8. Cấu trỳc của luận văn
3.1.7.2. Nứt sụt đṍt tại xã Đụ̀ng Xuõn
Nứt sụt đất đã xảy ra vào những năm cuối 70, hiờ ̣n tƣợng su ̣t lún mă ̣t ruụ ̣ng tạo nờn hai hố trũn trũng thấp cú đƣờng kớnh khoảng 1 - 1,5m nằm kờ́ tiờ́p nhau theo phƣơng gõ̀n á vỹ tuyờ́n.
Năm 2004 trờn đi ̣a bàn này , nứt sụt đất ma ̣nh đụ̀ng loa ̣t xảy ra tron g mụ ̣t khoảng thời gian ngắn . Hàng loạt ngụi nhà (tƣờng, sõn nhà) bị rạn nứt . Trong đó, ngụi nhà 4 tõ̀ng là tru ̣ sở chi nhánh Điờ ̣n Thanh Ba bi ̣ nƣ́t ma ̣nh nhṍt ở trờn tƣờng , nờ̀n, sõn nhà, tƣờng bao, gúc sõn bị sụt lỳn sõu làm cho cụng trỡnh này khụng sử dụng đƣợc.
Ảnh 13. Nƣ́t su ̣t đṍt gõy nƣ́t tƣờng, sõn ta ̣i chi nhánh điờ ̣n huyờ ̣n Thanh Ba. (Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Cụng nghệ Việt Nam)
Ngoài khu vực cỏc xó Đồng Xuõn và Ninh Dõn , nứt sụt đất còn phá t hiờ ̣n ở phạm vi xó Yờn Nội, nơi cú một mỏ khai thỏc đỏ vụi. Tại đõy hiện tƣợng nứt sụt đất xảy ra năm 2004 cũng là thời gian cú hoạt động nổ mỡn khai thỏc đỏ làm cho khoảng 10 nhà dõn bị nứt mạnh tƣờng , sõn nhà, và gõy nứt mặt đƣờng g iao thụng. Cỏc vết nứt phỏt triển theo cỏc phƣơng ỏ vỹ tuyến , ỏ kinh tuyến , TB – ĐN và kéo dài hàng chục một . Trờn khu đṍt sát bờ moong phía tõy bắc mỏ đá phát hiờ ̣n nhiờ̀u hụ́ su ̣t đṍt rụ ̣ng 2-3m hình tròn.
Ảnh 14. Nƣ́t sụt đất gõy nứt sõn nhà và hố sụt tại Yờn Nội (Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Cụng nghệ Việt Nam)
3.1.7.3. Mối quan hệ giữa cỏc yếu tố địa chất kiến tạo và sự xuất hiện tai biến nứt sụt đất ở khu vực nghiờn cứu
Tai biến xuất hiện mạnh mẽ ở khu vực xó Ninh Dõn, Đồng Xuõn, Yờn Nội là nơi cú những điều kiện địa chất, kiến tạo, địa chất thủy văn sau: về địa tầng là vựng phõn bố đỏ vụi hệ tầng Đồng Giao (T2 đg) lộ ra; về kiến tạo cú cỏc đứt góy khu vực cắt qua; về địa chất thủy văn cú cỏc dũng chảy bề mặt và cú khả năng tồn tại cỏc dũng chảy ngầm. Ngoài ra, ở đõy cú cỏc hoạt động cụng nghiệp và hoạt động dõn sinh cao: nổ mỡn khai thỏc trong mỏ đỏ vụi, mật độ xõy dựng và cụng trỡnh dõn sinh khỏc: giếng nƣớc, ao, múng và nền nhà bờ tụng,… Sự xuất hiện tai biến sụt đất rừ ràng cú nguyờn nhõn nội sinh và cỏc tỏc động ngoại sinh.
Cỏc phƣơng phỏp điều tra, khảo sỏt địa chất chỉ cú thể đỏnh giỏ đƣợc cỏc biểu hiện sụt đất ở những nơi đỏ vụi và hố sụt mới xuất hiện. Để đỏnh giỏ cỏc hố sụt ẩn hay đó bị vựi lấp cần tiến hành cỏc khảo sỏt địa vật lý.
