
đơn vị thể tích đá karst trong một đơn vị thời gian cho phép nhận định về quy
mô phát triển quá trình karst tại khu vực đang nghiên cứu (A4.9A4.10).
c) Xác định mức độ
xâm thực của nước ngầm đối với đá karst (có nghĩa là xác định lượng đá hoà tan
được trong nước có khả năng chuyển sang thể lỏng) cho phép nhận định về quy mô
phát triển quá trình karst tại mỗi điểm lấy mẫu và chọn ra những vùng phát
triển karst mạnh nhất (A4.11A4.12).
d) Xác định cường
độ hoà tan bề mặt tầng đá karst và vách các hang hốc, khe nứt (A4.13).
A4.4 Xác định có
hay không có sự cân bằng giữa nước ngầm và đá vôi thực hiện bằng cách tính tích
độ hoạt hoá ion canxi và carbonat (
. 
) và so sánh nó với tích độ hoà tan
carbonat canxi (
).
Tích các độ hoạt
hoá được tính theo phương trình sau:
(A6)
Trong đó: 
và 
-
là nồng độ milligram- đương lượng của ion canxi và carbonat theo các số liệu
phân tích hoá học.
- là hệ số hoạt hoá carbonat canxi
trung bình. Nó được xác định theo bảng A4 tuỳ thuộc vào độ lớn lực ion 
hay theo phương trình:
(A7)
Trong đó: là lực ion của dung dịch được tính
theo phương trình:
(A8)
Trong phương
trình này [X] là nồng độ milligram đương lượng
của tất cả các ion có trong dung dịch, Z là hoá trị tương ứng của các ion đó.
Giá trị tích độ
hoà tan carbonat canxi bằng 4,38.10-9 . Các hệ số hoạt hoá trung
bình có thể tham khảo bảng A3.
Bảng A3 - Các
hệ số hoạt hoá trung bình
|
STT
|
|
Hệ số hoạt hoá
trung bình
|
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
|
0.001
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0.050
0.055
0.06
0.065
0.07
0.075
0.08
0.085
0.09
0.095
0.1
0.125
0.15
0.2
0.25
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
2.0
|
0.783
0.559
0.446
0.392
0.338
0.308
0.278
0.260
0.242
0.227
0.212
0.202
0.192
0.184
0.177
0.168
0.160
0.156
0.152
0.147
0.143
0.130
0.118
0.094
0.084
0.075
0.066
0.060
0.054
0.052
0.050
0.049
0.048
0.047
|
0.613
0.312
0.200
0.157
0.115
0.096
0.078
0.068
0.059
0.052
0.046
0.041
0.037
0.034
0.031
0.028
0.026
0.024
0.023
0.022
0.021
0.018
0.015
0.01
0.008
0.006
0.005
0.004
0.003
0.003
0.003
0.003
0.003
0.003
|
0.783
0.559
0.443
0.388
0.333
0.299
0.265
0.246
0.228
0.213
0.199
0.188
0.177
0.170
0.159
0.154
0.145
0.14
0.135
0.13
0.126
0.112
0.099
0.073
0.062
0.052
0.041
0.035
0.029
0.026
0.023
0.021
0.020
0.012
|
A4.5 Xác định có
hay không có sự cân bằng giữa nước ngầm và dolomite thực hiện bằng cách tính
tích các hoạt tính của các ion canxi,ma-giê Mg và carbonat (
và so sánh nó với tích độ hoà tan
dolomite 
Tích các hoạt
tính được tính theo phương trình:
(A9)
Trong
đó: 
- là các nồng độ milligram- đương
lượng các ion canxi, ma-giê và carbonat theo các số liệu phân tích hoá học.
- là hệ số trung bình hoạt tính
dolomite được xác định từ bảng 6 tuỳ thuộc vào độ lớn lực ion .
Tích
độ hoà tan dolomite bằng 2.10-15
A4.6 Trong những
trường hợp khi xác định ion CO3- bằng các phương pháp
phân tích khó thực hiện, có thể tính nồng độ của nó trong dung dịch theo phương
trình:
(A10)
Trong đó: [HCO3-
] - là nồng độ milligram- đương lượng của ion HCO3-
theo các số liệu phân tích hoá học,
[pH] - là giá trị
pH theo các số liệu phân tích hoá học,
fcp -
là hệ số được xác định phụ thuộc vào giá trị lực ion theo bảng A4
A4.7 Trong trường
hợp tích các hoạt tính bằng hoặc lớn hơn tích độ hoà tan, hệ đang nghiên cứu sẽ
ở trạng thái cân bằng và nước ngầm sẽ không xâm thực đối với các đá karst (đá
vôi, dolomite).
Nếu tích các hoạt
tính nhỏ hơn tích độ hoà tan thì sẽ không có sự cân bằng và nước ngầm sẽ xâm
thực đối với các đá karst.
A4.8 Các số liệu
về có hay không có sự cân bằng giữa nước ngầm và các đá karst sẽ phục vụ cho
xây dựng bản đồ và mặt cắt thể hiện phạm vi phân bố của nước ngầm có khả năng
xâm thực đối với đá karst, có nghĩa là xác định những vùng có khả năng phát
triển karst vào thời điểm nghiên cứu.
Bảng A4 - Giá trị
lực ion và hệ số fcp
|
|
fcp
|
|
fcp
|
|
0.001
0.005
0.01
0.015
0.02
|
0.897
0.804
0.734
0.695
0.664
|
0.055
0.060
0.065
0.070
0.075
|
0.549
0.539
0.529
0.519
0.510
|
|
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0.05
|
0.642
0.618
0.609
0.588
0.574
0.564
|
0.080
0.085
0.090
0.095
0.100
|
0.503
0.494
0.488
0.482
0.480
|
A4.9 Lượng đất đá
hoà tan trong nước do nước ngầm chuyển ra từ một vùng đá karst nào đó có thể
được tính theo phương trình cân bằng sau:
(A11)
Trong đó: q - là lượng
đá hoà tan được (g) do nước ngầm chuyển ra từ một đơn vị diện tích khu vực
nghiên cứu trên một đơn vị thời gian;
- là lượng nước ngầm (m3 ), đi vào
ranh giới khu vực nghiên cứu trong cùng một đơn vị thời gian;
- là lượng nước (m3 ) đi từ bề mặt
vào nước ngầm trong giới hạn khu vực nghiên cứu;
- là hàm lượng trung bình của muối
(g/m3 ) tương ứng với đá karst (CaCO3 đối với đá vôi, 
đối
với đolomit) trong nước ngầm sau khi đi qua khu vực nghiên cứu;
COn
- là hàm lượng trung bình của muối (g/m3 ) trong nước ngầm tại thời điểm đi vào
khu vực nghiên cứu;
COa
- là hàm lượng trung bình của muối (g/m3) trong nước mặt xâm nhập vào tầng đá
karst trong khu vực nghiên cứu.
S - là diện tích
khu vực nghiên cứu địa chất thuỷ văn.
Các tính toán trên
đây áp dung cho điều kiện khi lượng nước đi vào khu vực nghiên cứu bằng lượng
nước đi ra qua ranh giới của nó.
A4.10 Trên cơ sở
lượng tính toán đất đá hoà tan được nước ngầm đưa ra ngoài, có thể tính chỉ số
hoạt hoá quá trình karst theo phương pháp của N.V. Rodinov. Chỉ số này dùng để
so sánh vận tốc phát trển karst ở các vùng khác nhau và được xác định theo công
thức:
(bằng phần trăm cho từng 1000 năm) (A12)
Trong đó: v - là
thể tích đất đá karst do nước ngầm đưa ra ngoài;
V - là thể tích khối
đá karst trong giói hạn khu vực nghiên cứu.
Để xác định một
cách định hướng chỉ số hoạt tính có thể sử dụng các phương pháp đánh giá gần
đúng lượng đất đá hoà tan được do nước ngầm đưa ra ngoài.
A4.11 Để xác định
mức độ xâm thực của nước ngầm đối với các đá carbonat nên sử dụng hai phương
pháp được coi là đơn giản nhất:
a) Dựa vào các
toán đồ của F.F. Laptev được dẫn trong “Sổ tay nhà địa chất thuỷ văn” và các
sách hướng dẫn khác có thể xác định được hàm lượng axit carbonic ăn mòn trong
dung dịch có khả năng biến carbonat canxi thành dung dịch.
b) Số lượng
carbonat canxi có khả năng chuyển sang dung dịch nước đang nghiên cứu được xác
định theo phương trình tích độ hoà tan carbonat canxi được đưa ra dưới dạng:
. 
=
0,0308 (A13)
Trong đó: 
- là sự thiếu hụt bão hoà nước do
carbonat canxi, tính bằng mg-đương lượng/l;
- là hệ số hoạt tính trung bình của
carbonat canxi được xác định theo bảng A4 hay theo phương trình (A7) ở mục
A4.4;
- là các nồng độ mg-đương lượng của
các ion canxi và carbonat theo các số liệu phân tích.
Nồng độ ion 
có thể được tính theo phương trình
(A10), phương trình này có xét đến thông số thuỷ địa hoá học quan trọng như pH
- đó là thông số đóng vai trò đáng kể trong việc xác định khối lượng carbonat
canxi bị hoà tan. Sau khi thay giá trị từ
mục A4.6 vào phương trình (A13) có thể dễ dàng tính được giá trị thiếu hụt bão
hoà .
Bài toán đánh giá
gần đúng lượng carbonat canxi có khả năng hoà tan được trong nuớc ngầm nhìn
chung không hiệu quả lắm và như thực tiễn đã chứng minh, nó khác biệt tương đối
lớn khi sử dụng các phương pháp gần đúng khác nhau. Do đó trường hợp cần chính
xác như vậy, phải thực hiện bằng phương pháp lập mô hình nhiệt động học trên
máy tính theo những chương trình viết sẵn cho công tác này.
A4.12 Các giá trị
thiếu hụt bão hoà nước ngầm đối với đá karst dùng để đánh giá quy mô phát triển
của karst ở từng điểm riêng biệt cũng như trên diện rộng thông qua việc xây
dựng bản đồ và mặt cắt xâm thực.
A4.13 Việc xác
định cường độ hoà tan bề mặt các tầng đá karst và các vách của hang hốc cũng
như khe nứt đòi hỏi có nghiên cứu đặc biệt.
A5. Đánh giá karst
bề mặt
A5.1 Đánh giá karst
bề mặt đựơc thực hiện theo kết quả điều tra karst trên mặt đất (đo vẽ karst)
kết hợp với những tài liệu khảo sát trước. Đánh giá karst bề mặt không chỉ định
tính mà còn cả định lượng.
A5.2 Karst bề mặt
được biểu hiện ở các loại hình karst phát triển và tồn tại trên mặt đất, tạo
thành các dạng địa hình karst tiêu biểu như: hào-rãnh karst (karra), hố thu
nước karst(panôra), phễu karst, thung lũng karst các loại,
A5.3 Các đặc điểm chính của biểu hiện
karst trên bề mặt là:
a) Hình
dạng (tướng mạo), kích thước, nguồn gốc, tuổi và giai đoạn phát triển;
b)Thành
phần, cấu trúc và tính chất đất đá nền và vật liệu lấp nhét;
c) Cấu
trúc địa mạo, đặc điểm xuất lộ nước, lớp phủ thổ nhưỡng, thảm thực vật, mối
quan hệ của chúng với các loại hình karst bề mặt.
A5.4 Mức
độ và đặc điểm phát triển karst bề mặt thay đổi theo thời gian do hình thành
các loại hình karst mới và trẻ hoá các loại hình đang tồn tại hoặc chúng bị
biến đổi và huỷ diệt do tác động của xói mòn và các quá trình khác. Có thể phải
đòi hỏi đánh giá karst bề mặt vào những thời điểm khác nhau.
