Nghiên cứu thành lập bản đồ địa chất công trình và bản đồ phân vùng cấu trúc nền tỷ lệ 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN TRỌNG ANH NGHIÊN CỨU THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG CẤU TRÚC NỀN TỶ LỆ 1/50.000 KHU VỰC DIÊM ĐIỀN – THÁI BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN TRỌNG ANH NGHIÊN CỨU THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG CẤU TRÚC NỀN TỶ LỆ 1/50.000 KHU VỰC DIÊM ĐIỀN – THÁI BÌNH Ngành : Kỹ thuật địa chất Mã số : 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Tô Xuân Vu HÀ NỘI – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Trọng Anh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 10 Cơ sở tài liệu luận văn 11 Cấu trúc luận văn 11 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát nghiên cứu địa chất, địa chất công trình khu vực Diêm Điền 12 1.2 Khái niệm chung cấu trúc đất 14 1.3 Các yếu tố cấu trúc đất 16 1.3.1 Yếu tố địa hình 16 1.3.2 Yếu tố địa tầng 16 1.3.3 Yếu tố tính chất lý đất đá 17 1.3.4 Yếu tố nƣớc dƣới đất 18 1.3.5 Yếu tố cơng trình 18 1.4 Các phƣơng pháp thành lập đồ địa chất cơng trình 19 1.4.1 Thành lập đồ địa chất công trình theo nguyên tắc thành hệ địa chất 19 1.4.2 Thành lập đồ địa chất cơng trình theo ngun tắc địa chất cơng trình 21 1.4.3 Thành lập đồ địa chất cơng trình theo đề xuất Hiệp hội Địa chất cơng trình Quốc tế UNESCO: 23 1.5 Các phƣơng pháp phân vùng cấu trúc 26 1.5.1 Phân vùng cấu trúc đất theo mục đích chun mơn: 26 1.5.2 Phân vùng cấu trúc đất theo mục đích chung: 28 1.6 Ảnh hƣởng biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng đến môi trƣờng địa chất 28 1.6.1 Nguyên nhân biểu biến đổi khí hậu 28 1.6.2 Ảnh hƣởng biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng 30 CHƢƠNG ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN KHU VỰC DIÊM ĐIỀN 2.1 Vị trí địa lý 35 2.2 Đặc điểm khí hậu 35 2.2.1 Nhiệt độ 35 2.2.3 Độ ẩm 36 2.2.4 Lƣợng mƣa 37 2.2.5 Chế độ gió 37 2.3 Đặc điểm thủy, hải văn 38 2.3.1 Thủy văn 38 2.3.2 Hải văn 39 2.4 Cấu trúc địa chất 40 2.5 Hoạt động kiến tạo tân kiến tạo: 43 2.6 Đặc điểm địa chất thủy văn: 44 2.6.1 Tầng chứa nƣớc Holocen (qh): 45 2.6.2 Tầng chứa nƣớc Pleistocen (qp): 47 CHƢƠNG 3: THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH TỶ LỆ 1:50.000 KHU VỰC DIÊM ĐIỀN – THÁI BÌNH 3.1 Phƣơng pháp lập đồ địa chất công tỷ lệ 1:50.000 khu vực Diêm Điền 49 3.2 Cơ sở tài liệu thành lập đồ ĐCCT khu vực Diêm Điền 50 3.3 Nội dung thể đồ 50 3.4 Xây dựng giải cho đồ: 53 3.4.1 Hệ thống phân loại đất đá: 53 3.4.2 Biểu thị hệ thống phân loại đất đá 55 3.5 Chú giải đồ 56 3.6 Thuyết minh đồ địa chất công trình khu vực Diêm Điền 57 3.6.1 Địa hình, địa mạo 57 3.6.2 Địa tầng tính chất lý đất đá 58 Loạt thạch học trầm tích sơng 58 Loạt thạch học trầm tích biển 60 Loạt thạch học trầm tích sơng biển 63 Loạt thạch học