3.2. Kết quả khảo sỏt địa vật lý
3.2.1. Nhiệm vụ và phạm vi khảo sỏt:
1/ Lựa chọn cỏc phƣơng phỏp thớch hợp, triển khai đo thực địa trờn cỏc khu vực cú biểu hiện và nguy cơ cao về cỏc tai biến sụt đất, nứt đất tại hai khu vực: xó Ninh Dõn và xó Đồng Xuõn.
2/ Xỏc định chi tiết đặc điểm cấu trỳc địa chất, vựng phõn bố cỏc hệ tầng đỏ cú tớnh chất khỏc nhau, đặc biệt là tầng đỏ vụi, cỏc bất đồng nhất liờn quan đến cỏc hang hốc, đới phỏ hủy trong đỏ gốc ẩn dƣới mặt đất.
3/ Cung cấp thờm thụng tin cựng với cỏc yếu tố địa chất - kiến tạo và cỏc quỏ trỡnh hoạt động địa chất khỏc để giải thớch nguyờn nhõn, cơ chế xuất hiện tai biến sụt đất, nứt đất và nứt nhà cửa ở khu vực khảo sỏt.
4/ Xỏc định quy mụ, khụng gian phõn bố cấu trỳc tiềm ẩn nguy cơ cao gõy sụt đất trong phạm vi khảo sỏt làm cơ sở khuyến cỏo, cảnh bỏo mức độ nguy hiểm và đề xuất biện phỏp phũng trỏnh phự hợp điều kiện thực tế.
3.2.2. Cụng tỏc đo thử nghiệm để lựa chọn phương phỏp và quy trình thớch hợp
Để thực hiện cỏc nhiệm vụ nờu trờn đó tiến hành thử nghiệm phƣơng phỏp địa chấn cụng trỡnh (Tuyến 2dc hỡnh 3.2), phƣơng phỏp đo sõu điện trở (Tuyến 8đ hỡnh 3.2) ở khu vực xó Ninh Dõn, nơi cú cỏc hố sụt lộ chƣa bị lấp. So sỏnh kết quả thử nghiệm đo địa chấn và đo sõu điện trở trờn một tuyến đo cho thấy: mặt cắt điện trở suất cú sự phõn dị mụi trƣờng cao hơn nhiều so với mặt cắt tốc độ truyền súng, trong đú cỏc hố sụt trờn tuyến đo đều thể hiện trờn mặt cắt điện trở suất, cũn trờn mặt cắt tốc độ truyền súng chỉ thể hiện địa hỡnh ranh giới cỏc lớp phủ và mặt đỏ gốc. Ranh giới tiếp xỳc cỏc tầng đỏ khỏc nhau ở cuối tuyến đo cú thể liờn quan đến đới phỏ hủy kiến tạo đều thể hiện rừ trờn tài liệu của cả hai phƣơng phỏp. Trờn kết quả đo cắt lớp điện trở cho phộp nhận biết rừ tầng đỏ vụi nứt nẻ, hang hốc bờn trờn
Trường ĐH Khoa học Tự nhiờn 39 Khoa Địa Chất
và nền đỏ vụi rắn chắc bờn dƣới, thậm chớ tớnh chất bất đồng nhất của tầng đỏ vụi nứt nẻ. Độ sõu phõn bố tầng đỏ vụi nứt nẻ khụng vƣợt quỏ 25m.
Hỡnh 3.2. Đối sỏnh kết quả giữa phƣơng phỏp đo địa chấn và phƣơng phỏp đo sõu cắt lớp điện trở.
(Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Cụng nghệ Việt Nam)
Kết quả thử nghiệm cho phộp lựa chọn phƣơng phỏp điện trở suất với độ sõu khảo sỏt 30 m cú thể giải quyết tốt nhiệm vụ đặt ra. Tuy nhiờn, cỏc cản trở về địa hỡnh, địa vật (nhà cửa, tƣờng rào, nền xi măng,…) ở hầu hết cỏc địa điểm khụng thể thực hiện đo cắt lớp chi tiết theo yờu cầu. Mặt khỏc, để đỏp ứng yờu cầu đo chi tiết trờn diện ở cỏc địa điểm cú nguy cơ cao tai biến sụt đất, nếu tiến hành phƣơng phỏp cắt lớp điện trở suất theo mạng lƣới tuyến và điểm đo dày sẽ đũi hỏi chi phớ 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 iệ n tr ở s u ấ t O h m .m Chú giải mặt cắt địa chấn
Chú giải mặt cắt địa điện
đất sét, sét pha, đất trồng bở rời
cát bột kết, đá phong hóa, đá nứt nẻ mạnh
Các loại đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar, T3, N,...