A5.5 Để
đánh gía định lượng karst bề mặt (mức độ hư hại bề mặt do các biểu hiện karst),
có thể sử dụng các chỉ tiêu sau:
a) Mật độ các loại
hình karst - số lượng trung bình cho một đơn vị diện tích (cái trên km2)
(A14)
Trong đó: 
- là số lượng loại hình karst có mặt trên
khu vực tính toán (cái);
S - là diện tích
khu vực tính toán (km2).
b) Chỉ số diện
tích phát triển karst bề mặt
(A15)
Trong đó: 
- là tổng diện tích các loại hình
karst có mặt (m2);
S - là diện tích
khu vực tính toán (km2).
c) Chỉ số thể tích
phát triển karst
(A16)
Trong
đó: 
- là tổng thể tích các loại hình karst
(m3);
S - là diện tích
khu vực tính toán (km2).
Theo phương pháp đẳng xa, chỉ tiêu đánh
giá sự phát triển của karst bề mặt là khoảng cách và phương vị giữa 2 biểu hiện
karst bề mặt gần nhất.
A5.6 Các chỉ tiêu
phát triển karst bề mặt cần tính toán không chỉ theo tổng tất cả các loại hình
karst có mặt, mà còn phải tính riêng theo một số kiểu nguồn gốc thành tạo khác
nhau (phễu karst, hào-rãnh karst …).
A5.7 Những số liệu
cơ sở dùng để đánh giá định lượng karst bề mặt là bản đồ, danh mục và phiếu
biểu hiện karst trên bề mặt.
A5.8 Trong danh
mục (catalo) mỗi biểu hiện karst bề mặt (loại hình) được đánh số, ngày khảo
sát, đặt tên (kiểu nguồn gốc thành tạo), kích thước trên mặt bằng, độ sâu, tuổi
và đặc điểm sơ bộ (địa mạo, nguồn gốc, đá gốc, vật liệu lấp nhét, nguồn nước,
lớp phủ thổ nhưỡng, thảm thực vật). Nếu đến thời điểm khảo sát mà loại hình karst
không còn được bảo toàn (ví dụ bị lấp) thì phải có các ghi chú thích hợp.
Phiếu biểu hiện
karst khác với catalo không được coi là tài liệu báo cáo. Nó được lập ra để bổ
sung vào catalo để thuận tiện trong việc sử lý các tài liệu thực tế.
Trong catalo và
phiếu biểu hiện karst nhất thiết phải đưa vào các dữ liệu như thời gian tạo
thành, tất cả các truờng hợp sụt, lún mặt đất do karst được ghi nhận, cả những
truờng hợp nguyên sinh dẫn đến xuất hiện các phễu mới hoặc các loại hình karst
khác, cũng như những loại hình karst thứ sinh, trẻ hoá trở lại.
Các phễu karst
trong catalo và phiếu được phân loại theo nguồn gốc (A5.2) và tuổi hoặc theo
các dấu hiệu khác nữa (nếu cần thiết). Tuổi của chúng được xác định gần đúng
hoặc có thể chính xác hơn nếu có dữ liệu về thời gian tạo thành hoặc trẻ hóa
của chúng do hậu quả của sụt, lún mặt đất.
A5.9 Đối với mỗi
phễu, hố sụt, khoảng lún mặt đất do karst phải nhập vào catalo và phiếu biểu
hiện karst tỷ lệ giữa đường kính và độ sâu, diện tích mặt bằng và thể tích.
A5.10 Các diện
tích có mức độ phát triển karst bề mặt khác nhau được khoanh vùng trên bản đồ
karst bề mặt bằng những đường đẳng xa tính từ các phễu karst.
Để xây dựng đường
đẳng xa của phễu, xung quanh mỗi phễu dựng một đường tròn có bán kính lựa chọn
là Ri. Tại nơi mà khoảng cách giữa các phễu dưới 2Ri, những hình tròn được kẻ
nằm đè lên nhau, tạo thành một đường viền thống nhất, còn ở nơi mà khoảng cách
giữa các phễu lớn hơn 2Ri sẽ nhận được những hình tròn độc lập. Ranh giới của
các đường viền chung có đựợc, và các đường tròn độc lập sẽ là những đường đẳng
xa, tức là những đường mà mỗi điểm của chúng cách xa phễu gần nhất một khoảng
Ri.
Tuỳ thuộc vào
điều kiện địa phương , tỷ lệ bản đồ, nhiệm vu bài toán đặt ra mà bán kính xa Ri
được tính hoặc từ mép hoặc từ tâm phễu. Nếu các phễu trên bản đồ được biểu diễn
ở tỷ lệ của bản đồ ấy là các đường viền có kích thước đủ lớn, thì tốt nhất là
tính bán kính xa từ mép phễu. Trong trưòng hợp này các đường đẳng xa tính từ rìa
các phễu thật sự không tròn mà là các đường cong thể hiện đúng hình dạng của
các phễu đó ở khoảng cách Ri.
Các bán kính có
thể được lựa chọn theo các bội của khoảng cách mo-dun nào đó (ví dụ, với mo-đun
25 thì các bán kính sẽ là 25,50,75,…m). Tốt nhất nên lựa chọn khoảng cách
mo-đun tương ứng 2
5mm với tỷ lệ bản đồ. Ví dụ
bản đồ đẳng xa dẫn ở hình A1.
A5.11 Bản đồ đẳng
xa của phễu karst có thể dùng làm cơ sở phân vùng lãnh thổ theo mức độ và đặc
điểm phát triển karst bề mặt. Trên bản đồ có thể phân chia các khu vực có mật
độ phễu tập trung khác nhau. Ngoài ra, khi bán kính đẳng xa tăng lên thì các
phễu đơn lẻ liên kết lại thành nhóm, cụm, cánh đồng và vùng karst.
Tương tự như vậy
có thể xây dựng bản đồ đẳng xa của các loại hình karst bề mặt khác như:
hào-rãnh karst, …(trong truờng hợp cần thiết).
Bằng phương pháp
chồng ghép ranh giới các khu vực có mật độ phễu tập trung khác nhau (ở dạng các
đường đẳng xa) và ranh giới phân bố các loại hình karst bề mặt khác sẽ nhận
được bản đồ phân vùng lãnh thổ theo mức độ và đặc điểm phát triển karst bề mặt.
Bản đồ phân vùng
kể trên sẽ được chồng ghép với các bản đồ điều kiện phát triển karst và bản đồ
karst ngầm. Nếu bên trong một vùng được phân chia nào đó phát hiện được những
khác biệt cơ bản về điều kiện phát triển karst, về mức độ phát triển karst ngầm
thì vùng đó sẽ được chia ra thành các phần tương ứng và các ranh giới của chúng
được điều chỉnh.
A5.12 Đối với mỗi
một diện tích được phân chia trên bản đồ phân vùng (nhóm, cụm, cánh đồng,
vùng..) người ta tính các chỉ tiêu karst bề mặt (A5.5).
Giá trị của các
chỉ tiêu karst bề mặt tính toán cho các diện tích được khoanh vùng (các nhóm
karst, cụm karst, cánh đồng karst, vùng karst…) bởi các đường đẳng xa của các
biểu hiện karst giảm xuống theo quy luật tăng lên của bán kính.
A5.13 Đối với các
diện tích đã phân chia theo mức độ phát triển karst khác nhau phải tiến hành
phân tích thống kê các số liệu về các biểu hiện karst, dựng đồ thị phân bố các
phễu theo độ lớn đường kính và độ sâu, lựa chọn các đường cong lý thuyết phân
bố tương ứng, tính toán các đặc trưng thống kê (giá trị trung bình, giá trị
phân tán, tương quan giữa đường kính và độ sâu các phễu ).
A5.14 Đối với mỗi
diện tích được phân chia ngoài các chỉ tiêu đánh giá karst, các kết quả sử lý
thống kê số liệu về đường kính và độ sâu phễu, còn phải mô tả và phân tích đặc
điểm diện mạo, nguồn gốc, tuổi, giai đoạn phát triển phễu và các biểu hiện
karst khác.
A6. Đánh giá ổn
định của lãnh thổ do các hiện tượng sập, lún mặt đất
A6.1 Khái niệm “
ổn định” có nghĩa là độ nguy hiểm của hiện tượng sập và lún mặt đất lãnh thổ
đang nghiên cứu ở mức nào. Việc đánh giá độ nguy hiểm do sập phải được thực
hiện trong tất cả các trường hợp thăm dò trong vùng karst. Lún mặt đất cục bộ
cũng có thể đánh giá như sập (mục A6.26), còn lún khu vực sẽ được xem xét ở mục
sau nữa khi đánh giá độ ổn định lãnh thổ (mục A6.27).
A6.2 Đánh giá độ
ổn định lãnh thổ được thực hiện trên cơ sở phân vùng địa chất công trình theo
điều kiện, đặc điểm và mức độ phát triển karst (trong đó có theo điều kiện sự
xuất hiện của nó trên mặt đất). Không cho phép đánh giá độ ổn định lãnh thổ mà
không nghiên cứu đầy đủ các điều kiện, quy luật và biểu hiện karst.
A6.3 Các phương
pháp đánh giá ổn định lãnh thổ phụ thuộc vào nhiệm vụ và giai đoạn thiết kế,
điều kiện tự nhiên và mức độ nghiên cứu lãnh thổ.
A6.4 Đánh giá ổn
định lãnh thổ phải cả định tính lẫn định lượng. Để đánh giá định lượng độ ổn
định lãnh thổ do sập phải sử dụng những đặc trưng sau:
a) Các chỉ tiêu
cường độ xuất hiện sập;
b) Sự phân bố các
hố sập karst theo giá trị đường kính và độ sâu của chúng;
c) Độ tin cậy của
lãnh thổ karst;
d) Độ tin cậy cuả
nhà và công trình trong vùng karst.
A6.5 Từ những yêu
cầu ở mục trên các kết quả khảo sát phải có:
a) Số lượng các hố
sập karst trung bình năm tính trên một đơn vị diện tích (A6.6);
b) Sự phân bố các
hố sập karst dự kiến theo giá trị đường kính của chúng (dưới dạng đồ thị hay
bảng biểu) hoặc đường kính trung bình dự báo, đường kính 3-sigma cực đại và độ
sâu trung bình. (A6.22).
Các đặc trưng còn
lại hoặc là dẫn xuất (tức là được tính toán từ những đặc trưng nêu trên), hoặc
là bổ sung.
A6.6 Chỉ tiêu cơ
bản về cường độ xuất hiện sập-mật độ các hố sập trung bình năm được tính theo
công thức:
trường hợp/km2 một năm.
(A17)
Trong đó: 
- là số lượng các hố sập ghi nhận được
trên diện tích S (km2) trong khoảng thời gian t năm.
Chu kỳ sập trung
bình: 
(A18)
chỉ ra rằng với khoảng
thời gian bao lâu (trung bình) trên diện tích 1km2 lại có một hố
sập.
A6.7 Ngoài chỉ số
cơ bản cường độ xuất hiện sập karst, cũng nên xác định:
Chỉ tiêu diện
tích cường độ xuất hiện sập karst:
một năm.
(A19)
Trong đó: 
- là tổng diện tích các hố sập (m2)
được tạo thành trên lãnh thổ (m2) trong một khoảng thời gian t năm.
Chỉ số thể tích
cường độ xuất hiện sập karst:
mm/năm;
(A20)
Trong đó: 
- là tổng thể tích các hố sập (m3)
được tạo thành trên lãnh thổ (km2) trong khoảng thời gian t năm.
A6.8 Tuỳ thuộc vào
cường độ xuất hiện sập karst và đường kính trung bình dự báo của các hố sập dự
kiến người ta đưa ra các bậc ổn định lãnh thổ (xem bảng A1, A2 ).
Bậc ổn định lãnh
thổ xác định theo các bảng A1, A2 có chỉ số kép gồm chữ số và chữ cái (I-B,
IV-G …)
A6.9 Bậc ổn định
số 6 chỉ gồm các vùng lãnh thổ mà trên đó sự xuất hiện các hố sập karst là
không thể - hoặc không có đất đá hoà tan, hoặc do có hệ tầng các đá phủ bảo vệ
tin cậy- là đá cứng hoặc đá không thấm nước, không hoà tan.
A6.10 Các chỉ tiêu
cuờng độ xuất hiện sập karst được xác định:
a) Theo các số
liệu quan trắc định kỳ, nghĩa là theo các kết quả ghi nhận một cách hệ thống
các trường hợp hình thành các hố sập trên một diện tích nhất định;
b) Theo các số
liệu điều tra -thị sát trên măt đất (đo vẽ karst) cùng với các số liệu về các
hố sập tạo thành trước đây, giải đoán ảnh hàng không và ứng dụng những phương
pháp khác nhau trong việc xác định tuổi của các phễu karst hiện có;
c) Theo phép tương
tự với các khu vực karst khác trong các điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn
tương tự và đặc trưng bởi mức độ phát triển karst như nhau;
d) Các quan trắc
định kỳ cho cung cấp những thông tin đáng tin cậy hơn cả, còn theo phép tương
tự với các khu vực karst khác chỉ có thể nhận được những đánh giá mang tính
định hướng về độ ổn định lãnh thổ.
A6.11 Để xác định
một cách tin cậy các chỉ tiêu cường độ xuất hiện sập karst cần phải có quan
trắc định kỳ với thời gian t đủ dài và diện tích khu vực tính toán S đủ
lớn.Theo kinh nghiệm của người Nga, nếu khoảng thời gian tính toán không nhỏ
hơn 20 năm và diện tích S đủ mang tính đại diện (không nhỏ hơn 5 km2
) thì việc đánh giá độ ổn định có thể được xem là đáng tin cậy không phụ thuộc
vào số lượng các hố sập đã ghi nhận trong thời gian đó. Nếu t hoặc S của khu
vực tính toán nhỏ hơn những giá trị đã chỉ ra , nhưng số lượng các hố sập đã
ghi nhận được n không nhỏ hơn khoảng 20 thì việc đánh giá có thể coi là đáng
tin cậy, tuy nhiên không loại trừ sai số có liên quan đến các dao động cường độ
xuất hiện sập karst theo thời gian. Trong các truờng hợp còn lại, việc đánh giá
các chỉ tiêu cường độ xuất hiện karst là gần đúng hoặc mang tính định hướng.
A6.12 Điều tra
karst trên mặt đất tỷ lệ 1:20001:5000, còn trên
vùng lãnh thổ phát triển yếu karst với tỷ lệ 1:100001:25000,
kết hợp với thu thập thông tin về các hố sập trước đây, giải đoán ảnh hàng
không những năm khác nhau và ứng dụng các phương pháp khác nhau trong việc xác
định tuổi các phễu karst đang tồn tại sẽ cho phép xác định được các khoảnh, mà
trên đó không ghi nhận được hiện tượng sập trong vòng 1020
năm qua, và đối với các khu vực còn lại thuộc lãnh thổ khảo sát cho phép thu
nhận đủ các thông tin về các hố sập mới xảy ra trong vòng 5 năm gần đây, và
cũng cho phép dựa vào các số liệu nhận được tiến hành tính toán về ổn định. Ở
đây khả năng xảy ra sai số liên quan đến việc khoảng thời gian tính không dài,
có thể hiệu chỉnh bằng cách đưa vào hệ số dự trữ. Đôi khi có thể thu thập đủ
thông tin về các hố sập đã xảy ra vào những năm sớm hơn, và điều này cho phép
tính đến các thay đổi về cường độ xuất hiện sập karst theo thời gian.
A6.13 Đánh giá độ
ổn định lãnh thổ phải chi tiết nhất, chừng nào các số liệu về điều kiện, mức độ
và các quy luật phát triển karst cho phép.
A6.14 Các khu vực
để tính toán chỉ tiêu cường độ xuất hiện sập karst được lựa chọn và khoanh vùng
trên bản đồ phân vùng theo các điều kiện, tính chất và mức độ phát triển karst.
Mỗi vùng trong số đó cần được đặc trưng bởi đặc điểm có chung điều kiện phát
triển karst, tính chất và mức độ phát triển karst gần giống nhau. Nên khoanh
vùng các khu vực tính toán bằng những đường đẳng xa đối với các phễu karst
(A5.10) và chỉnh sửa các đường ranh giới đó theo các số liệu về điều kiện và
các biểu hiện karst ngầm.
A6.15 Nếu số lượng
các hố sập karst đã biết trên khu vực tính toán không đủ (A6.11) thì liên kết
một vài khu vực tương tự nhau về điều kiện, đặc điểm và mức độ phát triển karst
để tính toán.
A6.16 Đánh giá ổn
định lãnh thổ nên sử dụng phương pháp "đẳng xa"tính từ biểu hiện
karst lân cận gần nhất của Xavarensky I.A. Trình tự áp dụng phương pháp tóm tắt
như sau:
a) Lập bảng, đồ
thị phân bố phễu và các hố sập theo độ cách xa biểu hiện karst gần nhất trên
khu vực tính toán. Để làm việc này, trên bản đồ (tốt hơn cả là trên thực địa)
tiến hành đo các khỏang cách (x) từ mỗi phễu có sẵn và từ mỗi hố sập đã ghi
nhận tới biểu hiện karst gần nó nhất. Các số liệu đo đạc được tập hợp thành
từng nhóm theo các khoảng độ xa. Đối với mỗi khoảng, tiến hành tính toán và ghi
vào bảng: độ dài của nó, giá trị trung bình độ xa (x), số lượng phễu và hố sập
tại khoảng đó (tần số), tần suất của chúng(tần số chia cho tổng số phễu và hố
sập trên toàn khu vực tính toán) và mật độ tần suất w(x) trên một m dài của
khoảng. Lập đồ thị phân bố thực nghiệm w(x) theo giá trị độ xa (x). Tốt nhất là
lập và so sánh các phương án khác nhau về bảng biểu phân bố theo giá trị độ xa:
chỉ riêng đối với các trường hợp sập, chỉ riêng đối với các phễu cũ, và đối với
tất cả các hố sập và phễu.
b) Bằng các phương
pháp thống kê toán học tiến hành làm trơn đường cong thực nghiệm phân bổ
w(x)=f(x), xác định quy luật phân bố, xác định các đặc trưng thống kê. Ở đây
có thể áp dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất (hình A3).
c) Trên bản đồ
(A5.10, hình A1) tiến hành đo diện tích nằm giữa các đường đẳng xa. Đối với
mỗi khoảng nằm giữa các đường đẳng xa đó tiến hành tính giá trị trung bình của
diện tích ứng với 1 m độ xa - S(R), trong đó R là bán kính độ xa trung bình
của khoảng (hình A3). Lựa chọn, làm trơn và dựng đường cong S(R)= f(R) trên đồ
thị.
d)Trên cơ sở các
đường cong w(x)=f(x) và S(R)= f(R), cho x=R và w(x)=w(R) rồi dựng đường cong dự
báo phân bố mật độ trung bình năm của các hố sập theo độ xa tính từ biểu hiện
karst u(R) =f(R). Ở đây mật độ hố sập dự báo hàng năm cho độ xa R được cho
bằng mặt độ ước tính trên diện tích có hình dải băng rộng 1 m, mà trục của nó
là đường đẳng xa R. Nó được tính theo công thức:
(A21)
Trong đó: u(R) -
là mật độ hố sập dự báo trung bình năm cho bán kính đẳng xa R, tính bằng số hố
sập /km2.năm;
- là số lương hố sập ghi nhận được
trên toàn khu vực tính toán;
t-là khoảng thời
gian mà trong thời gian đó đã hình thành các hhố sập ghi nhận được, tính bằng
số năm;
w(R) - là mật độ
tấn suất các hố sập hoặc phễu trên 1 m đẳng xa, (bằng m-1)
s(R) - là kích
thước của một dải lãnh thổ có chiều rộng 1 m tương ứng với đường đẳng xa R (độ
dài quy ước của đường đẳng xa), km2/m;
R - bán kính độ
xa (đẳng xa) , m;
Dựa vào kết quả
tính toán, xác định phương trình và dựng đồ thị đường cong dự báo u(R) =f(R)
(hình A4).
e) Theo phương
trình và đồ thị đường cong dự báo u(R) =f(R), xác định được giá trị các bán
kính đẳng xa tương ứng với các chỉ số cường độ xuất hiện các hố sập (mật độ các
hố sập trung bình năm ), các chỉ tiêu này xác định ranh giới các cấp ổn định
lãnh thổ theo bảng A1 (xem hình A4). Với các bán kính này hoàn toàn có thể xây
dựng được trên bản đồ các đường đẳng xa cho khu vực nghiên cứu.
Các đường đẳng xa
này là ranh giới các cấp ổn định, còn bản đồ là bản đồ ổn định lãnh thổ khu vực
nghiên cứu (tính toán). Bên trong đường đẳng xa mật độ các hố sập dự báo trung
bình năm sẽ lớn hơn, còn ở ngoài sẽ nhỏ hơn giá trị u(R) được gán cho đường
đẳng trị.
A6.17 Trong truờng
hợp trên khu vực tính toán hay trên vài khu vực liên hợp lại để tính toán (mục
A6.15) có không dưới 50 phễu karst , ngay cả trong trường hợp không có đủ thông
tin về các hố sập (chu kỳ quan sát dưới 20 năm, số lượng các hố sập đã ghi được
dưới 20) có thể thực hiện các tính toán theo A6.16 và nhận được đánh giá gần
đúng về độ ổn định lãnh thổ. Nếu trong kết quả tính toán bán kính đẳng xa của
ranh giới giữa các cấp ổn định II và III nhỏ hơn 20 m, bán kính này cần tăng
lên và cần tiến hành tính lại đường cong dự báo u(R) =f(R), suy ra từ giá trị
đã thay đổi của bán kính này.
A6.18 Đối với các
hố sập, phễu, nhóm nhỏ các phễu và các thung lũng karst nằm riêng độc lập nên
khoanh vùng bằng những đường đẳng xa, tương ứng với các ranh giới cấp ổn định
lãnh thổ theo phép tương tự địa chất (A6.15, A6.17). Trong trường hợp thiếu
điều kiện (lãnh thổ) tương tự , có thể vạch ranh giới giữa các cấp ổn định lãnh
thổ II và III chừng 20-50 m tính từ mép các biểu hiện karst đã có, và ranh giới
giữa các cấp IV và V khoảng 100-200 m tính từ mép chúng (tuỳ thuộc vào từng
trường hợp cụ thể).
A6.19 Các khu vực
phát triển mạnh và trung bình karst ngầm (theo kết quả khoan và đo địa vật lý)
với nhiều hay không nhiều hang hốc, những hang hốc có thể biểu hiện đưới dạng
sập bề mặt, có thể được xếp vào cấp ổn định IV hoặc thấp hơn, tuỳ thuộc vào mức
độ nguy hiểm của hang hốc. Nếu hang hốc được phát hiện bởi một lỗ khoan nào đó
và việc khoanh vùng nó ở giai đoạn khảo sát hiện tại chưa tiến hành, thì có thể
xếp diện tích trong vòng bán kính 20-50 m tính từ lỗ khoan vào khoảng cấp IV ổn
định, và nếu hang hốc là lớn hoặc có thế nằm không sâu so với mặt đất thì có
thể xếp ở cấp thấp hơn..
