8. Cấu trúc của luận văn
3.1.7. Hiện trạng nứt sụt đất
3.1.7.2. Nứt sụt đất tại xã Đồng Xuân
Nứt sụt đất đã xảy ra vào những năm cuối 70, hiê ̣n tƣợng su ̣t lún mă ̣t r ̣ng tạo nên hai hố trịn trũng thấp có đƣờng kính khoảng 1 - 1,5m nằm kế tiếp nhau theo phƣơng gần á vỹ tuyến.
Năm 2004 trên đi ̣a bàn này , nứt sụt đất ma ̣nh đồng loa ̣t xảy ra tron g mô ̣t khoảng thời gian ngắn . Hàng loạt ngôi nhà (tƣờng, sân nhà) bị rạn nứt . Trong đó, ngôi nhà 4 tầng là tru ̣ sở chi nhánh Điê ̣n Thanh Ba bi ̣ nƣ́t ma ̣nh nhất ở trên tƣờng , nền, sân nhà, tƣờng bao, góc sân bị sụt lún sâu làm cho cơng trình này khơng sử dụng đƣợc.
Ảnh 13. Nƣ́t su ̣t đất gây nƣ́t tƣờng, sân ta ̣i chi nhánh điê ̣n huyê ̣n Thanh Ba. (Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam)
Ngoài khu vực các xã Đồng Xuân và Ninh Dân , nứt sụt đất còn phá t hiê ̣n ở phạm vi xã Yên Nội, nơi có một mỏ khai thác đá vơi. Tại đây hiện tƣợng nứt sụt đất xảy ra năm 2004 cũng là thời gian có hoạt động nổ mìn khai thác đá làm cho khoảng 10 nhà dân bị nứt mạnh tƣờng , sân nhà, và gây nứt mặt đƣờng g iao thông. Các vết nứt phát triển theo các phƣơng á vỹ tuyến , á kinh tuyến , TB – ĐN và kéo dài hàng chục mét . Trên khu đất sát bờ moong phía tây bắc mỏ đá phát hiê ̣n nhiều hố su ̣t đất rô ̣ng 2-3m hình tròn.
Ảnh 14. Nƣ́t sụt đất gây nứt sân nhà và hố sụt tại Yên Nội (Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam)
3.1.7.3. Mối quan hệ giữa các yếu tố địa chất kiến tạo và sự xuất hiện tai biến nứt sụt đất ở khu vực nghiên cứu
Tai biến xuất hiện mạnh mẽ ở khu vực xã Ninh Dân, Đồng Xuân, Yên Nội là nơi có những điều kiện địa chất, kiến tạo, địa chất thủy văn sau: về địa tầng là vùng phân bố đá vôi hệ tầng Đồng Giao (T2 đg) lộ ra; về kiến tạo có các đứt gãy khu vực cắt qua; về địa chất thủy văn có các dịng chảy bề mặt và có khả năng tồn tại các dòng chảy ngầm. Ngồi ra, ở đây có các hoạt động cơng nghiệp và hoạt động dân sinh cao: nổ mìn khai thác trong mỏ đá vơi, mật độ xây dựng và cơng trình dân sinh khác: giếng nƣớc, ao, móng và nền nhà bê tơng,… Sự xuất hiện tai biến sụt đất rõ ràng có nguyên nhân nội sinh và các tác động ngoại sinh.
Các phƣơng pháp điều tra, khảo sát địa chất chỉ có thể đánh giá đƣợc các biểu hiện sụt đất ở những nơi đá vôi và hố sụt mới xuất hiện. Để đánh giá các hố sụt ẩn hay đã bị vùi lấp cần tiến hành các khảo sát địa vật lý.
3.2. Kết quả khảo sát địa vật lý
3.2.1. Nhiệm vụ và phạm vi khảo sát:
1/ Lựa chọn các phƣơng pháp thích hợp, triển khai đo thực địa trên các khu vực có biểu hiện và nguy cơ cao về các tai biến sụt đất, nứt đất tại hai khu vực: xã Ninh Dân và xã Đồng Xuân.