đá vôi khối T2
đất trồng bở rời đất sét, sét 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 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)
T ố c đ ộ tr u yề n s ó n g đ ịa c h ấ n k m /s đ iệ n tr ở s u ấ t O h m .m Chú giải mặt cắt địa chấn
Chú giải mặt cắt địa điện đất sét, sét pha, đất trồng bở rời
cát bột kết, đá phong hóa, đá nứt nẻ mạnh
Các loại đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar, T3, N,...
đá vôi khối T2
đất trồng bở rời đất sét, sét 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 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 quỏ khả năng kinh phớ của cỏc đề ỏn, nờn đó lựa chọn kết hợp hai phƣơng phỏp: 1) Phƣơng phỏp đo điện trở theo quy trỡnh cắt lớp 2D để xỏc định phõn bố cỏc yếu tố cấu trỳc theo chiều sõu; 2) Phƣơng phỏp điện từ bằng thiết bị ERA theo quy trỡnh đo bản đồ điện trƣờng (tƣơng đƣơng với điện trở suất) cho phộp theo dừi phõn bố cỏc cấu trỳc trờn diện khảo sỏt là giải phỏp tốt nhất cho giải quyết nhiệm vụ.
3.2.3. Kết quả ỏp dụng phương phỏp đo sõu cắt lớp điện trở và điện từ tõ̀n số thấp sử dụng thiết bị ERA.
Đó tiến hành đo thực địa bằng hai phƣơng phỏp: đo sõu cắt lớp điện trở theo cỏc tuyến và đo điện từ trờn diện. Thiết bị đƣợc sử dụng để đo thực địa là cỏc mỏy điện từ ERA-MAX (LB Nga chế tạo), mỏy đo cắt lớp điện trở ký hiệu GeoSys- 150 gồm 50 đầu thu (điện cực) do CHLB Đức chế tạo, mỏy Syscal Pro do cộng hũa Phỏp sản xuất.
Đó thực hiện đo địa vật lý theo nguyờn lý cắt lớp 2D trờn cỏc tuyến bằng hệ thiết bị đối xứng AMNB với a(min) =5m, số lần mở cự ly thiết bị n=1ữ8, khoảng cỏch điểm đo d=10m, chiều dài tuyến trung bỡnh 200-350m, một số tuyến đo cú chiều dài đến 450m trờn cỏc khu vực cần thiết để làm rừ đặc điểm cấu trỳc và cú dấu hiệu xuất hiện nứt, sụt đất và cỏc dự đoỏn địa chất tới độ sõu 30 m.
Cỏc khu vực đo vẽ bản đồ đặc điểm phõn bố đất đỏ và đối tƣợng hang hốc bằng thiết bị ERA-MAX với tần số 625 Hz, AB là dõy dẫn tiếp địa hai đầu độ dài 300 – 400m cú dũng phỏt ổn định định 200 mA đặt cố định tại rỡa diện khảo sỏt, MN đo cƣờng độ điện trƣờng Ex (mV) là ăng ten dài 2m theo mạng lƣới tuyến đo song song với đƣờng dõy AB, khoảng cỏch điểm đo 2m. Độ sõu khảo sỏt là thụng tin về mụi trƣờng từ mặt đất đến 5 -10 m.
