II. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
2.1. Điều kiện điạ chất chung
2.1.1. Điạ hình, điạ mạo cuả khu vực và vùng công trình
Khu vực công trình theo tuyến chọn cuả dự án đã được nghiên cứu trong khảo sát giai đoạn DAĐTXD. Trong giai đoạn khảo sát phục vụ TKKT được tổng kết và khảo sát bổ sung tại tuyến chọn như sau: Được đặc trưng bởi địa hình – địa mạo miền núi cao nguyên, Bắc Tây Nguyên phát triển trên nền đá granodiorit phức hệ Quế Sơn – Bến Giằng thuộc địa khối Kon Tum bao gồm các dãy núi cao từ 600 ÷ 1000m xen kẹp các thung lũng và đồng bằng hẹp có độ cao 500 ÷ 600m với mức độ phân cắt mạnh. Nhìn chung địa hình có xu hướng cao ở phía Nam, thấp dần về phía Bắc, các hệ thống thung lũng sông suối chủ yếu chảy theo độ dốc địa hình là từ Nam lên Bắc.
Trên bề mặt địa hình từ sườn và đỉnh được thành tạo lớp vỏ phong hoá eluvi – deluvi bở rời đệ tứ (edQ) dày từ 10 ÷ 17m còn dưới đáy thung lũng được tích tụ bởi bồi tích sông suối đệ tứ (aQ) dày 0.0 ÷ 6m.
Suối Đăk Pơ Lang là suối nhánh cấp I dài 30km của sông Ia Krom đổ vào sông Đăk Bla thuộc vùng thượng nguồn lưu vực Sê San bắt nguồn từ các đỉnh núi Bazan đất đỏ cao 800 ÷ 1000m phía Bắc Pleiku chảy theo hướng Nam Bắc qua vùng dự án ở cao trình 570m (đầu hồ chứa) đến 546m (kênh xả) rồi đổ vào sông IaKrom. Toàn bộ công trình thuỷ điện Hà Tây dài khoảng 3.8km phân bố tại phần hạ lưu, bậc thang cuối cùng suối Đăk Pơ Tang trên bề mặt đá gốc Granodiorit và lớp phủ bở rời đệ tứ (aedQ) dày 0.5 ÷ 16m.
- Địa hình – địa mạo nguồn gốc phong hóa mạnh – bóc mòn rửa trôi yếu (edQ).
Phân bố trên bề mặt sườn cao và đỉnh đồi phân thuỷ hai bờ thung lũng có độ dốc sườn lớn từ 10 ÷ 30o. Tại đây tốc độ phong hoá lớn hơn rất nhiều so với tốc độ bào mòn rửa trôi bởi dòng nước mặt rất yếu đặc biệt là ở dưới tán cây rừng (chủ yếu là nước mưa) nên đã tích tụ lớp phủ vỏ phong hoá bở rời eluvi – deluvi đệ tứ (edQ) á sét bột pha cát lẫn dăm sạn màu nâu đỏ dày 10 ÷ 17m.
- Địa hình – địa mạo nguồn gốc bồi tích lòng sông cổ thềm bậc II Pleistocen (aQI – III): Phân bố tại đáy thung lũng bờ bên bồi còn đối diện bên kia là bờ bên lở (mặt cắt ngang thung lũng có hình chữ V không đối xứng), tạo thành thềm bậc II bề mặt dốc thoải 5o ra phía bờ bờ suối, có độ chênh cao đáy suối từ 5 ÷ 10m (ít bị ngập khi lũ về) và rộng từ 10 ÷ 100m dài dọc theo hai bờ thung lũng từ hàng trăm mét đến hàng ngàn mét và dày từ 5 ÷ 6m chủ yếu là cát hạt mịn – trung ở phần trên (2 ÷ 5,5m) và cuội sỏi ở đáy (0,5m) đôi chổ gặp lớp sét trầm tích lẫn cuội tảng dày 3,0m.