2/ Xác định chi tiết đặc điểm cấu trúc địa chất, vùng phân bố các hệ tầng đá có tính chất khác nhau, đặc biệt là tầng đá vôi, các bất đồng nhất liên quan đến các hang hốc, đới phá hủy trong đá gốc ẩn dƣới mặt đất.
3/ Cung cấp thêm thông tin cùng với các yếu tố địa chất - kiến tạo và các quá trình hoạt động địa chất khác để giải thích nguyên nhân, cơ chế xuất hiện tai biến sụt đất, nứt đất và nứt nhà cửa ở khu vực khảo sát.
4/ Xác định quy mô, không gian phân bố cấu trúc tiềm ẩn nguy cơ cao gây sụt đất trong phạm vi khảo sát làm cơ sở khuyến cáo, cảnh báo mức độ nguy hiểm và đề xuất biện pháp phòng tránh phù hợp điều kiện thực tế.
3.2.2. Công tác đo thử nghiệm để lựa chọn phương pháp và quy trình thích hợp
Để thực hiện các nhiệm vụ nêu trên đã tiến hành thử nghiệm phƣơng pháp địa chấn cơng trình (Tuyến 2dc hình 3.2), phƣơng pháp đo sâu điện trở (Tuyến 8đ hình 3.2) ở khu vực xã Ninh Dân, nơi có các hố sụt lộ chƣa bị lấp. So sánh kết quả thử nghiệm đo địa chấn và đo sâu điện trở trên một tuyến đo cho thấy: mặt cắt điện trở suất có sự phân dị mơi trƣờng cao hơn nhiều so với mặt cắt tốc độ truyền sóng, trong đó các hố sụt trên tuyến đo đều thể hiện trên mặt cắt điện trở suất, còn trên mặt cắt tốc độ truyền sóng chỉ thể hiện địa hình ranh giới các lớp phủ và mặt đá gốc. Ranh giới tiếp xúc các tầng đá khác nhau ở cuối tuyến đo có thể liên quan đến đới phá hủy kiến tạo đều thể hiện rõ trên tài liệu của cả hai phƣơng pháp. Trên kết quả đo cắt lớp điện trở cho phép nhận biết rõ tầng đá vôi nứt nẻ, hang hốc bên trên
và nền đá vơi rắn chắc bên dƣới, thậm chí tính chất bất đồng nhất của tầng đá vôi nứt nẻ. Độ sâu phân bố tầng đá vôi nứt nẻ khơng vƣợt q 25m.
Hình 3.2. Đối sánh kết quả giữa phƣơng pháp đo địa chấn và phƣơng pháp đo sâu cắt lớp điện trở.
(Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam)
Kết quả thử nghiệm cho phép lựa chọn phƣơng pháp điện trở suất với độ sâu khảo sát 30 m có thể giải quyết tốt nhiệm vụ đặt ra. Tuy nhiên, các cản trở về địa hình, địa vật (nhà cửa, tƣờng rào, nền xi măng,…) ở hầu hết các địa điểm không thể thực hiện đo cắt lớp chi tiết theo yêu cầu. Mặt khác, để đáp ứng yêu cầu đo chi tiết trên diện ở các địa điểm có nguy cơ cao tai biến sụt đất, nếu tiến hành phƣơng pháp cắt lớp điện trở suất theo mạng lƣới tuyến và điểm đo dày sẽ địi hỏi chi phí rất lớn,
-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 Dia chan tuyen 2 - Phia DB khu khai thacs da 1 Ninh Dan
-30 -20 -10 0 D o s a u H , m T ố c đ ộ tr u y ề n s ó n g đ ịa c h ấ n k m /s đ i n tr ở s u ấ t O h m .m Chú giải mặt cắt địa chấn
Chú giải mặt cắt địa điện
®Êt sÐt, sÐt pha, ®Êt trång bë rêi
cát bột kết, đá phong hóa, đá nứt nẻ mạnh
Các loại đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar, T3, N,...