trầm tích biển gió 69 Loạt thạch học trầm tích sơng - biển - đầm lầy 70 3.7 Nƣớc dƣới đất 71 3.8 Các tƣợng địa chất động lực 71 3.9 Vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên: 73 CHƢƠNG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG CẤU TRÚC NỀN TỶ LỆ 1:50.000 4.1 Phân chia cấu trúc 75 4.1.1 Cơ sở phân chia cấu trúc 75 4.1.2 Nguyên tắc phân chia cấu trúc 76 4.1.3 Kết phân chia cấu trúc 77 Phụ kiểu I.1 77 Phụ kiểu I.2 79 Phụ kiểu I.3 80 4.2 Thành lập đồ phân vùng cấu trúc đất 82 4.2.1 Nguyên tắc phân vùng 82 4.2.2 Biểu thị đồ phân vùng 82 4.2.3 Kết phân vùng cấu trúc 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO 94 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thống kê nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm 36 Bảng 2.2 Thống kê độ ẩm trung bình tháng nhiều năm 36 Bảng2.3 Thống kê lƣợng mƣa trung bình tháng nhiều năm 37 Bảng 3.1: Hệ thống phân loại đất đá khu vực Diêm Điền-Thái Bình 54 Bảng 3.2 Chú giải đồ địa chất cơng trình khu vực Diêm Điền - Thái Bình 56 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp tiêu lý phức hệ thạch học aQ23 tb3 58 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tiêu lý phức hệ thạch học aQ12-3 hn 60 Bảng 3.5 Chỉ tiêu lý phức hệ thạch học mQ23tb3 61 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp tiêu lý phức hệ thạch học mQ21-2hh2 62 Bảng 3.7 Bảng tổng hợp tính chất lý phức hệ thạch học amQ23tb3 63 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp tính chất lý phức hệ thạch học amQ11-2hh1 65 Bảng 3.9 Tổng hợp tiêu lý phức hệ thạch học amQ13vp 66 Bảng 3.10 Tổng hợp tiêu lý phức hệ thạch học amQ12-3hn 68 Bảng 3.11 Tổng hợp tiêu lý phức hệ thạch học mvQ23tb3 69 Bảng 3.12 Bảng tổng hợp tiêu lý phức hệ thạch học ambQ23 tb3 70 Bảng 4.1: Chú giải đồ phân vùng cấu trúc khu vực Diêm Điền - Thái 83 Bình Hình 1.1 Bản đồ nguy ngập khu vực Diêm Điền đồng sông Hồng 34 Hình 4.1 Sơ đồ kiểu cấu trúc đất yếu 77 Hình 4.2 Hình trụ đặc trƣng cấu trúc phụ kiểu I.1 79 Hình 4.3 Cột địa tầng hố khoan điển hình phụ kiểu cấu trúc I.2 80 Hình 4.4 Hình trụ hố khoan điển hình cấu trúc phụ kiểu I.3 82 CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO Phụ lục 1: Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 khu vực Diêm Điền Phụ lục 2: Bản đồ tài liệu thực tế khảo sát bổ xung khu vực Diêm Điền Phụ lục 3:Bản đồ địa chất cơng trình tỷ lệ 1:50.000 khu vực Diêm Điền Phụ lục 4:Bản đồ phân vùng cấu trúc tỷ lệ 1:50.000 khu vực Diêm Điền MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Thái Bình tỉnh nằm vùng đồng Bắc Bộ, tỉnh có tiềm phát triển kinh tế lớn đa dạng hoá loại hình kinh tế, có đầy đủ điều kiều mặt kinh tế - khoa học kỹ thuật Diêm Điền thị trấn ven biển huyện Thái Thuỵ, tỉnh Thái Bình cách thủ khơng xa khoảng 110km phía Đơng Nam Trong năm gần Đảng nhà nƣớc ta quan tâm đến biển phát