A6.20 Những vùng
lãnh thổ, mà trên đó các trường hợp sập, lún, phễu,…hang hốc karst chưa tìm
thấy và chưa có các nghiên cứu như ở mục A6.16A6.19,
A6.21, song không loại trừ khả năng không những chỉ có mặt hang hốc karst mà
còn có thể hình thành các hố sập (A6.9), có thể xếp vào nhóm ổn định V. Do cấp
V rất rộng (mật độ sập trung bình năm từ khoảng gần 0,01 trường hợp /km2.năm
đến rất không đáng kể) nên, tuỳ theo khả năng, có thể lại tiếp tục chia các
lãnh thổ thuộc cấp này thành các tiểu cấp ổn định (ví dụ V1,V2,V3,…) dựa trên
sự phân tích các điều kiện và lịch sủ phát triển karst, các hiện tượng xói
ngầm, sụt lở có liên quan.
A6.21 Trên những
vùng lãnh thổ đã xây dựng và đã quy hoạch, trên các bãi bồi, đầm lầy, các khu
vực cát có hiện tượng xói mòn tăng cường ..., trên các diện tích có những điều
kiện bất lợi cho sự bảo tồn các loại hình karst cần đặc biệt chú ý đến việc thu
thập số liệu tại các cơ quan địa phương và trong dân cư về những trường hợp sập
do karst và thu thập, sử dụng các tài liệu địa hình, tài liệu ảnh hàng không từ
những năm khác nhau nhằm xác định các loại hình karst vốn tồn tại từ trước.Trên
những lãnh thổ đã xây dựng và quy hoạch từ lâu mà tại đó việc thu thập và
nghiên cứu các tài liệu địa hình và ảnh hàng không không giúp làm rõ được những
biểu hiện karst tồn tại từ trước trên mặt đất, thì cần mở rộng toàn bộ các
phương pháp đang áp dụng và tăng khối lượng công tác nghiên cứư các điều kiện
và quy luật phát triển karst, xác định và đánh giá các biểu hiện karst ngầm và
cơ chế hình thành quá trình sập mặt đất, còn việc đánh giá độ ổn định chỉ là
định hướng theo kết quả đã nghiên cứu với việc sử dụng các quy luật đã được làm
rõ và phương pháp tương tự.
A6.22 Để dự báo
kích thước của các hố sập karst người ta lập các bảng và đồ thị phân tích, tổng
hợp sự phân bố của chúng theo đường kính và độ sâu (riêng rẽ) cho các trường
hợp sau:
a) Các trường hợp
sập mặt đất do karst đã ghi nhận được;
b) Các phễu karst
(hình A5).
Cần chú ý, ở đây
ngoài bảng, đồ thị phân bố tất cả các phễu nên lập bảng, đồ thị phân bố đối vói
các kiểu hình thái-nguồn gốc khác nhau của chúng, và nhất thiết là đối với tất
cả các phễu trừ các phễu dạng đĩa có sườn thoải và đáy lõm .
Dựa theo từng
bảng, đồ thị đã lập, xác định các đặc trưng phân bố (giá trị trung bình, độ
phân tán, độ lệch bình phương trung bình, trị số 3-sigma cực đại,v.v..). Để
tăng độ chính xác cho các phép tính nói trên tốt nhất nên chọn các đường cong
phân bố lý thuyết.
Tiến hành phân
tích và đối chiếu các đường cong và các đặc trưng phân bố theo kích thước các
hố sập, phễu và các kiểu hình thái-nguồn gốc của chúng. Trong nhiều trường hợp,
sự phân bố các hố sập và phễu gần với quy luật phân bố chuẩn logarit. Tuy vậy,
cũng không ít trường hợp sự phân bố ấy có đặc điểm phức tạp hơn, trong đó phải
kể đến các đường cong phân bố với một vài cực đại. Nếu trên đường cong có một
vài cực đại, thì phải giải thích nguyên nhân xuất hiện chúng. Những nguyên nhân
ấy có thể liên quan đến sự khác nhau về điều kiện và cơ chế hình thành các hố
sập và các phễu, và do đó, liên quan đến sự có mặt của một số kiểu hình
thái-nguồn gốc sập và phễu.
Việc đối chiếu và
phân tích các đường cong phân bố sập, phễu và các kiểu hình thái-nguồn gốc của
chúng cần thực hiện đối với toàn bộ lãnh thổ khảo sát nói chung cũng như đối với
khu vực tính toán hoặc nhóm các khu vực tương tự.
Nhờ kết quả phân
tích và đối chiếu các đường cong đã dựng, có thể chọn lựa và xây dựng các đưòng
cong phân bố thống kê(dự báo) đường kính và độ sâu các hố sập dự kiến.
Tuỳ thuộc vào mức
độ đầy đủ và đại diện của tài liệu về kích thước các hố sập mà lựa chọn đường
cong dự báo, có thể là: đường cong phân bố các hố sập; đường cong phân bố tất
cả các phễu trừ phễu hình bát có sườn thoải, đáy lõm (các phễu đáy phẳng rộng
được đưa vào tính toán); đường cong chiếm vị trí trung gian.
Đường cong phân
bố (dự báo) cho phép khi cần thiết xác định xác suất gặp các hố sập karst với
kích thước bất kỳ cho trước, và ngược lại, xác định các đường kính tương ứng
với các xác suất đã cho.
Nếu khảo sát trên
những khu vực không rộng lắm hay trên những diện tích có ít hố sập và phễu, để
dự báo kích thước các hố sập dự kiến cần sử dụng các tài liệu của lãnh thổ xung
quanh, và chỉ trong trường hợp thiếu số liệu cần thiết về lãnh thổ xung quanh
mới cho phép, như một ngoại lệ, giới hạn ở việc đánh giá áng chừng đường kính
trung bình dự báo, đường kính 3 sigma lớn nhất và độ sâu trung bình các hố sập
dự kiến theo phép tương tự như các vùng và khu vực khác có các điều kiện và cơ
chế hình thành sập giống nhau.
Nên sử dụng hợp
lý các phương pháp thực nghiệm trong phòng và tính toán lý thuyết để dự báo
kích thước các hố sập do karst. Còn trong điều kiện có số liệu quan trắc thực
tế thì hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp xác xuất thống kê như đã trình bày
ở phần trên để tính toán kích thước dự báo của các hố sập và khống chế các đặc
trưng sác xuất của chúng.
A6.23 Thuật ngữ "độ
tin cậy" của lãnh thổ karst được hiểu là xác xuất của việc lãnh
thổ ấy trong suốt thời kỳ đã cho tn không bị phá huỷ bởi các
hố sập với đường kính lớn hơn d.
Sự phân bố khả
năng xuất hiện của các hố sập do karst theo thời gian tuân theo định luật các
biến cố ngẫu nhiên của Poa-xông. Vì vậy độ tin cậy xác định theo công thức:
(A22)
Trong
đó: e - là cơ số logarit tự nhiên,
(A23)
M - số khu vực
phát triển karst với cường độ hình thành các hố sập khác nhau;
- chỉ tiêu cường độ hình thành các hố
sập trên khu vực thứ i với diện tích Si , chỉ tiêu này không xét đến
các hố sập lặp lại;
- xác suất của sự kiện là trong quá
trình thành tạo hố sập trên khu vực thứ i, đường kính của nó không vượt quá d;
Giá trị được xác định theo các đường cong tích
phân phân bố đường kính của các hố sụt.
A6.24 Thuật ngữ
"độ tin cậy" của nhà và công trình nằm trên lãnh thổ karst
được hiểu là xác xuất của sự kiện: trong suốt thời hạn sử dụng (tính
toán) của nhà và công trình sẽ không có các hư hỏng không cho phép nào. Độ tin
cậy của nhà hay công trình độc lập và tổ hợp của chúng được xác đinh theo
phương pháp đặc biệt được trình bày trong sách “ Khuyến nghị về việc sử dụng
thông tin địa chất công trình trong viêc lựa chọn biện pháp bảo vệ chống
karst”.
A6.25 Đánh giá độ
nguy hiểm do karst với sự sử dụng các thông số độ tin cậy, nên áp dụng khi phải
luận chứng kinh tế-kỹ thuật sử dụng lãnh thổ karst (ví dụ, so sánh các phương
án xây dựng, đánh giá hiệu quả các biện pháp chống karst). Độ tin cậy là thông
số tiện lợi để đánh giá độ nguy hiểm karst, nếu có dự báo định lượng về sự biến
đổi cường độ thành tạo các hố sập và các kích thước của chúng theo thời gian.
A6.26 Theo các số
liệu điều tra karst, kể cả trong trường hợp điều tra định kỳ trong khuôn khổ quan
trắc định kỳ đối với các biểu hiện karst, thường không xác định được liệu phễu
mới được phát hiện có phải do kết quả của quá trình sập hoặc lún cục bộ hay
không?. Những truờng hợp hình thành các phễu mới như vậy trong việc đánh giá độ
ổn định lãnh thổ được xếp vào số các hố sập.
Lún cục bộ được
xét đến trong đánh giá ổn định lãnh thổ độc lập với các hố sập do karst, vì
chúng ít nguy hiểm hơn, và từ đó, có thể không được xếp vào các trường hợp sập để
tính toán chỉ tiêu cường độ thành tạo các hố sập U. Tuy vậy cũng cần chú ý
rằng, chúng có thể là tiền thân của các hố sập, và trong việc xây dựng đường
đẳng xa đối với (A6.6, A6.16, A6.17, A7.5) biểu hiện karst gần nhất thì cần
khoanh vùng những chỗ lún cục bộ ngang bằng với các phễu karst.
A6.27 Lún mặt đất
khu vực chỉ được tính đến khi khảo sát ĐCCT ở những vùng karst phục vụ xây dựng
các công trình đặc biệt nhạy cảm với lún nền móng. Để nghiên cứu và dự báo lún
khu vực đòi hỏi phải có các nghiên cứu đặc biệt về thuỷ địa hoá, thuỷ động lực,
quan trắc trắc địa, …
A6.28 Trong luận
chứng địa chất công trình quy hoạch vùng cũng như trong khảo sát để chọn vị trí
và lập luận chứng kinh tế kỹ thuật những công trình không quan trong lắm ở
những vùng lãnh thổ (bao gồm cả vùng lân cận) mà ở đó karst trước kia chưa được
nghiên cứu và theo các tài liệu những năm trước và tài liệu thị sát ĐCCT không
đủ khả năng để đánh giá định lượng về mặt ổn định thì cho phép giới hạn ở việc
đánh giá định tính độ ổn định lãnh thổ.
A6.29 Đối với mỗi
đơn vị được phân chia trong phân vùng lãnh thổ như: vùng karst, cánh đồng
karst,… ngoài cường độ thành tạo các hố sập do karst và kích thước dự kiến của
các hố sập, cần phải đưa thêm đặc điểm điều kiện địa chất-địa chất thuỷ văn
phát triển karst, điều kiện, cơ chế và đặc điểm biểu hiện karst trên mặt đất,
mức độ phát triển karst ngầm, karst bề mặt hiện tại và tính chất cơ-lý của đất
đá.
Cũng nên xây dựng
danh mục các dấu hiệu đặc trưng cho các vùng có mức độ phát triển karst và độ
ổn định khác nhau với mục đích sử dụng chúng để chi tiết hoá việc đánh giá địa
chất công trình karst ở những giai đoạn khảo sát sau.
A7. Đánh giá khả
năng ổn định các khu đất xây dựng các công trình độc lập
A7.1 Về nguyên
tắc, đánh giá ổn định lãnh thổ được thực hiện dựa vào kết quả đo vẽ ĐCCT ở các
giai đoạn khảo sát. Đánh giá ổn định mang tính xác xuất và bao gồm: chính xác
và chi tiết hoá phân chia lãnh thổ thành các khoảnh, khu, vùng, đới có độ ổn
định khác nhau.
A7.2 Khu đất được
coi là ổn định (cấp VI) nếu theo kết quả khảo sát ĐCCT đã xác định chắc chắn
trong mặt cắt địa chất của nó không có đất đá hoà tan, hoặc chúng được phủ bởi
hệ tầng bảo vệ không hoà tan, đủ dầy, đặc biệt là không thấm nước, nó loại trừ
khả năng phát triển karst hay ít nhất là loại trừ khả năng biểu hiện nó dưới
dạng các biến dạng bề mặt và các lớp đất trong đới tương tác với công trình.