đá vơi khối T2
đất trồng bë rêi ®Êt sÐt, sÐt pha đệ Tứ, ẩm
Các loại đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar, T3, N,...
Cát bột kết N, T3, đất sét, sét pha, vật liệu khô lấp các hang hốc karst hở
đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar đá vơi T2 nứt nẻ mạnh, hang hốc
đá vôi khối T2
hang hốc hở trong đá vôi ch-a bị lấp hang hốc ngầm trong ỏ vụi (dự báo)
T ố c đ ộ tr u yề n s ó n g đ ịa c h ấ n k m /s ® iƯ n tr ë s u Ê t O h m .m Chú giải mặt cắt địa chấn
Chú giải mặt cắt địa điện ®Êt sÐt, sÐt pha, ®Êt trång bë rời
cát bột kết, đá phong hóa, đá nứt nẻ mạnh
Các loại đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar, T3, N,...
đá vơi khối T2
đất trång bë rêi ®Êt sÐt, sÐt pha đệ Tứ, ẩm
Các loại đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar, T3, N,...
C¸t bét kÕt N, T3, ®Êt sÐt, sÐt pha, vật liệu khô lấp các hang hốc karst hở
đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar đá vôi T2 nứt nẻ mạnh, hang hốc
đá vôi khối T2
hang hốc hở trong đá vôi ch-a bị lấp hang hốc ngầm trong đá vôi (dự báo)
vƣợt quá khả năng kinh phí của các đề án, nên đã lựa chọn kết hợp hai phƣơng pháp: 1) Phƣơng pháp đo điện trở theo quy trình cắt lớp 2D để xác định phân bố các yếu tố cấu trúc theo chiều sâu; 2) Phƣơng pháp điện từ bằng thiết bị ERA theo quy trình đo bản đồ điện trƣờng (tƣơng đƣơng với điện trở suất) cho phép theo dõi phân bố các cấu trúc trên diện khảo sát là giải pháp tốt nhất cho giải quyết nhiệm vụ.
3.2.3. Kết quả áp dụng phương pháp đo sâu cắt lớp điện trở và điện từ tần số thấp sử dụng thiết bị ERA.
Đã tiến hành đo thực địa bằng hai phƣơng pháp: đo sâu cắt lớp điện trở theo các tuyến và đo điện từ trên diện. Thiết bị đƣợc sử dụng để đo thực địa là các máy điện từ ERA-MAX (LB Nga chế tạo), máy đo cắt lớp điện trở ký hiệu GeoSys- 150 gồm 50 đầu thu (điện cực) do CHLB Đức chế tạo, máy Syscal Pro do cộng hòa Pháp sản xuất.
Đã thực hiện đo địa vật lý theo nguyên lý cắt lớp 2D trên các tuyến bằng hệ thiết bị đối xứng AMNB với a(min) =5m, số lần mở cự ly thiết bị n=1÷8, khoảng cách điểm đo d=10m, chiều dài tuyến trung bình 200-350m, một số tuyến đo có chiều dài đến 450m trên các khu vực cần thiết để làm rõ đặc điểm cấu trúc và có dấu hiệu xuất hiện nứt, sụt đất và các dự đoán địa chất tới độ sâu 30 m.
Các khu vực đo vẽ bản đồ đặc điểm phân bố đất đá và đối tƣợng hang hốc bằng thiết bị ERA-MAX với tần số 625 Hz, AB là dây dẫn tiếp địa hai đầu độ dài 300 – 400m có dịng phát ổn định định 200 mA đặt cố định tại rìa diện khảo sát, MN đo cƣờng độ điện trƣờng Ex (mV) là ăng ten dài 2m theo mạng lƣới tuyến đo song song với đƣờng dây AB, khoảng cách điểm đo 2m. Độ sâu khảo sát là thông tin về môi trƣờng từ mặt đất đến 5 -10 m.
