Đánh giá điều kiện địa chất công trình và biến dạng thấm nền đê Hà Nội

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NỀN ĐÊ SƠNG HỒNG KHU VỰC HÀ NỘI VÀ CÁC TAI BIẾN ĐỊA CHẤT LIÊN QUAN Trần Văn Tư, Đào Minh Đức, Trần Linh Lan Viện Địa chất, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Tóm tắt Một loạt cố thấm biến dạng thấm, trượt lở bờ sông thân đê sông Hồng thuộc địa phận Hà Nội làm cho nhà quản lý đê nhân dân lo ngại thực tế lịch sử gây vỡ đê nhiều nơi ảnh hưởng lớn đến tình hình dân sinh kinh tế khu vực Nguyên nhân gây tai biến địa chất kể điều kiện địa chất cơng trình đê Đê sơng Hồng thuộc Hà Nội có chiều dài 200 km, bao gồm 170 km thuộc bờ hữu 40 km thuộc bờ tả Với chiều dài lớn điều kiện địa chất cơng trình đê thực phức tạp Dưới tác động đa dạng tải trọng (áp lực nước mùa lũ, hoạt động nhân sinh, kinh tế, biến đổi khí hậu) gây đa dạng tai biến địa chất Hiểu địa chất cơng trình đê giúp nhà quản lý phòng, chống kịp thời tai biến gây GIỚI THIỆU CHUNG Lịch sử phát triển kinh tế, văn hoá xã hội châu thổ sông Hồng gắn liền với hình thành phát triển hệ thống đê Các cố gây phá huỷ đê liên quan đến đê phát sâu nghiên cứu vào năm 90 kỷ hai mươi Đáng ý cố vỡ đê Vân cốc ngồi năm 1986 cho thấy nước sơng cịn mức báo động II Vết vỡ theo hướng xiên với trục đê góc 150, quy mơ phát triển diễn biến phá huỷ đê cho thấy cố liên quan đến nằm lớp cát bụi sản phẩm đặc trưng trầm tích dạng hồ đầm lầy ven sông dịch chuyển cửa sông Đáy sông Hồng Khu vực Hà Nội lịch sử tiến hóa đồng ranh giới q trình biển tiến tồn nhiều lớp đất yếu sản phẩm q trình trầm tích vũng, vịnh, hồ đầm lầy ven biển Trong Đệ tứ, tác động mạnh mẽ tự nhiên nhân tạo, quy luật chuyển dịng, bồi tích ven sơng Hồng sơng nhánh có đặc thù riêng Hệ thống đê xây dựng từ lâu với không hiểu biết nhiều tính chất đất đê mà không xử lý trước xây dựng Nhiều đoạn đê, đặc biệt khu vực Hà nội (bao gồm Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên) đắp đất yếu Nhìn chung có hai loại hình đất yếu liên quan đến phá hỏng đê, đất yếu cường độ gây lún sụt, trượt mái đê, hai đất dễ bị biến dạng thấm có tác động áp lực thuỷ động Một điều đáng ý cấu tạo đặc biệt địa tầng đê tạo tiền đề phát triển cố nêu Các cố đê điều liên quan đến địa chất cơng trình đê coi tai biến địa chất Sự đa dạng cấu trúc địa chất cơng trình đê dẫn đến đa dạng tai biến địa chất đê điều Hà Nội Có thể kể phổ biến thấm biến dạng thấm, lún không mặt đê, trượt lở mái đê bờ sông, nứt thân đê cuối thảm họa vỡ đê Đáng ý lịch sử vỡ đê khu vực cho thấy tập trung số điểm Phúc Thọ, Hải Bối, Ái Mộ, v.v Trong báo này, tác giả giới thiệu số phân đoạn địa chất cơng trình đê đặc trưng đê sông Hồng thuộc Hà Nội tai biến địa chất liên quan Tác giả cũng phân tích nguồn gốc, quy mơ phát triển hệ tầng đặc biệt dẫn đến tai biến địa chất ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NỀN ĐÊ HÀ NỘI 2.1 Đặc điểm dạng