Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phát triển karst thì có rất nhiều, nhưng ở đây ta chỉ nêu một số nhân tố chính.
Nhân tố đầu tiên chi phối quy luật phát triển karst là cấu trúc địa chất của khu vực, nổi bật nhất là các hệ thống khe nứt, mặt phân lớp và các đới phá huỷ kiến tạo. Khi các
tầng đá nằm ngang, khe nứt kém phát triển thì các hang động karst phát triển nông, thưa và chậm chạp. Ở các vùng đá uốn nếp, khe nứt kiến tạo phát triển mạnh, thì karst phát triển sâu, tốc độ lớn và thường kéo dài theo các đới phá huỷ, các kiến tạo chính.
Ở vùng có sự nâng lên, hạ xuống của mặt đất thì karst phát triển theo nhiều tầng, nhiều đới khác nhau. Điều dó giải thích sự xuất hiện các hang động trên sườn núi cao và chìm sâu hàng trăm mét dưới mực nước hiện tại.
Vị trí địa hình và độ dốc địa hình ảnh hưởng rất lớn đến hình thái phát triển karst. 0 vùng phân thuỷ, karst phát triển theo kiểu đá tai mèo và rãnh nông. Ớ vùng chân dốc là các phễu và hang động hút nước, các hang động ngầm.
Sự dao động mực nước mặt có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ và hình thái phát triển karst ở các dải đá ven bờ. Khi mực nước dao động lớn, nước dưới đất cũng dao động theo, vận động nhanh hơn làm tăng mức dộ karst hoá. Vị trí gốc xâm thực địa phương thay đổi sẽ làm biến đổi các đới phát triển. Mưa nhiều và mưa không đều làm cho động thái nước dưới đất thay đổi nhiều hơn và đá hoà tan mạnh hơn.
Động vật và thực vật trên mặt đá có thể làm tăng tốc độ hoà tan đá một cách gián tiếp, như làm tăng dòng nước ngấm xuống khi mưa, hay tiết ra các chất có tác dụng làm tăng tính hoà tan của nước đối với đá; mặt khác, các lớp phủ thực vật có tác dụng bảo vệ lớp phủ tàn tích sẽ làm giảm mức độ phát triển karst.
Việc xây dựng hồ chứa, kênh dẫn, khai thác nước dưới đất... của con người cũng ảnh hưởng đến xu thế phát triển karst.
Ớ nước ta, các vùng phân bố đá vôi rất rộng rãi, trước hết là ở Bắc Bộ, sau đó là Trung Bộ. Ớ Nam Bộ thì có ít hơn. Tổng cộng diện tích đá vôi chiếm 1/6 diện tích toàn quốc, riêng ở miền Bắc có khoảng 50.000 km2 (chiếm 1/3 diện tích). Theo M.A.Đubaxenkô, karst đá vôi ở Việt Nam điển hình cho karst nhiệt đới với những đặc điểm sau:
- Vì điều kiện ảnh hưởng đến quá trình karst rất phong phú (mưa nhiều, nước mưa chứa nhiều axit và vi sinh vật) mà có những biểu hiện karst rất mạnh mẽ.
- Karst phát triển dưới rừng thực vật mà nhiều nơi có lớp sét tàn tích dày, tạo thành karst che phủ loại trung gian giữa karst trơ trụi của miền khí hậu cận nhiệt đới (Địa Trung Hải) và karst phủ kín của miền ôn đới quanh năm mưa nhiều và có m ùa lạnh sâu sắc.
- Có những hình thái karst trên mặt và ngầm khá độc đáo như mũi nhọn lởm chởm, hang động, sồng ngầm...
- Có loại núi sót, đá sót nằm rải rác, ngổn ngang như đàn trâu đen trên đồng cỏ là loại hình thái rất đặc biệt của karst.
174
10.5. Xú lý k a rst khi xây dựng
Trong những nãm qua, chúng ta đã xây dựng thành công nhiều công trình thuỷ lợi ở vùng đá vôi như hồ chứa cẩ m Ly (Quảng Bình), Pắc Bó (Cao Bằng) cũng như nhiều tuyến đường giao thông qua vùng karst. Các công trình thuỷ điện cỡ lớn như Lô-Gâm, Hoà bình, Sơn La, Thác Bà... đều nằm trong vùng đá vôi karst. Vì vậy, cần phải có các hiểu biết về karst ở Việt Nam đê’ có thể bảo đám cho công trình xây dựng được an toàn và kinh tế.
Thi công, xử lý karst thì khổng khó. Vấn đề cơ bản và khó khăn nhất là làm thế nào tìm ra được quy luật phát sinh phát triển, mức độ và vị trí phân bố karst. Vì chỉ có như vậy mới để ra được biện pháp xử lý thích hợp nhất. Cho nên, khi nghiên cứu karst cho xây dựng cần tìm hiểu: vị trí phân bố, hướng phát triển karst, mức độ karstơ hoá, vật chất lấp nhét, tính chất đá, các hệ thống khc nứt, đứt gãy, uốn nếp, các tầng kẹp không thấm... Những tài liệu trên đây không chí quyết định vị trí công trình mà còn quyết định cả hình thức kết cấu, biện pháp xử lý và biện pháp thi còng công trình.