Nếu số liệu khảo
sát trước không đủ, thì phải bổ xung nhiệm vụ kiểm tra và làm chính xác ranh
giới các khu vực ổn định vào nhiệm vụ khảo sát ĐCCT.
Độ dày
tầng bảo vệ đảm bảo không cho phép xuất hiện các hố sập trên mặt đất phụ thuộc
vào thành phần, cấu trúc và mức độ không thấm nước của nó, phụ thuộc vào những
đặc điểm của tầng đá hoà tan và thế nằm của nó, mức độ kề cận và độ sâu của các
rãnh bào mòn có tác dụng tiêu thoát nước ngầm.v.v…đồng thời nó cũng phụ thuộc
vào các tác động nhân sinh lên môi trường địa chất. Do đó, tuỳ thuộc vào các
điều kiện địa phương và khu vực, độ dày cần thiết tối thiểu của tầng che phủ
bảo vệ không hoà tan, không thấm nước là khác nhau, khoảng từ 1020 đến 60100m.
A7.3 Trong điều
kiện tầng đá cứng nằm không sâu thì công tác khoan và địa vật lý dưới các móng
cụ thể cho phép xác định có hay không có các hang hốc nguy hiểm đối với công
trình. Mức độ nguy hiểm của hang hốc được xác định bằng phép tính toán ổn định
mái(trần) các hang hốc đó, có tính đến tải trọng do móng tác động.
Trong
trường hợp sử dụng móng sâu dựa vào đá cứng, độ tin cậy nền móng được đảm bảo
bằng khoan các lỗ khoan, kết hợp sử dụng các phương pháp địa vật lý lỗ khoan,
tuỳ theo mức độ cần thiết.
A7.4 Để chi tiết
và chính xác hoá đánh giá ổn định một khu đất,có thể phải sử dụng tập hợp các
dấu hiệu đặc trưng cho các vùng lãnh thổ có mức độ phát triển karst và ổn định
khác nhau. Tập hợp dấu hiệu này cần được soạn thảo (theo kết quả đo vẽ ĐCCT)
dựa trên các quy luật phân bố và phát triển karst và các hiện tượng liên quan:
xói ngầm, sụt lở, ...
Các
biểu hiện karst bề mặt và karst ngầm là các dấu hiệu trực tiếp quan trọng nhất
đặc trưng cho mức độ phát triển karst.
A7.5 Sự có mặt các
phễu karst, các vùng trũng karst- xói mòn (thung lũng karst, cánh đồng karst,
hào-rãnh xói karst, ..) được bảo tồn hoặc có sẵn từ trước đây chứng tỏ rằng tại
khu vực này có hang hốc và tồn tại điều kiện để thành tạo các hố sập, lún bề
mặt và các lớp đất. Khi đo vẽ-khảo sát xung quanh chúng, có thể phân chia các
diện tích từ cấp ổn định I, II đến IV (A6.16, A6.18). Việc đánh giá ổn định sẽ
được chính xác hoá trong giai đoạn TKKT. Ngoài ra, phễu hay vùng trũng karst
-xói mòn càng gần thì càng phải tiến hành khảo sát chi tiết hơn.
Tại
các vùng lãnh thổ karst bị phủ, diện tích mỗi phễu karst và trong vùng bán kính
2050m tính từ phễu đó (tuỳ thụôc vào
điều kiện) rõ ràng là nguy hiểm, nó thuộc cấp ổn định I-II và không nên bố trí
nhà, công trình nếu không thật sự cần thiết bởi vì công tác bảo vệ chúng rất
phức tạp.
A7.6 Hang hốc
karst được phát hiện (lấp hoặc không lấp) là điều kiện bất lợi không chỉ vì sự
nguy hiểm của nó đối với công trình thiết kế mà còn do nó là dấu hiệu có thẻ
tồn tại trên khu đất đó những hang hốc khác, trong đó có thể có những hang hốc
nguy hiểm hơn hang hốc đã được phát hiện.
A7.7 Trong trường
hợp phát hiện thấy hang hốc cần đánh giá sơ bộ hiểm hoạ của chúng, tuỳ theo mức
độ cần thiết mà tiến hành khoanh vùng chúng lại và kiểm tra khu vực xung quanh,
đưa ra đánh giá cuối cùng về mối nguy hiểm của các hang hốc và khuyến cáo các
biện pháp bảo vệ từ góc độ ĐCCT.
A7.8 Nên xếp các
vùng có tồn tại hang hốc karst theo mức độ nguy hiểm của chúng vào các cấp nguy
hiểm IV-I (xem A6.19, A7.9A7.13).
A7.9 Đánh giá mức
độ nguy hiểm của hang hốc đã phát hiện được cần chú ý rằng, phần hang hốc được
phát hiện bằng lỗ khoan có thể không phải là phần cao nhất của hang hốc đó. Nếu
hang hốc tại nơi khoan được bị lấp thì điều đó không có nghĩa là hang hốc đó
được lấp nhét ở những chỗ khác. Ngoài ra cần tính đến khả năng vật liệu lấp bị
đưa ra ngoài hoặc bị nén chặt, đặc biệt là dưới ảnh hưởng của các biến đổi nhân
sinh về điều kiện ĐCTV.
Xác
định hình dạng, kích thước, mức độ và đặc điểm lấp nhét các hang hốc nằm sâu
(trong hoàn cảnh hiện có về kỹ thụât và phương pháp thăm dò) là khá phức tạp và
đòi hỏi nhiều công sức. Các hang hốc nằm không sâu có thể phát hiện bằng khai
đào với việc tuân thủ kỹ thuật an toàn, có thể được nghiên cứu và đầm chặt.
A7.10 Tất cả các
hang hốc karst bị lấp hay không bị lấp (ngoài các hang hốc đã khắc phục) được
phát hiện tại đới tương tác của nền móng, cần được đánh giá là nguy hiểm đối
với sập.
A7.11 Tiêu
chuẩn đánh giá mức độ nguy hiểm của hang hốc karst được phát hiện ngoài phạm vi
đới tương tác của nền là quan hệ:
K = 
( A24)
Trong đó: T- là
thời hạn sử dụng tính toán của công trình
t - là quãng thời
gian để hang hốc xuất hiện trong đới tương tác dưới nền công trình (tính từ
thời điểm xây dựng).
Giá
trị t được đánh giá bằng các phương pháp phân tích và thực nghiệm. Thành công
của việc xác định t phụ thuộc vào tính đúng đắn của các thông số hang hốc áp
dụng trong mô hình , tính chất của đất đá, đặc điểm ĐCTV và cơ chế hình thành
các biến dạng karst. Ở đây, việc đánh giá tính không đồng nhất của điều kiện tự
nhiên, sự phát triển của xói ngầm và các quá trình khác, cũng như tác động của
các yếu tố nhân sinh là rất quan trọng.
Nếu K <
1, hang hốc được coi là nguy hiểm. Nếu K >1, hang hốc được coi một cách quy
ước là không nguy hiểm, nghĩa là không xảy ra các hiện tượng phức tạp nguy hiểm
mà chưa được dự kiến ở mô hình dùng để xác định t. Khả năng xuất hiện những
phức tạp đó, cũng như khả năng tồn tại gần đó của các hang hốc nguy hiểm hơn
(A7.6) cần được xét đến trong đánh giá ổn định khu đất và thiết kế các biện
pháp chống karst.
A7.12 Sự tồn tại
của vật liệu lấp nhét trong hang hốc karst và khe nứt trong đá làm cho việc
phát triển karst và thành tạo các hố sập khó khăn hơn. Mặt khác, sự có mặt
trong đó vật liệu được đưa đến từ các trầm tích đệ tứ, chứng tỏ về sự phát
triển của quá trình xói ngầm. Ngoài ra, sự có mặt của vật liệu lấp nhét có thể
gây khó khăn cho việc gia cố các đá karst và loại trừ hang hốc bằng biện pháp
bơm phụt chất lỏng đóng rắn và gắn kết nhanh.
Hang
hốc được lấp đầy toàn bộ mà nằm ngoài phạm vi của đới tương tác sẽ được coi là
không nguy hiểm nếu xác định được một cách tin cậy rằng, không có khả năng tiềm
ẩn của hoạt động mang vật liệu lấp ra khỏi chúng hay nén chặt vật liệu lấp nhét
trong suốt thời hạn sử dụng công trình (A7.6, A7.8, A7.9). Trong các trường hợp
còn lại, mối nguy hiểm của hang hốc được xác định theo tiêu chuẩn K.
A7.13 Nhiều khi
hang hốc karst xuất hiện qua suốt tầng phủ dưới dạng các ống thẳng đứng “các
họng núi lửa” đường kính vào khoảng 2-5m (đôi khi lớn hơn), trong đó diễn ra
các quá trình xói ngầm, lún đất lâu dài và không đều, dẫn tới hình thành các hố
sập và lún mặt đất(kể cả lún và sập lặp lại). Thêm vào đó, đường kính sập và
lún có thể lớn hơn nhiều so với đường kính của ống. Khảo sát địa chất công
trình rất khó phát hiện các họng đó.
A7.14 Các đới nứt
nẻ, các đới phá huỷ và các đới dỡ tải trong đá hoà tan, trong tầng phủ thúc đẩy
karst và xói ngầm phát triển. Nhiều khi chúng chính là các biểu hiện karst
(A2.4, A2.13) hoặc đóng vai trò là các dấu hiệu phát triển karst. Quá trình xói
ngầm (cả nén chặt vật liệu rời)trong các đới bị phá huỷ và dỡ tải, cũng như quá
trình mang tải vật liệu từ các đá nằm trên xuống đới nứt nẻ mạnh có thể tạo ra
lún và sập, đặc biệt là trong điều kiện đã có hang hốc lấp một phần hoặc chưa
bị lấp trong các đới này.
A7.15 Các dạng địa
hình karst cổ, trũng thấp, hình răng lược là dấu hiệu phát triển mạnh karst và
cũng là dấu hiệu tồn tại hang hốc karst bên dưới chúng. Các dạng địa hình này
có thể được lấp bằng vật liệu xói ngầm, yếu và không bền vững.
A7.16 Tham gia vào
tập hợp các dấu hiệu phát triển karst trên một khu đất (tuỳ thuộc vào điều kiện
cụ thể) còn có cả các biểu hiện karst khác nữa, đó là: độ thấm nước của đất đá
cao cho đến rất cao một cách bất thường, độ bền giảm xuống, các dấu hiệu khoáng
vật-thạch học, địa hoá học (A2.20), thuỷ địa hoá và địa vật lý. Các quy luật
phân bố karst chung, hoặc mang tính khu vực và địa phương được phát hiện trong
khu vực xây dựng cũng được sử dụng (A7.4). Chỉ tiêu mức độ phát triển karst có
thể sử dụng độ dày của đới karst hoá.
A7.17 Phân chia ra
các khu vực chưa bị karst, karst yếu thuộc cấp ổn định V cũng cần phải sử dụng
một tập hợp các dấu hiệu. Dấu hiệu thuyết phục quan trọng nhất - đó là không có
hang hốc karst. Ở đây cần chú ý rằng, không có hang hốc trong lỗ khoan hay nhóm
lỗ khoan là dấu hiệu thuyết phục và là minh chứng chí ít cũng là hình trụ hố
khoan nguyên vẹn, tuy nhiên không loại trừ khả năng có các hang hốc ở xung
quanh. Như vậy việc tiến hành khoan cùng với một loạt các công tác địa vật lý
lỗ khoan, địa vật lý mặt đất, v.v... và sử dụng các dấu hiệu khoáng vật-thạch
học, địa hoá học, thuỷ động lực, thuỷ địa hoá và các dấu hiệu khác sẽ nâng cao
chất lượng khảo sát.