địa hình đặc biệt Hoạt động sơng Hồng sơng nhánh làm thay đổi đáng kể địa hình vùng ven sơng Khi chưa có hệ thống đê, quy luật trầm tích tuân thủ theo điều kiện tự nhiên, chủ yếu phụ thuộc vào chế độ hoạt động tân kiến tạo, vào chế độ thuỷ triều, điều kiện khí tượng, thuỷ văn chế độ bùn cát dòng chảy mang tải Nhìn chung sơng chảy vào vùng trầm tích bở rời, việc chuyển dịng, tạo dịng tiêu diệt dòng cũ theo quy luật phức tạp Trong q trình chuyển dịng, bề mặt đồng bị cắt xẻ tạo nhiều dạng địa hình Hình trích lịch sử số giai đoạn dịch chuyển đường trục lịng sơng Hồng kể từ năm 1890 1985 vùng Vân cốc, Đan Phượng Qua cho thấy vịng 100 năm, từ 1890-1985, sơng Hồng có biến đổi dịng mạnh Tuy có hệ thống đê điều nên quy luật có sai khác so với tự nhiên Điều phản ánh dịch chuyển có tính chất chu kỳ qua lại, [1, 2, 5] Đáng ý dạng địa hình liên quan đến ổn định đê: Hình Sơ đồ chuyển dịng sơng Hồng khu vực Vân Cốc a) Địa hình cao nằm thành dải ven theo sơng, loại địa hình cổ hình thành sản phẩm trầm tích sơng Hồng thời gian chưa có đê Trên địa hình hầu hết khu vực dân cư lập lên từ lâu đời, phân bố rải rác ven đê thuộc huyện Đan Phương, Từ Liêm Mê Linh Địa hình cao bị chia cắt mạnh hoạt động sông nhánh Tuy nhiên chúng cấu tạo từ sét, sét pha bền vững làm tăng độ ổn định đê với tác động dịng thấm b) Địa hình bãi bồi đại chủ yếu phân bố ven sông tiếp tục diễn bên đê, phần lớn cấu tạo từ sét, sét pha đặc Địa hình nằm phổ biến ven sơng Hồng Tuy nhiên nhiều chỗ có cấu tạo từ tướng lịng rõ rệt thể thành tạo hạt thô cát mịn nhỏ Trên đồ thấy rõ khu vực thuộc ngã ba Thao Đà, Liên Hồng (Ba Vì), khu vực đê Vân Cốc, khu vực kè Liên Trì, Văn Quán, Liên Mạc (Từ Liêm), Võng La (Đông Anh), Nhật Tân (Tây Hồ), Tầm Xá (Đông Anh), cửa Đuống, Long Biên, Cự Khối, Tự Nhiên (Thường Tín), Quang Lăng (Phú Xun), Đây bãi sơng hình thành nơi sơng bị chuyển dịng mạnh Địa hình thuộc dạng sóng cát cao so với xung quanh Một quy luật tự nhiên đê đắp sống cát này, hai bên trũng kéo dài theo dải thành hồ ao Đó nguyên nhân cố thấm sủi mạnh với đê c) Địa hình trũng, đầm lầy phân bố nhiều nơi đặc biệt nơi thuộc phía nam khu vực Nó kết q trình sụt lún tân kiến tạo sản phẩm lấp dịng khơng hồn chỉnh lịng sơng cổ bao gồm lịng sơng Hồng sơng nhánh Ngồi cịn kết hoạt động đào bới người Địa hình trũng thường liền với tướng hồ đầm lầy đại cổ thành tạo vũng vịnh có tướng sông biển hỗn hợp Dọc theo đê thượng lưu lẫn hạ lưu nhiều hồ áo kéo dài tồn Thanh Trì, Phú Xuyên, Thường Tín, Đơng Anh, Phúc Thọ, Nhà nước chi nhiều tiền để lấp hồ áo ven đê song số nơi trọng điểm Hiện san lấp tự phát người dân không quản lý chặt chẽ tạo lớp đất phủ bề mặt có kết cấu yếu Đê đắp từ thời Lý - Trần, vị trí hướng định theo trạng hệ thống sơng địa hình hai bên bờ sơng lúc Tuy nhiên hoạt động lịng sơng từ trước đó, đê đắp qua nhiều khu vực cấu tạo lên từ tướng lòng với cát hạt mịn đến trung cố thấm không