5.7.1. Khái niệm
Để cung cấp tài liệu cho thiết kế và xây dựng công trình, ngoài việc làm sáng tỏ điều kiện địa chất công trình của khu vực nghiên cứu, còn phải làm sáng tỏ động thái của một số yếu tố riêng biệt có ảnh h−ởng đến việc xây dựng và sử dụng công trình. Muốn vậy cần phải quan trắc dài hạn địa chất công trình.
Quan trắc dài hạn địa chất công trình, tức là tiến hành quan sát, đo đạc, thí nghiệm, ... những yếu tố điều kiện địa chất công trình, từ đó tìm ra quy luật biến đổi của chúng theo thời gian và không gian.
Trong địa chất công trình, th−ờng tiến hành các dạng quan trắc sau: - Quan trắc khí t−ợng, thuỷ văn;
- Quan trắc địa chất thuỷ văn;
- Quan trắc dịch chuyển tr−ợt, đá đổ, đá lở; - Quan trắc nhiệt độ đất đá (địa nhiệt);
635mm 813mm
139
- Quan trắc lún và biến dạng của các công trình; - Quan trắc lún mặt đất do khai thác n−ớc d−ới đất; - Quan trắc tái tạo bờ hồ chứa n−ớc;
- Quan trắc tốc độ và đặc điểm phát triển phong hoá, m−ơng xói.
Công tác quan trắc dài hạn địa chất công trình th−ờng đ−ợc tiến hành ở giai đoạn sau của quá trình khảo sát. Ngoài ra, còn đ−ợc tiến hành ở thời kỳ sử dụng công trình hay khai thác kinh tế lãnh thổ.
Mục đích của quan trắc dài hạn địa chất công trình:
- Ghi nhận và đánh giá các đặc tr−ng biến đổi của đối t−ợng quan trắc;
- Phát hiện quy luật phát triển và xác định nguyên nhân gây ra biến đổi của đối t−ợng quan trắc;
- Dự báo ảnh h−ởng bất lợi gây nên bởi đối t−ợng quan trắc; - Luận chứng các biện pháp cần thiết để bảo vệ công trình.
5.7.2. Nguyên tắc bố trí các điểm quan trắc dài hạn
Kết quả quan trắc phụ thuộc rất nhiều vào mạng l−ới các điểm quan trắc. Nếu bố trí các điểm quan trắc hợp lý thì hiệu quả quan trắc cao và ng−ợc lại. Nhìn chung, khi bố trí các điểm quan trắcdài hạn, để có mạng l−ới các điểm quan trắc hợp lý, cần chú ý một số nguyên tắc sau đây:
- Các điểm quan trắc cần đ−ợc bố trí theo ph−ơng mà sự đối t−ợng quan trắc biến đổi mạnh nhất, vì nh− vậy, mới có thể cho phép thu đ−ợc những thông tin làm rõ quy luật biến đổi của đối t−ợng quan trắc (thí dụ: quan trắc tái tạo bờ hồ, quan hệ thuỷ lực giữa n−ớc sông và n−ớc d−ới đất thì tuyến quan trắc cần bố trí vuông góc với bờ; quan trắc tr−ợt, m−ơng xói thì tuyến quan trắc bố trí theo ph−ơng của h−ớng dốc);
- Tr−ờng hợp tuyến quan trắc đơn ch−a thoả mãn yêu cầu nghiên cứu hoặc ch−a tìm ra quy luật biến đổi của đối t−ợng quan trắc thì phải bố trí nhiều tuyến song song tạo thành mạng l−ới hoặc nhiều tuyến hợp với nhau thành hình toả tia (tuỳ theo từng tr−ờng hợp cụ thể);
- Trên một tuyến quan trắc khoảng cách giữa các điểm cần bố trí đan dày ở vị trí biến đổi mạnh, dãn th−a ở vị trí ít biến đổi;
- Các điểm chuẩn để so sánh khi quan trắc phải đ−ợc đặt ngoài phạm vi ảnh h−ởng của đối t−ợng quan trắc.
5.7.3. Chọn thời gian và chế độ quan trắc
Việc chọn thời gian và chế độ quan trắc cần theo nguyên tắc: số lần quan trắc dầy hơn ở thời kỳ đối t−ợng quan trắc biến đổi nhiều và th−a đều ở thời kỳ đối t−ợng quan trắc ít biến đổi; khoảng cách giữa 2 lần quan trắc phải đủ để ghi nhận sự biến đổi của đối t−ợng quan trắc ở mức độ cho phép.