A7.18 Trong trường
hợp có mặt các lớp sét chặt, các đá nửa cứng và đặc biệt là đá cứng trong tầng
phủ, thì việc khảo sát-tìm kiếm trong chúng hang hốc, các đới phá huỷ, các đới
dỡ tải liên quan với karst cũng phải chú ý không ít hơn so với khảo sát-tìm
kiếm hang hốc, đới phá huỷ, đới dỡ tải trong đá hoà tan.
Trong
trường hợp mái các đá nửa cứng và đất sét chặt nằm không sâu, thì có thể áp
dụng phương pháp thăm dò địa chất công trình tăng cường như đề cập đến ở mục
A7.3 áp dụng cho đá cứng nằm không sâu. Trong trường hợp này cần lưu ý rằng,
các vòm hang hốc trong đá nửa cứng và đất sét tiến nhanh hơn tới trạng thái tới
hạn, đồng thời cũng phải tính đến khả năng rửa lũa đất đá, đưa vật liệu rời ra
ngoài theo kiểu xói ngầm, khả năng có mặt các “họng” khó bị phát hiện (A7.13,
A7.19).
A7.19 Trong trường hợp trên mặt
cắt tầng phủ hoặc tầng đá karst có mặt cát và cát pha, thì cần tính đến khả
năng xói ngầm tăng cường, có thể dẫn tới lún và sập đổ các đá nằm trên và mặt
đất. Xói ngầm có thể phát triển cả trong sét pha, sét, bột cacbonat, trong
trường hợp hoà tan, tan rã hoặc phong hoá xi măng trong cát kết, bột kết và sét
kết.v.v...
A7.20 Ở
những vùng có tầng phủ cát dầy, việc đánh giá ổn định đặc biệt phức tạp. Trong
những điều kiện như vậy, khảo sát địa chất công trình được tiến hành nhằm chính
xác hoá ranh giới của các đới phát triển karst, mức độ nứt nẻ, mức độ phát
triển karst, mức độ bám - lắng các vật liệu mịn trong tầng đá hoà tan, chính
xác hoá ranh giới phân bố và kiểm tra độ tin cậy của các lớp chắn nước nằm dưới
tầng cát. Cũng nên xác định các đới có cấu trúc tơi xốp trong tầng cát, một số
đới trong số này có thể liên quan tới karst. Trong trường hợp có lớp cách nước
đủ dày và đủ tin cậy nằm dưới tầng cát thì có thể áp dụng A7.2.
A7.21
Trong khảo sát địa chất công trình các khu đất xây dựng nằm trên đầm lầy đã
hoặc đang tồn tại và các khu vực bị lầy hoá cần phải thực hiện các công tác địa
vật lý, khoan chi tiết và xuyên nhằm xác định hoặc kiểm tra khả năng có các
phễu karst được lấp bằng than bùn và bùn và do đó đã không được phát hiện khi
giải đoán ảnh hàng không và quan sát trên thực địa. Các công tác tương tự với
mức độ chi tiết cao được tiến hành cũng nhằm xác định các phễu và các vùng
trũng karst-xói mòn đã được lấp đầy bằng vật liệu san lấp hoặc đất bồi rửa trên
các vùng lãnh thổ đã xây dựng hoặc đã quy hoạch, cũng như tại các khu vực mà
tại đó chúng có thể được lấp bằng bồi tích sông, sườn tích và các loại trầm
tích tương tự.
A8. Dự báo
ảnh hưởng của các yếu tố nhân sinh đến độ ổn định lãnh thổ
A8.1 Trong
báo cáo và kết luận khảo sát địa chất công trình, cần đưa ra dự báo ảnh hưởng
của các yếu tố nhân sinh đến phát triển karst và ổn định lãnh thổ. Ở đây phải
đánh giá ảnh hưởng của công trình thiết kế đến sự phát triển karst trên khu đất
xây dựng và lãnh thổ xung quanh, cũng như ảnh hưởng của các công trình xung
quanh (đặc biệt là các công trình thuỷ công) đến sự phát triển karst trên khu
đất xây dựng.
A8.2 Các
yếu tố nhân sinh làm biến đổi địa hình, hình thành các thành tạo nhân sinh ở
phía trên của mặt cắt, làm biến đổi điều kiện thuỷ văn, địa chất thuỷ văn, tính
chất cơ- lý và đôi khi cả thành phần khoáng vật-thạch học của đất, trường nhiệt
độ và trường ứng suất trong đất. Nguy hiểm hơn cả là các biến động điều kiện
địa chất thuỷ văn mà trước hết là điều kiện thuỷ động lực.
A8.3 Công tác dự
báo gồm các giai đoạn sau:
a) Thu thập và
phân tích các số liệu về những tác động đã có trên lãnh thổ và các thay đổi xảy
ra do ảnh hưởng của chúng về điều kiện , tính chất, cường độ phát triển karst
và độ ổn định lãnh thổ;
b) Dự báo tác động
nhân sinh đến điều kiện địa chất công trình trong tương lai;
c) Dự báo các thay
đổi trong tương lai về điều kiện phát triển karst dưới tác động của các yếu tố
nhân sinh.;
d) Dự báo ảnh
hưởng của các biến đổi (nhân sinh trong tương lai) điều kiện phát triển karst
đến cường độ của chúng và độ ổn định lãnh thổ.
A8.4 Dự báo ảnh
hưởng của các yếu tố nhân sinh đến sự phát triển karst và độ ổn định lãnh thổ,
về cơ bản là định tính ( vì rằng sự phân bố và phát triển karst rất không đồng
đều, nên phải lưu ý đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố khó dự báo, có quan hệ đan
xen lẫn nhau cực kỳ phức tạp, và do việc nghiên cứu các mối quan hệ này còn sơ
sài, chủ yếu là định tính).
Trong dự báo cần
phân loại các yếu tố nhân sinh nguy hiểm và xác định mức độ cho phép ảnh hưởng
của chúng tới điều kiện phát triển karst, nghĩa là phải có “ dự báo tiêu
chuẩn”.Từ dự báo này có thể rút ra các khuyến nghị từ góc độ ĐCCT về thực hiện
các biện pháp cần thiết để không cho phép xảy ra những hậu quả nguy hiểm do các
yếu tố nhân sinh gây nên.
Trong
những trường hợp phức tạp mà chủ yếu là đối với các công trình rất lớn và rất
quan trọng, phải thực hiện các nghiên cứu đặc biệt về dự báơ ảnh hưởng của các
yếu tố nhân sinh đến sự phát triển karst và ổn định lãnh thổ. Để làm việc này
có thể cần sự tham gia của các đơn vị khảo sát đặc biệt, thiết kế và nghiên cứu
khoa học.
A8.5 Trong
nhiệm vụ kỹ thuật khảo sát phải nêu rõ các tải trọng nhân sinh đã có cũng như
đang thiết kế và tác động của nó lên môi trường địa chất, đó là: các thông số
về công trình thuỷ công, công trình bơm hút nước, các đường ống dẫn nước, các
hồ chứa, các hệ thống tưới tiêu. Trong đó phải chỉ ra lượng nước thấm vào đất,
nồng độ thành phần xâm thực và nhiệt độ của nước, những nơi có thể thoát axit
và các chất lỏng xâm thực khác, quy hoạch lãnh thổ, độ sâu phân bố, kiểu và kích
thước móng công trình, tải trọng động và tĩnhv.v... Chất lượng dự báo phát
triển karst và ổn định lãnh thổ phụ thuộc vào chất lượng và mức độ đầy đủ số
liệu này. Sự thay đổi các tải trọng nhân sinh thiết kế và các tác động lên môi
trường địa chất công trình có thể dẫn tới việc cần thiết xem xét lại dự báo.
A8.6 Trong
khi khảo sát, cần thu thập và phân tích tài liệu về những tác động nhân sinh đã
và đang có, những biến đổi tương ứng về điều kiện, đặc điểm, cường độ phát
triển karst, xói ngầm, thành tạo các hố sập. Tiến hành đánh giá các tác động và
biến đổi đó nếu cần thể hiện trong việc phân vùng lãnh thổ, xác định xu hướng
phát triển các tác động nhân sinh và những thay đổi tương ứng về điều kiện, đặc
điểm và cường độ phát triển karst, xói ngầm và thành tạo các hố sập với những
đặc điểm định lượng tương ứng.
A8.7 Trước
khi dự báo ảnh hưởng của các yếu tố nhân sinh đến sự phát triển karst và sự ổn
định lãnh thổ cần phải thực hiện dự báo các biến đổi nhân sinh về điều kiện
phát triển karst. Ví dụ: ảnh hưởng của thấm và nước dâng từ các hồ chứa đến
điều kiện địa chất thuỷ văn, quá trình phát triển các phễu hạ thấp mực nước do
bơm khai thác nước dưới đất, quá trình ngập úng nước v.v....
A8.8 Trong
mọi trường hợp cần có dự báo định tính, và đôi khi định lượng về các biến đổi
nhân sinh điều kiện địa chất thuỷ văn và ảnh hưởng của chúng đến phát triển
karst và ổn định lãnh thổ, dự báo điều kiện thuỷ văn và ảnh hưởng của nó đến
điều kiện địa chất thuỷ văn. Ngoài ra có thể còn xét đến một số yếu tố nhân
sinh khác như: san lấp, khai đào, ..
Các
tải trọng động và tĩnh từ nhà và công trình được tính đến trong các phép tính
lún nền và trong đánh giá mức độ nguy hiểm của hang hốc karst.
A8.9 Các
phá huỷ nhân sinh điều kiện địa chất thuỷ văn được thể hiện ở những thay đổi về
mức nước (áp lực), lưu lượng, vận tốc, hướng chuyển động, thành phần hoá học,
nhiệt độ và chế độ nước ngầm. Chúng dẫn đến thay đổi các tính chất của đât đá
như: độ ẩm, độ sệt, các tính chất cơ học và trạng thấi ứng suất của chúng và có
thể dẫn đến lún sập, tan rã, trương nở co ngót, nứt nẻ, phong hoá hoá học, rửa
trôi, hoà tan, xói ngầm và mang vật liệu rời ra ngoài bằng dòng ngầm, lún và
sụt lở đất đá. Cũng có thể xảy ra bồi-bám bằng vật liệu mịn, xi măng hoá và các
quá trình khác.
Mối
hiểm hoạ thường xuyên nhất chính là khả năng kích hoạt xói ngầm- vận chuyển cơ
học vật liệu ra khỏi hang hốc karst, các khe, các đới bị phá huỷ và dỡ tải... (
A7.19) dẫn tới làm xuất hiện sập, lún bề mặt và các lớp đất. Nhiều khi sập, lún
xảy ra với số lượng lớn. Việc thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn có thể thúc
đẩy lún trọng lực không có liên quan với xói ngầm, thúc đẩy sụt lở đá như là
hậu quả của các biến đổi tính chất, trạng thái nứt nẻ và ứng suất của chúng. Để
dự báo các thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn, phải cần đến các quan trắc
định kỳ, các quan trắc này cần được thực hiện liên tục từ giai đoạn khảo sát
đến giai đoạn xây dựng và sử dụng công trình.
