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

Tuynhiên, 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 của

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

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 nghiêncứu trong luận án do tôi thực hiện và hoàn toàn trung thực, chưa từng được ai công bốtrong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoannày

Hà Nội, ngày 15 tháng 7 năm 2024

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 khảosát thiết kế xây dựng Đất Việt đã tạo điều kiện về thời gian công tác, cung cấp nhữngtài liệu thực tế quý báu để tôi hoàn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn cácChuyên 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 vấnkhảo sát thiết kế công trình Quốc phòng - Bộ Tư lệnh Công binh đã tạo điều kiện chotôi 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 hộkịp thời từ gia đình trong những lúc khó khăn và thuận lợi, xin bày tỏ lòng biết ơn vàchia sẻ những thành công có được của bản thân đến gia đình Tất cả những sự giúp đỡtrên, 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

iii

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

iv 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

v

Phụ lục 3 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 131 Phụ lục 4 Bản đồ phân chia cấu trúc nền thành phố Hải Dương, tỷ lệ

1/20.000 134 Phụ lục 5 Bản đồ phân khu quy hoạch thành phố Hải Dương, tỷ lệ 1/20.000 135 Phụ lục 6 Bản đồ phân cấp hệ thống kỹ thuật thành phố Hải Dương, tỷ lệ

1/20.000 136 Phụ lục 7 Bản đồ phân khu địa kỹ thuật thành phố Hải Dương, tỷ lệ 1/20.000 137 Phụ lục 8 Bản đồ Đệ tứ tỉnh Hải Dương, tỷ lệ 1/100.000 138 Phụ lục 9 Bản đồ địa chất Thủy văn tỉnh Hải Dương, tỷ lệ 1/100.000 139 Phụ lục 10 Tổng hợp các phương án thiết kế địa kỹ thuật tối ưu của thành phố Hải Dương 140

1 a, am, mQ13 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, bQ23 Trầm tích Holocen trên, nguồn gốc sông - đầm lầy,biển - đầm

lầy, đầm lầy;

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

10 Eo Mô đun tổng biến dạng

11 Eoed Mô đun biến dạng

12 γ Khối lượng thể tích tự nhiên của đất

13 γ c Khối lượng thể tích khô của đất

14 γ n Khối lượng riêng của nước

15 γ s Khối lượng riêng của đất

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

32 ĐCTV Địa chất thuỷ văn

33 ĐKĐKT Điều kiện địa kỹ thuật

34 ĐKT 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

viii

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 61Bảng 3.2 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dùng trong tính toán 63Bảng 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 năm2050 67 Bảng 3.4 Các bàitoán địa kỹ thuật và lý thuyết, phương pháp được áp dụng 71 Bảng 3.5 Tổng hợpkết quả kiểm toán ổn định, lún của nền đường 74 Bảng 3.6 Tổng hợpcác phương án gia cố, cải tạo nền đường 74 Bảng 3.7 Tổng hợpkết quả đánh giá các vấn đề địa kỹ thuật với công trình dân dụng công nghiệp loạinhỏ 77 Bảng 3.8 Kết quả dự tính và thínghiệm kiểm tra khả năng chịu tải của cọc thử 79 Bảng 3.9 Tổng hợp kết quả dựtính sức chịu tải của cọc 83 Bảng 3.10 Tổng hợp dự báo kết

quả tính toán thiết kế móng cọc cho công trình dândụng 85 Bảng 3.11.Tổng hợp các phương án đề xuất thiết kế móng cọc hợp lý cho công trình dândụng 88 Bảng 3.12 Tổng hợp

kết quả tính toán ổn định hố đào sâu 93

ix

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 111 Bảng 4.2

hệ thống Địa kỹ thuật xây dựng 9 Hình 2.1 Sơ họa

vị trí thành phố Hải Dương 33 Hình 2.2 Sơ đồmạng 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 đồphân khu cấp HTKT thành phố Hải Dương 51 Hình 2.5 Bản đồphân khu ĐKT thành phố Hải Dương, 55 Hình 3.1 Vị trí các

