www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ TCXDVN Tiªu chuÈn x©y dùng ViƯt nam TCXDVN : 366: 2004 chØ dÉn kỹ thuật công tác khảo sát địa chất công trình cho x©y dùng vïng karst Technical regulation of engineering geological investigation for construction in karst areas www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Hμ Néi - 2006 Môc lôc Lời nói đầu 1.Những vấn đề chung 1.1 Phạm vi đối tợng áp dụng .5 1.2 ThuËt ngữ định nghĩa 1.3 Tµi liƯu trÝch dÉn…………………………………………………………… 1.3 Đặc điểm hình thành, phát triển karst 1.4 Đặc điểm diều kiện ĐCCT vùng karst Phơng pháp khảo sát ĐCCT vùng karst 2.1 Thu thập, phân tích tổng hợp số liệu khảo sát đà có 2.2 Sử dụng tài liệu viễn thám 10 2.3 Phơng pháp đo vẽ trắc địa công trình 10 2.4 Phơng pháp khí tợng thuỷ văn - công trình 11 2.5 Phơng pháp đo vẽ địa chất công trình 11 2.6 Phơng pháp thăm dò địa vật lý … 13 2.7 Ph−¬ng pháp khoan v khai đào 15 2.8 Phơng pháp nghiên cứu địa chất thuỷ văn 17 2.9 Thí nghiệm đất đá trờng 19 2.10 Thí nghiệm phòng nghiên cứu thử nghiệm 19 2.11 Quan trắc định kú 21 2.12 Xư lý sè liƯu 22 Khảo sát ĐCCT giai đoạn trớc thiết kÕ c¬ së 22 3.1 Mục tiêu khảo sát 22 3.2 Nhiệm vụ khảo sát 23 3.3 Ranh giới khảo sát 23 3.4 Nội dung khối lợng khảo sát 23 Khảo sát ĐCCT giai đoạn thiết kế sở .25 4.1 Mục tiêu khảo sát 25 Nhiệm vụ khảo sát 25 Ranh giới khảo sát 26 4.4 Nội dung khối lợng khảo sát 26 Khảo sát ĐCCT cho giai đoạn thiết kÕ kü thuËt 31 5.1 Mục tiêu khảo sát 31 Nhiệm vụ khảo sát 31 5.3 Ranh giới khảo sát 32 5.4 Nội dung khối lợng khảo sát 32 Khảo sát ĐCCT giai đoạn thiết kế vẽ thi công .36 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 6.1 6.3 6.4 Mục tiêu khảo sát .36 Nhiệm vụ khảo sát 36 Ranh giới khảo sát 37 Nội dung khối lợng khảo sát 37 Phụ lục A Đánh giá điều kiện ĐCCT vùng karst .41 Phụ lục B Phân loại đá theo mức độ nứt nẻ 81 Phụ lục C Phân loại đá theo mức độ phong hoá 82 Phụ lục D Sơ đồ phân bố đá cacbonat phát triển karst lÃnh thổ Việt Nam 83 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Lêi nãi đầu TCXDVN 336:2006 Chỉ dẫn kỹ thuật công tác khảo sát địa chất công trình cho xây dựng vùng karst đợc Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số: ngày tháng năm 2006 www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (1) TCXDVN: 366:2006 Biên soạn lần:1 Chỉ dẫn kỹ thuật công tác khảo sát địa chất công trình cho xây dựng vïng karst Technical regulation of engineering geological investigation for construction in karst areas Những vấn đề chung 1.1 Phạm vi đối tợng áp dụng 1.1.1 Chỉ dẫn dùng làm sở để lập nhiệm vụ khảo sát địa chất công trình (ĐCCT) cho xây dựng vùng karst Đối tợng áp dụng khu công nghiệp, khu dân c, đô thị (goi tắt công trình), không áp dụng cho khảo sát xây dựng công trình đặc biệt nh: công trình dạng tuyến, công trình thuỷ lợi-thuỷ điện, công trình ngầm, 1.1.2 Khảo sát ĐCCT vùng karst không tách rời công tác khảo sát chung cho xây dựng đợc tiến hành giai đoạn, tơng ứng với giai đoạn thiết kế xây dựng đà đợc quy định quy chế hành: thiết kế c¬ së (TKCS); thiÕt kÕ kü thuËt (TKKT); thiÕt kÕ vẽ thi công (TKBVTC) Trong trờng hợp cần thiết phải bổ sung thêm giai đoạn khảo sát ĐCCT trớc TKCS 1.1.3 Công tác khảo sát ĐCCT phải đợc thực sở đề cơng khảo sát ĐCCT Nội dung đề cơng phải đảm bảo thoả mÃn yêu cầu nghiên cứu, lập hồ sơ cho giai đoạn thiết kế tơng ứng Chỉ dẫn áp dụng để khảo sát phục vụ sửa chữa, mở rộng, nâng cấp xí nghiệp công trình 1.1.4 Karst lÃnh thổ Việt Nam phát triển chủ yếu đá cacbonnat, phạm vi dẫn xét đến vùng phát triển karst đá cacbonat (đá vôi, đolomid, đá macnơ) Các khu vực có hang hốc loại khác (ví dụ hang hốc đất sét hình thành đất có khả tan rà mạnh) đối tợng đợc quan tâm dẫn 1.2 Thuật ngữ định nghĩa 1.2.1 Karst tổ hợp trình tợng địa chất xuất bề mặt lòng đất chủ yếu hoà tan hoá học đất đá, tạo nên hang rỗng, làm phá huỷ biến đổi cấu trúc, trạng thái đất đá, chế nớc ngầm, đặc thù địa hình, chế mạng thuỷ văn www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam 1.2.2 Vùng karst khu vực mà mặt cắt địa chất chúng có mặt đất đá hoà tan (đá vôi, dolomid, đá macnơ, đá muối, ) có xuất karst mặt karst ngầm 1.2.3 Karst trần karst phủ hai loại karst phân biệt theo đặc điểm phân bố đá bị karst hoá karst trần ( đá bị karst hoá nằm mặt) karst phủ (đá bị karst hoá bị che phủ lớp đất đá không hoà tan, không thấm nớc đất đá không hoà tan có thấm nớc) 1.2.4 Sụt lở - karst tợng sập mặt đất hang karst độ sâu không lớn, trần hang yếu Xói sụt lở - karst tợng sập mặt đất dòng nớc mang vật liệu tầng phủ nằm đa xuống hang gây sập lớp phủ bên (dòng thấm xuống) Sụt lở - xói sụt lở - karst tổ hợp loại hình nêu 1.2.5 Lỗ khoan sâu hố khoan để nghiên cứu karst có chiều sâu vợt qua vùng bị karst hoá vào tầng đá nằm dới nguyên khối không nhỏ 5m 1.3 Tài liệu trích dẫn TCVN 4419 : 1987 Khảo sát cho xây dựng Nguyên tắc TCVN 4253-86 Phân loại khối đá TCXD 13: 1991 Phân cấp công trình xây dựng 1.4 Đặc điểm hình thành, phát triển karst 1.4.1 Những yếu tố phát triển karst bao gồm: vận động nớc ngầm nớc mặt; tồn đất đá hoà tan; tính thấm nớc đất đá hoà tan (đất đá phải có khả thấm nớc); khả hoà tan đất đá nớc Chỉ cần thiếu dù yếu tố kể karst không phát triển, hội tụ yếu tố phát triển karst không tránh khỏi Các yếu tố ảnh hởng đến phát triển karst bao gồm:thành phần thạch học đá hoà tan; chiều dày đặc điểm nứt nẻ lớp đá hoà tan; thành phần chiều dày lớp phủ; địa hình; điều kiện khí hậu 1.4 Karst có quy luật phát triển chung : giảm dần theo chiều sâu; mạnh thung lũng sông yếu khu vực phân thuỷ; phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc lịch sử phát triển địa chất khu vực Các loại hình karst bề mặt phổ biến kể đến nh: hào, rÃnh karst, bề mặt hoà tan sót với hang nổi, hang chìm; phễu karst (rửa trôi bề mặt, lún, sập tầng mặt); cánh đồng karst (tập trung nhiều phễu karst); thung lũng karst (do hoạt động xâm thực www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam nớc mặt nớc ngầm); vực karst (do sập sông ngầm hợp hố sâu karst tạo thành vực sâu khép kín có vách dựng đứng, đáy phẳng); rừng đá karst (tạo liên tục rÃnh sâu với khối đá lại); sông, suối, hồ cạn, hồ karst; giếng karst, hố thu nớc karst Các loại hình karst ngầm phổ biÕn bao gåm: khe nøt më réng hoµ tan; lỗ rỗng hoà tan (nhỏ 2mm); lỗ hổng hoà tan (2 ữ 20mm); hang hốc loại (lớn 20mm, có hang động, hồ sông ngầm); đới phá huỷ dỡ tải; bề mặt hoà tan lớp đá karst hoá; phá huỷ nằm đất đá nằm hang hốc đới phá huỷ karst; phễu địa hình karst cổ bị che khuất 1.5 Đặc điểm điều kiện ĐCCT vùng phát triển karst 1.5.1 Khảo sát ĐCCT vùng phát triển karst cần ý: khả phát sinh biến dạng đất bề mặt đất phát triển karst; khả chịu tải đất đá bị karst hoá giảm không đều, có chỗ tồn đới thấu kính