A8.10 Cần
lưu ý rằng việc hạ thấp cũng như nâng cao mực nước của các tầng chứa nước có
thể kích hoạt karst và các hiện tượng xói ngầm dẫn đến sập mặt đất. Một việc
rất hay dẫn tới kích hoạt karst và giảm mạnh ổn định lãnh thổ, đó là sự hình
thành các phễu hạ thấp sâu trong quá trình khai thác khoáng sản và các tầng
chứa nước. Việc xây dựng các hồ chứa nước cũng thường dẫn tới kích hoạt các
hiện tượng karst, xói ngầm và hình thành sập. Mức độ nguy hiểm sẽ tăng lên
nhiều, trong trường hợp kết hợp 2 yếu tố: tăng mực nước tầng phủ và hạ thấp mực
nước tầng đá karst-nứt nẻ, đặc biệt là khi mực nước tầng đá karst-nứt nẻ nằm
dưới cao độ mái tầng đó. Những thay đổi và dao động mực nước đột ngột cũng rất
bất lợi. Hiện tượng rò rỉ nước công nghiệp và nước sinh hoạt có thể kích hoạt
karst và các hiện tượng có liên quan đến nó, đặc biệt nguy hiểm ở những chỗ
nước rò rỉ tập trung và kéo dài.
A8.11 Cơ
sở để dự báo ảnh hưởng của các yếu tố nhân sinh đến phát triển karst và ổn định
lãnh thổ chính là phân vùng lãnh thổ theo mức độ nhạy cảm với các tác động nhân
sinh và những biến đổi điều kiện tự nhiên tương ứng ảnh hưởng đến phát triển
karst và ổn định lãnh thổ, mà trước hết là nhạy cảm với tác động do điều kiện
ĐCTV thay đổi.
A8.12 Khi
phân vùng theo độ nhạy cảm với các tác động nhân sinh và những biến đổi điều
kiện tự nhiên tương ứng ảnh hưởng đến phát triển karst và ổn định lãnh thổ nên
khoanh vùng:
a) Diện tích phân
bố các kiểu thạch học karst khác nhau;
b) Diện tích và
khu vực có mức độ biểu hiện phát triển karst trên bề mặt và dưới ngầm khác
nhau;
c) Diện tích phát
triển karst trần và karst kín. Diện tích karst kín lại được phân chia theo độ
thấm nước của tầng phủ.
Tuỳ thuộc vào
điều kiện địa phương mà chia lãnh thổ ra các diện tích có độ nhạy cảm khác nhau
theo các dấu hiệu khác.
A8.13 Không được
để các chất lỏng xâm thực mạnh tiếp cận các đá karst (ví dụ nước có hàm lượng axit
đủ cao), lý do là vì tốc độ hoà tan các đá tăng lên đột ngột rất nguy hiểm. Khi
không xảy ra việc các chất lỏng xâm thực tiếp cận được thì sự hoà tan đá
carbonat diễn ra chậm và trong suốt giai đoạn sử dụng công trình cũng không dẫn
tới sự tăng trưởng đáng kể nào, không tạo thành hang hốc mới nào.
A8.14 Đối với
karst kín, thì các khu vực có phễu và các biểu hiện khác của karst trên bề mặt
đất là những khu vực nhạy cảm hơn cả đối với biến động nhân sinh về điều kiện
địa chất thuỷ văn. Trong trường hợp thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn ngay
tại những khu vực này thì sự kích hoạt nhân sinh thành tạo sập xảy ra trước
tiên, đạt tới cường độ lớn. Ngay cả những thay đổi không đáng kể về điều kiện
địa chất thuỷ văn có thể dẫn tới kích hoạt tạo sập.
A8.15 Tại những
nơi đầm lầy ở thềm sông, những trũng lầy trên vùng phân thuỷ có thể bắt gặp các
phễu karst, nhóm phễu, cánh đồng karst chưa được phát hiện khi giải đoán ảnh
hàng không và quan sát hiện trường. Những phễu, nhóm phễu và cánh đồng karst
này khi giảm mực nước ngầm có thể biểu hiện dưới dạng sập và lún mặt đất do co
ngót than bùn, bùn phân bố trong các phễu hiện có.
A8.16 Do những
biến đổi nhân sinh về điều kiện địa chất thuỷ văn, mà quá trình hình thành các
hố sập có thể bắt đầu tại những khu vực phát triển karst ngầm và nứt nẻ mạnh mà
không được bảo vệ tốt bằng tầng phủ chắn nước, đó là những khu vực không có
biểu lộ karst trên mặt đất trong điều kiện tự nhiên.
Trong điều kiện kể
trên, sẽ có khả năng xuất hiện các hố sập tại những khu vực phát triển karst
ngầm ở cấp trung bình và cao, được khoanh vùng (đối với điều kiện tự nhiên)ở
cấp ổn định IV và thấp hơn, có nghĩa là các lãnh thổ mà trên đó dù chưa ghi
nhận được các hố sập, nhưng trong tương lai thì việc tạo thành chúng là có thể.
Dưới tác động của các yếu tố nhân sinh, độ ổn định của chúng có thể còn thấp
hơn nữa nếu không áp dụng các biện pháp ngăn ngừa tình trạng xấu đi về điều
kiện địa chất thuỷ văn.
Trên những vùng
lãnh thổ không có karst hoặc karst yếu, thuộc cấp ổn định V (A6.20) thì việc
kích hoạt nhân sinh thành tạo sập ít có khả năng. Tuy nhiên, nó có thể được tìm
thấy ở những nơi có karst ngầm, các đới nứt nẻ mạnh chưa được phát hiện trong
quá trình khảo sát.
A8.17 Tính nhạy
cảm của lãnh thổ với tác động nhân sinh lên điều kiện địa chất thuỷ văn, quá
trình phát triển karst và thành tạo các hố sập phần nhiều phụ thuộc vào vai trò
bảo vệ của tầng phủ chắn nước. Có thể phân chia tầng phủ bảo vệ thành: các diện
tích không có lớp chắn nước trong tầng phủ; các diện tích có mức độ thấm nước
của tầng phủ khác nhau; các diện tích có tầng phủ chắn nước tin cậy. Đồng thời
cũng có thể chia ra các diện tích với một, hai lớp chắn nước trong tầng phủ
v.v...Sự có mặt của các lớp cách nước, các thấu kính, các lớp xen kẹp chắn nước
trong tầng đá hoà tan cũng có ý nghĩa quan trọng.
Đặc điểm định
lượng cần thiết nhất của lớp chắn nước là độ dày của nó. Phải đánh giá cả mức
độ không đồng nhất của lớp cách nước, ví dụ: giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của
độ dày, tỷ lệ diện tích không có lớp chắn nước trong tầng phủ trên tổng diện
tích khu vực, giá trị trung bình, độ lệch và các đắc trưng thống kê khác về
phân bố độ dày của lớp chắn nước cho khu vực.
Các
diện tích có độ dày lớp chắn nước nhỏ, hoặc từ 510m
tuỳ thuộc điều kiện cụ thể, thường không có ưu thế so với các dịện tích không
có nó. Bởi vì, tại các diện tích này có thể hình thành các phá huỷ cục bộ của
lớp cách nước, kéo theo là tập trung dồn nước từ tầng này sang tầng khác.
Để
đánh giá định lượng vai trò bảo vệ của lớp chắn nước, người ta sử dụng hệ số
kháng trở, hệ số chảy xuyên qua, giá trị chảy xuyên qua, gradient thấm thẳng
đứng và các đặc trưng khác. Hệ số kháng trở của lớp cách nước được xác định
theo công thức:
(A25)
Trong
đó: mi – là độ dày của lớp cách nước thứ i;
k i- là
hệ số thấm thẳng đứng của lớp chắn nước thứ i.
Gradient thấm
thẳng đứng là chỉ số quan trọng, chỉ số đó tăng lên thì mối nguy hiểm kích hoạt
xói ngầm và tạo sập sẽ tăng.
A8.18 Trong những
trường hợp phức tạp, chủ yếu là đối với các công trình lớn và quan trọng, lãnh
thổ các thành phố, các khu công nghiệp v.v..., theo nhiệm vụ chuyên môn, bằng
phương pháp mô hình thuỷ động lực, có thể dự báo định lượng các biến đổi nhân
sinh đối với mức nước, gradient thấm, giá trị thấm và lưu lượng nước chảy xuyên
qua. Mô hình hoá thuỷ động lực cho phép (với tải trọng nhân sinh cho trước) dự
báo biến đổi điều kiện thuỷ động lực do chúng gây ra và ngược lại trong điều
kiện biến đổi điều kiện thuỷ động lực cho phép đã đặt ra có thể xác định các
tải trọng giới hạn.
A8.19 Trong một số
trường hợp đã được khảng định trong nhiệm vụ kỹ thuật khảo sát ĐCCT, để dự báo
ảnh hưởng của các yếu tố nhân sinh đến ổn định lãnh thổ, phải tiến hành các thử
nghiệm và các tính toán thuỷ động lực, thuỷ địa hoá theo những chương trình đặc
biệt. Để làm được việc này đòi hỏi sự tham gia của nhiều tổ chức chuyên môn.
Việc áp dụng chúng cần phải có luận chứng cụ thể và xác định xem mô hình lựa
chọn phù hợp với hoàn cảnh thực tế đến mức nào.
A8.20 Nếu có số
liệu về các biến đổi nhân sinh đã diễn ra trước đó về điều kiện phát triển
karst và ảnh hưởng của chúng đến cường độ thành tạo sập (A7.6), thì hoàn toàn
có khả năng dự báo ngoại suy, nghĩa là các xu hướng, các quy lụât sẽ tương tự
cho tương lai với một vài điều chỉnh.
A8.21 Trên các
vùng lãnh thổ phân bố đá hoà tan và phát triển các hiện tượng karst cần áp dụng
các biện pháp bảo vệ tránh karst phát triển tự nhiên và kích hoạt nhân sinh (A7.2).
Có thể áp dụng hợp lý các biện pháp chống karst sau:
a) Quy hoạch kiến
trúc;
b) Điều chỉnh nước
và chống thấm;
c) Địa-kỹ thuật
(gia cố nền móng nhà và công trình);
d) Kết
cấu;
e) Công
nghệ;
f) Khai thác.
Việc kết hợp các
giải pháp kể trên, thành phần và khối lượng của chúng phụ thuộc vào điều kiện
cụ thể khu đất và đặc điểm công trình thiết kế.
Trong mọi trường
hợp, bắt buộc áp dụng các biện pháp điều chỉnh nước đề phòng thấm nước bề mặt,
nước công nghiệp và sinh hoạt vào trong đất. Cần phải đảm bảo sao cho lưu lượng
thấm và trạng thái mức nước ngầm không vượt quá mức nước tự nhiên. Việc quy
hoạch bề mặt đất, tiện nghi và hệ thống tiêu thoát nước mưa cần đảm bảo một
cách tin cậy cho thoát nước bề mặt từ nhà cửa, công trình ra ngoài giới hạn khu
vực xây dựng. Cần áp dụng các biện pháp làm giảm thất thoát nước từ các hệ
thống dẫn nước. Không cho phép rò rỉ nước, đặc biệt là axit và các chất lỏng
xâm thực khác dưới các toà nhà, công trình và vùng lân cận. Cần có những biện
pháp nghiêm ngặt chống rò rỉ nước vào lòng đất ở những công trình quan trọng,
những công trình có áp dụng quá trình công nghệ ẩm ướt. Trong giai đoạn xây
dựng không để tích tụ nước bề mặt tại các hố đào và khu đất xây dựng, cần kiểm
tra chặt chẽ chất lượng công việc cách nước, lắp đặt hệ thống dẫn nước, lấp các
hố đào do công tác xây dựng để lại.
Không để xảy ra
hoặc hạn chế ảnh hưởng của các hồ chứa nước, các nguồn nước tự chảy và hạ thấp
mực nước do khai thác nước ngầm, các giếng thu nước... đến chế độ của tầng chứa
nước nứt nẻ-karst và các tầng chứa nước nằm phía trên trong phạm vi lãnh thổ đã
và đang xây dựng. Nếu các xí nghiệp, nhà cửa và công trình đang thiết kế hoặc
đang tồn tại rơi vào vùng ảnh hưởng đã nêu (như hạ thấp, nâng cao, dao động mức
nước) thì cần phải dự báo hậu quả của nó, nếu cần thiết phải thực hiện các
nghiên cứu đặc biệt (A8.4, A8.18, A8.19) và có các biện pháp bảo vệ cần thiết.