Mức độ karstơ hoá của đá là mức độ phá huỷ tính liền khối của nó, do những chỗ trống và hang hốc được tạo ra khi rửa lũa và hoà tan. Đó là lỗ hổng của đá. Có thể đánh giá mức dộ karstơ hoá của đá bằng chỉ tiêu karstơ hoá của đá c - thể tích tương đối của các chỗ trống và hang hốc karstơ trong thê’ tích đá đang nghiên cứu (tính bằng phần mười hay phần trăm), tức là:
c . 100 (3-23)
Ớ đây: V - thể tích các chỗ trống trong thể tích đang xốt của đá.
V - thể tích đá dùng để đo thể tích các chỗ trống karstư.
Do thể tích chỗ trống trong thè’ tích đá nghiên cứu phức tạp ncn thường đánh giá mức độ karstơ gián tiếp theo tài liệu: quan trắc địa mạo, quan sát và đo trực tiếp các chỗ trống karstơ, quan trắc khi khoan đào, thăm dò địa vật lý, quan trắc địa chất thuỷ văn, quan trắc biến dạng công trình.
Khi đá bị karstơ hoá nằm gần mặt đất, có thể đánh giá mức độ karstơ theo mật độ phân bố các loại hình karstơ trên mặt như phỗu, lòng chảo, hố sụt...
p = ~ (3-24)
Ớ đây: p - chỉ tiêu mật độ phân bố loại hình karstơ nông trên một đơn vị diện tích
bề mặt địa hình, chẳng hạn mật độ phân bố phễu trên lk m 2; n - số loại hình karstơ nông phát hiện ở lãnh thổ nghiên cứu; F - diện tích lãnh thổ nghiên cứu, k n r.
Biện pháp xử lý karstơ có thể như sau:
- Sửa sang mặt bằng lãnh thổ (thường đi kèm với việc dùng đất sét để trét bịt khe nứt, lấp hố sụt và phễu cùng những vị trí £ổ ghề khác của địa hình), đồng thời điều tiết dòng chảy mặt và làm kênh rãnh tiêu thoát nước từ nơi sản xuất.
- Phụt xi măng vào đá theo diện khi đá bị hoà tan là nền trực tiếp của công trình để làm cho đá được liền khối, tăng thêm độ bền, độ ổn định và độ cách nước.
- Xây móng trụ sâu, khi tầng đá bị karst hoá không dày ta dùng cọc cắt qua. Những trụ này sâu tới tầng ổn định phía dưới bảo đảm cho công trình an toàn.
- Nén chặt và gia cố đất đá: khi xây dựng các công trình ngầm, moong khai thác và móng hố sâu thường phụt xi măng vào đất đá ở phạm vi đường chu vi công trình, vào vỏ công trình ngầm.
- Làm màn chống thấm để phòng mất nước do thấm qua nền hoặc vai đập bằng cách bơm vữa xi măng vào lỗ khoan đã khoan dọc mặt chịu áp của đập. Màn chống thấm còn dùng để bảo vệ hô' móng và các phần ngầm của công trình. Trong trường hợp này có thể dùng các loại dung dịch sét, bitum, vữa xi măng.
- Các biện pháp kết cấu để chống karst: có thể điều chỉnh độ sâu đặt móng, làm đệm đá dăm, bê tông hoặc bê tông cốt thép lót vào dưới móng, tăng cường cốt thép cho công trình (đai bê tông cốt thép ở đỉnh móng và sàn giữa các tầng nhà), hạn chế số tầng nhà và mật độ xây dựng...
- Biện pháp đê quai và giếng vây nhằm giữ nước trong hồ chứa khỏi thấm mất đi theo các phễu, hang, động karst. Biện pháp này chỉ xử lý khi karst phát triển ở gần mực nước dâng của hồ chứa.
- Karst phát triển ngầm thì tiến hành khoan phụt vữa để lấp nhét khe hở, hang động.
Vữa thông thường là xi măng, sét, bitum. ở các công trình thuỷ lợi, người ta thường bô' trí để vữa phụt tạo màn chắn không thấm nước dưới nền công trình dâng nước hoặc dọc theo bờ hồ chứa, trong đá karst (hình 3-44a).
a) b)
H ì n h 3 -4 4 : Xi'( lý karst, a ) S ơ đ ồ sân phủ và màn cliắ n ; b) Đ ê vây 1. L ớ p sét luyện sân p h ủ ; 2. M àn chắn bằng khoan p h ụ t;
3. Đ ê vây bằng bê tông; 4. Đ á vôi karst hoá.
176
- Giảm khả năng hoà tan của nước bằng phương pháp trung hoà. Người ta cho muối khoáng vào nước, làm cho nước bão hoà các thành phần vật chất để nước không gây ra sự xâm thực đá ở nơi xây dựng. Ớ trong phạm vi lòng hồ, nếu vùng phân bố đá vôi hẹp và ở độ cao gần mực nước hồ, có thể dùng biện pháp đê vây hay giếng vây để ngăn nước hồ với khu vực karst có nguy cơ mất nước (hình 3-44b).