triển kinh tế biển Hiện thời đại cơng nghiệp hố, đại hố đất nƣớc, kinh tế phát triển nhanh chóng nhu cầu nhà tăng cao, nhu cầu ngƣời ngày lớn, cụm dân cƣ, khu thị mọc lên nhanh chóng, khu nghỉ dƣỡng ven biển ngày nhiều Diêm Điềm vùng đất có vị trí chiến lƣợc quan trọng tỉnh Đây vùng đất cảng với hai nhà máy đóng tàu cảng vận tải, có nhà máy nhiệt điện Thái Bình Tốc độ phát triển kinh tế khu vực Diêm Điền nhanh dẫn đến hoạt động xây dựng nhộn nhịp, đặc biệt cơng trình nằm chiến lƣợc phát triển kinh tế tỉnh nhƣ cơng trình phịng chống lụt bão, cơng trình để phát triển kinh tế biển Khu vực lại nhạy cảm điều kiện biến đổi khí hậu, làm mực nƣớc biển dâng Mặt khác, có loại trầm tích trẻ tồn loại đất yếu, chiều dày lớn với cấu trúc địa chất phức tạp đặc biệt cấu trúc đất yếu, dẫn đến tiềm ẩn nguy xảy tai biến địa kỹ thuật – môi trƣờng gây bất lợi cho cơng trình Hiện mà tài liệu nghiên cứu chi tiết chƣa có, chƣa có đồ tỷ lệ lớn, kết nghiên cứu chi tiết rời rạc cơng trình riêng lẻ Do đó, để đảm bảo phịng ngừa rủi ro xảy ra, giảm nhẹ tác hại khơng muốn có cơng trình để có sở liệu giúp định hƣớng lập quy hoạch xây dựng cơng trình hợp lý, việc ‘‘Nghiên cứu thành lập đồ địa chất cơng trình đồ phân vùng cấu trúc tỷ lệ 1:50.000 khu vực Diêm 88 theo dõi lún mặt đƣờng thời gian dài - Đối với cơng trình thuỷ lợi: việc xây dựng cơng trình đê, kè ta cần ý đến yếu tố bất lợi thời tiết năm khu vực ven biển bắc gánh chịu từ đến 12 bão qua, bão thƣờng kèm theo sóng lớn, gió to mực nƣớc dâng cao Thƣờng xuyên nâng cấp đê, vùng thấp cần nâng cao cốt Đối với cơng trình đê, kè xây dựng cần ý đến chiều dày lớp đất yếu, thƣờng xuyên tu bổ đê kè Chiều cao cần đắp đê cao đê cũ từ 1,5m † 2m đề phòng kịch nƣớc biển dâng cao bất thƣờng Cần xây dựng tuyến đê, kè kiên cố bê tơng để chắn sóng ngăn chặn nƣớc biển dâng cao Nghiên cứu kỹ tổng hợp yếu tố tác động đến cơng trình, lập kế hoạch kịch biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng thi công 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu đề tài, tài tác giả có số kết luận nhƣ sau Về mặt địa lý khu vực Diêm Điền khu vực đồng ven biển thấp, phẳng, khơng có đồi núi Độ cao địa hình trung bình 1,5m so với mực nƣớc biển Đây khu vực tiếp giáp với biển nên chịu ảnh hƣởng trực tiếp biến đổi khí hậu mực nƣớc biển dâng Bản đồ địa chất cơng trình vùng Diêm Điền đƣợc thành lập theo nguyên tắc đề xuất Hiệp hội Địa chất cơng trình Quốc tế UNESCO Theo kết thành lập đồ địa chất cơng trình, điều kiện địa chất cơng trình khu vực Diêm Điền có đặc trƣng sau: - Địa hình địa mạo: khu vực nghiên cứu đồng có địa hình tƣơng đối phẳng - Địa tầng tính chất lý: Khu vực Diêm Điền có loạt thạch học (loạt thạch học trầm tích sơng; loạt thạch học trầm tích biển; loạt thạch học trầm tích sơng biển; loạt thạch học trầm tích biển gió, loạt thạch học trầm tích sơng biển đầm