nghiên cứu điều kiện địa kỹ thuật phục vụ xây dựng và quy hoạch thành phố hải dương

Tuy nhiên, các bản đồ này do được thành lập từ năm 2008 nên còn có một số hạn chế: - Giới hạn diện tích nghiên cứu theo quy hoạch cũ, nên không đáp ứng được yêu cầu theo quy hoạch mới củ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi thực hiện và hoàn toàn trung thực, chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan này

Hà Nội, ngày 15 tháng 7 năm 2024

Tác giả

ĐỖ HỒNG THẮNG

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Bộ môn Địa chất công trình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án này

Với lòng kính trọng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến NGƯT.PGS.TS

Đỗ Minh Toàn và TS Nguyễn Văn Phóng đã hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận án

Xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo, các đồng nghiệp tại Công ty cổ phần khảo sát thiết kế xây dựng Đất Việt đã tạo điều kiện về thời gian công tác, cung cấp những tài liệu thực tế quý báu để tôi hoàn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn các Chuyên gia, các nhà Khoa học đã hỗ trợ và đóng góp các ý kiến quý báu về chuyên môn, giúp tôi hoàn thiện luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Trung tâm Tư vấn khảo sát thiết kế công trình Quốc phòng - Bộ Tư lệnh Công binh đã tạo điều kiện cho tôi sử dụng phần mềm Geo5, để tính toán trong một phần nội dung chương 3 của luận án

Để hoàn thành được luận án của mình, tác giả đã nhận được sự động viên, ủng

hộ kịp thời từ gia đình trong những lúc khó khăn và thuận lợi, xin bày tỏ lòng biết ơn

và chia sẻ những thành công có được của bản thân đến gia đình Tất cả những sự giúp

đỡ trên, tôi sẽ ghi nhớ và luôn trân trọng mang theo trong suốt quá trình học tập, công tác và nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày 15 tháng 7 năm 2024

Tác giả

ĐỖ HỒNG THẮNG

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỊA KỸ THUẬT 7

1.1 Một số khái niệm và nội dung nghiên cứu Địa kỹ thuật 7

1.2 Tổng quan về nghiên cứu Địa kỹ thuật 12

1.2.1 Trên thế giới 13

1.2.2 Ở Việt Nam 16

1.2.3 Tình hình nghiên cứu ở Hải Dương 20

Kết luận chương 1 22

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG 23

2.1 Điều kiện địa kỹ thuật thành phố Hải Dương 23

2.1.1 Đặc điểm môi trường địa chất 24

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường địa chất 36

2.1.3 Đặc điểm hệ thống kỹ thuật công trình thành phố Hải Dương 39

2.2 Phân khu Địa kỹ thuật thành phố Hải Dương 51

2.2.1 Mục đích và cơ sở phân khu 51

2.2.2 Tiêu chí và nguyên tắc phân khu Địa kỹ thuật thành phố Hải Dương 52

Kết luận chương 2 58

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT VÀ KIẾN NGHỊ KHAI THÁC SỬ DỤNG HỢP LÝ MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT 59

3.1 Khả năng phát sinh các vấn đề ĐKT công trình thành phố Hải Dương và các phương pháp dự báo 60

3.1.1 Phân tích khả năng phát sinh các vấn đề địa kỹ thuật 60

3.1.2 Phương pháp tính toán, dự báo 68

3.2 Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật thành phố Hải Dương 72

3.2.1 Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật với nhóm 1 - công trình hạ tầng kỹ

thuật 72

3.2.2 Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật với nhóm 2 - công trình dân dụng và công nghiệp 75

3.2.3 Dự báo vấn đề địa kỹ thuật với nhóm 3- Hố đào sâu 88

3.2.4 Ảnh hưởng của hiện trạng xây dựng 98

Kết luận chương 3 99

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ TRA CỨU THÔNG TIN ĐỊA KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG 101

4.1 Thông tin địa kỹ thuật và nội dung quản lý thông tin địa kỹ thuật 101

4.1.1 Khái niệm thông tin địa kỹ thuật và ý nghĩa đối với quy hoạch đô thị 101

4.1.2 Xây dựng hệ thống thông tin địa kỹ thuật 102

4.2 Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information Systems) 105

4.3 Xây dựng phần mềm quản lý thông tin địa kỹ thuật Thành phố Hải Dương 107

4.3.1 Khái niệm về cơ sở dữ liệu GIS 107

4.3.2 Thành phần cơ bản của dữ liệu GIS 108

4.3.3 Số hóa bản đồ địa kỹ thuật Thành phố Hải Dương 109

4.3.4 Thiết kế cơ sở dữ liệu 110

4.3.5 Kiến trúc Phần mềm 112

4.3.6 Một số hình ảnh kết quả của phần mềm 114

Kết luận chương 4: 115

KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 117

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 120

TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

CÁC PHỤ LỤC 128

Phụ lục 1 Sơ đồ tài liệu thực tế (thu nhỏ) 129

Phụ lục 2 Các mặt cắt địa chất công trình 130

Phụ lục 3 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 131Phụ lục 4 Bản đồ phân chia cấu trúc nền thành phố Hải Dương, tỷ lệ 1/20.000 134Phụ lục 5 Bản đồ phân khu quy hoạch thành phố Hải Dương, tỷ lệ 1/20.000 135Phụ lục 6 Bản đồ phân cấp hệ thống kỹ thuật thành phố Hải Dương, tỷ lệ 1/20.000 136Phụ lục 7 Bản đồ phân khu địa kỹ thuật thành phố Hải Dương, tỷ lệ 1/20.000 137Phụ lục 8 Bản đồ Đệ tứ tỉnh Hải Dương, tỷ lệ 1/100.000 138Phụ lục 9 Bản đồ địa chất Thủy văn tỉnh Hải Dương, tỷ lệ 1/100.000 139Phụ lục 10 Tổng hợp các phương án thiết kế địa kỹ thuật tối ưu của thành phố Hải Dương 140

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

TT Ký hiệu, chữ

1 a, am, mQ1 Trầm tích Pleistocen trên, nguồn gốc sông, sông - biển, biển

2 a, am, mQ21-2 Trầm tích Holocen dưới - giữa, nguồn gốc sông, sông -

biển, biển

3 a1-2 Hệ số nén lún ở cấp áp lực từ 100 đến 200kPa

4 ab, mb, bQ2 Trầm tích Holocen trên, nguồn gốc sông - đầm lầy,biển - đầm

lầy, đầm lầy;

5 amQ22-3 Trầm tích Holocen giữa - trên, nguồn gốc hỗn hợp sông - biển

6 c, c’, cu, ccu Lực dính kết, lực dính kết hữu hiệu, lực dính kết không

thoát nước theo sơ đồ UU, CU

8 cv Hệ số cố kết theo phương thẳng đứng

9 e0 Hệ số rỗng; hệ số rỗng tự nhiên

11 Eoed Mô đun biến dạng

12  Khối lượng thể tích tự nhiên của đất

13 c Khối lượng thể tích khô của đất

14 n Khối lượng riêng của nước

15 s Khối lượng riêng của đất

TT Ký hiệu, chữ

25 UU Không thoát nước - không cố kết

31 ĐCCT - ĐKT Địa chất công trình - Địa kỹ thuật

32 ĐCTV Địa chất thuỷ văn

33 ĐKĐKT Điều kiện địa kỹ thuật

35 FEM Finite Element Method

36 GIS Geographic Information System

37 HTKT Hệ thống kỹ thuật

38 MTĐC Môi trường địa chất

39 MTXQ Môi trường xung quanh

42 TBĐKT Tai biến địa kỹ thuật

43 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

48 GPS Hệ thống định vị toàn cầu

49 ISSMGE Hội cơ học đất quốc tế

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1.Các phân vị địa tầng Đệ tứ thành phố Hải Dương 25

Bảng 2.2 Kết quả phân loại đất đá nền thành phố Hải Dương 28

Bảng 2.3 Phân loại đất trong phạm vi nghiên cứu theo chất lượng xây dựng 32

Bảng 2.4 Các kiểu và phụ kiểu địa hình thành phố Hải Dương 34

Bảng 2.5 Chiều sâu phân bố và chiều dày tầng chứa nước qh 35

Bảng 2.6 Hiện trạng sử dụng đất thành phố Hải Dương 39

Bảng 2.7 Hiện trạng mật độ xây dựng trung bình ở thành phố Hải Dương 41

Bảng 2.8 Quy định số tầng cao tối đa đối với các công trình cao tầng [49] 44

Bảng 2.9 Kết quả phân cấp HTKT của các phân khu 50

Bảng 2.10 Thuyết minh phân khu ĐKT thành phố Hải Dương 55

Bảng 3.1.Tổng hợp đặc điểm phân bố các lớp đất nền ở các khu địa kỹ thuật 61

Bảng 3.2 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dùng trong tính toán 63

Bảng 3.3 Tổng hợp đặc điểm hệ thống kỹ thuật xây dựng và vấn đề địa kỹ thuật theo quy hoạch xây dựng thành phố Hải Dương đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 67

Bảng 3.4 Các bài toán địa kỹ thuật và lý thuyết, phương pháp được áp dụng 71

Bảng 3.5 Tổng hợp kết quả kiểm toán ổn định, lún của nền đường 74

Bảng 3.6 Tổng hợp các phương án gia cố, cải tạo nền đường 74

Bảng 3.7 Tổng hợp kết quả đánh giá các vấn đề địa kỹ thuật với công trình dân dụng công nghiệp loại nhỏ 77

Bảng 3.8 Kết quả dự tính và thí nghiệm kiểm tra khả năng chịu tải của cọc thử 79

Bảng 3.9 Tổng hợp kết quả dự tính sức chịu tải của cọc 83

Bảng 3.10 Tổng hợp dự báo kết quả tính toán thiết kế móng cọc cho công trình dân dụng 85

Bảng 3.11 Tổng hợp các phương án đề xuất thiết kế móng cọc hợp lý cho công trình dân dụng 88