tránh khỏi 2.2 Hoạt động tân kiến tạo kiến tạo đại Trên Hình sơ đồ hoạt động kiến tạo địa động lực đại khu vực đê sông Hồng Hà Nội Hệ thống đê sông Hồng chịu tác động trực tiếp đứt gãy sâu Sông Hồng, Sông Chảy, Vĩnh Ninh Sông Lô theo phương tây bắc – đông nam đứt gãy bậc cao Đông Anh, Hưng Yên, [8] Theo Trần Văn Thằng (1999), [8], đứt gãy nêu xác định tương đối chắn dựa vào phân tích địa chất, địa vật lý viễn thám Tuy nhiên đứt gãy bậc cao cần thiết phải xác định từ luận chứng khác để đánh giá mức ảnh hưởng hoạt động kiến tạo đại đến cơng trình xây dựng Nhưng tác động mạnh với đê sông lại đứt gãy bậc cao Về mặt địa động lực đại thể đới nâng hạ cục bộ, kiến trúc vòng, đới tách giãn kèm sụt lún phương kinh tuyến hoạt động động đất Khu vực từ ngã ba Thao Đà đến trung tâm Hà Hội, diện tích sụt lún mạnh bao gồm đới: Đan Phượng – Hoài Đức; Gia Lâm; Hà Nội Đồng thời khu vực hệ thống đứt gãy phát triển phức tạp hoạt động tích cực bao gồm hàng loạt đứt gãy phương TB – ĐN, ĐB – TN kinh tuyến Từ Trung Tâm Hà Nội đến Phú Xuyên đới sụt lún tác động hệ thống đứt gãy TBĐN cịn có đóng góp lớn hệ thống đứt gãy kinh tuyến Khu vực bị phá hủy mạnh Thanh Trì Phú Xuyên Đoạn sơng Hồng từ Thanh Trì đến Phú Xun chuyển dòng qua lại biên giới đới sụt lún đới nâng hạ điều hòa kẹp đứt gãy Sông Chảy Sông Lô Trong giới hạn khu vực nghiên cứu đới phá hủy phương kinh tuyến phát triển chủ yếu phần TB đoạn từ Tam Nông – Trung Hà đến Hà Nội Đây phần chuyển tiếp miền núi đồng bằng, nơi mà lớp phủ trầm tích bở rời mỏng nên đứt gãy hoạt động thường tác động trực tiếp gần trực tiếp lên hệ thống đê điều dịng chảy Ngồi cịn kể đến đới Châu Sơn, Sơn Tây, Vân Cốc, Hồ Tây, Thanh Trì xa phía nam đới Phú Xuyên ảnh hưởng lớn đến đê điều Do hoạt động địa động lực đại mà có tác động lớn đến dịng chảy sơng Hồng sơng nhánh Dịng chảy sơng Hồng khu vực ngã ba Thao Đà đến Sơn Tây thường thay đổi hướng đột ngột tùy thuộc vào hướng phát triển đới đứt gãy Từ phương TB – ĐN khu vực Tam Nông đến Trung Hà đột ngột chuyển hướng kinh tuyến, từ Cổ Đô chuyển đột ngột sang phương vĩ tuyến từ Tản Hồng lại đột ngột chuyển sang phương kinh tuyến Đoạn sông từ Phúc Thọ (Sơn Tây) đến Hà Nội – Thanh Trì hệ thống đê điều sông Hồng bị đe dọa nghiêm trọng ln có cố Dịng chảy sơng Hồng phát triển phơng sụt lún chung nên lịng dẫn tiếp tục mở rộng theo chiều ngang mạnh, tích tụ trầm tích lớn, bãi bồi giữa, bãi bồi thấp phát triển Do hai bờ sông thường xun bị xói lở lịng dẫn thay đổi, uốn khúc Cửa lấy nước sông Đuống nằm trùng vùng sụt lún nên khả thoát nước tự nhiên bị giảm dần Cũng tương tự cửa sông Đáy sông Cà Lồ lại nằm đới sụt lún phương kinh tuyến nên khả thu nước tự nhiên chúng bị suy giảm dần trình vận hành chúng cắt qua khối nâng hoạt động, khơng đổi dịng dẫn kịp thời chúng bị suy thoái Điều thấy rõ sông Cà Lồ cắt qua khối nâng Vĩnh Yên – Phúc Yên nên lòng dẫn gần “chết” hẳn Do khối nâng Chương