lầy) đƣợc chia thành 15 kiểu thạch học, chúng có tính chất lý khác nhau, phân bố đan xen phức tạp, tạo nên cấu trúc biến đổi mạnh - Địa chất thủy văn: Nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu thuộc tầng chứa nƣớc Holocen, tầng nằm gồm trầm tích chứa nƣớc, thành phần thạch học loại thạch học nằm hệ tầng Thái Bình, Hải Hƣng Ở khu vực nghiên cứu có kiểu cấu trúc đƣợc chia thành phụ kiểu, phụ kiểu I.1 đặc trƣng có mặt cát hạt nhỏ, hạt mịn; phụ kiểu I.2 đặc trƣng có mặt sét, sét pha; phụ kiểu I.3 đặc trƣng có mặt loại đất đặc biệt bùn sét pha, bùn cát pha Nhìn chung cấu trúc khu vực Diêm Điền khơng thuận lợi cho việc xây dựng cơng trình gồm loại đất có nguồn gốc, thành phần, tính chất vật lý khác nhau, phân bố không gây bất lợi cho cơng trình nhƣ quy hoạch lâu dài 90 Bản đồ phân vùng cấu trúc đƣợc thành lập dựa đồ địa chất, địa hình tỷ lệ Tồn vùng đƣợc chia làm khu khác nhau, khu tƣơng ứng với phụ kiểu cấu trúc Kiến Nghị Từ kết lập đồ phân vùng cấu trúc khu vực Diêm Điền, tác giả có số kiến nghị sau: Khu A1: Khi quy hoạch xây dựng cần ý đến vấn đề biến đổi chiều dày lớp đất yếu, thấm nƣớc Với dạng cơng trình tác giả có đề xuất nhƣ sau Với cơng trình dân dụng- cơng nghiệp tải trọng vừa nhỏ chọn giải pháp loại móng nơng Với nhà cao tầng chọn móng cọc khoan nhồi đặt vào hệ tầng Hà Nội Với tầng hầm cần dùng neo phun xi măng để gia cố hố móng Cơng trình đê móng nơng cần cứng hóa hệ thống đê tránh sạt xói lở Với cơng trình giao thơng cần có phƣơng án đắp phù hợp với loại đất mà cơng trình qua, lựa chọ K95 hay K98 phụ thuộc vào cấp cơng trình Khu A2: Đối với khu vực này, cấu trúc từ trung bình đến tốt xây dựng đƣợc nhiều dạng cơng trình khác Đặc biệt khu tiếp giáp với biển nên chịu ảnh hƣởng nhiều biến đổi khí hậu mực nƣớc biển dâng Q trình tƣợng địa chất động lực cơng trình đặc trƣng xói lở bồi tụ Khi xây dựng cơng trình, vị trí cửa sơng khơng nên bố trí cơng trình dân dụng nên làm cảng đƣờng thủy để tận dụng giao thông thủy, cảng đƣờng thủy tính tốn phƣơng án kiên cố kè để không sạt lở hay bồi đắp phù xa Khu A3: Đối với vùng xây dựng cơng trình cần có giải pháp móng đặc biệt vật liệu dùng cho cơng trình phải siêu nhẹ Trƣờng hợp nƣớc biển dâng nhƣ kịch dự báo, xây dựng cơng trình vùng bị ngập cần tơn cao Việc xây dựng cơng trình cần khảo sát địa chất kỹ 91 chiều dày lớp đất yếu Với cơng trình dân dụng – cơng nghiệp tải trọng vừa nhỏ chọn giải pháp móng nông kết hợp sử lý đất yếu cọc xi măng đất, sử dụng loại móng cọc ép cọc đóng xuyên qua lớp đất yếu, mũi cọc đặt vào lớp đất có sức chịu tải tốt, hệ tầng Vĩnh Phúc Hà Nội Hoặc dùng thêm chất kết dính trộn vào đất nhƣ vơi xi măng để tăng khả chịu tải Với cơng trình giao thơng cần bóc bỏ lớp đất bùn, sử dụng biện pháp sử lý cọc cát, bấc thấm, dùng chất kết dính vơ vơ để tăng khả chịu tải đất Với cơng trình cầu cần sử dụng