Bảng 3.12 Tổng hợp kết quả tính toán ổn định hố đào sâu 93

Bảng 3.13 Tổng hợp đánh giá, khuyến cáo và kiến nghị khi thi công hố đào sâu

tại các khu, khoảnh ĐKT 96

Bảng 4.1 Layers 111Bảng 4.2 Users 111

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ từ hệ thống Địa hệ tự nhiên- kỹ thuật, đến hệ thống địa- kỹ

xây dựng 9

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống Địa kỹ thuật xây dựng 9

Hình 2.1 Sơ họa vị trí thành phố Hải Dương 33

Hình 2.2 Sơ đồ mạng lưới thủy văn ở thành phố Hải Dương 37

Hình 2.3 Bản đồ vị trí các phân khu xây dựng, tỷ lệ 1/20.000 (thu nhỏ) [49] 44

Hình 2.4 Bản đồ phân khu cấp HTKT thành phố Hải Dương 51

Hình 2.5 Bản đồ phân khu ĐKT thành phố Hải Dương, 55

Hình 3.1 Vị trí các điểm lựa chọn nghiên cứu 62

Hình 3.2 Địa tầng điển hình dùng trong tính toán 62

Hình 3.3 Chứng nhận giấy phép phần mềm Geo5 70

Hình 3.4 Kết quả kiểm toán ổn đinh và lún nền đường (theo phần mềm Geo5) tại VT1 73

Hình 3.5 Kết quả kiểm toán ổn đinh và lún nền đường (theo phần mềm Geo5) tại VT2 73

Hình 3.6 Kết quả kiểm toán ổn đinh và lún nền đường 73

Hình 3.7 Kết quả thí nghiệm nén tĩnh nền tại vị trí VT1 76

Hình 3.8 Kết quả tính toán nền bằng Spread Footing với móng mô phỏng bàn nén tại vị trí VT1 76

Hình 3.9 Kết quả kiểm toán các vấn đề địa kỹ thuật với giải pháp móng nông trên nền tự nhiên ở VT1 76

Hình 3.10 Cột địa tầng tại các vị trí thí nghiệm cọc 79

Hình 3.11 Sức chịu tải của cọc TN1: 80

Hình 3.12 Sức chịu tải của cọc TN2: 80

Hình 3.13 Sức chịu tải của cọc TN3: 80

Hình 3.14 Sức chịu tải của cọc TN4: 81

Hình 3.15 Sức chịu tải của cọc nhận được theo các phương pháp khác nhau 81

Hình 3.16 Số liệu và đường cong quan hệ P - S theo phương pháp Spring

method 82

Hình 3.17 Các tham số sức chịu tải của cọc phát triển theo chiều dài cọc 82

Hình 3.18 Tải trọng đầu cọc của móng cọc (4 cọc) chịu tải trọng 3000kN 84

Hình 3.19 Các thông số của cừ LarsenIV (a) và văng chống (b) 89

Hình 3.20 Các hệ số ổn định được sử dụng để kiểm toán trong chương trình Sheeting Check ở VT1 (trình đơn Select Setting) 90

Hình 3.21 Các bước đào và thông số hệ chắn giữ 90

Hình 3.22 Kết quả tính toán nội lực của hệ chắn giữ tại VT1 (Bước 3) 91

Hình 3.23 Kết quả tính toán nội lực của hệ chắn giữ tại VT2 (Bước 3) 91

Hình 3.24 Kết quả tính toán nội lực của hệ chắn giữ tại VT3 (Bước 3) 92

Hình 3.25 Biểu đồ áp lực đất, mức độ và biến dạng của tường cừ ở 3 khu địa kỹ thuật 92

Hình 3.26 Lực chống của hai tầng văng chống ở các vị trí nghiên cứu 94

Hình 3.27 Lực cắt lớn nhất của tường cừ theo độ sâu đào 94

Hình 3.28 Mô men lớn nhất của tường cừ theo độ sâu đào 95

Hình 3.29 Chuyển vị lớn nhất của tường cừ theo độ sâu đào 96

Hình 4.1 Kiến trúc hệ quản trị PostgressSQL / PostGIS 107

Hình 4.2 Minh họa một phần bản đồ quy hoạch sử dụng đất Thành phố Hải Dương 109 Hình 4.3 Biểu đồ DFD mức ngữ cảnh 112

Hình 4.4 Biểu đồ DFD mức chi tiết 113

Hình 4.5 Kiến trúc phần mềm 114

Hình 4.6 Tra cứu thông tin ĐKT tại vị trí ô đất số ODT-40 115

Hình 4.7 Kết quả tra cứu thông tin ĐKT ở vị trí ô đất CC-71 115

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài:

Thành phố Hải Dương được vua Gia Long khởi lập năm Giáp Tý (1804) với tên gọi là Thành Đông, mục đích vừa là trấn thành vừa án ngữ phía Đông kinh thành Thăng Long Trải qua nhiều thăng trầm với lịch sử của đất nước, đến này thành phố

đã là đô thị loại I thuộc tỉnh Hải Dương và tương lai trở thành đô thị loại I trực thuộc Trung ương vào năm 2050 Thành phố Hải Dương là trung tâm hành chính, kinh tế, văn hoá và giáo dục, khoa học kỹ thuật, y tế, dịch vụ,… của tỉnh Hải Dương, nằm trong vùng thủ đô Hà Nội và tam giác kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Diện tích tự nhiên của thành phố theo quy hoạch cũ năm 2009 là 36,2 km2, dân số 143.895 người Thành phố là đầu mối giao thông, giao lưu trong Vùng tỉnh, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế, xã hội đối với tỉnh, vùng đồng bằng sông Hồng Chính

vì vậy, tỉnh Hải Dương nói chung và thành phố Hải Dương nói riêng đã được Đảng

và Nhà nước quan tâm xây dựng, mở rộng theo hướng hiện đại

Ngày 06 tháng 8 năm 1997, Chính phủ đã ban hành Nghị định 88/CP về việc thành lập thành phố Hải Dương trên cơ sở toàn bộ diện tích tự nhiên, dân số của thị

xã Hải Dương (cũ) và là đô thị loại III với 13 đơn vị hành chính (gồm 11 phường và

2 xã) Qua nhiều lần quy hoạch mở rộng địa giới, đến nay thành phố Hải Dương đã

là đô thị loại I với quy mô 25 đơn vị hành chính (gồm 19 phường và 6 xã), diện tích

tự nhiên và dân số tăng hơn 2 lần Cụ thể, dự kiến dân số đến năm 2030 là khoảng

350 ~ 376 nghìn người, đến năm 2050 là 500 nghìn người và diện tích sẽ mở rộng đến 111,68 km2 Như vậy, trong tương lai, thành phố Hải Dương sẽ bước vào giai đoạn phát triển mới có quy mô rất lớn và hiện đại Cùng với sự phát triển về kinh tế

- xã hội, hoạt động xây dựng ở thành phố Hải Dương đang phát triển nhanh chóng cả

về quy mô, mật độ và tầm quan trọng của công trình Điều này được thể hiện rõ trong Bản quy hoạch xây dựng Thành phố đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 Theo

đó, Thành phố sẽ được mở rộng về diện tích và tăng mật độ nhà cao tầng (≥ 9 tầng)

Sự phát triển về quy mô, mật độ và tầm quan trọng của công trình kéo theo yêu cầu cao hơn về kỹ thuật, kinh tế khi thực hiện công tác nghiên cứu, khảo sát Địa chất công trình (ĐCCT) - Địa kỹ thuật (ĐKT)

Hiện nay, trên địa bàn thành phố Hải Dương đã có một số kết quả nghiên cứu

về Địa chất, Địa chất công trình và Địa chất thuỷ văn Cụ thể, đã thành lập được các bản đồ: Địa chất Đệ tứ, Địa chất thủy văn, ĐCCT và phân vùng ĐCCT (tỷ lệ 1:25.000) Tuy nhiên, các bản đồ này do được thành lập từ năm 2008 nên còn có một

sở phân khu ĐKT, dự báo các vấn đề ĐKT và xây dựng cơ sở dữ liệu ĐKT thành phố Hải Dương, góp phần không nhỏ cho công tác xây dựng chính quyền điện tử, xây dựng và quản lý thành phố thông minh theo Nghị quyết Đại hội đại biểu Đảng bộ thành phố Hải Dương nhiệm kỳ 2020-2025

Để khắc phục những tồn tại trên và kịp thời phục vụ cho công việc phát triển

thành phố Hải Dương hiện đại, NCS đã chọn đề tài “Nghiên cứu điều kiện địa kỹ

thuật phục vụ quy hoạch và xây dựng thành phố Hải Dương” Vì vậy, đề tài có cấp

thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Làm sáng tỏ điều kiện địa kỹ thuật thành phố Hải Dương, phân khu địa kỹ thuật phục vụ quy hoạch xây dựng và khai thác hợp lý tài nguyên đất xây dựng

- Dự báo được các vấn đề địa kỹ thuật khi xây dựng các loại công trình (theo quy hoạch đến năm 2030) và đề xuất được các giải pháp nền móng hợp lý;

- Xây dựng được phần mềm quản lý và tra cứu thông tin địa kỹ thuật của thành phố Hải Dương phục vụ công cuộc chuyển đổi số và xây dựng chính quyền điện tử

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: làđiều kiện địa kỹ thuật, vấn đề địa kỹ thuật và các giải pháp địa kỹ thuật cho các loại công trình khu vực thành phố Hải Dương

- Phạm vi nghiên cứu được giới hạn:

+ Giới hạn không gian: phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ diện tích thành

phố Hải Dương, theo đồ án điều chỉnh quy hoạch chung thành phố Hải Dương đến năm 2030, tấm nhìn đến năm 2050 với diện tích khoảng 111,68 km2, (25 đơn vị hành

chính gồm 19 phường: Ái Quốc, Bình Hàn, Cẩm Thượng, Hải Tân, Lê Thanh Nghị, Nam Đồng, Ngọc Châu, Nguyễn Trãi, Nhị Châu, Phạm Ngũ Lão, Quang Trung, Tân Bình, Tân Hưng, Thạch Khôi, Thanh Bình, Trần Hưng Đạo, Trần Phú, Tứ Minh, Việt Hòa và 6 xã: An Thượng, Gia Xuyên, Liên Hồng, Ngọc Sơn, Quyết Thắng, Tiền Tiến)

+ Giới hạn chiều sâu: chiều sâu nghiên cứu đến tầng đất có khả năng sử dụng

đặt móng cho các công trình có tải trọng lớn trong tương lai (đới tương tác), dự kiến

đến tầng cát thô thuộc hệ tầng Hà Nội ở độ sâu 60m

4 Nội dung nghiên cứu: để thực hiện mục tiêu của luận án, nội dung nghiên cứu gồm:

- Tổng quan về địa kỹ thuật;

- Điều kiện địa kỹ thuật và phân khu địa kỹ thuật thành phố Hải Dương;

- Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật khi xây dựng các loại công trình và đề xuất giải pháp nền móng hợp lý;

- Xây dựng hệ thống thông tin địa kỹ thuật của thành phố Hải Dương và phần mềm quản lý thông tin địa kỹ thuật phục vụ công tác quy hoạch, quản lý xây dựng