- Địa hình – địa mạo nguồn gốc bào mòn và tích tụ lòng sông hiện đại (aQIV):
Là đơn nguyên địa mạo trẻ nhất (QIV) phát triển trên bề mặt đá gốc và thềm bậc II và được chia thành hai phụ vùng chính là:
BVTC + Phụ vùng địa hình bóc mòn rửa trôi mãnh liệt bởi dòng suối tại khu vực thác và ghềnh, đáy suối lộ ra đá gốc Granodiorit đới IB cứng chắc, bồi tích thềm bậc II tại phần thấp chiều rộng thung lũng đạt 300m có độ dốc là 5o là bồi tích lòng sông cổ thềm bậc II chủ yếu là cát ở phần trên cuội sỏi ở đáy dày 5 ÷ 6m.
+ Phụ vùng địa hình – địa mạo tích tụ đáy lòng sông hiện đại (aQIV): Chiếm hầu hết diện tích khu vực dự án cả ở lòng hồ chứa, cả ở vùng chân thác trừ ba khu vực thác, ghềnh ở trên. Đặc điểm phụ vùng này hoàn toàn trái ngược phụ đới vùng trên:
đáy suối rất thoải (0,23%), dòng suối chảy nhẹ, véc tơ lực dòng chảy chủ yếu nằm ngang mang tính chất xâm thực. Thành phần tích tụ đáy chủ yếu là cát cuội sỏi hạt thô dày 0,5 ÷ 1,0m còn các cù lao và thềm bậc I gồm hai phần: phần trên dày từ 1 đến 1,5m là cát hạt mịn, phần dưới đáy dày 0,5 ÷ 1,0m là cát cuội sỏi hạt thô.
2.1.2. Cấu trúc điạ chất
Về tổng thể cấu trúc địa chất vùng dự án theo tuyến chọn thuộc trung tâm địa khối Kon Tum kéo dài từ Quảng Nam đến Đăk Lăk có nền móng là đá phiến kết tinh phức hệ Ngọc Linh bị xuyên cắt bởi các xâm nhập mac ma Granodiorit phức hệ Quế Sơn – Bến Giằng và lớp phủ bở rời đệ tứ (edQ) và (aQ) dày 0 ÷ 17m.
- Địa tầng: Tham gia vào cấu trúc địa tầng vùng dự án chỉ có lớp phủ bở rời đệ tứ gồm:
a. Giới kainozoi
- Hệ đệ tứ không phân chia: Tàn tích – sườn tích vỏ phong hoá bở rời trên nền đá gốc Granodiorit (edQ): Phân bố trên bề mặt phần cao của sườn đồi và đỉnh đồi, mặt cắt địa chất từ trên xuống gồm:
+ Lớp 1: Sườn tích hiện đại (dQIV) thuộc đới thổ nhưỡng dày 0,5m: á sét bột lẫn rễ cây và mùn thực vật màu xám nâu.
+Lớp 2: Sườn tàn tích Pleistocen (edQI-III) dày 10 ÷ 17m đới á sét bột pha cát lẫn ít sỏi sạn màu sắc loang lỗ nâu, vàng, trắng … lớp này phủ trực tiếp trên nền đá gốc bán phong hoá thuộc đới eluvi hoá IA.
- Hệ đệ tứ, thống Pleistocen dưới (aQI): Bồi tích lòng sông cổ thềm bậc II phần dưới dày 0,5 ÷ 3,0m, thành phần gồm: cát cuội sỏi ở phần đáy thềm bậc II bờ trái dày 0,5m và đất sét màu nâu đỏ lẫn cuội tảng dày 3,0m bờ phải.