điểm lựa chọn nghiên cứu 62 Hình 3.2 Địa tầngđiển hình dùng trong tính toán 62 Hình 3.3 Chứngnhận giấy phép phần mềm Geo5 70 Hình 3.4 Kết quả

kiểm toán ổn đinh và lún nền đường (theo phần mềm Geo5) tạiVT1 73 Hình 3.5 Kết

quả kiểm toán ổn đinh và lún nền đường (theo phần mềm Geo5) tạiVT2 73 Hình 3.6 Kếtquả kiểm toán ổn đinh và lún nền đường 73 Hình 3.7 Kếtquả 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 tríVT1 76 Hình 3.9 Kết quảkiểm toán các vấn đề địa kỹ thuật với giải pháp móng nông trên nền tự nhiên ởVT1 .76 Hình 3.10 Cột địa tầng tạicác vị trí thí nghiệm cọc 79 Hình 3.11 Sức chịu tải củacọc TN1: 80 Hình 3.12 Sức chịu tải củacọc TN2: 80 Hình 3.13 Sức chịu tải củacọc TN3: 80 Hình 3.14 Sức chịu tải củacọc TN4: 81 Hình 3.15 Sức chịu tải của

cọc nhận được theo các phương pháp khác nhau 81

xi

Hình 3.16 Số liệu và đường cong quan hệ P - S theo phương pháp Springmethod 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 ởVT1 (trình đơn Select Setting) 90 Hình 3.21 Các bước đào vàthông số hệ chắn giữ 90 Hình 3.22 Kết quả tính toánnội lực của hệ chắn giữ tại VT1 (Bước 3) 91 Hình 3.23 Kết quả tính toán nộilực của hệ chắn giữ tại VT2 (Bước 3) 91 Hình 3.24 Kết quả tính toán nộilực 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 Lựcchống của hai tầng văng chống ở các vị trí nghiên cứu 94 Hình 3.27 Lựccắt lớn nhất của tường cừ theo độ sâu đào 94 Hình 3.28 Mômen 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 Hình4.3 Biểu đồ DFD mức ngữ cảnh 112 Hình4.4 Biểu đồ DFD mức chi tiết 113 Hình4.5 Kiến trúc phần mềm 114 Hình4.6 Tra cứu thông tin ĐKT tại vị trí ô đất số ODT-40 115 Hình4.7 Kết quả tra cứu thông tin ĐKT ở vị trí ô đất CC-71 115

1

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài:

Thành phố Hải Dương được vua Gia Long khởi lập năm Giáp Tý (1804) với têngọi là Thành Đông, mục đích vừa là trấn thành vừa án ngữ phía Đông kinh thành ThăngLong Trải qua nhiều thăng trầm với lịch sử của đất nước, đến này thành phố đã là đôthị loại I thuộc tỉnh Hải Dương và tương lai trở thành đô thị loại I trực thuộc Trungương 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 vùngthủ đô Hà Nội và tam giác kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Diện tích tựnhiên 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 pháttriển kinh tế, xã hội đối với tỉnh, vùng đồng bằng sông Hồng Chính vì vậy, tỉnh HảiDương nói chung và thành phố Hải Dương nói riêng đã được Đảng và Nhà nước quantâm xây dựng, mở rộng theo hướng hiện đại

Ngày 06 tháng 8 năm 1997, Chính phủ đã ban hành Nghị định 88/CP về việcthành lập thành phố Hải Dương trên cơ sở toàn bộ diện tích tự nhiên, dân số của thị xãHải 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 thịloại I với quy mô 25 đơn vị hành chính (gồm 19 phường và 6 xã), diện tích tự nhiên vàdân 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 Nhưvậy, 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 ởthành phố Hải Dương đang phát triển nhanh chóng cả về quy mô, mật độ và tầm quantrọng của công trình Điều này được thể hiện rõ trong Bản quy hoạch xây dựng Thànhphố đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 Theo đó, Thành phố sẽ được mở rộng vềdiện tích và tăng mật độ nhà cao tầng (≥ 9 tầng) Sự phát triển về quy mô, mật độ vàtầm quan trọng của công trình kéo theo yêu cầu cao hơn về kỹ thuật, kinh tế khi thựchiện công tác nghiên cứu, khảo sát Địa chất công trình (ĐCCT) - Địa kỹ thuật (ĐKT)