5 Cách tiếp cận và các phương pháp nghiên cứu

5.1 Cách tiếp cận: luận án được thực hiện theo các cách tiếp cận

- Hệ thống: địa kỹ thuật là một hệ thống (hệ thống địa - kỹ thuật) gồm hai hợp phần chủ yếu là hợp phần kỹ thuật (công trình XD), hợp phần MTĐC, chúng có mối

tương quan chặt chẽ và tương tác lẫn nhau Khi nghiên cứu, đánh giá đặc điểm, phân

khu ĐKT thành phố Hải Dương, sẽ được xem xét trong một hệ thống thống nhất và chặt chẽ;

- Kế thừa: nghiên cứu, kế thừa những kiến thức và tài liệu thực tế đã có của thành phố, trong nước và ở nước ngoài để tham khảo, sử dụng trong việc giải quyết các nhiệm vụ của luận án;

- Thực nghiệm: các nghiên cứu lý thuyết, tính toán thiết kế ĐKT được kiểm chứng qua mô hình thực nghiệm, để minh chứng sự chính xác của các quá trình tính toán thiết kế ĐKT

5.2 Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết các mục tiêu và nội dung nghiên cứu nêu trên, đề tài sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau đây:

- Phân tích hệ thống: cơ sở lý thuyết phân tích tương tác và sự hình thành các quá trình;

- Địa chất: nghiên cứu cơ sở địa chất (MTĐC) để có đủ thông tin phục vụ cho đánh giá và dự báo; thu thập và hệ thống hóa số liệu; phân tích ảnh viễn thám; thị sát hiện trường và bản đồ;

- Tổng hợp, phân tích tài liệu: thu thập, phân tích, tổng hợp và kế thừa các tài liệu, các công trình nghiên cứu đã được công bố, nhằm phân tích các dữ liệu liên quan đến đề tài luận án, từ đó phát triển hướng nghiên cứu mới

- Phương pháp thực địa: tiến hành đi thực tế tại công trình để quan sát, thu thập các tài liệu về địa chất, địa hình, thủy văn, các hồ sơ thiết kế công trình xây dựng hiện

có, đang thi công; các số liệu quan trắc ĐKT nhằm bổ sung số liệu và nghiên cứu chuyên sâu phục vụ tính toán và dự báo các vấn đề ĐKT khi thi công xây dựng

- Phương pháp lập bản đồ: sử dụng các phương pháp chồng, chập các bản đồ thành phần, để xây dựng các bản đồ phân khu ĐKT trên các diện tích tương ứng

- Thực nghiệm: sử dụng mô hình thực nghiệm để kiểm chứng phương pháp tính trong tính toán dự báo các vấn đề ĐKT phát sinh khi xây dựng công trình giao thông, dân dụng và công nghiệp

-Phương pháp tính toán dự báo các vấn đề ĐKT và xây dựng phần mềm quản

lý, tra cứu thông tin ĐKT

6 Những luận điểm bảo vệ

Để đạt được mục tiêu đặt ra, nội dung luận án tập trung bảo vệ hai luận điểm:

- Luận điểm 1: khu vực thành phố Hải Dương được phân thành 3 khu (I, II, III) và 9 khoảnh (I-1; I-2; I-3; II-1; II-2; II-3; III-1; III-2 và III-3) ĐKT, đây là cơ sở khoa học để tính toán dự báo các vấn đề ĐKT, đề xuất và kiến nghị các giải pháp nền móng hợp lý

- Luận điểm 2: kết quả tính toán dự báo các vấn đề ĐKT trên các khoảnh ĐKT

là cơ sở tối ưu hóa điều khiển hệ thống ĐKT thành phố Hải Dương

7 Những điểm mới khoa học

-Trên cơ sở lý thuyết hệ thống nghiên cứu các đặc điểm MTĐC, HTKT cùng mối quan hệ tương hỗ giữa chúng, đã làm sáng tỏ được các điều kiện ĐKT, vấn đề ĐKT, giải pháp ĐKT trên khu vực thành thành phố Hải Dương theo quy hoạch mới;

- Kết quả nghiên cứu đã phân khu vực thành phố Hải Dương thành 3 khu và 9 khoảnh với các điều kiện ĐKT khác nhau và thành lập được bản đồ phân khu ĐKT;

- Kết quả nghiên cứu đã tính toán, dự báo được các vấn đề ĐKT có thể phát sinh

khi xây dựng các nhóm công trình (nhóm hạ tầng kỹ thuật; nhóm dân dụng công

nghiệp; nhóm hố móng sâu) trên các khu ĐKT Từ đó đã đưa ra các giải pháp nền

móng (giải pháp ĐKT) hợp lý với mỗi loại công trình tương ứng với các Khu, Khoảnh ĐKT tại thành phố Hải Dương;

- Các kết quả nghiên cứu đã được hệ thống, số hóa và được tổng hợp trong phần mềm quản lý và tra cứu thông tin ĐKT của thành phố Hải Dương, phục vụ công tác xây dựng và quản lý xây dựng của chính quyền địa phương

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học: luận án đã lấy cơ sở khoa học là Lý thuyết hệ thống để nghiên

cứu áp dụng cho thành phố Hải Dương Vì vậy, tài liệu nghiên cứu đã có những đóng góp mới vào việc nghiên cứu đặc điểm ĐKT phục vụ quy hoạch thành phố

Ý nghĩa thực tiễn: các kết quả nghiên cứu là cơ sở số liệu hữu ích cho tỉnh lập

quy hoạch, quản lý công tác xây dựng đô thị thành phố Hải Dương đến năm 2050, góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý đô thị thông minh Tài liệu còn tham khảo tốt cho các chủ đầu tư các dự án trong và ngoài nước, các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực xây dựng

9 Cơ sở tài liệu

Luận án được hoàn thành trên cơ sở các kết quả học tập và nghiên cứu nhiều năm của NCS tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất Luận án sử dụng các kết quả nghiên cứu, số liệu thực nghiệm trong lĩnh vực ĐCCT của NCS trong 20 năm công tác Ngoài

ra, còn sử dụng các tài liệu của nhiều cơ quan, tác giả khác nhau và tài liệu lưu trữ có liên quan, bao gồm:

+ Châu Văn Quỳnh (1999) “Báo cáo điều tra Địa chất đô thị thành phố Hải

Dương” Liên đoàn ĐCCT-ĐCTV miền Bắc

+ Phạm Văn Hoàn và nnk (2008), “Chuyên khảo Địa chất và Tài nguyên

khoáng sản tỉnh Hải Dương”, đề tài nghiên cứu khoa học năm 2006-2007, mã số

K.X.06-07.ĐC do hội Địa chất tỉnh Hải Dương thực hiện

+ UBND tỉnh Hải Dương (2017), Đồ án điều chỉnh quy hoạch chung thành

phố Hải Dương đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050

+ UBND tỉnh Hải Dương (2023), Đồ án điều chỉnh quy hoạch chung thành

phố Hải Dương đến năm 2040

+ Các báo cáo khảo sát ĐCCT của hàng trăm dự án, công trình xây dựng do các Công ty trong và ngoài tỉnh đã thực hiện trong phạm vi nghiên cứu

10 Cấu trúc luận án

Nội dung luận án được cấu trúc như sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về địa kỹ thuật

Chương 2: Điều kiện địa kỹ thuật thành phố Hải Dương

Chương 3: Tính toán, dự báo các vấn đề địa kỹ thuật và kiến nghị khai thác sử dụng hợp lý môi trường đại chất

Chương 4: Xây dựng phần mềm quản lý và tra cứu thông tin ĐKT thành phố Hải Dương

Kết luận và kiến nghị

Danh mục các công trình khoa học đã công bố liên quan đến Luận án

Danh mục tài liệu tham khảo

Phụ lục

kỹ thuật công trình một cách hệ thống Tính hệ thống càng quan trọng khi nghiên cứu khu vực do sự đa dạng của hoạt động xây dựng và có sự tác động tương hỗ giữa các loại hình xây dựng với MTĐC Do mục tiêu, trọng tâm nghiên cứu có khác nhau nên quá trình phát triển của lĩnh vực này đã xuất hiện những khái niệm, quan niệm ở những không gian và thời gian khác nhau

Để có khái niệm đầy đủ, phải dựa trên lý thuyết hệ thống Tiếp cận hệ thống là vận dụng cơ sở khoa học của phép biện chứng về sự thống nhất vật chất của thế giới,

về các tương tác và mối liên hệ chung của các vật thể như phương thức phát triển vào biện luận, nghiên cứu, phân tích các đối tượng Tất cả các vật chất tự nhiên thực tại

mà chúng ta tiếp cận được tạo thành một hệ thống, chúng có mối liên hệ tổng quát và tác động lẫn nhau (tương tác) Tương tác tạo ra vận động tiến hóa của sự vật Tiếp cận hệ thống xem đối tượng nghiên cứu là một hệ thống, phân tích cấu trúc đẳng cấp các hợp phần của hệ thống, mối liên hệ, tương tác giữa chúng và giữa hệ thống với môi trường bên ngoài, từ đó xác định sự vận động và phát triển của hệ thống [36] Khi nghiên cứu MTĐC phục vụ mục đích xây dựng công trình, không thể bỏ qua các mối quan hệ tương tác giữa môi trường địa chất với môi trường sống của con người và ngược lại Vấn đề này đã sớm được các nhà khoa học Nga quan tâm

Bondarik G.K [1], người tiên phong trong vấn đề này đã xây dựng học thuyết về “Địa

hệ tự nhiên - kỹ thuật” Ở Việt Nam, Phạm Văn Tỵ [36] đã đưa ra khái niệm “Địa hệ

tự nhiên - kỹ thuật” Trong cuốn “Cơ sở phương pháp luận địa chất công trình”, Ông quan niệm: Hệ thống tự nhiên kỹ thuật là hệ thống mà hợp phần tương tác của nó là các đối tượng tự nhiên và nhân tạo, trong trường hợp hợp phần tự nhiên là môi trường địa chất thì hệ thống đó được gọi là “Địa hệ tự nhiên - kỹ thuật” [36] Nói cách khác, Địa hệ tự nhiên - kỹ thuật có hợp phần tương tác là môi trường địa chất (môi trường đất đá) và các đối tượng nhân tạo (Hệ thống kỹ thuật) [36]

Ở đây, “Môi trường địa chất” là phần trên của thạch quyển, nằm trong vùng

tương tác với các hoạt động kinh tế-công trình của con người, chi phối và điều tiết các hoạt động đó được gọi là môi trường địa chất (MTĐC)