Mỹ hoạt động đẩy lùi sơng Đáy phía đơng sơng Đáy chảy quanh khối nâng Chương Mỹ rõ Chính yếu tố nêu mà khả lũ sông Đáy ngày suy giảm Những ví dụ nêu cho thấy vùng đồng bằng, cụ thể châu thổ sông Hồng độ nghiêng địa hình nhỏ nên yếu tố biến dạng kiến tạo (các đứt gãy hoạt động, khối nâng – hạ cục bộ) có tác động lớn đến thay đổi hướng chế độ động lực dịng chảy hay nói cách khác dịng chảy nhạy bén với thay đổi bình đồ kiến trúc dù nhỏ Mặt khác hệ thống sơng ngịi lại phát triển chủ yếu thành tạo bở rời nên tạo điều kiện cho thay đổi nhanh lịng dẫn Hình Hoạt động kiến tạo ĐĐLHĐ khu vực đê sông Hồng Hà Nội (theo Trần Văn Thắng) Như hoạt động tân kiến tạo kiến tạo đại tác động trực tiếp vào cơng trình gây nứt đê mà cịn làm biến đổi dịng sơng Hồng mạnh mẽ Sự chuyển dịng tác động trực tiếp vào đê làm thay đổi địa chất đê Cũng phải nhận thấy khu vực có hoạt động mạnh mẽ đứt gãy địa chất đê phức tạp hình thành hệ tầng địa chất đặc biệt Trong khu vực khác với cấu tạo địa chất theo quy luật chung hình thành đồng châu thổ nên đê lịng sơng ổn định 2.3 Tính chất địa chất cơng trình tập đất đá Hình 3, số mặt cắt địa chất cơng trình dọc theo tuyến đê sơng Hồng số đoạn đê đặc trưng Bảng tính chất vật lý học loại đất chủ yếu đê sông Hồng thuộc Hà Nội Một vài đặc điểm địa tầng Hình Mặt cắt địa chất cơng trình: a) dọc đê từ K63-K67; Ngang đê b) K7+900; c)Ngang đê K47+720 Địa tầng chủ yếu trầm tích sơng sông biển hỗn hợp bao gồm thành tạo Tầng đá trầm tích Neogen, đá gốc có tuổi thành phần thạch học khác nhau, chiều sâu có chỗ đạt tới 100 m Theo Văn Đức Chương (1986), móng cứng trầm tích Đệ tứ vùng Hà Nội gồm đá trầm tích Neogen hệ tầng Phù Cừ, Tiên Hưng (phía nam Hà Nội), thành tạo cabonat thuộc Triat (vùng Phúc Thọ) đá biến chất thuộc hệ tầng sông Hồng (vùng Ba Vì, Sơn Tây) Nhìn chung bề mặt đá cứng không phẳng, phụ thuộc vào bề mặt cổ địa lý tác động đứt gãy tân kiến tạo Tiếp lớp cuội sỏi có nguồn gốc lũ tích (apQ11-2 – hệ tầng Lệ Chi Hà Nội) chiều sâu bề mặt hệ tầng khu vực đê thay đổi từ bắc xuống nam (vùng Ba Vì:15-20 m, Phúc Thọ:20-30m, Trung tâm Hà Nội:30-40 m, Phú Xuyên: 40-65m) Đây tầng chứa nước có áp vùng trũng Hà nội Tại số mặt cắt cực bắc khu vực, lớp cuội sỏi độ sâu nhỏ thơng với lịng sơng, nước sơng ảnh hưởng trực tiếp đến nước ngầm tầng nông đồng gây cố thấm đê Hình Mặt cắt địa chất cơng trình: d) Ngang đê K95; e) Ngang đê K32+770 Hệ tầng Vĩnh Phúc nằm phía hệ tầng Hà Nội với nguồn gốc sông, biển sông biển hỗn hợp Thành phần đa dạng với lớp cát hạt thô đến trung đơi có lẫn cuội sỏi, tham gia vào hình thành lên tầng chứa nước có áp khu vực Lớp cát độ sâu không lớn, phía bắc khu vực hầu hết đáy sơng cắt vào làm cho thêm ổn định bờ sơng Nhiều nơi tạo khối sập lớn Ba Vì, Linh Chiểu Cùng với lớp cát lớp sét loang lổ nguồn gốc sông biển hỗn hợp (amQ13) Lớp đất rắn chắc, ổn định cao mặt chịu tải chống thấm, cấu tạo chủ yếu địa