2

Hiện nay, trên địa bàn thành phố Hải Dương đã có một số kết quả nghiên cứu vềĐịa 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) Tuynhiên, 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 của thành phố;

- Khi lập bản đồ ĐCCT với mục đích phục vụ cho quy mô công trình xây dựng lúc đó chỉ hạn chế ở loại vừa và nhỏ;

- Khi lập bản đồ ĐCCT, quan hệ tác động qua lại giữa môi trường địa chất, hệ thống kỹ thuật và môi trường xung quanh chưa được quan tâm thoả đáng - Các phương pháp, thiết bị và công nghệ nghiên cứu ở thời điểm đó còn hạn chế, phần nào đó đã ảnhhưởng tới chất lượng các bản đồ

Mặt khác, cho đến nay, đã có rất nhiều thông tin ĐKT gồm các tài liệu nghiêncứu, khảo sát, thiết kề và thi công thuộc lĩnh vực ĐKT cần phải được bổ sung Đồngthời, các thông tin ĐKT phải được số hóa và quản lý một cách hiệu quả, góp phần quantrọng cho hoạt động quản lý xây dựng, khai thác kinh tế lãnh thổ, bảo vệ môi trườngđịa chất và định hướng giải pháp nền móng cho các loại công trình trên địa bàn thànhphố Kết quả cụ thể là cung cấp thông tin đánh giá đặc điểm ĐKT làm cơ sở phân khuĐKT, 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 lýthành 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

3

- 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: là điều 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

- Thực nghiệm: các nghiên cứu lý thuyết, tính toán thiết kế ĐKT được kiểmchứng qua mô hình thực nghiệm, để minh chứng sự chính xác của các quá trình tínhtoán 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 chođánh giá và dự báo; thu thập và hệ thống hóa số liệu; phân tích ảnh viễn thám; thị sáthiện trường và bản đồ;

- Tổng hợp, phân tích tài liệu: thu thập, phân tích, tổng hợp và kế thừa các tàiliệu, các công trình nghiên cứu đã được công bố, nhằm phân tích các dữ liệu liên quanđến 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 thậpcác 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 cứuchuyên 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 - Thựcnghiệm: 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.

5

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 phầnmềm quản lý và tra cứu thông tin ĐKT của thành phố Hải Dương, phục vụ công tácxây 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 đónggóp 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, gópphần xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý đô thị thông minh Tài liệu còn tham khảo tốt chocác chủ đầu tư các dự án trong và ngoài nước, các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực xâydựng

6

9 Cơ sở tài liệu

Luận án được hoàn thành trên cơ sở các kết quả học tập và nghiên cứu nhiềunăm của NCS tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất Luận án sử dụng các kết quả nghiêncứu, 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 cóliên 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

Hoạt động xây dựng luôn có tác động tới môi trường địa chất, làm biến đổi môitrường địa chất, thường là theo hướng bất lợi Do vậy, hoạt động xây dựng nói chungluôn đòi hỏi phải nghiên cứu MTĐC và giải pháp kỹ thuật công trình nhằm đảm bảomục tiêu đặt ra ban đầu Xa xưa, khi nền kinh tế còn kém phát triển, lĩnh vực xây dựngcòn ít phát triển, mục tiêu đặt ra thường chỉ chú trọng tới công trình Hoạt động nghiêncứu MTĐC có nhiệm vụ chủ yếu là cung cấp thông tin cần thiết cho hoạt động xâydựng Sự phát triển kinh tế - xã hội đã kéo theo các yêu cầu về chất lượng, phát triểnbền vững và bảo vệ môi trường, trong đó có MTĐC Điều này đặt ra những yêu cầu vàmục tiêu cao hơn, do đó phải nghiên cứu MTĐC và giải pháp kỹ thuật công trình mộtcách hệ thống Tính hệ thống càng quan trọng khi nghiên cứu khu vực do sự đa dạngcủa hoạt động xây dựng và có sự tác động tương hỗ giữa các loại hình xây dựng vớiMTĐC Do mục tiêu, trọng tâm nghiên cứu có khác nhau nên quá trình phát triển củalĩnh vực này đã xuất hiện những khái niệm, quan niệm ở những không gian và thời giankhác nhau