Theo Trần Mạnh Liểu [45], Địa chất công trình truyền thống mới chỉ xem xét

ảnh hưởng của MTĐC đến ổn định của công trình và hệ thống kỹ thuật hạ tầng (và

mở rộng ra là các hoạt động kinh tế, xây dựng của con người - gọi tắt là hệ thống kỹ thuật), mà chưa xét đến chiều tác động ngược lại từ hệ thống kỹ thuật đến nền địa

chất, làm xuất hiện các vấn đề môi trường Ví dụ: các khu vực có nền địa chất là các trầm tích bở rời - cát, cuội, sỏi được xem như thuận lợi nhất cho xây dựng các công trình bề mặt, nhưng hiện nay xét từ góc độ môi trường sống, xây dựng trên các khu vực đó sẽ dẫn đến tình trạng nhiễm bẩn nước ngầm nhanh chóng

Kế thừa sự phát triển nghiên cứu trong lĩnh vực Địa chất công trình và thiết kế nền móng công trình, đến nay Địa kỹ thuật đang phát triển lên một tầm cao mới Để hiểu rõ hơn về khái niệm và nội hàm của nó, có thể sử dụng cách tiếp cận hệ thống

và lý thuyết hệ thống nói trên Theo lý thuyết hệ thống, có thể hiểu khái niệm “Địa

kỹ thuật” là tập con của Địa hệ tự nhiên - kỹ thuật (Hình 1.1a), trong đó hệ thống kỹ thuật là các giải pháp kỹ thuật công nghệ tác động vào MTĐC nhằm đáp ứng được các yêu cầu của hoạt động xây dựng, khai thác kinh tế lãnh thổ (Hình 1.1b) Khái niệm “Địa kỹ thuật xây dựng” trong thực tế tương ứng với trường hợp hệ thống kỹ thuật chỉ xét tới các hoạt động xây dựng công trình, được gọi là hệ thống kỹ thuật công trình (Hình 1.1c)

Hiện nay, trong nghiên cứu địa kỹ thuật nói chung có hai hướng chuyên sâu là

Địa kỹ thuật môi trường và Địa kỹ thuật xây dựng (hay Địa kỹ thuật công trình -

địa - kỹ xây dựng

- Địa kỹ thuật môi trường nghiên cứu hệ thống tương tác giữa các yếu tố của

MTĐC với hoạt động kinh tế khai thác lãnh thổ và ảnh hưởng do hoạt động xây dựng, dưới sự tác động tương hỗ của môi trường xung quanh làm biến đổi MTĐC, tác động đến sự phát triển bền vững con người và công trình Cụ thể: như đất nhiễm bẩn, tàng trữ chất phế thải và ngăn chặn rò rỉ có hại cho cân bằng sinh thái cũng như phế thải phóng xạ… nhằm khai thác hợp lý lãnh thổ và các giải pháp bảo vệ bền vững môi trường địa chất

- Địa kỹ thuật xây dựng (ĐKTXD) nghiên cứu hệ thống MTĐC và các hoạt

xây dựng công trình cũng như tác động tương hỗ giữa chúng (Hình 1.2)

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống Địa kỹ thuật xây dựng

Có thể hiểu khái quát Địa kỹ thuật xây dựng là chuyên môn bao hàm ba chức năng gắn bó hữu cơ với nhau, đó là:

- Chức năng khảo sát thu thập thông tin về các đặc điểm, tính chất của MTĐC,

hệ thống kỹ thuật công trình (quy mô, loại, mật độ xây dựng công trình, công nghệ thi công hiện có…) và đặc điểm môi trường xung quanh có ảnh hưởng đến hoạt động xây dựng công trình, thông qua việc sử dụng các phương pháp, các kỹ thuật về khảo sát-thăm dò - thí nghiệm, trên nền kiến thức địa chất công trình;

- Chức năng phân tích, sử dụng thông tin là chức năng xử lý, phân tích, sử

dụng thông tin, bao gồm luận chứng, lựa chọn và thiết kế giải pháp nền móng, biện pháp thi công thích hợp, trên cơ sở kiến thức cơ đất - nền móng;

- Chức năng xây dựng, quản lý thông tin: thu thập, hệ thống hóa, chuẩn hóa

theo mục đích chuyên môn, đồng thời số hóa, lưu trữ và quản lý thông tin địa kỹ thuật nhằm khai thác tối đa nguồn tài nguyên thông tin Đây là chức năng có tính thời đại, được thúc đẩy mạnh trong thời kỳ công nghiệp 4.0

Như vậy ĐKTXDđược hiểu là một ngành khoa học thuộc lĩnh vực xây dựng,

sử dụng kiến thức, nguyên lý và phương pháp của toán học, vật lý, địa chất công trình,

cơ học đất - đá, thủy- động lực, dao động, công nghệ xây dựng…để nghiên cứu tương tác giữa công trình với môi trường địa chất và môi trường xung quanh, nhằm bảo vệ, khai thác hợp lý môi trường địa chất, phục vụ ổn định bền vững công trình xây dựng

- Đối tượng nghiên cứu của ĐKTXD là hệ thống tương tác giữa môi trường

địa chất và hệ thống kỹ thuật công trình

- Nội dung nghiên cứu của ĐKTXD: ngoài nghiên cứu môi trường địa chất phục vụ xây dựng giống như ĐCCT, nó còn nghiên cứu các đặc điểm hệ thống kỹ thuật công trình và môi trường xung quanh của hệ thống kỹ thuật công trình đó; nghiên cứu các phương pháp tính toán, dự báo các vấn đề ĐKT và thiết kế các giải pháp phòng chống hợp lý đảm bảo ổn định lâu dài cho công trình xây dựng và các công trình lân cận

- Các phương pháp nghiên cứu ĐKT chủ yếu sử dụng bao gồm: phương pháp tính toán; phương pháp thực địa; phương pháp địa vật lý; phương pháp thực nghiệm;

phương pháp quan trắc,…

Để nghiên cứu mối quan hệ, tương tác giữa MTĐC với công trình xây dựng, cần phải làm sáng tỏ điều kiện mối tương tác giữa chúng Điều kiện, ở đây được hiểu

là tình trạng, trạng thái, hoàn cảnh hay các yếu tố có ảnh hưởng có ý nghĩa đến tính toán, thiết kế, thi công xây dựng, nhằm đảm bảo ổn định lâu dài của công trình, bảo

vệ môi trường địa chất và công công trình lân cận… Gọi chung là Điều kiện địa kỹ thuật Do đó điều kiện địa kỹ thuật được hiểu như sau:

Điều kiện địa kỹ thuật: là tổng hợp các hoàn cảnh tự nhiên (đặc điểm tự

nhiên) và hệ thống kỹ thuật công trình (đã và sẽ xây dựng) trong mối tương tác với

nhau cùng với môi trường xung quanh có ý nghĩa đối với thiết kế, xây dựng, sử dụng công trình bền vững

Như vậy, điều kiện ĐKT được hiểu là tổ hợp các yếu tố về cấu trúc và tính

chất của môi trường địa chất (trong đới tương tác) của hệ thống tương tác giữa MTĐC

và hệ thống kỹ thuật công trình quyết định đến sự bền vững của hệ thống đó

- Nội dung nghiên cứu điều kiện ĐKT bao gồm các yếu tố:

1 - Đặc điểm đất đá nền bao gồm: đặc điểm cấu trúc địa chất đất đá nền; đặc trưng về tính chất xây dựng của đất đá (sự phân bố trong không gian các đơn nguyên ĐCCT và các đặc trưng cơ lý của chúng); điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến MTĐC

và khai thác MTĐC phục vụ xây dựng, bao gồm: vị trí địa lý, khí hậu, địa hình, địa mạo, thuỷ văn và địa chất thủy văn; tân kiến tạo và kiến tạo trẻ, các hiện tượng địa chất động lực công trình; khả năng sử dụng đất đá tại chỗ làm vật liệu xây dựng

2 - Các yếu tố điều kiện kỹ thuật, môi trường của hệ thống kỹ thuật công trình bao gồm: điều kiện về mật độ xây dựng, dạng và quy mô công trình xây dựng, yêu cầu về kỹ thuật về bảo vệ môi trường và công trình lân cận, công nghệ kỹ thuật thi công xây dựng công trình, … trong phạm vi tương tác giữa môi trường địa chất với

hệ thống kỹ thuật công trình

Hệ quả (kết quả) của mối tương tác hai chiều, giữa MTĐC và hệ thống kỹ

thuật xây dựng, làm biến đổi MTĐC (theo hướng tiêu cực) và ảnh hưởng đến việc thi

công xây dựng, sự ổn định bền vững lâu dài của công trình và môi trường xung quanh

gọi là Vấn đề địa kỹ thuật

Như vậy, vấn đề ĐKT là những phát sinh bất lợi khi thi công xây dựng công trình Nguyên nhân phát sinh là do hệ quả của mối tương tác hai chiều, giữa MTĐC

và hệ thống kỹ thuật xây dựng

Theo lý thuyết hệ thống, Hệ thống tự nhiên-kỹ thuật là hệ thống điều khiển được, cần điều khiển chúng để tối ưu hóa ở tất cả các đẳng cấp, trong các giai đoạn

từ quy hoạch, thiết kế, thi công và khai thác công trình [36] Tối ưu hóa các hệ thống

tự nhiên-kỹ thuật gắn liền với dự báo và điều khiển sự vận động, tối ưu hóa điều khiển chúng Dự báo để hình dung được trạng thái của hệ thống khi được hiện thực hóa trong tương lai Kết quả của dự báo là cơ sở để kiến nghị các giải pháp điều khiển sự vận động nhằm đạt tối ưu

Với hệ thống tự nhiên-kỹ thuật cấp đơn vị, tối ưu hoá điều khiển hệ thống thực chất là dựa trên các đặc điểm phụ hệ thống MTĐC, yêu cầu kỹ thuật của phụ hệ thống

kỹ thuật và bảo vệ môi trường, để lựa chọn các phương án thiết kế, xử lý nền móng, biện pháp thi công (phương thức tác động đến MTĐC) đạt hiệu quả nhất về kinh tế-

kỹ thuật-bảo vệ môi trường

Để khai thác hợp lý lãnh thổ và phát triển bền vững (tối ưu) cần có các thông tin

dự báo các vấn đề ĐKT Để có thể dự báo các vấn đề ĐKT chính xác cần có các thông

tin về các điều kiện ĐKT Hay nói cách khác, Thông tin ĐKT là các dữ liệu về điều kiện