Kết quả đo theo quy trỡnh cắt lớp điện trở đƣợc phõn tớch bằng phần mềm RES2DINV (Loke), là phần mềm đƣợc sử dụng rộng rói trờn thế giới và ở Việt Nam hiện nay. Trờn mỗi tuyến đo nhận đƣợc bản vẽ 3 mặt cắt theo thứ tự từ trờn xuống dƣới, gồm: 1) Mặt cắt điện trở suất đo thực địa; 2) Mặt cắt điện trở suất tớnh toỏn tối ƣu lựa chọn đƣợc (sai lệch so với điện trở suất đo < 7%); 3) Mặt cắt phõn bố điện trở suất mụi trƣờng dƣới tuyến đo lựa chọn đƣợc. Dựa vào mối quan hệ
giữa tớnh chất phõn bố điện trở suất nhận đƣợc và tớnh chất vật lý, đặc điểm phõn bố của đất đỏ của mụi trƣờng khu vực khảo sỏt (từ tài liệu địa chất và quan sỏt trờn thực địa) sẽ luận giải và phõn chia đƣợc cỏc vựng phõn bố cỏc loại đất đỏ tƣơng ứng với cỏc cấu trỳc cú đặc trƣng điện trở suất và hỡnh thỏi phõn bố chỳng:
- Cỏc cấu trỳc điện trở suất rất cao cú tớnh cục bộ trờn bề mặt đặc trƣng cho cỏc loại đất khụ, xốp, bở rời phõn bố trựng với cỏc hố sụt lộ quan sỏt đƣợc trờn tuyến đo, dễ dàng nhận biết đƣợc đú là dấu hiệu của sự bất đồng nhất đất đỏ liờn quan đến cỏc hố sụt. Trờn kết quả phõn tớch tài liệu đo điện trở suất dễ dàng nhận biết đƣợc phõn bố cỏc hố sụt đó vựi lấp.
- Cấu trỳc điện trở suất cao, phõn bố rộng rói theo tuyến cũng nhƣ chiều sõu cú thể quan sỏt đƣợc ở một số nơi cú đỏ vụi lộ trờn mặt cho phộp nhận biết đú là vựng phõn bố đỏ vụi khối rắn chắc (đỏ cacbonat khụng chứa nƣớc).
- Cấu trỳc điện trở suất trung bỡnh phõn bố bờn trờn hay liền kề với cấu trỳc điện trở suất cao cho phộp nhận biết đú là phần đỏ vụi phong húa, nứt nẻ chứa nƣớc hoặc sột ẩm. Trong trƣờng hợp cú cỏc cấu trỳc kớch thƣớc nhỏ (thấu kớnh) điện trở suất cao hơn nhiều phõn bố trong nền đỏ vụi rắn chắc sẽ là thụng tin về hang rỗng khụng chứa nƣớc, nhƣng chỉ xuất hiện ở phần đỏ vụi nằm trờn mực nƣớc ngầm.
- Cấu trỳc điện trở suất thấp đến trung bỡnh cú diện phõn bố rộng, kề với cỏc cấu trỳc cấu trỳc điện trở suất cao hay trung bỡnh nờu trờn cho phộp dự bỏo hay nhận biết đú là cỏc đỏ cú thành phần sột, sột pha cú tớnh chất khỏc với đỏ cacbonat.
- Cỏc cấu trỳc dạng vỉa hay ranh giới cấu trỳc cú gúc cắm độ dốc lớn theo chiều sõu là chỉ thị về cỏc đứt góy kiến tạo hay ranh giới tiếp xỳc cỏc loại đỏ khỏc nhau kể trờn. Trong điều kiện tồn tại dƣới mực nƣớc ngầm cỏc cấu trỳc vỉa đú thƣờng cú điện trở suất thấp do chứa nƣớc và sột ẩm.
Đo vẽ bản đồ thành phần điện từ Ex khụng đũi hỏi cỏc xử lý phõn tớch phức tạp, từ kết quả đo thực địa sẽ thực hiện việc vẽ bản đồ cƣờng độ điện trƣờng Ex và phõn chia cỏc vựng cú cỏc cƣờng độ khỏc nhau (tƣơng tự giỏ trị điện trở suất) để nhận biết về sự phõn bố cỏc yếu tố cấu trỳc mụi trƣờng trong diện khảo sỏt.