Để có khái niệm đầy đủ, phải dựa trên lý thuyết hệ thống Tiếp cận hệ thống làvận dụng cơ sở khoa học của phép biện chứng về sự thống nhất vật chất của thế giới, vềcác tương tác và mối liên hệ chung của các vật thể như phương thức phát triển vào biệnluận, nghiên cứu, phân tích các đối tượng Tất cả các vật chất tự nhiên thực tại màchúng ta tiếp cận được tạo thành một hệ thống, chúng có mối liên hệ tổng quát và tácđộng lẫn nhau (tương tác) Tương tác tạo ra vận động tiến hóa của sự vật Tiếp cận hệthống xem đối tượng nghiên cứu là một hệ thống, phân tích cấu trúc đẳng cấp các hợpphần của hệ thống, mối liên hệ, tương tác giữa chúng và giữa hệ thống với môi trườngbên 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 cácmối 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

8

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 tựnhiên - kỹ thuật” Trong cuốn “Cơ sở phương pháp luận địa chất công trình”, Ông quanniệm: Hệ thống tự nhiên kỹ thuật là hệ thống mà hợp phần tương tác của nó là các đốitượng tự nhiên và nhân tạo, trong trường hợp hợp phần tự nhiên là môi trường địa chấtthì 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) vàcác 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, làmxuất hiện các vấn đề môi trường Ví dụ: các khu vực có nền địa chất là các trầm tích bởrời - 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 dẫnđến 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 nềnmóng công trình, đến nay Địa kỹ thuật đang phát triển lên một tầm cao mới Để hiểu rõhơn 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)

9

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 -

Geotechnical engineering)

a

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 độngđến sự phát triển bền vững con người và công trình Cụ thể: như đất nhiễm bẩn, tàngtrữ chất phế thải và ngăn chặn rò rỉ có hại cho cân bằng sinh thái cũng như phế thảiphóng xạ… nhằm khai thác hợp lý lãnh thổ và các giải pháp bảo vệ bền vững môitrường 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

10

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 nhằmkhai thác tối đa nguồn tài nguyên thông tin Đây là chức năng có tính thời đại, đượcthúc đẩy mạnh trong thời kỳ công nghiệp 4.0

Như vậy ĐKTXD được hiểu là một ngành khoa học thuộc lĩnh vực xây dựng, sửdụng kiến thức, nguyên lý và phương pháp của toán học, vật lý, địa chất công trình, cơhọc đất - đá, thủy- động lực, dao động, công nghệ xây dựng… để nghiên cứu tương tácgiữa công trình với môi trường địa chất và môi trường xung quanh, nhằm bảo vệ, khaithác 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 côngtrình và môi trường xung quanh của hệ thống kỹ thuật công trình đó; nghiên cứu cácphương pháp tính toán, dự báo các vấn đề ĐKT và thiết kế các giải pháp phòng chốnghợp 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 pháptính toán; phương pháp thực địa; phương pháp địa vật lý; phương pháp thực nghiệm;phương pháp quan trắc,…

11

Để nghiên cứu mối quan hệ, tương tác giữa MTĐC với công trình xây dựng, cầnphải làm sáng tỏ điều kiện mối tương tác giữa chúng Điều kiện, ở đây được hiểu làtình 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 môitrường địa chất và công công trình lân cận… Gọi chung là Điều kiện địa kỹ thuật Do đóđiều 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; đặctrưng về tính chất xây dựng của đất đá (sự phân bố trong không gian các đơn nguyênĐCCT và các đặc trưng cơ lý của chúng); điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến MTĐC vàkhai 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 độnglực 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 trìnhbao 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 côngxây 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

Với hệ thống tự nhiên-kỹ thuật cấp đơn vị, tối ưu hoá điều khiển hệ thống thựcchất 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 bịthất 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 cónhiều công trình đã xảy ra sự cố hay gặp một số vấn đề liên quan đến nền móng Do đócác kỹ sư và các nhà Khoa học bắt đầu nghiên cứu giải quyết các bài toán nền móngmột cách bài bản, khoa học hơn bắt đầu từ đầu thế kỷ 18 Dựa trên những thành tựu kếtquả nghiên cứu trong lĩnh vực ĐKT, khoảng thời gian kéo dài từ 1700 đến 1927 có thểđược chia thành bốn thời kỳ chính