móng cọc khoan nhồi với mũi cọc đặt vào lớp đất hệ tầng Vĩnh Phúc hệ tầng Hà Nội, sử dụng cọc khoan nhồi nên dùng loại cọc mở đáy Các cơng trình nằm vùng ngập không sử dụng tầng âm, chọn cốt đảm bảo không bị ảnh hƣởng nƣớc biển dâng, tôn cao 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài Nguyên Mơi trƣờng (2012), Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam Trần Bỉnh Chƣ (2012) , Một số kết nghiên cứu vật liệu xây dựng tự nhiên vùng ven biển đông bắc Việt Nam Đỗ Minh Đức (2004), Nghiên cứu hình thành biến đổi q trình bồi tụ-xói lở đới ven biển Thái Bình-Nam Định Trần Đức Lƣơng, Nguyễn Xuân Bao (1988), Địa chất Việt Nam Tập I Địa tầng, Tổng cục Mỏ Địa chất, Hà Nội Trần Đức Lƣơng, Nguyễn Xuân Bao (1988), Thuyết minh đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1/500.000, Tổng cục Mỏ Địa chất, Hà Nội Nguyễn Thanh (1984), Về việc phân loại lập đồ cấu trúc cơng trình Việt Nam, Tài liệu hội nghị khoa học toàn quốc Địa kĩ thuật lần thứ 11, Hà Nội Lê Trọng Thắng (2003), Các phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất công trình, Nhà xuất Giao thơng vận tải, Hà Nội Lê Trọng Thắng (1994), Nghiên cứu kiểu cấu trúc đất yếu khu vực Hà Nội đánh giá khả sử dụng chúng xây dựng Luận án tiến sĩ Đỗ Minh Toàn (2008), Địa chất cơng trình Việt Nam, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 10 Đỗ Minh Toàn (2007), Đất đá xây dựng, Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 11 Đỗ Minh Toàn (2008), Nghiên cứu điều kiện địa chất cơng trình thành lập đồ cấu trúc địa chất phục vụ quy hoạch xây dựng công trình dân dụng, cơng nghiệp, cơng trình ngầm thành phố Đà Nẵng, Trung tâm Kỹ thuật địa chất Xử lý móng 12 Tơ Xn Vu (2012), Phương pháp lập đồ ĐCCT đồ phân vùng cấu trúc tỷ lệ 1:50.000 (1:25.000) khu vực phát triển kinh tế ven Bắc Bộ 93 13 V.Đ.Lômtađze (1983), Địa chất cơng trình - Địa chất cơng trình chuyên môn, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 14 V.Đ.Lômtađze (1982), Địa chất công trình - Địa chất động lực cơng trình, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 15 V.Đ.Lơmtađze (1978), Địa chất cơng trình – Thạch luận cơng trình, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 94 CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC ... 18 1 15 7 12 10 306 226 15 0 242 19 9 407 74 20 21 130 15 8 327 314 3 61 210 89 12 11 8 27 2 01 232 334 379 207 336 87 10 19 46 320 11 7 280 311 11 8 285 52 45 15 ,6 18 ,2 53,4 47.2 230 19 3 234,2 3 01 213 ... 18 1. 4 Các phƣơng pháp thành lập đồ địa chất cơng trình 19 1. 4 .1 Thành lập đồ địa chất cơng trình theo ngun tắc thành hệ địa chất 19 1. 4.2 Thành lập đồ địa chất cơng trình. .. pháp thành lập đồ địa chất cơng trình theo ngun tắc thành hệ phƣơng pháp thành lập đồ địa chất cơng trình theo ngun tắc địa chất cơng trình Theo phân loại đồ địa chất cơng trình, đồ địa chất