- Hệ đệ tứ, thống Pleistocen giữa – trên (aQI-III): Bồi tích lòng sông cổ thềm bậc II phần trên dày 2,0 ÷ 6,0m, thành phần chủ yếu là cát thạch anh, cát hạt mịn - trung 90% lẫn ít tạp chất 10% như sét, sạn, bột … có thể sử dụng làm cát xây dựng, phần trên cùng dày 0,2 ÷ 0,5m là lớp thổ nhưỡng (dQIV):
- Hệ đệ tứ, thống Holocen (aQIV): Bồi tích lòng sông – thềm bậc I dày 0,5m ÷ 2,0m, thành phần chủ yếu là cát cuội sỏi tạo nên các bãi bồi thấp, cù lao và doi cát đáy sông.
b. Macma xâm nhập
Phát triển trên toàn bộ diện tích vùng dự án và là nền móng của lớp phủ bở rời đệ tứ và chỉ có một phức hệ chính là: Granodiorit phức hệ Quế Sơn - Bến Giằng (γδPZ3qs – bg) tuổi Paleozoi muộn và pha đá mạch có tuổi Mezozoi trên diện tích địa khối Kon Tum phức hệ này phát triển rộng khắp tạo thành các khối hàng trăm km2 có phương cấu tạo trùng với phương đứt gãy kiến tạo khu vực Đông Nam – Tây Bắc, các đá xâm nhập của các phức hệ trong vùng khảo sát được chia thành hai pha là:
BVTC + Pha xâm nhập chính: chủ yếu là granodiorit hạt trung – thô màu xám trắng lốm đốm xanh đen, cấu tạo khối, đặc xít, đẳng hướng, kiến trúc hạt trung thô, nửa tự hình. Thành phần khoáng vật gồm (%) plagioclas (38 ÷ 57), fenspat (12 ÷ 24), thạch anh (15 ÷ 28), biotit (3 ÷18), hocblen (4 ÷ 15) và piroxen (augit 0 ÷ 5), các khoáng vật phụ có: apatit, ziricon, magnetit……
+ Pha đá mạch: Các thành tạo đá mạch trong vùng rất phát triển, chúng lấp nhét các khe nứt theo phương Tây Nam – Đông Bắc (10 ÷200) cắm dốc (85 ÷900) có chiều dày từ 1 ÷ 20m. Thành phần thạch học chủ yếu là andesit porphyrit màu xám đen, cấu tạo khối, đặc xít, kiến trúc vi hạt, thành phần khoáng vật bằng mắt thường gồm: plagioclas (andexit) khoảng 30%, thạch anh 10%, piroxen (augit) 30%, hocblen 20% và biotit 10%, so với pha xâm nhập thì pha đá mạch có hàm lượng khoáng vật màu lớn hơn nhiều còn hàm lượng khoáng vật không màu (plagioclas và thạch anh) giảm đáng kể.
+ Đá mạch andesit - porphyrit xuyên cắt và lấp nhét các hệ thống khe nứt kiến tạo đứt gãy trong đá vây quanh Granodiorit theo phương Đông Bắc – Tây Nam vì vậy tuổi của đá mạch trẻ hơn đá vây quanh và có thể xếp vào tuổi Mezozoi ứng với chu kỳ hoạt hoá Mezozoi trên địa khối Kon Tum, trên bề mặt của phức hệ và đá mạch được thành tạo lớp phủ bở rời đệ tứ (edQ) dày từ 0,5 ÷ 15m.
c. Kiến tạo, đứt gãy phá huỷ và khe nứt
- Kiến tạo: Khu vực và vùng dự án phân bố tại trung tâm địa khối Kon Tum kéo dài từ Quảng Nam đến Đăk Lăk có nền móng là đá biến chất cổ phiến kết tinh phức hệ Ngọc Linh tuổi Proterozoi hạ (PR1nl) bị hoạt hoá mạnh mẽ bởi các chu kỳ macma-kiến tạo PeleoZoi (PZ), Mezozoi (MZ) và Kainozoi (KZ) và có lịch sử phát triển địa kiến tạo được chia thành ba giai đoạn chính:
+ Chu kì macma kiến tạo Paleozoi (PZ3): được thể hiện bởi các đứt gãy sâu theo phương Đông Nam – Tây Bắc kèm theo các xâm nhập Granodiorit phức hệ Quế Sơn, Bến Giằng phân bố trên toàn diện tích dự án.