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

13

- 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 đấtquốc tế được thành lập (ISSMFE) và tổ chức Hội nghị quốc tế theo chu kỳ 4 năm mộtlần Đến năm 1997, Hội đổi tên thành Hội Cơ học đất và Địa kỹ thuật (ISSMGE) vàduy 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 cácvấn đề phát sinh khi thi công, khai thác công trình và các giải pháp nền móng thíchhợp; 3- Nhóm nghiên cứu xây dựng, quản lý, khai thác thông tin ĐCCT - ĐKT

kiện ĐCCT để lập bản đồ và sơ đồ đã được thực hiện từ những năm đầu của thế kỷ

20, chủ yếu ở Châu Âu Mục đích của những bản đồ này là cung cấp thông tin về điềukiện ĐCCT cho việc quy hoạch sử dụng đất cho xây dựng các loại công trình Năm

1976, vấn đề lập bản đồ địa chất công trình phục vụ cho quy hoạch, thiết kế và xâydựng các công trình đã được Hội Địa chất công trình và Môi trường quốc tế (IAEG) đặt

ra và đã được Unesco xuất bản thành sách hướng dẫn thành lập bản đồ ĐCCT

[55] Trong đó, những nguyên tắc chung cho lập Bản đồ địa chất công trình, phươngpháp lập Bản đồ địa chất công trình ở các giai đoạn khác nhau được xác định bởi nhữngvấn đề cụ thể đặt ra cho phát triển kinh tế Ý tưởng mới và cấp tiến về lập Bản đồ địachất 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 đượccác vấn đề địa chất công trình có khả năng phát sinh khi xây dựng công trình Đô thịhóa 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

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 chấtcông trình bao gồm nhận dạng, phân định, mô tả đặc tính, phân loại, đánh giá và phântích 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, kháiquát hóa, bổ sung và chuyển đổi [73]

Theo những khái niệm này, việc lập Bản đồ điều kiện địa chất công trình đã được thựchiện ở nhiều lãnh thổ trên thế giới Ở Liên Xô trước đây, nhiều bản đồ ĐCCT chonhững 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 lệ1:1.500.000 (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 lậpbản 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 vàbản đồ địa mạo, nước dưới đất, phân vùng địa chất công trình và phân bố các vấn đềđịa 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

15

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 cốnền 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 nềnmóng 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 nghĩatrong 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

[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 1.2.2 Ở Việt

Nam

Từ sau ngày đất nước thống nhất, đặc biệt sau khi đất nước mở cửa, phát triểnnền kinh tế thị trường định hướng XHCN, công tác nghiên cứu và ứng dụng các tiến bộKHCN trong lĩnh vực ĐCCT-ĐKT không ngừng phát triển Kết quả nghiên cứu cũng

có thể chia thành ba nhóm chính:

Theo hướng thứ nhất, đã có nhiều kết quả nghiên cứu đáng chú ý: về cơ sở lýthuyết, Phạm Văn Tỵ [36] đã đưa ra phương pháp luận về hệ thống tự nhiên - kỹ thuật,trong đó làm rõ khái niệm, đối tượng, sự tương tác và phân cấp có tính hệ thống, điều

đó là cơ sở phương pháp luận cho các nghiên cứu về hệ thống kỹ thuật - công trìnhtrong mối quan hệ, tác động với môi trường địa chất; Trần Mạnh Liểu [42] đã đưa ra cơ

sở lý thuyết và phương pháp luận điều khiển Hệ thống Địa kỹ thuật đô thị Năm 2006,Đoàn Thế Tường nghiên cứu Đánh giá điều kiện địa kỹ thuật Môi trường và kiến nghịcác phương hướng quy hoạch sử dụng đất hợp lý cho khu vực đới động ven Sông Hồngtrong phạm vi thành phố Hà Nội [8]; Trần Mạnh Liểu [43] đã đánh giá, dự báo trạngthái Địa kỹ thuật môi trường đô thị và kiến nghị giải pháp phòng ngừa tai biến, ô nhiễmmôi 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

