biến đổi các thông số địa chất của đất đá
a) Cơ sở lý thuyết
Lý thuyết nghiên cứu sự biến đổi tính chất của đất đá được giáo sư - tiến sỹ, nhà hoạt động khoa học công huân Nga G.K Bondarik đề xuất năm 1971 và được coi là mốc ra đời của hướng nghiên cứu địa kỹ thuật định lượng, lý thuyết này gồm các nguyên lý cơ bản sau [3]:
* Các tiền đề và hệ quả về sự phân bố các chỉ tiêu thành phần và tính chất của đất đá trong không gian
- Tiền đề 1: Đất đá, thành phần và tính chất của nó là kết quả tác dụng tương hỗ giữa các trường vật lý (trường thủy động lực, nhiệt độ, thủy địa hóa, trường ứng suất,…) của hệ động tự nhiên nào đó.
- Tiền đề 2: Quy luật phân bố và chế độ biến đổi các chỉ tiêu thành phần và tính chất của đất đá được kế thừa và ở mức độ nào đó phản ánh đặc điểm trường vật lý của môi trường mà trong đó xảy ra sự vận chuyển và lắng đọng trầm tích, các quá trình tạo đá của đất đá.
- Hệ quả về hai thành phần và tính chất của đất đá: Phần
đầu của hệ quả thứ nhất nói về đặc tính định thức của quá trình hình thành thành phần và tính chất của đất đá, đặc tính này rút ra từ định luật tương quan của Vanter. Theo định luật này, các chỉ tiêu hình thành và tính chất của đất đá (R) biến đổi trong không gian và theo thời gian không phải ngẫu nhiên mà theo một trình tự nhất định phụ thuộc vào một loạt các yếu tố. Đó là: khí hậu, thế giới hữu cơ, đặc điểm kiến tạo của vùng lắng đọng trầm tích, sự xuất hiện núi lửa, địa hình, điều kiện địa hoá của môi trường phong hoá sự lắng đọng trầm tích, sự tạo đá, tính chất của vật liệu lắng đọng, hoạt động kiến tạo của trái đất.
- Hệ quả về trường ngẫu nhiên của thông số địa chất: Hệ quả thể hiện ở chỗ, các chỉ tiêu đặc trưng cho thành phần và tính chất của đất đá trong không gian – thời gian là tổ hợp của trường định thức và trường ngẫu nhiên. Luận điểm này dựa trên nhiều số liệu thực nghiệm.
- Hệ quả về việc không thể tái lập chính xác ước lượng của trường ngẫu nhiên của thông số địa chất: Hệ quả thứ 3 nói rằng không thể khôi phục lại chính xác ước lượng riêng của trường chỉ tiêu cũng như không thể đo chính xác cấu trúc chi tiết của trường.
* Chế độ biến đổi các thông số địa chất của đất đá Sự biến đổi của môi trường địa chất phụ thuộc vào điều kiện thành tạo, môi trường, không gian và thời gian biến đổi. Điều kiện này dẫn đến sự tồn tại các chế độ biến đổi trường thông số địa chất của đất đá trong các thể địa chất theo không gian và thời gian. Các chế độ biến đổi này phản ánh quy luật phân phối khách quan của trường các thông số địa chất.
- Chế độ không ổn định biến đổi thành phần và tính chất của đất đá
Chế độ biến đổi không gian không ổn định được hiểu là chế độ biến thiên chỉ tiêu thành phần hoặc tính chất của đất đá theo hướng nào đó, trong tiết diện hoặc thể tích mà trong đó các thống kê trung bình theo toạ độ của hàm ngẫu nhiên (trường ngẫu nhiên) của chỉ tiêu này liên quan đến gốc toạ độ.
Chế độ biến đổi không ổn định còn hay gặp khi nghiên cứu sự biến đổi thành phần và tính chất của đất đá theo chiều sâu.
- Chế độ ổn định sự biến đổi thành phần và tính chất của đất đá
Chế độ chủ yếu thứ hai biến đổi thành phần và tính chất của đất đá là chế độ ổn định. Sự khác nhau cơ bản giữa chế độ ổn định và chế độ không ổn định là các thống kê đặc trưng cho hàm ngẫu nhiên ổn định của thông số địa chất luôn không đổi.
- Chế độ tựa hàm sự biến đổi thành phần và tính chất của đất đá
Trong thực tế, có nhiều thông số địa chất biến đổi có quy luật. Có thể biểu diễn quy luật biến đổi này bằng một hàm số toán học nào đó, nhưng hàm số này chỉ biểu diễn được quy luật biến đổi chung mà không thể đúng cho từng giá trị riêng lẻ. Chế độ biến đổi này được gọi là chế độ biến đổi tựa hàm.
Hình 1. Sơ đồ biến đổi cao độ mặt lớp đất cuội sỏi hệ tầng Hà Nội Đặc điểm biến đổi cao độ xuất hiện mặt lớp đất cuội sỏi