+ Chu kì macma kiến tạo Mezozoi (MZ): phát triển mạnh mẽ trên địa khối Kon Tum được thể hiện bởi các đứt gãy theo phương Tây Nam - Đông Bắc và được lấp nhét, cà nát bởi pha đá mạch andesit - porphyrit màu xám xanh đen dày từ 1 ÷ 20m phân bố tại HK6 (DA) về phía thượng lưu. Ngoài ra, ngoài diện tích dự án còn có sự hiện diện của xâm nhập granit phức hệ Vân Canh và phun trào riolit hệ tầng Mang Zang liên quan đến chu kỳ này.
+ Chu kỳ macma kiến tạo Kainozoi (KZ): được thể hiện bởi hoạt động phun trào bazan Neogen đệ tứ phát triển rộng khắp vùng Tây nguyên (ngoài vùng dự án)
- Đứt góy phỏ huỷ kiến tạo: Như phần kiến tạo đó chỉ rừ, vựng dự ỏn chịu ảnh hưởng hoạt động hoạt hoá trực tiếp của hai chu kỳ hoạt động macma kiến tạo chính là Paleozoi và Mezozoi trong đó chu kỳ Paleozoi có hệ đứt gãy theo phương Đông Nam – Tây Bắc (hệ thống này trong quá trình khảo sát đã không phát hiện ra đứt gãy) mà chỉ phát hiện một đới đứt gãy phá huỷ cà nát của hệ thống đứt gãy Tây Nam – Đông Bắc thuộc chu kỳ macma kiến tạo Mezozoi phân bố thượng lưu đập (HK6-DA) có chiều dày khoảng 20m dài hàng trăm mét. Đới đứt gãy đã được lấp nhét đá mạch andesit màu xám xanh bị cà nát vỡ vụn có chiều sâu rất lớn hàng chục mét, khả năng thấm và chứa nước rất tốt nên khi dự kiến vị trí đập nên tránh xa đới đứt gãy phá huỷ này.
- Các hệ thống khe nứt: Được chia thành hai loại
BVTC + Khe nứt ngoại sinh: được hình thành do quá trình phong hoá vật lý (đới nứt nẻ IB) và phong hoá hoá học (đới eluvi hoá IA hoặc là đới bán phong hoá) dày từ 1,0
÷ 7,0m (HK5a -DA), đặc tính của khe nứt này là hở (0,1 ÷ 1,0mm) mật độ và độ hở khe nứt tỷ lệ nghịch với chiều sâu (đới IA nứt nẻ mạnh hơn đới IB) nghĩa là càng xuống sâu mật độ khe nứt càng giảm, loại này thường mở rộng và phát triển theo các vi khe nứt, khe nứt kín nội sinh có trước trong đới đá gốc còn tươi (IIA) trong các khe nứt này quan sát thấy vết bám hydroxit sắt màu nâu vàng hoặc lấp nhét đất sét bột, loại khe nứt này có khả năng thấm và chứa nước vì vậy bắt buộc phải xử lý chống thấm.
+ Khe nứt nội sinh: được hình thành do nội lực nội sinh từ lòng đất do hoạt động phá huỷ kiến tạo, đứt gãy và được chia thành hai dạng.
+ Dạng khe nứt kín: được hình thành do lực nén ép kiến tạo đã tạo nên các loại khe nứt, khe nứt kín dạng gương trượt, vết xước, khe nứt tách … trong đá granodiorit dạng khe nứt này không thấm và chứa nước.
+ Dạng khe nứt hở: là đới cà nát phá huỷ do lực kiến tạo, tác dụng vào đá gốc granodiorit vây quanh hoặc đá mạch lấp nhét đới dưới dạng dăm, cục tảng sắc cạnh không bị gắn kết, loại khe nứt này đã phát hiện tại HK6 (DA) rộng khoảng 20m, dài hàng trăm mét và sâu hàng chục mét, loại khe nứt trong đới cà nát phá huỷ kiến tạo này thấm và chứa nước rất tốt cần phải tránh vị trí đập dang hoặc phải xử lý chống thấm rất tốn kém.