ĐKT, các vấn đề ĐKT đã được hệ thống và chuẩn hóa theo một mục đích cụ thể

1.2 Tổng quan về nghiên cứu Địa kỹ thuật

Ghi chép về lần đầu tiên con người biết sử dụng đất làm vật liệu xây dựng đã

bị thất lạc trong thời kỳ cổ đại Thời kỳ đầu, kỹ thuật nền móng chỉ dựa trên kinh nghiệm mà chưa có hoạt động nghiên cứu khoa học nào về lĩnh vực này, chính vì vậy

đã có nhiều công trình đã xảy ra sự cố hay gặp một số vấn đề liên quan đến nền móng

Do đó các kỹ sư và các nhà Khoa học bắt đầu nghiên cứu giải quyết các bài toán nền móng một cách bài bản, khoa học hơn bắt đầu từ đầu thế kỷ 18 Dựa trên những thành tựu kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực ĐKT, khoảng thời gian kéo dài từ 1700 đến

1927 có thể được chia thành bốn thời kỳ chính

- Thời kỳ tiền cổ điển của Cơ học đất (1700 - 1776);

- Cơ học đất cổ điển - Giai đoạn I (1776 đến 1856);

- Cơ học đất cổ điển - Giai đoạn II (1856 đến 1910);

- Cơ học đất hiện đại (1910 đến 1927);

- Giai đoạn sau năm 1927

Trải qua thời gian dài nghiên cứu và phát triển, đến năm 1936, Hội Cơ học đất quốc tế được thành lập (ISSMFE) và tổ chức Hội nghị quốc tế theo chu kỳ 4 năm một lần Đến năm 1997, Hội đổi tên thành Hội Cơ học đất và Địa kỹ thuật (ISSMGE) và duy trì tổ chức hội nghị theo định kỳ Khi nghiên cứu MTĐC phục vụ cho mục đích

XD được chia thành ba nhóm chính: 1- Nhóm nghiên cứu về điều kiện ĐCCT khu vực, đặc điểm và sự biến đổi đặc tính xây dựng của đất nền; 2- Nhóm nghiên cứu dự báo các vấn đề phát sinh khi thi công, khai thác công trình và các giải pháp nền móng thích hợp; 3- Nhóm nghiên cứu xây dựng, quản lý, khai thác thông tin ĐCCT - ĐKT

đồ địa chất công trình (chung) là điển hình cho khả năng tổng hợp tối ưu các yếu tố của điều kiện địa chất công trình Nguyên tắc chung là phải đánh giá và dự báo được các vấn đề địa chất công trình có khả năng phát sinh khi xây dựng công trình

Đô thị hóa nhanh chóng do tăng trưởng dân số ở các nước đang phát triển đòi hỏi phải phát triển cơ sở hạ tầng và nhà ở trên diện tích lớn Các vấn đề phát sinh từ

điều kiện địa chất công trình không thuận lợi đã khẳng định rằng: lập Bản đồ địa chất công trình là điều kiện tiên quyết cơ bản cho quy hoạch [69] Nhiều tác giả khác nhau

đã phát triển các khái niệm về bản đồ hoặc bản đồ địa chất công trình, chẳng hạn như: Bản đồ địa chất công trình là cách tốt nhất để mô tả môi trường tự nhiên cho mục đích xây dựng công trình [70]; Bản đồ địa chất công trình (chung hay Bản đồ điều kiện ĐCCT) là một loại bản đồ địa chất cung cấp sự thể hiện tổng quát của tất cả các thành phần của môi trường địa chất có ý nghĩa quan trọng trong quy hoạch sử dụng lãnh thổ và trong thiết kế, xây dựng và bảo trì khi áp dụng cho xây dựng dân dụng và khai thác mỏ [55]; Bản đồ địa chất công trình phải cung cấp dữ liệu để giúp xác định các vấn đề có thể xảy ra cũng như các giải pháp khả thi [58] Các phương pháp lập Bản đồ địa chất công trình bao gồm nhận dạng, phân định, mô tả đặc tính, phân loại, đánh giá và phân tích các thuộc tính liên quan đến vật liệu không cố kết, đá, nước, địa hình và khí hậu (chủ yếu là lượng mưa) Các thuộc tính cần được xử lý bằng các thủ tục lựa chọn, khái quát hóa, bổ sung và chuyển đổi [73]

Theo những khái niệm này, việc lập Bản đồ điều kiện địa chất công trình đã được thực hiện ở nhiều lãnh thổ trên thế giới Ở Liên Xô trước đây, nhiều bản đồ ĐCCT cho những vùng lãnh thổ rộng lớn đã được thành lập: “Bản đồ địa chất công trình Liên Xô” tỷ lệ 1:2.500.000 (1968), “Bản đồ địa chất công trình mảng Tây Siberia” tỷ lệ 1:1.500.000 (1972), “Bản đồ các điều kiện ĐCCT vùng Non-Chernozem" tỷ lệ 1:1.500.000 (1980) Tất cả chúng đều được xây dựng trên cơ sở nguyên tắc hình thành là phân tích cấu trúc địa chất của lãnh thổ, ý tưởng sử dụng nguyên tắc này trong lập bản đồ địa chất công trình đã được đề xuất bởi I.V Popov [23] Lázaro V.Z và nnk [61] đã lập Bản đồ điều kiện ĐCCT (tỷ lệ 1:100.000) cho vùng đô thị Fortaleza (Brazil) Trong đó, 8 bản đồ cơ bản đã được xây dựng: các khu

đô thị, thạch học, vật liệu rời và bản đồ địa mạo, nước dưới đất, phân vùng địa chất công trình và phân bố các vấn đề địa chất - địa kỹ thuật Dearman W.R và nnk [53]

đã đưa ra Bản đồ ĐCCT Vương Quốc Anh tỷ lệ nhỏ dựa trên việc phân loại đất đá,…

Các nhà khoa học của Liên Xô trước đây, điển hình là Bondarik G.K, Xergeev E.M đã có nhiều nghiên cứu vê quy luật phân bố và biến đổi không gian các đặc tính

xây dựng của đất đá V.D Lomtadze [23], cũng đã đưa ra các sơ đồ cấu trúc nền và các giải pháp nền móng thích hợp đối với chúng Đáng chú ý, Bondarik G.K [1] đã đưa ra cơ sở lý thuyết nghiên cứu ĐCCT một cách hệ thống Những nghiên cứu này đặc biệt có ý nghĩa khi nghiên cứu khu vực, thành lập bản đồ phục vụ quy hoạch và khai thác kinh tế lãnh thổ

Việc dự báo vấn đề và nghiên cứu công nghệ nền móng, giải pháp cải tạo gia

cố nền đất yếu đã có rất nhiều thành tựu nghiên cứu, được ứng dụng rộng rãi trong thực tế và được hệ thống trong các sách, bài giảng nền móng Gần đây, các nghiên cứu về nền móng chủ yếu tập trung về phương pháp tính toán Kurguzov K V, và nnk [60], phương pháp đánh giá, kiểm tra sức chịu tải của cọc trong thực tế Prekop L [64], Saenko Y V., [65], nhằm nâng cao độ tin cậy của các phương pháp dự báo; một số nghiên cứu về giải pháp gia cố cho trường hợp đặc biệt như Chen C.N và Xu J.M [52] nghiên cứu ứng dụng cọc tre trong kỹ thuật nền móng siêu mềm xử lý lớp bùn

bề mặt, Islam Shriful và nnk [57] sử dụng vôi cải tạo bùn ruộng, …

Các nghiên cứu xây dựng, quản lý và khai thác thông tin ĐCCT - ĐKT bắt đầu phát triển mạnh vào những năm 1960 và 1970 nhờ khả năng tính toán tăng lên ngoạn mục thông qua sự phát triển của máy tính và internet Các nhà ĐCCT- ĐKT đã bắt đầu phát triển các phương pháp kỹ thuật số để hỗ trợ thực hiện công việc một cách hiệu quả Trong những năm gần đây, việc ứng dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực ĐCCT -ĐKT ngày càng sâu rộng, giúp lưu trữ, quản lý và khai thác thông tin hiệu quả Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong quản lý, quy hoạch đô thị định hướng phát triển đô thị thông minh Thách thức ở các thành phố thông minh là nhận ra lợi ích của việc sử dụng dữ liệu lớn Việc quản lý các bộ dữ liệu lớn cho phép lưu trữ và

xử lý dữ liệu hiệu quả để nâng cao thông tin cho quá trình ra quyết định và quản lý Chính vì vậy, đã có nhiều nghiên cứu: A Kokkala và nnk [59] nghiên cứu cơ sở dữ liệu ĐCCT để quản lý, quy hoạch và bảo vệ các thành phố thông minh, trong đó đưa

ra công cụ phân tích, đánh giá, tổ chức và biểu diễn dữ liệu ĐCCT; Moufida E M., [63] đã lập bản đồ Địa chất đô thị, dựa vào phân tích dữ liệu ĐKT phục vụ quy hoạch phát triển hợp lý cho Thành phố Tunis (Tunisia), trong đó sử dụng trường dữ liệu bao

gồm các yếu tố như loại đất đá, địa hình, địa chấn, độ sâu mực nước ngầm, tính nhạy cảm với lũ lụt và các tác động do địa chấn gây ra Tất cả các lớp thông tin này được

xử lý bằng Hệ thống GIS và sau đó được kết hợp để tạo ra các bản đồ địa kỹ thuật thống nhất; Yoon-Seop Chang và nnk [72] đã phát triển GIS.web để quản lý dữ liệu

lỗ khoan ĐCCT cho khu đô thị địa phương của Seoul ở Hàn Quốc; F.C Dai và nnk [54] đã đánh giá vấn đề địa môi trường dựa trên GIS cho quy hoạch sử dụng đất đô thị, được minh họa cho khu vực đô thị của Thành phố Lan Châu, Trung Quốc

và kiến nghị các phương hướng quy hoạch sử dụng đất hợp lý cho khu vực đới động ven Sông Hồng trong phạm vi thành phố Hà Nội [8]; Trần Mạnh Liểu [43] đã đánh giá, dự báo trạng thái Địa kỹ thuật môi trường đô thị và kiến nghị giải pháp phòng ngừa tai biến, ô nhiễm môi trường địa chất một số khu vực Hà Nội Nguyễn Đức Mạnh và Nguyễn Ngọc Lân [26] đã nghiên cứu vấn đề địa môi trường với khai thác

và sử dụng hiệu quả không gian ngầm đô thị Hà Nội Năm 2019, Nguyễn Văn Túc

và nnk [31] đã xuất bản cuốn sách Đất nền, nước ngầm và Địa kỹ thuật công trình

lãnh thổ Việt Nam.