17

rõ khái niệm, phương pháp, quy tắc đánh giá, thành lập bản đồ điều kiện ĐCCT, bản đồphân vùng ĐCCT, điển hình như: các tác giả Nguyễn Thanh [28] quan niệm cấu trúcnền là “tầng đất được sử dụng làm nền cho công trình xây dựng, được đặc trưng bằngnhững 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 trìnhkhông giống nhau”; Theo Nguyễn Thị Thanh Nhàn [29] Phạm Văn Tỵ đã đưa ra kháiniệm “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 trúcnền đất yếu và áp dụng chia các kiểu cấu trúc nền đất yếu khu vực Hà Nội, đánh giákhả năng sử dụng chúng trong xây dựng; Trần Mạnh Liểu [48] đã nghiên cứu phươngpháp 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 HàNội; 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 vànnk [30] đã nghiên cứu phân loại đất yếu và phân chia cấu trúc nền đất yếu vùng venbiển Bắc Trung Bộ làm cơ sở khoa học đề xuất công nghệ xử lý nền phù hợp; NguyễnThị Thanh Nhàn [29] nghiên cứu phân chia các kiểu cấu trúc nền công trình phục vụquy hoạch và phát triển bền vững thành phố Huế,… Kết quả nhiều bản đồ tỷ lệ khácnhau đã được lập: Bản đồ ĐCCT cho lãnh thổ Tây Bắc VN, tỷ lệ 1/100 000 do PhạmVăn Tỵ chủ biên; Bản đồ ĐC, ĐCCT đô thị tỷ lệ 1/50 000 cho hầu hết các thành phốlớn ở nước ta do Tổng cục Địa chất và khoáng sản VN thành lập; Bản đồ ĐCCT chovùng 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, LêHuy Hoàng [18] đã nghiên cứu tính chất cơ lý của đất sét phân bố ở rìa Bắc đồng bằngBắc 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

18

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

Theo hướng nghiên cứu về các vấn đề ĐCCT - ĐKT, tai biến địa chất: ĐoànThế Tường [7], nghiên cứu các vấn đề kỹ thuật phục vụ xây dựng công trình ngầm đôthị Việt Nam; Lê Trọng Thắng [22] đã có nghiên cứu phân tích các tác động gây lúnmặt 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 vànnk [6], “Hiện trạng một số dạng tai biến địa chất trên địa bàn phía Tây Hà Nội”, Tạpchí Địa chất (324); Mai Trọng Nhuận và nnk [25], Báo cáo dự án Giảm nhẹ tai biến địachất tại Việt Nam (Mitigation of Geohazards in Vietnam); Trần Mạnh Liểu [44], “Mộtvài phương pháp đánh giá định tính và định lượng vai trò của các yếu tố hình thành vàphát triển tai biến địa chất”; Nguyễn Quang Phích [27], Nghiên cứu ứng dụng và pháttriển 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], "Nghiêncứu đánh giá và dự báo tai biến địa chất - Địa kỹ thuật môi trường đô thị, áp dụng chothành phố Hà Nội.”

Hướng nghiên cứu giải pháp nền móng cũng có nhiều kết quả: Ngay từ nhữngnăm 1980, viện Khoa học Công nghệ Xây dựng đã thực hiện đề tài “Gia cố nền đấtbằng 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 cọccát -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