Căn cứ vào mức độ
cần thiết, phù hợp với các tài liệu tiêu chuẩn hiện hành, có tính đến điều kiện
cụ thể khu đất và đặc điểm của công trình thiết kế, để bảo vệ lãnh thổ, phòng
chống karst phát triển tự nhiên và kích hoạt nhân sinh của nó, cần phải áp dụng
các biện pháp điều chỉnh nước đặc biệt, địa kỹ thuật, kết cấu và các biện pháp
chống karst khác.
Để kiểm soát các
thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn, kiểm soát sự phát triển karst và hoạt
động của các biện pháp chống karst trong thời kỳ xây dựng và khai thác-sử dụng
xí nghiệp, nhà cửa, công trình, cần phải tiến hành các quan trắc định kỳ đối
với chế độ nước mặt và nước ngầm, đối với quá trình phát triển karst, sập, lún
và biến dạng nhà cửa, công trình v.v.... Nếu cần, thiết lập hệ thống tín hiệu
phòng chống sự cố karst.
Hình A1. Sơ đồ phân bố
các loại hình phát triển karst
và các đường đẳng xa
từ các phễu karst
(lấy ví dụ ở phía đông
thành phố Dzerzinsk – Liên bang Nga)
1. phễu
karst: 2. hố sập karst;
3. đường
đẳng xa từ các phễu karst;
4. ranh
giới cánh đồng karst mới đang phát triển
Hình
A2. Đồ thị quan hệ mật độ các phễu karst
và
bán kính khoanh vùng theo các đường đẳng xa
từ
các phễu karst
(lấy
ví dụ ở phía đông thành phố Dzerzinsk – Liên bang Nga)
Hình
A3. Đồ thị phân bố phễu và hố sập
theo
giá trị đẳng xa từ biểu hiện karst gần nhất
(lấy
ví dụ ở phía đông thành phố Dzerzinsk – Liên bang Nga)
Các
giá trị gốc về mật độ của tần xuất phân bố theo giá trị đẳng xa:
1
- phễu karst; 2 - 30 hố sập; 3 - 23 hố sập; 4 – giá trị diện tích S(R)
gia
tăng trên 1m đẳng xa.
Các
đường cong phân bố theo giá trị đẳng xa:
I
– phễu karst; II – 30 hố sập karst; III - 23 hố sập karst.
Hình
A4. Đồ thị phân bố mật độ hố sập trung bình năm (dự kiến)
theo
giá trị đẳng xa từ biểu hiện karst gần nhất.
(lấy
ví dụ ở phía đông thành phố Dzerzinsk – Liên bang Nga)
Đường
cong dự báo mật độ hố sập trung bình năm (dự kiến)
kết
quả sử dụng đồ thị phân bố theo giá trị đẳng xa từ biểu hiện
karst
gần nhất: I – 566 phễu, II – 30 hố sập, III – 23 hố sập.
Hình
A5. Đồ thị phân bố các hố sập và phễu karst theo giá trị đường kính của chúng.
(lấy
ví dụ ở phía đông thành phố Dzerzinsk – Liên bang Nga).
Đường
cong phân bố phễu ký hiệu bằng đường liền,
đường
cong phân bố hố sập bằng đường rời
Phụ lục B
Phân loại khối đá
theo mức độ nứt nẻ (TCVN 4253-86)
(tham khảo)
|
Mức
độ nứt nẻ
|
Modun nứt nẻ (M)
|
Chỉ
tiêu RQD %
|
|
Nứt
nẻ rất yếu
Nứt
nẻ yếu
Nứt
nẻ trung bình
Nứt
nẻ mạnh
Nứt
nẻ rất mạnh
|
Nhỏ hơn 1.5
Từ 1.5 5
Từ 5 10
Từ 10 30
Lớn hơn 30
|
90 100 (rất tốt)
75 90 (tốt)
50 75 (trung bình)
25 50 (kém)
0 25 (rất kém)
|
|
Ghi chú:
1.
Modun nứt nẻ M – số lượng khe nứt trên 1m đường đo.
2.
RQD (Rock quality designation) do Deere đề xuất 1963
RQD
= 100/L x ∑ li (li những nõn khoan có chiều dài lớn hơn 10cm)
L
– Tổng chiều dài đoạn khoan nghiên cứu
|
Phụ lục C
(tham khảo)
Phân loại đá theo
mức độ phong hoá (14TCN 115 – 2000)
|
Cấp độ phong hoá
|
Ký hiệu
|
Đặc
tính
|
|
Phong hoá hoàn toàn
|
P.H
|
Đá
đã bị biến màu hoàn toàn, không ánh. Hầu hết đá đã biến thành đất hoặc dăm
vụn, tỷ lệ dăm cục thường nhỏ hơn 50%.
|
|
Phong hoá mạnh
|
P.M
|
Đại
bộ phận đá đã biến màu, hầu hết fenspat chuyển thành màu đục, các khoáng vật
Fe, Mg bị mờ và chuyển đất sét có màu nâu. đất chiếm <50%. Đá phần lớn mềm
bở, búa đập nhẹ
|
|
Phong hoá vừa
|
P.V
|
Bề
mặt của đá và mặt các khe nứt hầu hết bị biến mầu, bị ô xy hoá, nứt nẻ phát
triển khá mạnh, cấu trúc nguyên thuỷ của đá hoàn chỉnh, búa đập bình thường
các khe nứt dễ bị tách vỡ, lõi đá cứng không bẻ được bằng tay
|
|
Phong hoá nhẹ
|
P.N
|
Bề
mặt của đá và khe nứt có sự thay đổi màu nhẹ. Các khe nứt thường kín hoặc mở
rộng không quá 1mm. Đá liền khối, cứng nhắc. tiếng vang khi đập búa trong,
cường độ giảm so với đá tươi không đáng kể
|
|
Không phong hoá (đá
tươi)
|
P.K
|
Màu
đá sáng tươi, các thành phần khoáng vật tạo đá không biến đổi, khe nứt đặc
biệt kín hoặc mở rộng không quá 0.5mm. búa đập khó vỡ, tiếng vang trong
|
Phân loại đá theo mức độ phong hoá
|
Mức độ phong hoá
|
Hệ số phong hoá Kph
|
Hệ số khe rỗng Kkr
|
|
Phong hoá mạnh
Phong hoá
Phong hoá nhẹ
Không phong hoá
|
<0.8
0.8 0.9
0.9 1.0
1.0
|
>5
2 5
1 2
<1
|
|
Ghi chú:
Kph = ókph/ókt; trong đó gkph, gkt
là khối lượng thể tích khô của đá
phong
hoá đang xét và đá không phong hoá.
Kkr
= Vkr/V; trong đó Vkr là tổng thể tích của các khe rỗng trong thể tích
khối
đá V
|
Phụ lục D (tham
khảo)
Sơ đồ phân bố đá
cacbonat và phát triển carst lãnh thổ Việt Nam
1. Khu vực 1. Quần đảo núi sót
carst nổi lên trên mặt các vũng vịnh khu vực Hải Phòng- Quảng ninh và một phần
ở Hà Tiên. Đá cacbonát có thành phần chủ yếu là đá vôi khối lớn hoặc phân lớp
dầy tương đối thuần khiết, đôi chỗ đá vôi nằm xen kẹp với các đá trầm tích
khác: cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết. Đá vôi có tuổi Đêvôn, cácbon và
Permi. Quá trình carst vẫn đang phát triển mạnh, các núi sót không có lớp phủ
tàn tích, các hang động có kích cỡ lớn, có giá trị du lịch.
2. Khu vực 2. Vùng đồng bằng
ven biển Hải Phòng-Quảng Ninh, Ninh Bình-Thanh Hoá, Hà Tiên và một diện tích
nhỏ ở Tây Ninh, có cao độ tuyệt đối biến đổi trung bình từ 0.51.0m đến 810m.
Đá cácbonát bị phủ bởi các trầm tích đệ tứ có chiều dày từ 12m đến 10-15m hoặc sâu hơn, đôi chỗ
nổi lên trên mặt đất tạo thành các núi sót carst đơn độc. Đá cacbonat có thành
phần chủ yếu là đá vôi Cacbon-Permi. Karst phát triển trong đá vôi ở khu vực
Hải Phòng-Quảng Ninh, Ninh Bình-Thanh Hoá đến độ sâu 7080m,
hình thành các tầng hang động phát triển theo chiều ngang và chiều sâu rất phức
tạp. Khảo sát địa chất công trình trong khu vực này gặp nhiều khó khăn, đặc
biệt cho các công trình quan trọng với tải trọng lớn như nhà máy xi măng,..
3. Khu vực 3. Vùng đồi núi mềm
mại cấu thành chủ yếu bởi các đá phi cacbonat, xen kẹp các đồi núi sót karst có
kích cỡ khác nhau, phân bố rộng khắp ở các tỉnh Nghệ An, Sơn La, Lai Châu,
Tuyên Quang, Hà Giang. Đá cacbonat trong khu vực này chủ yếu là đá hoa và đá
vôi hoa hoá tuổi Proterozoi và paleozoi. Do sự phân bố hạn chế của đá cácbonat
trong khu vực này mà karst không ảnh hưởng nhiều đến quy hoạch phát triển kinh
tế và xây dựng.
4. Khu vực 4. Bề mặt bóc mòn
của các khối đá vôi lớn thuần khiết tuổi Cacbon-Permi có cao độ tuyệt đối từ
100200m đến 800900m,
phát triển tương đối tập trung tại Quảng Bình, Nghệ An, Thái Nguyên, Cao Bằng.
Karst trong khu vực này phát triển mạnh cả dưới ngầm và trên bề mặt, tạo thành
các hang động lớn ở phía dưới và địa hình hiểm trở, phân cắt mạnh ở phía trên.
Xây dựng các công trình lớn như hồ chứa nước sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Khảo sát
địa chất công trình trong khu vực này ít gặp khó khăn, bởi vì trong khu vực hầu
như không có lớp phủ.
5. Khu vực 5. Bề mặt bóc
mòn-xâm thực của các khối đá vôi lớn nằm trong đới cà nát và nâng mạnh tân kiến
tạo, phân bố ở khu vực Hà Giang và Lai Châu. Cao độ bề mặt khối đá có thể đạt
tới 10001900m, địa hình hiểm trở, không có lớp
phủ sườn- tàn tích. Đá vôi ở Hà Giang có tuổi Kebri-Orddovich, ở Lai châu có
tuổi Dêvôn, chúng bị phân cách rất mạnh bởi các thung lũng và các khe trũng sâu.
Karst bề mặt trong khu vực này phát triển mạnh hơn karst ngầm. Quá trình xâm
thực đóng vai trò quan trọng trong thành tạo địa hình. Khai thác sử dụng lãnh
thổ khu vực này gặp nhiều khó khăn.
6. Khu vực 6. Bề mặt san bằng
và phân thuỷ, tạo thành đới hẹp chạy suốt từ Lai Châu về Ninh Bình, cao độ
tuyệt đối địa hình biến đổi từ 200250m đến 18002000m. Đá cacbonat trong khu vực này
là đá vôi trias dạng khối và phân lớp dày. Đây là khu vực đặc trưng cho karst
trưởng thành, ở đây có thể bắt gặp tất cả các loại hình karst như: thung lũng
khô khép kín, cánh đồng xâm thực-hoà tan, các dòng chảy ẩn hiện,hang động
karst, hố sập và phễu karst, ...Chiều dầy của lớp phủ sườn- tàn tích từ 12m đến 1015m.
Phát triển kinh tế trong khu vực này tương đối thuận lợi, nhưng khảo sát và xây
dựng công trình sẽ gặp khó khăn.
Sơ
đồ phân bố đá cácbonat và phát triển karst lãnh thổ Việt Nam