Việc nghiên cứu điều kiện ĐCCT khu vực phục vụ cho việc quy hoạch và khai thác lãnh thổ ở nước ta cũng được chú trọng Trong đó, các nghiên cứu tập trung làm

rõ khái niệm, phương pháp, quy tắc đánh giá, thành lập bản đồ điều kiện ĐCCT, bản

đồ phân vùng ĐCCT, điển hình như: các tác giả Nguyễn Thanh [28] quan niệm cấu trúc nền là “tầng đất được sử dụng làm nền cho công trình xây dựng, được đặc trưng bằng những quy luật phân bố theo chiều sâu các thành phần tạo đất đá có liên kết kiến trúc, nguồn gốc, tuổi, thành phần, cấu trúc, bề dày, trạng thái và tính chất địa chất công trình không giống nhau”; Theo Nguyễn Thị Thanh Nhàn [29] Phạm Văn Tỵ đã đưa ra khái niệm “cấu trúc nền được hiểu là quan hệ sắp xếp không gian các thể địa chất (yếu tố, lớp đất) cấu tạo nền đất, số lượng đặc điểm hình dạng kích thước, thành phần trạng thái và tính chất các yếu tố cấu thành này; Lê Trọng Thắng [21] đưa ra khái niệm cấu trúc nền đất yếu và áp dụng chia các kiểu cấu trúc nền đất yếu khu vực

Hà Nội, đánh giá khả năng sử dụng chúng trong xây dựng; Trần Mạnh Liểu [48] đã nghiên cứu phương pháp phân vùng định lượng điều kiện ĐCCT phục vụ xây dựng; Đoàn Thế Tường [8] đánh giá điều kiện địa kỹ thuật môi trường và kiến nghị các phương hướng quy hoạch sử dụng đất hợp lý cho khu vực đới động ven Sông Hồng trong phạm vi Thành phố Hà Nội; Tô Xuân Vu [40],[41] đã đề xuất phương pháp thành lập bản đồ ĐCCT tỷ lệ lớn và áp dụng cho các khu vực phát triển kinh tế ven biển Bắc Bộ; Nguyễn Văn Phóng và nnk [30] đã nghiên cứu phân loại đất yếu và phân chia cấu trúc nền đất yếu vùng ven biển Bắc Trung Bộ làm cơ sở khoa học đề xuất công nghệ xử lý nền phù hợp; Nguyễn Thị Thanh Nhàn [29] nghiên cứu phân chia các kiểu cấu trúc nền công trình phục vụ quy hoạch và phát triển bền vững thành phố Huế,… Kết quả nhiều bản đồ tỷ lệ khác nhau đã được lập: Bản đồ ĐCCT cho lãnh thổ Tây Bắc VN, tỷ lệ 1/100 000 do Phạm Văn Tỵ chủ biên; Bản đồ ĐC, ĐCCT

đô thị tỷ lệ 1/50 000 cho hầu hết các thành phố lớn ở nước ta do Tổng cục Địa chất

và khoáng sản VN thành lập; Bản đồ ĐCCT cho vùng ven biển Đồng bằng Bắc Bộ

tỷ lệ 1/100.000 do Đỗ Minh Toàn và nnk thành lập [15]…

Các nghiên cứu về tính chất xây dựng của đất đã có từ đầu những năm 1970,

Lê Huy Hoàng [18] đã nghiên cứu tính chất cơ lý của đất sét phân bố ở rìa Bắc đồng bằng Bắc Bộ; Năm 1974, Tạ Hồng Quân [39] đã nghiên cứu về tính chất cố kết của đất yếu Hà Nội và Đỗ Trọng Đông, Đoàn Thế Tường [16] có kết quả nghiên cứu về

đặc điểm biến dạng của đất than bùn tầng Giảng Võ Năm 2001, Nguyễn Viết Tình [34] đã công bố kết quả nghiên cứu về đặc tính ĐCCT các thành tạo trầm tích Hôlôxen

(lbQ122hh1), đánh giá khả năng sử dụng và dự báo biến đổi của chúng dưới tác dụng các hoạt đông công trình và phát triển đô thị khu vực Hà Nội ; Năm 2001, Đỗ Minh Toàn [14] đã thực hiện đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu đặc tính xây dựng của trầm tích loại sét amQ22-3 phân bố ở đồng bằng sông Cửu Long phục vụ gia cố nền bằng các giải pháp làm chặt, có sử dụng các chất kết dính vô cơ”,

Theo hướng nghiên cứu về các vấn đề ĐCCT - ĐKT, tai biến địa chất: Đoàn Thế Tường [7], nghiên cứu các vấn đề kỹ thuật phục vụ xây dựng công trình ngầm

đô thị Việt Nam; Lê Trọng Thắng [22] đã có nghiên cứu phân tích các tác động gây lún mặt đất và biến dạng công trình khi mực nước dưới đất hạ thấp ở thành phố Hà Nội; Trần Mạnh Liểu và nnk [46], đã có công bố về tai biến địa kỹ thuật Môi trường

đô thị Hà Nội và cơ sở khoa học cho các giải pháp giảm thiểu tương ứng; Đào Văn Thịnh và nnk [6], “Hiện trạng một số dạng tai biến địa chất trên địa bàn phía Tây Hà Nội”, Tạp chí Địa chất (324); Mai Trọng Nhuận và nnk [25], Báo cáo dự án Giảm nhẹ tai biến địa chất tại Việt Nam (Mitigation of Geohazards in Vietnam); Trần Mạnh Liểu [44], “Một vài phương pháp đánh giá định tính và định lượng vai trò của các yếu tố hình thành và phát triển tai biến địa chất”; Nguyễn Quang Phích [27], Nghiên cứu ứng dụng và phát triển mô hình phân tích dự báo tai biến địa chất - kỹ thuật đối với công trình ngầm, công trình khai thác mỏ ở Việt Nam; Bùi Khôi Hùng và nnk [3], Một số vấn đề ĐCCT và các dự án xây dựng Thủy điện, Thủy lợi ở Việt Nam Nguyễn Văn Vũ [33], "Nghiên cứu đánh giá và dự báo tai biến địa chất - Địa kỹ thuật môi trường đô thị, áp dụng cho thành phố Hà Nội.”

Hướng nghiên cứu giải pháp nền móng cũng có nhiều kết quả: Ngay từ những năm 1980, viện Khoa học Công nghệ Xây dựng đã thực hiện đề tài “Gia cố nền đất bằng các phương pháp cọc đất - vôi, đất - ximăng và cốt thoát nước chế tạo sẵn” Sau

đó, vào đầu thế kỷ 21, Tạ Đức Thịnh đã nghiên cứu phát triển gia cố nền đất bằng cọc cát -ximăng - vôi Các phương pháp gia cố nền đất bằng chất kết dính, bằng bấc thấm, cọc đất ximăng Một số đề tài nghiên cứu cấp bộ mới trở lại đây như 2021, Tạ

Đức Thịnh chù trì đề tài: “Nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ cọc vật liệu hỗn hợp Cát biển-Xi măng - Tro bay gia cố nền đất yếu phục vụ xây dựng công trình hạ tầng khu vực ven biển [38]; Nguyễn Văn Phóng và nnk [30] đã nghiên cứu đề xuất các giải pháp gia cố, xử lý nền đất yếu thích hợp cho khu vực ven biển Bắc Bộ phục

vụ xây dựng các công trình ven biển trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển

dâng Trong vài năm gần đây, các nghiên cứu về xử lý, cải tạo đất yếu phát triển theo

hướng bảo vệ môi trường như: Bùi Trường Sơn và nnk [4] đã nghiên cứu sử dụng hỗn hợp đất gia cố bằng xi măng kết hợp tro bay làm áo đường giao thông nông thôn Ngoài ra còn nhiều bài báo, đề tài của cao học viên cũng nghiên cứu về vấn đề này

Với xu hướng chia sẻ dữ liệu, ứng dụng công nghệ số trong quản lý nguồn dữ liệu ĐCCT - ĐKT, hướng nghiên cứu xây dựng, quản lý và khai thác thông tin ĐCCT-ĐKT trong những năm gần đây đang được quan tâm nghiên cứu: Trần Mạnh Liểu [47] đã nghiên cứu đặc điểm thông tin địa chất và đánh giá khả năng sử dụng các mô hình xác suất trong nghiên cứu địa chất; Phan Kiều Diễm và nnk [37] đã sử dụng viễn thám và công nghệ GIS để đánh giá sạt lở, bồi tụ khu vực ven biển tỉnh Cà Mau và Bạc Liêu; Lê Thị Thu Hà, Nguyễn Quốc Long [20] đã kết hợp công nghệ chụp ảnh

từ UAV và mặt đất để xây dựng dữ liệu không gian địa lý 3D cho thành phố thông minh; Giám sát và lập bản đồ đô thị hóa nông thôn và thay đổi sử dụng đất bằng dữ liệu Landsat ở vùng cận nhiệt đới Đông Bắc Việt Nam; Tuyen V Ha, Mike Tuohy, Pham V Tuan [65] đã đề cập tới việc giám sát và lập bản đồ đô thị hóa nông thôn bằng dữ liệu Landsat ở vùng Đông Bắc Việt Nam Ngoài ra, một số nhóm, doanh nghiệp trong nước cũng đã xây dựng các Website thu thập thông tin và chia sẻ dữ liệu địa chất, tiêu biểu như trang Geomaps.vn (được xây dựng từ năm 2012 và thuộc sở hữu của Công ty Cổ phần GEOMAPS); trang https://geodata.vn/ của Công Ty Cổ Phần Geodata, có địa chỉ trụ sở: 132/23 Tân Mỹ, Phường Tân Thuận Tây, Quận 7,

TP Hồ Chí Minh được lập với mục đích thu thập thông tin địa chất công trình và thương mại hóa thông tin địa chất công trình - Địa kỹ thuật; trang tra cứu dữ liệu địa chất https://ketcausoft.com/tracuu/diachat với mục đích chia sẻ, tạo diễn đàn trao đổi các thông tin về địa tầng khu vực, tính chất cơ lý các lớp đất, mặt cắt địa chất công

trình, chia sẻ các kinh nghiệm trong lĩnh vực Địa chất công trình - Địa kỹ thuật Tuy nhiên, thông tin dữ liệu chưa được chuẩn hóa, độ tin cậy thấp

1.2.3 Tình hình nghiên cứu ở Hải Dương

Sau năm 1975, thị xã Hải Dương (nay gọi là thành phố Hải Dương) mới có 5 phường: Nguyễn Trãi, Phạm Ngũ Lão, Quang Trung, Trần Hưng Đạo, Trần Phú và 7 xã: Bình Hàn, Cẩm Thượng, Hải Tân, Ngọc Châu, Thanh Bình, Tứ Minh, Việt Hòa Thành phố Hải Dương đã trải qua nhiều lần quy hoạch mở rộng và đã trở thành đô

thị loại I thuộc tỉnh Hải Dương, quy mô diện tích lên tới 11.168,18 ha (tổng có 25

đơn vị hành chính gồm 19 phường: Ái Quốc; Bình Hàn; Cẩm Thượng; Hải Tân; Lê Thanh Nghị; Nam Đồng; Ngọc Châu; Nguyễn Trãi; Nhị Châu; Phạm Ngũ Lão; Quang Trung; Tân Bình; Tân Hưng; Thạch Khôi; Thanh Bình; Trần Hưng Đạo; Trần Phú; Tứ Minh; Việt Hòa và 6 xã: An Thượng; Gia Xuyên; Liên Hồng; Ngọc Sơn; Quyết Thắng; Tiền Tiến) [33] Quá trình xây dựng và phát triển Thành phố có sự đóng

góp không nhỏ của hoạt động nghiên cứu ĐCCT - ĐKT Nhìn chung, các kết quả nghiên cứu theo ba hướng:

Theo hướng thứ nhất, năm 1999 Liên đoàn ĐCCT- ĐCTV miền Bắc đã thực hiện đề án điều tra địa chất đô thị thành phố Hải Dương do Châu Văn Quỳnh chủ biên [5] Kết quả đã lập được các bản đồ: Địa mạo, Trầm tích Đệ tứ, Địa chất thủy văn và Địa chất công trình thành phố Hải Dương tỷ lệ 1/25.000 Trên nền bản đồ Địa chất công trình của Liên đoàn ĐCCT-ĐCTV, năm 2008, Lê Hồng Quân [17] đã nghiên cứu phân chia các kiểu cấu trúc nền khu vực thành phố Hải Dương và kiến nghị các giải pháp nền móng thích hợp cho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp Năm 2006, Phạm Văn Hoàn và các cộng sự [35] công bố sách chuyên khảo “Địa chất và Tài nguyên Khoáng sản tỉnh Hải Dương”, trong đó đã xây dựng được bộ tài liệu tổng hợp về địa chất phục vụ công tác quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội của tỉnh Đỗ Hồng Thắng, Đỗ Minh Toàn [10] đã nghiên cứu thực trạng nguyên nhân gây

hư hại một số công trình trên địa bàn thành phố Hải Dương; Đỗ Hồng Thắng, Nguyễn Văn Phóng, Đỗ Minh Toàn [12] đã nghiên cứu: Đặc điểm điều kiện địa kỹ thuật thành phố Hải Dương phục vụ quy hoạch xây dựng thành phố đến năm 2030; Đỗ

Hồng Thắng và Nguyễn Văn Phóng (2023)[11] trên cơ sở tổng hợp, phân tích dữ liệu địa chất, ĐCCT đã phân vùng điều kiện ĐCCT khu vực tỉnh Hải Dương phục vụ cho quy hoạch xây dựng

Hướng thứ hai gồm các nghiên cứu về dự báo vấn đề ĐCCT và các giải pháp nền móng thích hợp cho các dạng xây dựng: Đỗ Hồng Thắng [9] đã nghiên cứu, dự báo các vấn đề địa chất công trình phát sinh khi thi công xây dựng tầng hầm cho nhà cao tầng ở thành phố Hải Dương; Đỗ Hồng Thắng, Nguyễn Văn Phóng [65] đã đề xuất phương pháp dự tính lực ép cọc phục vụ thi công trên một số kiểu cấu trúc nền

ở thành phố Hải Dương; Đỗ Hồng Thắng và nnk [66] đã nghiên cứu thực nghiệm cường độ của mẫu đất yếu phân bố ở Hải Dương được gia cố bằng xi măng; đến năm

2024 Đỗ Hồng Thắng, Nguyễn Văn Phóng [13] đã nghiên cứu đề xuất giải pháp nền

móng phù hợp cho một số loại công trình nền trên địa bàn thành phố Hải Dương

Hướng thứ ba, nghiên cứu xây dựng, quản lý, khai thác thông tin ĐCCT - ĐKT

ở Hải Dương cũng được chú trọng, với kết quả nghiên cứu đề tài khoa học [51] của

Vũ Văn Tùng, Đỗ Hồng Thắng và nnk đã nghiên cứu xây dựng hệ thống dữ liệu địa chất công trình trên địa bàn tỉnh Hải Dương

Như vậy, các nghiên cứu thuộc lĩnh vực ĐCCT - ĐKT ở trong nước về cơ bản

là khá toàn diện, nhưng nghiên cứu trên địa bàn thành phố Hải Dương vẫn còn hạn chế so với yêu cầu hiện nay:

- Diện tích nghiên cứu giới hạn theo diện tích Thành phố hiện tại và độ sâu nghiên cứu nhỏ, mới chỉ đáp ứng cho quy mô công trình vừa và nhỏ;

- Đối tượng và nội dung nghiên cứu mới chỉ xét tới điều kiện địa chất công trình, chưa xét tới ảnh hưởng của hệ thống kỹ thuật công trình hiện tại (mật độ xây dựng, quy mô, kết cấu, ) đến các vấn đề phát sinh trong hoạt động xây dựng và đề xuất giải pháp nền móng Điều này là do chưa xem xét đầy đủ các tác động tương hỗ giữa hệ thống kỹ thuật công trình (hiện trạng và dự kiến) với MTĐC;

- Việc xây dựng, quản lý và khai thác thông tin ĐCCT - ĐKT chưa được chú trọng, dẫn tới làm lãng phí nguồn tài nguyên thông tin, không đáp ứng được yêu cầu thông tin cho các hoạt động quy hoạch, quản lý xây dựng và không theo kịp chiến lược chuyển đổi số và quản lý đô thị thông minh của tỉnh Hải Dương

Kết luận chương 1

1 Sử dụng lý thuyết hệ thống vào nghiên cứu môi trường địa chất phục vụ xây

dựng đã làm sáng tỏ cơ bản các khái niệm: Địa kỹ thuật môi trường; Địa kỹ thuật xây

dựng; Điều kiện ĐKT; Vấn đề ĐKT; Đối tượng và nội dung nghiên cứu của

ĐKTXD…

2.Tình hình nghiên cứu ĐKTXD trong nước và thế giới:

2.1 Trên thế giới: Từ thời cổ đại, con người đã biết sử dụng đất làm vật liệu

xây dựng Đến đầu thế kỷ 18 các kỹ sư và nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu giải quyết

các bài toán nền móng một cách bài bản và có phương pháp Các nghiên cứu được

chia thành ba nhóm chính: 1-Nhóm nghiên cứu về điều kiện ĐCCT khu vực, đặc điểm

và sự biến đổi đặc tính xây dựng của đất nền; 2- Nhóm nghiên cứu dự báo các vấn đề

phát sinh khi thi công, khai thác công trình và các giải pháp nền móng thích hợp; 3-

Nhóm nghiên cứu xây dựng, quản lý, khai thác thông tin ĐCCT - ĐKT

2.2 Trong nước: Ở Việt Nam việc nghiên cứu điều kiện ĐCCT khu vực phục

vụ cho việc quy hoạch và khai thác lãnh thổ ở nước ta cũng được chú trọng Các

nghiên cứu tập trung làm rõ khái niệm, phương pháp, quy tắc đánh giá, thành lập bản

đồ điều kiện ĐCCT, bản đồ phân vùng ĐCCT Các nghiên cứu về tính chất xây dựng

của đất đã có từ đầu những năm 1970 Hướng nghiên cứu giải pháp nền móng cũng

có nhiều kết quả Hướng nghiên cứu xây dựng, quản lý và khai thác thông tin

ĐCCT-ĐKT trong những năm gần đây đang được quan tâm nghiên cứu

2.3 Ở Hải Dương: Tình hình nghiên cứu ĐCCT và ĐKT ở thành phố Hải

Dương còn hạn chế, thiếu hệ thống, còn mang tính phục vụ sản xuất Các nghiên

cứu cũ mang tính cục bộ, diện tích nghiên cứu giới hạn theo diện tích thành phố hiện

tại và độ sâu nghiên cứu nhỏ Đối tượng và nội dung nghiên cứu mới chỉ xét tới điều

kiện ĐCCT chưa xét tới ảnh hưởng của hệ thống kỹ thuật công trình, các vấn đề phát

sinh trong hoạt động xây dựng và đề xuất giải pháp nền móng Việc xây dựng, quản

lý và khai thác thông tin ĐCCT - ĐKT chưa được chú trọng, không đáp ứng được

yêu cầu thông tin cho các hoạt động quy hoạch, quản lý xây dựng và không theo kịp

chiến lược chuyển đổi số và quản lý đô thi thông minh của tỉnh Hải Dương

CHƯƠNG 2

ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG

Để nghiên cứu mối quan hệ, tương tác giữa MTĐC với hệ thống công trình xây dựng, cần phải làm sáng tỏ các yếu tố của MTĐC (gồm thạch quyển, thuỷ quyển, khí quyển và sinh quyển và đặc điểm hệ thống kỹ thuật (quyển kỹ thuật) của thành phố Hải Dương, gọi chung là ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT Các yếu tố của điều kiện ĐKT rất có ý nghĩa trong tính toán, thiết kế, thi công xây dựng, nhằm đảm bảo

ổn định lâu dài của công trình, bảo vệ MTĐC và công trình lân cận…

Như vậy, điều kiện ĐKT được hiểu là tổ hợp các yếu tố về cấu trúc và tính

chất của môi trường địa chất (trong đới tương tác) của hệ thống tương tác giữa MTĐC

và hệ thống kỹ thuật xây dựng công trình quyết định đến sự bền vững của hệ thống

đó Nội dung nghiên cứu điều kiện ĐKT bao gồm:

1-Đặc điểm MTĐC: Địa hình địa mạo; Đất đá nền và tính chất xây dựng của

chúng; địa chất thuỷ văn

2-Các yếu tố ảnh hưởng đến MTĐC: Khí hậu; Thủy văn; Các hiện tượng địa

chất động lực công trình; Hiện tượng động đất; Các hoạt động kinh tế công trình của con người

3-Đặc điểm hệ thống kỹ thuật công trình, bao gồm: mật độ xây dựng, quy mô,

kết cấu hiện trạng công trình, yêu cầu về kỹ thuật, bảo vệ môi trường và công trình lân cận, công nghệ kỹ thuật thi công xây dựng công trình,… trong phạm vi tương tác giữa môi trường địa chất với hệ thống kỹ thuật công trình