yếu tầng phủ; đặc điểm thuỷ văn (TV) địa chất thuỷ văn (ĐCTV) liên quan với karst biến đổi mạnh phức tạp; khả kích thích phát triển karst trình địa chất kéo theo khác hoạt động kinh tế ngời 1.5.2 Biến dạng đất bề mặt đất vùng karst chia làm loại: sập mặt đất, lún mặt đất cục bộ, lún mặt đất khu vực Các hố sập xuất đơn lẻ thành nhóm, mới, nhắc lại chỗ cũ nhắc lại nhiều lần Theo thời gian, hố sập bị lấp dần Lún mặt đất cục karst phát triển chậm sập, từ vài giờ, vài ngày đến vài năm hình thành mặt đất chỗ uốn võng, thung lũng, phễu đờng kính từ vài mét đến vài chục mét, chiều sâu từ vài cm đến 1-2m, chí vài mét.Cơ chế lún mặt đất cục nh sập nh−ng chËm h¬n, th−êng hay xen kÏ víi sËp thø sinh Lún mặt đất khu vực trình địa chất lâu dài dịch chuyển đất đá phía vùng phát triển karst, đặc biệt đất đá phía bề mặt đá bị xâm thực (hoà tan) mang dần vật liệu rời từ đất đá tầng phủ theo khe nứt hang hốc karst Lún mặt đất khu vực xảy với vận tốc nhỏ phải xét đến thiết kế công trình đặc biệt, nhạy cảm với lún Trong vùng phát triển karst sập, lún tồn dạng địa hình karst khác nh đà kể phần trên: phễu, trũng, hào, rÃnhở lắng đọng tích chứa vật liệu chịu tải kém, có đất san lấp, bùn 1.5.3 Nếu vùng nén lún công trình có đá gốc bị karst hoá phải đánh giá khả chịu tải chúng, phải tính đến mức độ nứt nẻ không ®ång nhÊt vỊ nøt nỴ, sù cã www.vncold.vn Hội p ln Vit Nam mặt đới đá gốc yếu rửa lũa hang hốc (đợc lấp nhét không lấp nhét) Cũng cần phải tính đến khả tồn phá huỷ khác (do karst) đất đá không hoà tan nằm vùng nén lún (hang hốc bị lấp nhét không bị lấp nhét, đới dỡ tải, đới dịch chuyển đứt gÃy) 1.5.4 Điều kiện ĐCTV TV vùng karst đặc trng tính chất riêng biệt (tính thấm đá bị karst hoá cao không đồng nhất, đặc điểm phân chia dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm, chế mực nớc, đặc điểm biến đổi thuỷ địa hoá phức tạp, tồn hố thu nớc mặt, khu vực nớc từ hồ chứa dòng chảy ngầm bất ngờ chảy vào hố đào ) phải ý khảo sát đánh giá lÃnh thổ Những đặc trng cã ý nghÜa quan träng thiÕt kÕ c¸c hå chứa nớc, hệ thống kênh mơng, tới tiêu, thải giải nhiệm vụ khác, bao gồm giải pháp xử lý karst 1.5.5 Điều kiện xây dựng khảo sát vùng karst phụ thuộc vào quy luật đặc điểm tự nhiên mang tính khu vực, địa phơng cục Những quy luật đặc điểm khác loại karst khác theo thành phần thạch học, nằm đá karst hoá khác cho vùng kiến tạo, khí hậu khác 1.5.6 Vùng phát triển karst trần có đặc điểm sau: xuất lộ bề mặt đá bị karst hoá làm cho nớc mặt thấm xuống, phát triển phong hoá, hình thành khe nứt ngoại sinh phát triển karst; sập hạ thấp mặt đất bị vỡ sạt thành vách hố karst Sập lún mặt đất xói ngầm - karst quan sát thấy vùng địa hình hạ thấp đợc lấp đầy đất mềm rời; khả chịu tải đá nói chung cao nhng không đều, đôi chỗ yếu Do đá lộ mặt nên tiến hành khảo sát ĐCCT trờng hợp hiệu quả, phân vùng ĐCCT karst cách dễ dàng Vùng phát triển karst kín bị che phủ đất đá không hoà tan không thấm nớc đất đá không thấm nớc bên ngăn cản trình phát triển karst trình liên quan khác Khảo sát ĐCCT trờng hợp cần phải xác định khả thấm nớc chiều dày tầng phủ, đánh giá khả bảo vệ bề mặt đất tầng phủ (độ bền) khỏi tợng karst bề mặt Vùng phát triển karst kín bị che phủ đất đá thấm nớc không hoà tan lớp đất đá thấm nớc không ngăn cản trình phát triển karst tợng liên quan, gây khó khăn cho việc khảo sát đánh giá phân loại lÃnh thổ theo