d. Đặc điểm địa chất thuỷ văn và tính thấm của đất đá
- Đặc điểm Địa chất thuỷ văn: Trên cơ sở tài liệu cấu trúc địa chất, tài liệu khảo sát thực địa, nước dưới đất vùng dự án từ trẻ đến già gồm ba phức hệ chứa nước là: bồi tích đệ tứ (aQ), xâm nhập granodiorit phức hệ Quế Sơn – Bến Giằng và nước trong đới nứt nẻ kiến tạo. Riêng tầng chứa nước trong lớp phủ vỏ phong hoá bở rời đệ tứ (edQ) dày 10 ÷ 16m thì không thể tách riêng khỏi tầng đá đá gốc granodiorit nứt nẻ dưới nó (đới IA + IB) bởi vì giữa chúng không có tầng cách nước chuẩn và quan hệ thuỷ lực giữa chúng là một.
+ Phức hệ chứa nước trong khe nứt, lỗ rỗng các thành tạo bồi tích sông suối cổ và hiện đại (aQ): Phân bố ở đáy lòng sông (aQIV) thuộc bãi bồi thềm bậc I và phần thấp sườn thung lũng có địa hình thoải thuộc thềm bậc II (aQI-III) dày 1 ÷ 6m. Đất đá chứa nước là cát cuội sỏi bở rời khả năng thấm và chứa nước rất tốt. Tính chất chứa nước của đất đá là đồng nhất, đẳng hướng, mực nước ngầm rất nông đặc biệt là mùa mưa lũ là 1 ÷ 3m còn vào mùa kiệt từ 2 ÷ 6m chênh lệch nhau 2 ÷ 3m và có xu hướng sâu ở phần địa hình cao và thấp ở phần địa hình thấp vì chúng có quan hệ chặt chẽ với dòng nước mặt; Mức độ chứa nước là rất phong phú nhưng hạn chế bởi chiều dày mỏng, động thái dòng chảy nước ngầm có xu thế theo độ dốc địa hình nghĩa là chảy từ vùng địa hình cao đến vùng thung lũng; Thành phần hoá học theo tài liệu lưu trữ là thuộc loại hình trung tính (PH 6,5 ÷ 8,5) ít có tính chất ăn mòn bêtông và kim loại.
+ Phức hệ chứa nước trong khe nứt, lỗ rỗng đới đứt gãy kiến tạo: Phân bố tại đới đứt gãy thượng lưu đập có chiều rộng khoảng 20m, dài hàng trăm mét và sâu hàng chục mét (HK6-DA). Đất đá chứa nước là đá mạch andesit, porphyr màu xám đen, cấu tạo khối đặc xít, kiến trúc vi hạt, porphyr, đá bị nứt nẻ vỡ vụn dạng dăm cục (khi khoan thường bị đá chìa gây kẹt cần khoan và mất nước) khả năng thấm và chứa nước tốt. Tính chất chứa nước trong đới cà nát là đồng nhất, đẳng hướng. Mực nước ngầm tuỳ vị trí dịa hình nhưng nếu cùng cao độ với đá granodiorit bên cạnh thì mực nước ngầm sâu hơn rất nhiều và tại HK6-DA đạt 14m trong lúc đó HK5a-DA trong đá
BVTCgranodiorit chỉ có 9,5m sự chênh lệch mực nước ngầm giữa mùa mưa và mùa kiệt là không đáng kể trong lúc đó ở đá granodiorit là 4 ÷ 5m. Động thái mực nước ngầm ít phụ thuộc vào địa hình và ít thay đổi theo mùa, dạng ổn định; Mức độ thấm và chứa nước tốt, thành phần hoá học theo tài liệu lưu trữ thuộc loại hình trung tính (PH = 6,5
÷ 8,5) ít ăn mòn bê tông và kim loại. Chất lượng nước cho sinh hoạt đạt yêu cầu tốt.
+ Phức hệ chứa nước trong khe nứt, lỗ rỗng các thành tạo xâm nhập granodiorit phức hệ Quế Sơn – Bến Giằng : Phân bố trên hầu hết diện tích có chiều dày hàng ngàn mét. Đất đá chứa nước là các lớp đá gốc granodiorit bị nứt nẻ do phong hoá thuộc đới IA + IB dày từ 2,0 ÷ 7,0m.
