1.3. Tổng quan về nền san hơ và các mơ hình nền
1.3.1. Nền san hơ, các tính chất cơ lý của nền san hô
Nghiên cứu về san hô và nền san hô là một hướng nghiên cứu phức tạp và ít được cơng bố trên thế giới. Ở Việt nam, nền san hô mới được nghiên cứu trong những năm gần đây. Các nghiên cứu về cơ chế hình thành rạn san hơ, địa mạo, cấu trúc nền san hô đã được một số tác giả trong nước và ngồi nước cơng bố [2], [4], [7], [9], [18]. Các cơng trình nghiên cứu về san hơ và nền san hô của nước ngồi đều mang tính tổng quan giới thiệu [71], các cơng bố từ các cơng trình nghiên cứu của Việt Nam là khá phong phú, rõ ràng.
Tác giả Nguyễn Hoa Thịnh [18] trong nghiên cứu của mình đã đưa ra được các giải pháp CTN trên đảo san hơ xa bờ, các giải pháp chống xói lở và bảo tồn các đảo san hô xa bờ, bước đầu đã xây dựng được cơ sở khoa học và quy trình
cơng nghệ thẩm định và chuẩn đốn kỹ thuật cơng trình trên thềm lục địa Việt Nam. Tiếp nối nghiên cứu trong lĩnh vực này, tác giả Hồng Xn Lượng [9] đã có những nghiên cứu chun sâu, đưa ra bộ số liệu khá đầy đủ về chỉ tiêu cơ lý của san hô, nền san hô phục vụ thiết kế tiền khả thi các cơng trình. Tác giả Nguyễn Thái Chung [2] đã có những nghiên cứu khá đầy đủ mơ hình nền san hơ trên đảo và bước đầu đã có những kết quả nghiên cứu về địa chất cơng trình nền san hơ trên các bãi cạn ven đảo.
Nhìn chung, các tác giả đều thống nhất về đặc trưng địa chất của nền san hô trên các đảo san hô xa bờ. Nền san hơ tại các đảo san hơ xa bờ có cấu trúc đa dạng, phức tạp là mơ hình phân lớp, trong đó mỗi lớp có các đặc trưng cơ lý khác nhau. Nền san hơ được hình thành do quá trình sinh trưởng, chết đi của các lớp san hơ và q trình cố kết hóa thạnh của nền. Mỗi chu kỳ như thế sẽ tạo thành một nhịp. Mỗi nhịp có thể có các lớp như: lớp cát san hô, lớp san hô cành vụn, san hô cứng lẫn cục và san hơ đặc sít, liền khối.
Qua nghiên cứu, các tác giả đã đưa ra được các chỉ tiêu cơ lý của nền san hô như:
- Khối lượng thể tích, khối lượng riêng;
- Cường độ kháng nén, hệ số mềm hố, hệ số Poisson, mơ đun đàn hồi; - Hệ số ma sát trượt giữa san hô và một số loại vật liệu xây dựng; - Hệ số bão hồ nước;
- Tính từ biến của vật liệu san hô.
Các nghiên cứu [2], [4], [7], [9], [18] đã phân chia địa chất tại các đảo san hơ xa bờ làm 2 nhóm chính:
1.3.1.1. Đặc điểm địa chất dạng 1
Nhóm các đảo có chiều cao địa hình so với mặt nước biển tương đối nhỏ (Đá Tây, An Bang,...), địa chất chủ yếu là san hô.
- Lớp 1: Đá san hô dạng mảng, khối màu xám trắng, dễ vỡ khi khoan, trạng thái chặt vừa;
- Lớp 2: San hô dạng cành nhánh, màu trắng lẫn nhiều cát san hô, trạng
thái chặt vừa.
- Lớp 3: San hô cứng lẫn cục màu trắng đục trạng thái chặt vừa.
1.3.1.2. Đặc điểm địa chất dạng 2
Nhóm các đảo có lớp phủ thực vật lớn, phần đảo nổi cao hơn mặt nước đáng kể (đảo Trường Sa lớn, đảo Sinh Tồn, đảo Nam Yết). Từ trên xuống dưới có các lớp đất chính sau:
- Lớp 1: Lớp đất lấp, cát mịn đến trung, xám nâu xám vàng, chặt vừa. Phân trên cửa lớp có thể cát mịn lẫn vỏ sị, phần dưới là cát hạt trung và có độ chặt tăng dần theo chiều sâu. Bề dày lớp (1,7 3,8)m.
+ Dung trọng tự nhiên (g/cm3) : 1,973 + Hệ số rỗng tự nhiên 0 : 0,656 + Góc ma sát trong ϕ : 30054’
- Lớp 2: Cát sạn sỏi, có chỗ là cát hạt trung màu xám trắng, xám vàng, bề
dày lớp là 3.3 3.8m.
- Lớp 3: Cát lẫn ít sỏi nhỏ, màu xám xanh, xám trắng, chiều sâu lớp chưa
xác định do chưa xuyên qua.
Chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất trên được trình bày cụ thể trong [4], [9]. Qua các nghiên cứu về tính chất của nền san hơ, có thể đưa ra các kết luận sau:
Vật liệu nền san hô là loại vật liệu rất phức tạp về mặt cấu trúc và sự phân bố, các dữ liệu về tính chất cơ lý của nền mang tính phân tán. Đặc trưng của vật liệu san hơ là vật liệu dịn, đối với tải trọng tĩnh quan hệ ứng suất biến dạng gần như tuyến tính, liên kết giữa nền san hơ và kết cấu có tính chất một chiều.
Hệ số ma sát giữa san hô với các loại vật liệu như bê tông, thép khá nhỏ. Nhìn chung nền san hơ có tính phân lớp, ngồi lớp san hơ cành vụn lẫn cát san hơ, các lớp cịn lại có cường độ kháng nén khá lớn (đối với san hô cành, trạng thái bão hồ nước: 5KG/cm2, trạng thái khơ: 6 KG/cm2; đối với san hơ tảng cứng, ở trạng thái bão hồ nước: dao động từ 25KG/cm2 đến 85 KG/cm2, ở trạng thái khơ từ 28 KG/cm2 đến 120 KG/cm2) [9] thích hợp cho sử dụng làm nền móng cho các cơng trình móng nơng hoặc móng trọng lực, trong đó tốt nhất là lớp san hơ tảng cứng.
Do tính phân tán của dữ liệu mà các tác giả đưa ra, nên khi tính tốn thiết kế và thi cơng các cơng trình trên đảo san hơ, cần tiến hành các thí nghiệm xác định chính xác các tính chất, chỉ tiêu cơ lý của san hô tại khu vực xây dựng.