Để chọn đ−ợc thời gian và chế độ quan trắc hợp lý, đáp ứng mục đích quan trắc, cần phải biết quy luật biến đổi theo thời gian của các đối t−ợng quan trắc trong tự nhiên. Thực tế cho thấy rằng, các đối t−ợng quan trắc th−ờng biến đổi theo một số quy luật chung d−ới đây:
- Quy luật biến đổi dần tới ổn định: Đối t−ợng quan trắc biến đổi mạnh ở giai đoạn đầu, sau đó giảm dần và tiến tới ổn định (quá trình nén lún của nền đất d−ới móng công trình, tái tạo bờ hồ chứa n−ớc;
140
- Quy luật biến đổi theo chu kỳ đơn giản: Đối t−ợng quan trắc biến đổi tuần hoàn theo thời gian (biến đổi mực n−ớc sông, n−ớc d−ới đất, biến đổi l−u l−ợng dòng chảy trong năm, lún d−ới móng công trình);
- Quy luật biến đổi theo chu kỳ phức tạp. Đối t−ợng quan trắc biến đổi theo chu kỳ lớn đ−ợc hợp thành từ nhiều chu kỳ nhỏ, nếu bỏ qua chu kỳ nhỏ thì chu kỳ phức tạp trở thành chu kỳ đơn giản (biến đổi mực n−ớc ngầm ở vùng cửa sông chịu ảnh h−ởng của thuỷ triều, biến đổi của mực n−ớc sông trong mùa m−a lũ).
5.7.4. Nội dung quan trắc
Đối t−ợng quan trắc rất đa dạng nên nội dung quan trắc dài hạn địa chất công trình phụ thuộc vào từng đối t−ợng quan trắc. Mỗi đối t−ợng quan trắc khác nhau cần có nội dung quan trắc khác nhau.
- Quan trắc khí t−ợng gồm các yếu tố: l−ợng m−a; l−ợng bốc hơi; nhiệt độ; độ ẩm không khí; h−ớng và tốc độ gió.
- Quan trắc thuỷ văn gồm các yếu tố: mực n−ớc, tốc độ, l−u l−ợng dòng chảy; thành phần hoá học của n−ớc; l−ợng chất rắn lơ lửng trong n−ớc; sóng trên hồ; diện tích ngập, bán ngập.
Các yếu tố khí t−ợng, thuỷ văn th−ờng đ−ợc quan trắc tại các trạm khí t−ợng, thuỷ văn trong mạng l−ới quan trắc quốc gia, nhằm phục vụ cho nền kinh tế nói chung. Vì thế, chúng chỉ đ−ợc thực hiện cho mục đích địa chất công trình trong tr−ờng hợp ở khu vực nghiên cứu không có trạm quan trắc.
- Quan trắc địa chất thuỷ văn gồm các yếu tố: mực n−ớc, mực áp lực của n−ớc d−ới đất; l−u l−ợng của các mạch n−ớc và lỗ khoan khai thác; độ khoáng hoá, thành phần hóa học, nhiệt độ của n−ớc d−ới đất.
- Quan trắc địa nhiệt gồm các yếu tố: nhiệt độ đất; độ dẫn nhiệt; nhiệt dung riêng trong đới thông khí gần mặt đất.
- Quan trắc tr−ợt, đá đổ, đá lở gồm các yếu tố: biến dạng của khối đá; tốc độ biến dạng; quy mô khối đất đá biến dạng.
- Quan trắc lún và biến dạng của công trình gồm các yếu tố: độ lún, tốc độ lún của công trình; biến dạng của công trình.
- Quan trắc lún mặt đất do khai thác n−ớc ngầm gồm các yếu tố: độ lún và tốc độ lún mặt đất theo thời gian trong quá trình khai thác n−ớc ngầm. Các mốc chuẩn của đối t−ợng quan trắc này phải đặt trên đá gốc để đảm bảo không bị ảnh h−ởng bởi sự hạ thấp của mực n−ớc ngầm.
- Quan trắc tái tạo bờ hồ chứa n−ớc gồm các yếu tố: tốc độ và quy mô tái tạo; c−ờng độ tái tạo bờ hồ.
Tuỳ từng đối t−ợng quan trắc cụ thể mà bố trí mạng l−ới quan trắc, lựa chọn chế độ quan trắc và thời gian quan trắc sao cho thích hợp để đạt mục đích nghiên cứu, trên cơ sở đặc điểm của các đối t−ợng quan trắc, điều kiện hình thành, các yếu tố ảnh h−ởng và quy luật biến đổi của chúng.