Kết quả đo theo quy trình cắt lớp điện trở đƣợc phân tích bằng phần mềm RES2DINV (Loke), là phần mềm đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay. Trên mỗi tuyến đo nhận đƣợc bản vẽ 3 mặt cắt theo thứ tự từ trên xuống dƣới, gồm: 1) Mặt cắt điện trở suất đo thực địa; 2) Mặt cắt điện trở suất tính tốn tối ƣu lựa chọn đƣợc (sai lệch so với điện trở suất đo < 7%); 3) Mặt cắt phân bố điện trở suất môi trƣờng dƣới tuyến đo lựa chọn đƣợc. Dựa vào mối quan hệ
giữa tính chất phân bố điện trở suất nhận đƣợc và tính chất vật lý, đặc điểm phân bố của đất đá của môi trƣờng khu vực khảo sát (từ tài liệu địa chất và quan sát trên thực địa) sẽ luận giải và phân chia đƣợc các vùng phân bố các loại đất đá tƣơng ứng với các cấu trúc có đặc trƣng điện trở suất và hình thái phân bố chúng:
- Các cấu trúc điện trở suất rất cao có tính cục bộ trên bề mặt đặc trƣng cho các loại đất khô, xốp, bở rời phân bố trùng với các hố sụt lộ quan sát đƣợc trên tuyến đo, dễ dàng nhận biết đƣợc đó là dấu hiệu của sự bất đồng nhất đất đá liên quan đến các hố sụt. Trên kết quả phân tích tài liệu đo điện trở suất dễ dàng nhận biết đƣợc phân bố các hố sụt đã vùi lấp.
- Cấu trúc điện trở suất cao, phân bố rộng rãi theo tuyến cũng nhƣ chiều sâu có thể quan sát đƣợc ở một số nơi có đá vơi lộ trên mặt cho phép nhận biết đó là vùng phân bố đá vôi khối rắn chắc (đá cacbonat không chứa nƣớc).
- Cấu trúc điện trở suất trung bình phân bố bên trên hay liền kề với cấu trúc điện trở suất cao cho phép nhận biết đó là phần đá vơi phong hóa, nứt nẻ chứa nƣớc hoặc sét ẩm. Trong trƣờng hợp có các cấu trúc kích thƣớc nhỏ (thấu kính) điện trở suất cao hơn nhiều phân bố trong nền đá vôi rắn chắc sẽ là thông tin về hang rỗng không chứa nƣớc, nhƣng chỉ xuất hiện ở phần đá vôi nằm trên mực nƣớc ngầm.
- Cấu trúc điện trở suất thấp đến trung bình có diện phân bố rộng, kề với các cấu trúc cấu trúc điện trở suất cao hay trung bình nêu trên cho phép dự báo hay nhận biết đó là các đá có thành phần sét, sét pha có tính chất khác với đá cacbonat.
- Các cấu trúc dạng vỉa hay ranh giới cấu trúc có góc cắm độ dốc lớn theo chiều sâu là chỉ thị về các đứt gãy kiến tạo hay ranh giới tiếp xúc các loại đá khác nhau kể trên. Trong điều kiện tồn tại dƣới mực nƣớc ngầm các cấu trúc vỉa đó thƣờng có điện trở suất thấp do chứa nƣớc và sét ẩm.
Đo vẽ bản đồ thành phần điện từ Ex khơng địi hỏi các xử lý phân tích phức tạp, từ kết quả đo thực địa sẽ thực hiện việc vẽ bản đồ cƣờng độ điện trƣờng Ex và phân chia các vùng có các cƣờng độ khác nhau (tƣơng tự giá trị điện trở suất) để nhận biết về sự phân bố các yếu tố cấu trúc môi trƣờng trong diện khảo sát.