19

Đức Thịnh chù trì đề tài: “Nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ cọc vật liệu hỗnhợp Cát biển-Xi măng - Tro bay gia cố nền đất yếu phục vụ xây dựng công trình hạ tầngkhu vực ven biển [38]; Nguyễn Văn Phóng và nnk [30] đã nghiên cứu đề xuất các giảipháp 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 hướngbảo vệ môi trường như: Bùi Trường Sơn và nnk [4] đã nghiên cứu sử dụng hỗn hợp đấtgia cố bằng xi măng kết hợp tro bay làm áo đường giao thông nông thôn Ngoài ra cònnhiều 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 liệuĐCCT - ĐKT, hướng nghiên cứu xây dựng, quản lý và khai thác thông tin ĐCCT ĐKTtrong những năm gần đây đang được quan tâm nghiên cứu: Trần Mạnh Liểu [47] đãnghiên cứu đặc điểm thông tin địa chất và đánh giá khả năng sử dụng các mô hình xácsuất trong nghiên cứu địa chất; Phan Kiều Diễm và nnk [37] đã sử dụng viễn thám vàcông nghệ GIS để đánh giá sạt lở, bồi tụ khu vực ven biển tỉnh Cà Mau và Bạc Liêu; LêThị Thu Hà, Nguyễn Quốc Long [20] đã kết hợp công nghệ chụp ảnh từ UAV và mặtđất để xây dựng dữ liệu không gian địa lý 3D cho thành phố thông minh; Giám sát vàlập bản đồ đô thị hóa nông thôn và thay đổi sử dụng đất bằng dữ liệu Landsat ở vùngcận 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 ởvùng Đông Bắc Việt Nam Ngoài ra, một số nhóm, doanh nghiệp trong nước cũng đãxây 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 phầnGEOMAPS); 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 mụcđích thu thập thông tin địa chất công trình và thương mại hóa thông tin địa chất côngtrình - Địa kỹ thuật; trang tra cứu dữ liệu địa chất https://ketcausoft.com/tracuu/diachatvới 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

20 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 5phường: Nguyễn Trãi, Phạm Ngũ Lão, Quang Trung, Trần Hưng Đạo, Trần Phú và 7xã: 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 bahướng:

Theo hướng thứ nhất, năm 1999 Liên đoàn ĐCCT- ĐCTV miền Bắc đã thựchiện 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 vàĐịa chất công trình thành phố Hải Dương tỷ lệ 1/25.000 Trên nền bản đồ Địa chấtcông trình của Liên đoàn ĐCCT-ĐCTV, năm 2008, Lê Hồng Quân [17] đã nghiên cứuphân chia các kiểu cấu trúc nền khu vực thành phố Hải Dương và kiến nghị các giảipháp 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 Tàinguyên 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 HồngThắng, Đỗ Minh Toàn [10] đã nghiên cứu thực trạng nguyên nhân gây hư hại một sốcông trình trên địa bàn thành phố Hải Dương; Đỗ Hồng Thắng, Nguyễn Văn Phóng, ĐỗMinh Toàn [12] đã nghiên cứu: Đặc điểm điều kiện địa kỹ thuật thành phố Hải Dươngphục vụ quy hoạch xây dựng thành phố đến năm 2030; Đỗ

21

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

Hướng thứ hai gồm các nghiên cứu về dự báo vấn đề ĐCCT và các giải pháp nền móngthích 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 thànhphố Hải Dương; Đỗ Hồng Thắng, Nguyễn Văn Phóng [65] đã đề xuất phương pháp dựtính 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 yếuphân 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 ởHải 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 làkhá toàn diện, nhưng nghiên cứu trên địa bàn thành phố Hải Dương vẫn còn hạn chế sovới 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 cácvấn 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

22

Kết luận chương 1

1 Sử dụng lý thuyết hệ thống vào nghiên cứu môi trường địa chất phục vụ xâydựng đã làm sáng tỏ cơ bản các khái niệm: Địa kỹ thuật môi trường; Địa kỹ thuật xâydựng; 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 xâydựng Đến đầu thế kỷ 18 các kỹ sư và nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu giải quyết cácbài 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 sựbiến 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 xâydựng và không theo kịp chiến lược chuyển đổi số và quản lý đô thi thông minh của tỉnhHải Dương

23

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 xâydựng, cần phải làm sáng tỏ các yếu tố của MTĐC (gồm thạch quyển, thuỷ quyển, khíquyển và sinh quyển và đặc điểm hệ thống kỹ thuật (quyển kỹ thuật) của thành phố HảiDương, 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 dàicủa 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 Nộidung 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 củacon 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 lâncận, công nghệ kỹ thuật thi công xây dựng công trình,… trong phạm vi tương tác giữamôi 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 vàtính chất xây dựng của chúng; địa chất thuỷ văn, địa hình địa mạo, trong trường hợpcần 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 hiệntượng địa chất động lực; động đất và yếu tố con người (khi cần thiết)

24

- 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 lêntới 40 tầng Do vậy, để có cơ sở nghiên cứu mối tương tác giữa công trình và môitrường địa chất, NCS chỉ đề cập địa tầng trầm tích Đệ tứ đến độ sâu 60m, tương ứngvới 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 đồngbằng 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 hệtầng: Hà Nội (Q12-3hn); Vĩnh Phúc (Q13vp); Hải Hưng (Q21-2hh) và Thái Bình (Q23tb).