hình cao khu vực Cùng tuổi cịn trầm tích dạng hồ đầm lầy chủ yếu bùn than bùn có cường độ yếu song đặc điểm phân bố mà khơng ảnh hưởng nhiều đến đê Hệ tầng Hải Hưng với nguồn gốc biển, hồ đầm lầy ven biển đầm lầy sông biển hỗn hợp tầng đất yếu chủ yếu khu vực Tầng Hải Hưng phạm vi phân bố phía bắc đến qua hồ Tây, rải rác khu vực cửa Đuống Tuy nhiên hoạt động sông Hồng bị bào mịn nghiêm trọng Tầng đất bùn hệ tầng Hải Hưng nguyên nhân chủ yếu gây biến dạng móng cơng trình kể đê cơng trình đất khác Nó ngun nhân biến dạng mặt đất khai thác nước ngầm Trên mặt cắt thấy rõ tầng Hải Hưng phân bố đê từ hồ Tây xuống phía nam đê tả đê hữu sông Hồng, phổ biến khu vực Thường Tín Phú Xun Hệ tầng Thái Bình hình thành trầm tích sơng, chủ yếu sét, sét pha có tiêu vật lý học tốt Với chiều dày đến chục mét tầng bảo vệ tốt cho biến dạng thấm làm móng cho cơng trình xây dựng nhỏ Tuy nhiên với trầm tích điều kiện đặc biệt với hồ móng ngựa hồ đầm lầy mà hình thành lên tầng bùn có chiều dày nhỏ 10 m Trong điều kiện trầm tích dạng tướng lòng tồn tầng cát mịn, cát pha ảnh hưởng lớn đến thấm biến dạng thấm Như mặt địa tầng địa chất đê sơng Hồng thuộc Hà Nội có số đặc điểm bật sau với làm việc bình thường đê:  Tầng thơng nước bao gồm từ cuội sỏi, cát hạt thô đến mịn phân bố khắp khu vực với độ sâu bề mặt khác Tùy thuộc vào độ sâu bề mặt mà sơng Hồng cắt vào tầng gây lên thông lưu với nước ngầm có áp khu vực nước ngầm tầng không áp ven đê  Lớp cát pha, cát bụi nhậy cảm với tác động động bão hồ nước Chúng phân bố với độ sâu khơng lớn ảnh hưởng trực tiếp đến đê  Lớp đất sét, sét pha hệ tầng Thái Bình phủ lên bề mặt có tác dụng bảo vệ biến dạng thấm Tuy nhiên tầng bị xâm hại mạnh chuyển dịng sơng Hồng sơng nhánh, hoạt động nhân sinh kinh tế nên khả bảo vệ biến dạng thấm cho đê bi giảm sút chí chỗ chiều dày mỏng gây vỡ đê  Tầng đất yếu chủ yếu bùn tuổi Holocen sớm - đến đại Nếu phân bố gần mặt đất gây lên biến dạng lún lớn trượt lở mái đê Quan hệ mặt địa tầng lớp đất cho mơ hình làm việc đê Mơ hình làm việc địa chất đê có tầng: tầng phủ sét-sét pha dày, có ổn định thấm tốt; tầng thông nước bao gồm cuội sỏi đến cát hạt mịn; tầng lớp đất đặc biệt từ cát pha, cát bụi đến tầng bùn Khu vực cát hạt trung-mịn nho cao đê bị thấm sủi mạnh Khu vực tầng bùn độ sâu không lớn gây trượt lở mái đê lún mặt đê mạnh Đặc biệt nguy hiểm tầng cát 10 pha cát bụi nhô cao với tầng chống thấm bên mỏng dễ dàng gây biến dạng thấm Với hoạt động kinh tế xã hội phát triển dân số mà vùng trũng ven đê san lấp dần để Người ta đào bới san lấp khơng có quy hoạch hướng dẫn, đồng thời đất lấp không đầm chặt nguyên nhân tiềm ẩn cho biến dạng thấm Nhiều nơi vào mùa mưa có lũ, lớp đất bề mặt bùng nhùng, lầy lội Tính chất vật lý học lớp đất chủ yếu Tính chất vật lý học lớp đất chủ yếu cấu tạo lên đê trình bày Bảng 1, Chúng phân làm dạng liên quan đến độ ổn định công trình: Lớp đất rời với hệ số