2.1 Điều kiện địa kỹ thuật thành phố Hải Dương

Như trên đã trình bày, khi đánh giá điều kiện ĐKT thành phố Hải Dương cần làm sáng tỏ:

- Đặc điểm môi trường địa chất của phạm vi nghiên cứu bao gồm: đất, đá nền

và tính chất xây dựng của chúng; địa chất thuỷ văn, địa hình địa mạo, trong trường hợp cần thiết phải xem xét tới khí trong đất đá và sinh vật tồn tại trong đất đá (sinh quyển)

- Các yếu tố ảnh hưởng tới môi trường địa chất gồm khí hậu; Thủy văn; các hiện tượng địa chất động lực; động đất và yếu tố con người (khi cần thiết)

- Đặc điểm hệ thống kỹ thuật công trình

2.1.1 Đặc điểm môi trường địa chất

2.1.1.1 Đất đá nền và tính chất xây dựng của chúng

a Đặc điểm địa chất Đệ Tứ và tân kiến tạo

- Địa tầng trầm tích Đệ tứ: hiện tại thành phố Hải Dương có các tòa nhà cao nhất là 25 tầng Theo quy hoạch đến năm 2030, thành phố sẽ có những tòa nhà quy

mô lên tới 40 tầng Do vậy, để có cơ sở nghiên cứu mối tương tác giữa công trình và môi trường địa chất, NCS chỉ đề cập địa tầng trầm tích Đệ tứ đến độ sâu 60m, tương ứng với độ sâu phân bố của Hệ tầng Hà Nội (apQ12-3hn)

Để mô tả địa tầng trầm tích Đệ tứ, NCS dựa vào nguồn tài liệu thu thập: Bản

đồ Địa chất công trình - Địa chất thủy văn, tỷ lệ 1/25.000 thị xã Hải Dương (nay là

thành phố Hải Dương) do Châu Văn Quỳnh chủ biên năm 1999 [5]; kết quả nghiên

cứu phân chia cấu trúc nền thành phố Hải Dương của tác giả Lê Hồng Quân (luận văn Thạc sĩ), năm 2008 [16]; Bản đồ trầm tích Đệ tứ sơ lược tỉnh Hải Dương, tỷ lệ

1/300.000 (sách chuyên khảo Địa chất và tài nguyên khoáng sản tỉnh Hải Dương),

do Phạm Văn Hoàn chủ biên, năm 2008 [35] Ngoài ra, còn sử dụng tài liệu bổ sung, hàng trăm hố khoan ĐCCT- ĐCTV của các trường học, trụ sở UBND các phường (xã), trụ sở làm việc của các cơ quan, đơn vị đóng trên địa bàn thành phố

Kết quả nghiên cứu cho thấy, thành phố Hải Dương nằm trọn trong phần đồng bằng sông Hồng, nên trên bề mặt chỉ lộ ra các trầm tích Holocene Các thành tạo trước Holocene chỉ bắt gặp trong các lỗ khoan sâu

Trong phạm vi nghiên cứu, địa tầng gồm 4 phân vị, từ cổ đến trẻ bao gồm các

hệ tầng: Hà Nội (Q12-3hn); Vĩnh Phúc (Q1 vp); Hải Hưng (Q21-2hh) và Thái Bình

(Q2 tb) Mô tả chi tiết các hệ tầng được tổng hợp ở Bảng 2.1

- Kiến tạo và tân kiến tạo: cấu tạo địa chất Hải Dương là cấu tạo chìm tương đối, nằm giữa hai đứt gẫy Thanh Hà và Sông Lô Phía Bắc có đứt gãy Bình Giang, phía Tây Nam bị đứt gãy Kim Động khống chế Phần chìm sâu nhất thuộc phường Cẩm Thượng [35]

Bảng 2.1.Các phân vị địa tầng Đệ tứ thành phố Hải Dương

thống

Hệ tầng

Trầm tích sông: sét, bột xen kẹp cát, mùn thực vật, thân cây gỗ,…

abQ2 tb

Không lộ trên bề mặt, nằm dưới phức hệ thạch học aQ2 tb, phủ trực tiếp lên

phức hệ thạch học mQ21-2hh Ít phổ biến trong phạm vi nghiên cứu, chỉ tồn

tại ở dạng thấu kính ở các xã, phường như Tân Bình, Thanh Bình, Phạm Ngũ Lão, Lê Thanh Nghị, Hải Tân Bề dày lớn nhất 7.5m (ở Hải Tân)

Trầm tích sông, đầm lầy gồm: cát, sét chứa vỏ sò, mùn thực vật, tào

Q21-2hh Hải

Hưng

mQ21-2hh

Lộ ra trên bề mặt ở các xã, phường như Liên Hồng, Ái Quốc, Nam Đồng,

Tiền Tiến, Quyết Thắng, phủ trực tiếp lên phức hệ thạch học mbQ21-2hh

Bề dày lớn nhất 5.7m (tại Ái Quốc), nhỏ nhất 1.9m (tại Quyết Thắng)

Trầm tích biển: sét, bột sét chứa di tích thực vật, màu xám xanh

mbQ21-2hh

Không lộ ra trên bề mặt, nằm dưới các phức hệ thạch học abQ2 tb; aQ2 tb

và mQ21-2hh, phủ trực tiếp lên phức hệ thạch học amQ21-2hh Phổ biến

rộng khắp thành phố Hải Dương Bề dày lớn nhất 26.4m (tại Quyết Thắng), nhỏ nhất 6.5m (tại Liên Hồng)

Trầm tích biển-đầm lầy: sét, bột cát màu xám đen

amQ21-2hh

Không lộ ra trên bề mặt, nằm dưới phức hệ thạch học mbQ21-2hh, và phủ

trực tiếp lên phức hệ thạch học amQ1 vp Tồn tại dưới dạng thấu kính

Bề dày lớn nhất 7.6m (tại Bình Hàn)

Trầm tích sông-biển: cát, bột sét màu xám đen

Thống Phụ

thống

Hệ tầng

Không lộ ra trên bề mặt, nằm dưới phức hệ thạch học mbQ21-2hh, phủ

trực tiếp lên phức hệ thạch học amQ1 vp Tồn tại dưới dạng thấu kính

Bề dày lớn nhất 14m - tại Tân Bình

Trầm tích biển: sét, xen bột cát, di tích thực vật, có kết vón oxit sắt

amQ1 vp

Không lộ ra trên bề mặt, nằm dưới các phức hệ thạch học mbQ21-2hh và

amQ21-2hh, phủ trực tiếp lên các phức hệ thạch học apQ12-3hn và apQ12-3hn

Phân bố tương đối rộng trong phạm vi Thành phố Bề dày lớn nhất 18.3m (khu vực Bình Hàn), nhỏ nhất 3.2m (ở Nhị Châu)

Trầm tích sông-biền: bột sét màu xám, xám trắng, nâu loang lổ với kết vón laterit

Q12-3hn Hà

Nội apQ1

2-3hn

Không lộ ra trên bề mặt, nằm dưới phức hệ thạch học amQ1 vp, nằm dưới

cùng trong giới hạn phạm vi nghiên cứu, bề dày ước tính >10 đến 30m (theo tài liệu địa chất vùng đồng bằng Bắc Bộ), ít phổ biến trong phạm

vi nghiên cứu, chỉ gặp ở Việt Hòa, Nhị Châu, Ái Quốc

Trầm tích sông: bột sét màu xám laterit mạnh, tạo kết vón Cát, cuội, sỏi đôi chỗ lẫn sỏi thạch anh, silic

+ Kiến tạo: nhìn chung, trong khu vực nghiên cứu không có các đứt gãy đóng vai trò chủ đạo trong việc hình thành và phát triển các cấu trúc trong các đới mà chỉ tồn tại các đứt gãy lineament phát triển thụ động Lịch sử phát triển của chúng phụ thuộc vào những đứt gãy sâu phương Tây Bắc - Đông Nam và phương Đông Bắc - Tây Nam, bao gồm: Đứt gãy Sông Lô (cấp I); Đứt gãy Thanh Hà (Cấp II); Đứt gãy Bình Giang (cấp II); Đứt gãy Kim Động (Cấp III) Trong số các đứt gãy lineament biểu hiện trên bản đồ, cần lưu ý những đứt gãy theo phương á kinh tuyến, vĩ tuyến

+ Tân kiến tạo: Thành phố Hải Dương nằm trên cấu tạo lõm Hải Dương thuộc đới Đông Bắc, vùng trũng Hà Nội Trên bản đồ "Thành hệ - Kiến trúc Việt Nam" của Nguyễn Xuân Tùng, Trần Văn Trị (1992), đô thị Hải Dương nằm trong đới Prerift

Trong suốt Mezozoi và đầu Kainozoi cấu tạo Hải Dương bị trồi lên, chịu chế

độ lục địa, từ Miocene đến nay toàn vùng nằm trên phông sụt lún yếu [35]

b Đặc điểm địa tầng và tính chất xây dựng của đất nền

Để làm rõ đặc điểm địa tầng và tính chất xây dựng của đất nền thành phố Hải Dương, NCS dựa vào:

- Kết quả nghiên cứu trầm tích Đệ tứ, ĐCCT và ĐCTV như trình bày ở trên;

- Các kết quả nghiên cứu của các đề tài khoa học cấp tỉnh, các luận án đã công bố;

- Bổ sung tài liệu thu thập của 200 lỗ khoan (có sơ đồ vị trí hố khoan bổ sung

kèm theo trong phụ lục số 01), tài liệu thí nghiệm 1646 mẫu đất thu thập từ kết quả

khảo sát ĐCCT & ĐCTV từ năm 2003 đến năm 2023 (Phụ lục số 03);

- Các kết quả thí nghiệm bổ sung về hàm lượng hữu cơ, và một số chỉ tiêu cơ lý đặc biệt (các đặc trưng cơ học thu được từ các thí nghiệm nén cố kết, nén 3 trục); Khối lượng tài liệu thu thập được rất lớn và từ nhiều nguồn khác nhau như trên

đã được NCS tổng hợp, phân tích và hệ thống lại

Thành phố Hải Dương thuộc Trung tâm đồng bằng Bắc Bộ Địa hình nhìn chung là thấp, bằng phẳng, được thành tạo từ các trầm tích hiện đại với bề dày lớn (tới xấp xỉ cả trăm mét) Nét đặc trưng là ở đây gặp các trầm tích trẻ, chưa được cố kết, mang nét điển hình cho các thành tạo của tam giác châu Ở đây, phổ biến đất yếu gồm các lớp (thấu kính) mỏng đất rời và dính xen kẹp nhau với bề dày và chiều sâu