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

Phức hệ thạch học

aQ23tb Trầm tích lộ ngay trên bề mặt, phổ biến gần hết diện tích thành phố

Hải Dương trên một diện tích lớn Bề dày lớn nhất là 10.2m (PhạmNgũ Lão), nhỏ nhất 1.5m ((tại Việt Hòa)

abQ23tb Không lộ trên bề mặt, nằm dưới phức hệ thạch học aQ23tb, 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 TânBình, Thanh Bình, Phạm Ngũ Lão, Lê Thanh Nghị, Hải Tân Bề dàylớn nhất 7.5m (ở Hải Tân)

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)

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

aQ23tb và mQ21-2hh, phủ trực tiếp lên phức hệ thạch học amQPhổ biến rộng khắp thành phố Hải Dương Bề dày lớn nhất 26.4m (tạiQuyết Thắng), nhỏ nhất 6.5m (tại Liên Hồng)

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

apQ12-3hn Không lộ ra trên bề mặt, nằm dưới phức hệ thạch học amQ1vp, n

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

27

+ Kiến tạo: nhìn chung, trong khu vực nghiên cứu không có các đứt gãy đóngvai 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 thuộcđới 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; - Cáckết 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 làthấp, bằng phẳng, được thành tạo từ các trầm tích hiện đại với bề dày lớn (tới xấp xỉ cảtrăm mét) Nét đặc trưng là ở đây gặp các trầm tích trẻ, chưa được cố kết, mang nét điểnhình 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

28

phân bố rất không ổn định Mặt khác, trong thành phần của đất lại có chứa các tàn tích thực vật Trong Holocen, gặp hầu như chủ yếu là đất yếu, chiều sâu phân bố tới xấp xỉ 40m Chính vì vậy, nền đất phạm vi thành phố Hải Dương thuộc loại ít thuận lợi cho việc khai thác sử dụng làm nền cho các công trình xây dựng Để thuận tiện cho việc khai thác và sử dụng đất trong xây dựng, dựa theo theo tiêu chuẩn TCVN

9362-2012, các thành tạo đất đá được phân loại như ở Bảng 2.2 Bảng 2.2

Kết quả phân loại đất đá nền thành phố Hải Dương

37,0÷40,0 >10,0

Cát thô xám vàng, xám nâu, trạng thái chặt (Lớp 10)

45,0÷47,0 >20,0

Đặc trưng về tính chất xây dựng của các loại đất đá (phụ lục 02; 03) Dưới đây

mô tả chi tiết sự phân bố của các loại đất từ trên xuống dưới như sau:

29

1) Lớp 1- Á sét màu xám vàng, xám ghi, trạng thái dẻo chảy

Lớp này lộ ra trên bề mặt, chiếm gần hết diện tích nội thành (phần nằm kẹp

giữa 2 sông Thái Bình và sông Sặt) Lớp có bề dày thay đổi từ từ 0,6m (tại phường Bình Hàn) đến 6,2m (tại phường Tân Bình) Trong thành phần, đôi chỗ là sét lẫn bụi,

nhiều chỗ lẫn tàn tích thực vật Theo kết quả thí nghiệm đôi chỗ có thể là bùn Tronglớp đã tổng hợp kết quả thí nghiệm 96 mẫu và tính được sức chịu tải quy ước Ro= 0,76kG/cm2, mô đun tổng biến dạng Eo = 27,0 kG/cm2 Trị số SPT - N30 = 2 ÷4

2) Lớp 2- Cát hạt mịn màu xám đen, lẫn nhiều vỏ sò, trạng thái xốp Lớp 2 it

gặp, tồn tại chủ yếu ở phạm vi quanh hồ Bình Minh (phường Hải Tân, Lê Thanh Nghị), đoạn tiếp giáp giữa sông Sặt và hồ Bạch Đằng (phường Trần Hưng Đạo), gần hồ Đại