thấm lớn, đất dính có cường độ cao, đất bùn đất đặc biệt chủ yếu sét pha – cát bụi Nguồn gốc tính chất lớp đất nêu giải mặt cắt phân tích bên 11 Bảng Tính chất vật lý học lớp đất chủ yếu đê (Đất dính) 10 Cát pha Dung trọng Thành phần hạt (mm) Loại đất Địa tầng nguồn gốc Độ ẩm TN Phục hệ 10 - 107 106 10 - Sét lbQ21-2 hh3 bùn mQ21-2 hh2 Sét lbmQ21-2 hh1 Sét 1bmQ21-2 hh1 Sét pha 1bmQ21-2 hh1 bùn aQ13 vp3 Sét aQ13 vp2 Cát pha 1.9 2.1 14.1 36.8 45.3 30.6 1.87 1.44 2.71 0.881 46.3 26.7 0.392 9.41 0.023 3.8 4.7 15.7 51.8 29.3 56.5 1.74 1.1 2.68 1.407 44 26.5 0.049 5.21 0.111 1.6 2.1 10.5 40.5 46.9 33.2 1.83 1.37 2.7 0.961 45.7 24.8 0.296 7.02 0.038 4.1 5.7 8.8 41.9 39.9 45.2 1.68 1.16 2.67 1.313 50.6 29 0.153 5.96 0.06 1.4 1.9 5.2 19 48.3 25.4 36.6 1.81 1.32 2.7 1.057 39.1 26.2 0.157 6.29 0.058 4.9 2.0 3.7 13.8 40.5 30.3 63.7 1.39 088 2.5 1.9 57.9 38.8 0.153 7.76 0.128 1.8 8.5 47.5 44.2 30.2 1.83 1.4 2.72 0.943 43.2 21.5 0.433 8.85 0.027 2.1 5.5 24.6 50.6 15.7 28.2 1.88 1.45 2.59 0.729 29.3 22.9 0.095 15.03 0.037 0.7 6.2 1.7 13 34.8 Cát pha 4.60 6.8 16.7 22.8 17.1 28.4 10.2 24.5 1.92 1.54 2.68 0.749 aQ13 vp1 0.906 Sét pha 26.3 Sét pha 4.8 5.1 7.0 13.4 18.1 29.7 16.7 25.8 1.91 1.52 2.7 0.779 33.4 0.7 7.5 15 47.3 29.5 31.4 1.87 1.42 2.71 14 22.4 0.293 12.64 0.039 20.7 0.186 15.16 0.028 20.8 0.273 9.58 0.032 Bảng Tính chất vật lý học lớp đất chủ yếu đê (Đất rời) Góc Phụ hệ Tỷ Thành phần hạt (mm) trọng Loại Địa Góc nghỉ nghỉ Hệ số rỗng Hệ số khí khí khơ ướt thấm đất tầng - >10 Nguồn 2-5 0,5-2 0,25- 0,1- 0,05- 0,05- 20), Gradient dòng thấm J>0.25 (theo Ixtomina, [7]) Gradient dịng thấm lớn có dị thường hạ lưu đê ao hồ, hố làm gạch đào bới dân chúng, giếng đào lấy nước ăn Trị số lớn dị thường gần chân đê Hiện tượng cát chảy xảy tác động dòng thấm Theo nghĩa nó, tượng xảy với đất loại cát gradient dòng thấm vượt qua trị số giới hạn Theo tính tốn, [7] lớp cát bụi mịn khu vực Phúc thọ chảy có mái dốc khoảng 3-50, phù hợp với độ dốc đáy sơng từ ven bờ dịng Như loại cát pha đến cát bụi, thuộc đê Hà Nội xảy xói ngầm cát chảy Hiện tượng cát chảy xói ngầm xảy hội đủ điều kiện sau: 1) Đất có tính chất phù hợp, 2) Có gradient dịng thấm vượt trị số giới hạn 3) Phải có vùng nghĩa tượng xảy phải có hội kéo dài không tự triệt tiêu Điều kiện thứ ba quan trọng, Khi khơng có miền tượng xảy tự triệt tiêu tượng bục đất sau giúp tượng xói ngầm cát chảy phát triển không ngừng 18 Bục đất tượng phá hủy lớp đất không thấm bề mặt đất tác động áp lực thấm Nền đê Hà Nội phổ biến có lớp đất trầm tích sơng hệ tầng Thái Bình sét sét pha phủ bề mặt Chiều dày phụ thuộc vào điều kiện trầm tích hoạt động nhân sinh kinh tế Công thức sau xác định chiều dày giới hạn không bị bục đất, [7]: t   k  C     1    dn   C  H n   1  2 tg  dn   dn   tg (1) Trong đó, [t] chiều dày cho phép, m; C lực dính kết đất, H áp lực nước thấm, m; φ góc ma sát đất; λ hệ số áp lực hông, k hệ số an toàn Như với đất sét pha hệ tầng Thái Bình 1, tiêu vật lý học γđn =0.91 g/cm3, góc ma sát φ=9.110, lực dính kết C=0.244 KG/cm2 với áp lực nước đáy lớp 1, 2, 3, 4, m [t] trường hợp lấy hệ số an tồn k=1, 0.43, 0.86, 1.28, 1.68, 2.08 2.48 m Trong trường hợp có lũ lớn vào cấp báo động áp lực nước ngầm đê lên đến m, nhiều chỗ có chiều dày tầng phủ nhỏ 2.48 m bị bục đất Sau q trình cát chảy xói ngầm xảy mạnh mẽ gây vỡ đê b) Hiện tượng trượt lở mái đê Một dạng tai biến địa chất phổ biến trượt lở mái dốc cơng trình đất đất yếu Sự trượt lở khác với trượt mái dốc ta đào đất Vì đê đắp khơng thăm dị địa chất không xử lý nhiều nơi tầng bùn thành tạo thời kỳ Holocen sớm muộn đê ảnh hưởng đến ổn định mái đê Thường đê có độ dốc mái thượng lưu 2, hạ lưu lớn Để nghiên cứu toán ổn định trượt ta sử dụng phần mềm SLOPE/W, [7] Mặt cắt gồm: Thân đê (lớp 1), lớp sét-sét pha hệ tầng Thái Bình có chiều dày từ 0-3m lớn hơn, lớp tầng bùn hệ tầng Thái Bình Hải Hưng dày 5-10m, lớp cát sét hệ tầng Vĩnh Phúc Chỉ tiêu vật lý học lớp cho Bảng 1, Hệ số an toàn mái đê phụ thuộc chủ yếu vào độ dày lớp hệ số mái dốc Kết tính toán sau: 19 Chiều dày lớp (m) Hệ số mái dốc K 0.792 0.5 0.821 1.037 1.171 0.885 Từ kết cho thấy việc tăng chiều dày tầng phủ có ý nghĩa việc tăng hệ số mái dốc Tuy nhiên đắp đê người ta đồng thời tăng chiều dày tầng phủ hệ số mái dốc c) Lún mặt đê đất yếu Đây tai biến phổ biến cho đê với đất yếu Như nêu tầng bùn hệ tầng Hải Hưng Thái Bình phân bố nhiều nơi đê Với mô đun biến dạng lớn gây biến dạng lún lớn với mặt đê Hiện tượng nghiêm trọng có phương tiện giao thơng có tải nặng đê Theo tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn, tầng bùn phân bố với độ sâu từ đến m ảnh hưởng lớn đến độ lún mặt đê Trong toán với tầng bùn chiều dày m, phân bố với độ sâu m gây độ lún mặt đê đến 0.25 m Trị số cho phép với cơng trình đất Tầng bùn hệ tầng thái Bình xuất chủ yếu vùng Phúc Thọ với dịch chuyển mạnh mẽ cửa Đáy sông Hồng lịch sử Khu vực phân bố tầng bùn hệ tầng Hải Hưng chủ yếu khu vực nội thành Hà Nội, vùng Gia Lâm, Đơng Anh Thường Tín, Thanh Trì d) Nứt đê bãi sơng Đây tượng xuất vào năm 1995-2000 vùng Phúc Thọ, Sơn Tây Vết nứt cắt qua thân đê, qua bãi đến bờ sông Vết nứt thường cắt hết tầng sét-sét pha (chiều dày 35m), hình nêm với chiều rộng 0.25-0.30 m khoảng cách từ 6-10 m Cùng thời gian phát thấy tượng tương tự đê nhiều nơi khác miền Bắc miền Trung (Đê sông La, Hà Tĩnh) Khu vực Phúc Thọ Sơn Tây khảo sát đánh giá, [6, 7], với nguyên nhân sau đây: Do tồn lớp cát bụi cát pha tầng đất sét sét pha Về mùa cạn, nước sơng thấp có tượng thấm ngược từ đồng sông Lớp cát bụi cát pha bị lôi kéo (cát chảy) sông làm rỗng bên lớp sét sét pha bề mặt Quá trình phát triển mạnh mẽ gây phá hủy tầng bề mặt, gây nứt theo hướng nằm lớp cát bụi, cát pha Trong tốn tính thấm giải chương trình SEEP/W nhà khoa học Viện Địa chất xác định gradient lớn 20