Mặt cắt địa chất thuỷ văn từ trên xuống gồm:
+ Tầng thấm nước là lớp eluvi – deluvi đệ tứ (edQ) á sét bột pha cát lẫn ít dăm sỏi dày 10 ÷ 15m thấm nước ít.
+ Tầng chứa nước là đới eluvi (IA) dày 1 ÷ 4m là lớp đá gốc bán phong hoá, bán cứng (đá non), nứt nẻ (đới IB) dày 1 ÷ 4m, với tổng chiều dày tầng chứa nước từ 2 ÷ 7m, khả năng thấm và chứa nước trung bình.
+ Tầng cách nước: thuộc đới granodiorit còn tươi nguyên khối ít nứt nẻ thuộc đới IIA dày hàng trăm mét.
e. Động đất và tân kiến tạo
- Động đất: Theo bản đồ phân vùng động đất (qui chuẩn xây dựng Việt Nam 1997) của Viện Vật lý địa cầu thì vùng dự án nằm trong khu vực phát sinh động đất cấp Msmax =3,6 ÷ 4,0 là vùng trung tâm địa khối Kon Tum có cấu trúc địa chất cổ đã được cố kết bền vững, ngoài ra vùng dự án lại ở xa đai hoạt động núi lửa động đất Thái bình dương đang hoạt động là hàng nghìn kilomét nên ít ảnh hưởng xấu đến hiện tượng động đất và khi thiết kế các công trình của dự án không cần tính đến tác động của động đất nếu nền móng đặt trên đới IIA.
- Tân kiến tạo: Hoạt động tân kiến tạo Kainozoi ở phía Bắc Tây nguyên đã xảy ra kèm theo quá trình phun trào bazan Neogen – đệ tứ phát triển ngoài vùng khu vực dự án, riêng khu vực dự án không xảy ra.
f. Các hiện tượng địa chất vật lý bất lợi
- Quá trình phong hoá: Xảy ra thường xuyên và khắp nơi trên bề mặt đá gốc tạo thành lớp phủ phong hoá eluvi – deluvi bở rời đệ tứ (edQ) dày 10 ÷ 17m, đới đá gốc chuyển tiếp bán phong hoá nứt nẻ do phong hoá vật lý và hoá học (đới IA) và dưới cùng là đới phong hoá vật lý (IB) và được phân ra thành ba đới từ dưới lên gồm:
Đới phong hoá vật lý dày từ 1,0 ÷ 4,0m phân bố khắp nơi trên bề mặt đá gốc còn tươi (IIAB) và dưới lớp bán phong hoá chuyển tiếp hoặc là đới eluvi hoá (IA) trừ đáy thung lũng, do sự thay đổi đột ngột nhiệt độ, độ ẩm giữa ngày và đêm và giữa mùa khô và mùa mưa. Biên độ thay đổi càng lớn thì quá trình phong hoá vật lý càng mạnh;
Quá trình phong hoá hoá học trong đới này (IB) đóng vai trò thứ yếu và không đáng kể và chỉ xuất hiện dọc theo vách các khe nứt hở và số lượng các khe nứt trong lớp này không đáng kể và thường bị bán hydroxit sắt màu nâu vàng hoặc bị lấp nhét đất sét, chiều rộng khe nứt (độ hở) từ dưới lên được tăng lên không đáng kể từ nhỏ hơn 0.1mm ở trụ lớp lên 0,3 ÷ 0,5mm, ở mái lớp dẫn đến sự tăng độ rỗng của lớp đá từ 2
÷ 3%, ở trụ lớp lên từ 4 ÷ 5%, ở mái lớp và độ ẩm, tính thấm cũng tăng theo từ chỗ, hầu như không thấm nước ở trụ lớp lên thấm ở mái lớp.
- Hiện tượng trượt lở đất: Thường xảy ra trong tự nhiên tại các vách sườn núi