Dựa vào tài liệu địa chất, các chỉ thị và luận giải nêu trên, kết quả phân tích tài liệu đo điện trở trên mỗi tuyến đo đƣợc chuyển thành mặt cắt địa chất – địa điện, tài liệu đo điện trƣờng đƣợc chuyển thành bản đồ địa chất – điện từ, cho phép nhận biết dễ dàng hiện trạng cấu trúc môi trƣờng và các yếu tố gây tai biến nứt sụt đất cũng nhƣ sử dụng tài liệu kết quả địa vật lý trong khu vực khảo sát
3.2.3.1. Khu vực xã Ninh Dân
Thực hiện tại 3 địa điểm: 1) Khu vực Nhà thờ Ninh Dân nơi xuất hiện hệ thống hố sụt nhiều và mạnh nhất, có mật độ dân cƣ đơng nhất: ngồi các tuyến đo thí nghiệm địa chấn (T2dc) và cắt lớp điện trở (T8đ) đã thực hiện 2 tuyến đo điện trở (T1đ và T5đ) và đo bản đồ cƣờng độ điện trƣờng Ex; 2) Khu vực nhà văn hóa khu 2 và 3) Khu tái định cƣ Ninh Dân, mỗi nơi 1 tuyến đo cắt lớp điện trở (T10đ và T3đ) và đo bản đồ cƣờng độ điện trƣờng. Sơ đồ bố trí tuyến đo điện trở và diện tích đo cƣờng độ điện trƣờng xem tại hình 3.3.
Hình 3.3. Sơ đồ bố trí các tuyến và diện khảo sát địa vật lý tại 3 địa điểm khu vƣ̣c xã Ninh Dân.
Chú giải: T1đ - Tuyến đo điện trở và ký hiệu; T2dc -Tuyến đo địa chấn và ký hiệu; - Diện khảo sát đo bản đồ điện trƣờng Ex; - Hố sụt lộ trên mặt, HK2 – Lỗ
khoan và ký hiệu
A. Tại địa điểm nhà thờ Ninh Dân:
Kết quả đo điện trở suất:
Kết quả xử lý phân tích tài liệu đo điện trở suất ở đây (T1đ, T5đ, T8đ) thể hiện trên hình 3.4 – 3.6 phản ánh đặc điểm cấu trúc các tầng đất đá đến độ sâu 35 m, cho phép luận giải các thông tin sau:
- Đá vôi khối rắn chắc phân bố chủ yếu ở phần dƣới hay từng phần mặt cắt có khi nhơ lên sát mặt đất.
- Đá vôi nứt nẻ chứa nƣớc phân bố khơng đều: có khi nằm trên đá vơi khối, lộ ra gần mặt đất hoặc nằm kề hay có dạng thấu kính ở trong đá vơi khối. Cấu trúc đá vơi nứt nẻ dạng thấu kính phân bố bên trong đá vơi khối có lớp phủ bở rời trên mặt là đối tƣợng có điều kiện xảy ra tai biến sập, sụt karst (sụt đất), trên tài liệu địa vật lý quan sát đƣợc ở giữa tuyến T5đ (hình 3.4), đầu tuyến T1đ (hình 3.5) và nửa đầu tuyến T8đ (hình 3.6). Độ sâu phân bố tầng đá vôi nứt nẻ từ 5 -10m đến 15 – 20m. Trên sơ đồ phân bố tuyến đo (hình 3.3) có thể nhận biết vùng phân bố của cấu trúc này trong phạm vi khảo sát và là nơi quan sát đƣợc nhiều hố sụt hiện tại.
Hình 3.4. Kết quả xử lý phân tích đo sâu cắt lớp điện trở Tuyến T5đ (Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam)
Hình 3.5. Kết quả xử lý phân tích đo sâu cắt lớp điện trở tuyến T1đ.
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy
(Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam)
T ốc đ ộ t ru yề n s ón g đ ịa c hấ n k m /s đi n t rở s uấ t O hm .m
Chỳ gii mt ct địa đin
cát bột kt, ỏ phong hóa, đá nứt nẻ mạnh
Các loại đá phong hóa: phần trên đá cæ Ar,