Dựa vào tài liệu địa chất, cỏc chỉ thị và luận giải nờu trờn, kết quả phõn tớch tài liệu đo điện trở trờn 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 phộp nhận biết dễ dàng hiện trạng cấu trỳc mụi trƣờng và cỏc yếu tố gõy tai biến nứt sụt đất cũng nhƣ sử dụng tài liệu kết quả địa vật lý trong khu vực khảo sỏt
3.2.3.1. Khu vực xã Ninh Dõn
Thực hiện tại 3 địa điểm: 1) Khu vực Nhà thờ Ninh Dõn nơi xuất hiện hệ thống hố sụt nhiều và mạnh nhất, cú mật độ dõn cƣ đụng nhất: ngoài cỏc tuyến đo thớ nghiệm địa chấn (T2dc) và cắt lớp điện trở (T8đ) đó thực hiện 2 tuyến đo điện trở (T1đ và T5đ) và đo bản đồ cƣờng độ điện trƣờng Ex; 2) Khu vực nhà văn húa khu 2 và 3) Khu tỏi định cƣ Ninh Dõn, mỗi nơi 1 tuyến đo cắt lớp điện trở (T10đ và T3đ) và đo bản đồ cƣờng độ điện trƣờng. Sơ đồ bố trớ tuyến đo điện trở và diện tớch đo cƣờng độ điện trƣờng xem tại hỡnh 3.3.
Hỡnh 3.3. Sơ đồ bố trớ cỏc tuyến và diện khảo sỏt địa vật lý tại 3 địa điểm khu vƣ̣c xó Ninh Dõn.
Chỳ giải: T1đ - Tuyến đo điện trở và ký hiệu; T2dc -Tuyến đo địa chấn và ký hiệu; - Diện khảo sỏt đo bản đồ điện trƣờng Ex; - Hố sụt lộ trờn mặt, HK2 – Lỗ
khoan và ký hiệu
A. Tại địa điểm nhà thờ Ninh Dõn:
Kết quả đo điện trở suất:
Kết quả xử lý phõn tớch tài liệu đo điện trở suất ở đõy (T1đ, T5đ, T8đ) thể hiện trờn hỡnh 3.4 – 3.6 phản ỏnh đặc điểm cấu trỳc cỏc tầng đất đỏ đến độ sõu 35 m, cho phộp luận giải cỏc thụng tin sau:
- Đỏ vụi khối rắn chắc phõn bố chủ yếu ở phần dƣới hay từng phần mặt cắt cú khi nhụ lờn sỏt mặt đất.
- Đỏ vụi nứt nẻ chứa nƣớc phõn bố khụng đều: cú khi nằm trờn đỏ vụi khối, lộ ra gần mặt đất hoặc nằm kề hay cú dạng thấu kớnh ở trong đỏ vụi khối. Cấu trỳc đỏ vụi nứt nẻ dạng thấu kớnh phõn bố bờn trong đỏ vụi khối cú lớp phủ bở rời trờn mặt là đối tƣợng cú điều kiện xảy ra tai biến sập, sụt karst (sụt đất), trờn tài liệu địa vật lý quan sỏt đƣợc ở giữa tuyến T5đ (hỡnh 3.4), đầu tuyến T1đ (hỡnh 3.5) và nửa đầu tuyến T8đ (hỡnh 3.6). Độ sõu phõn bố tầng đỏ vụi nứt nẻ từ 5 -10m đến 15 – 20m. Trờn sơ đồ phõn bố tuyến đo (hỡnh 3.3) cú thể nhận biết vựng phõn bố của cấu trỳc này trong phạm vi khảo sỏt và là nơi quan sỏt đƣợc nhiều hố sụt hiện tại.
Hỡnh 3.4. Kết quả xử lý phõn tớch đo sõu cắt lớp điện trở Tuyến T5đ (Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Cụng nghệ Việt Nam)
Hỡnh 3.5. Kết quả xử lý phõn tớch đo sõu cắt lớp điện trở tuyến T1đ.
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thựy
(Nguồn: Viện Địa Chất – viện Khoa học & Cụng nghệ Việt Nam)
T ốc đ ộ t ru yề n s ón g đ ịa c hấ n k m /s điệ n t rở s uấ t O hm .m
Chú giải mặt cắt địa điện
cát bột kết, đá phong hóa, đá nứt nẻ mạnh
Các loại đá phong hóa: phần trên đá cổ Ar,