karst, đặc biệt nguy hiểm khu vực mà lớp phủ đất loại cát, sạn, sỏi Trong trờng hợp karst phát triển mạnh thung lũng sông, dòng chảy ngầm có gradien lớn xuất lộ đáy sông sờn thung lũng, trình xói ngầm-karst phát triển mạnh, hình thành phễu karst làm h hại phá huỷ công trình Những tác động nhân sinh khu vực (đặc biệt biến ®ỉi vỊ chÕ ®é ®éng lùc n−íc d−íi ®Êt khai thác nớc ngầm) làm phát triển mạnh trình xói sụt lở karst www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam Khảo sát ĐCCT vùng karst kín tầng phủ phải xác định đợc: cấu trúc địa chất, thành phần thạch học, trạng thái, tính chất đất đá, điều kiện ĐCTV, biểu karst bề mặt, đới phá huỷ dỡ tải 1.5.7 Khảo sát ĐCCT vùng karst cần ý thay đổi trạng thái tự nhiên kết hoạt động kinh tế ngời dẫn đến việc phát triển mạnh karst với trình có liên quan, ví dụ : thay đổi ®iỊu kiƯn thủ ®éng lùc n−íc d−íi ®Êt x©y dựng thuỷ điện, khai thác mỏ, khai thác nớc ngầm thờng làm gia tăng đột ngột trình xói sụt lở karst; thay đổi tính ăn mòn nớc ngầm nớc thải công nghiệp dẫn tới phát triển mạnh karst; tải trọng động gia tăng trình sập mặt đất đá macnơ, làm giảm sức chịu tải đá, chí gây hoá lỏng đá ớt 1.5.8 Đánh giá sơ mức độ phức tạp điều kiện ĐCCT vùng karst phục vụ thiết kế khảo sát kết hợp bảng phân cấp mức độ phức tạp điều kiện ĐCCT tiêu chuẩn khảo sát TCVN 4419:1987 với đánh giá mức độ đặc điểm phát triển karst theo b¶ng A1, A2 cđa phơ lơc A CÊp cđa công trình xây dựng đợc đề cập dẫn xác định theo tiêu chuẩn xây dựng TCXD 13: 1991 Nhiệm vụ khảo sát ĐCCT vùng karst là: xác định mức độ nguy hiểm karst tác động đến công trình, môi trờng sinh thái kinh tế xà hội; dự báo phát triển karst giai đoạn xây dựng sử dụng công trình; xác định khả kích hoạt karst trình sử dụng công trình tác động nhân sinh; soạn thảo chiến lợc kiến nghị cụ thể cho giải pháp xử lý karst Từ xây dựng kế hoạch, lập đề cơng tiến hành khảo sát cần ý điểm sau: trình phát triển karst tợng kèm (xói ngầm, sập, hạ thấp mặt đất) đợc định tổ hợp nhiều yếu tố có mối liên hệ tơng tác phức tạp; karst phát triển phân bố không đồng theo thời gian không gian; vùng phát triển hang hốc karst nguy hiểm cho công trình nằm độ sâu lớn (50 ữ 100 m, ) đòi hỏi phải có lỗ khoan chuyên dụng để nghiên cứu; quy luật phân bố phát triển karst làm rõ đợc tiến hành khảo sát diện tích không đủ lớn Phơng pháp khảo sát ĐCCT vùng karst Một số yêu cầu kỹ thuật Khảo sát ĐCCT vùng karst phải đợc tiến hành theo thứ tự công việc kết hợp tối u phơng pháp khảo sát: thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu khảo sát năm trớc ( có số liệu kinh nghiệm xây dựng sử dụng nhà, công trình vùng karst); phân tích đồ địa hình tỷ lệ lớn ảnh máy bay; trắc địa công trình; khí tợng-thuỷ văn công trình; đo vẽ địa chất công trình (ĐCCT); địa vật lý (ĐVL); khoan - khai đào; địa chất thuỷ văn (ĐCTV); thí nghiệm đất đá trời, bao gồm xuyên www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam động, xuyên tĩnh karota; thí nghiệm phòng nghiên cứu thực nghiệm; quan trắc; xử lý số liệu 2.1 Thu thập, phân tích tổng hợp số liệu khảo sát đà có Thu thập, phân tích, tổng hợp số liệu vùng karst để giải nhiệm vụ sau: làm sáng tỏ cấu trúc kiến tạo, lịch sử địa chất khu vực, chiều sâu phân bố, loại hình tuổi karst; nghiên cứu mặt cắt địa chất-thạch học khu vực thăm dò vùng phụ cận toàn chiều dày tầng phủ chiều sâu đới phát triển karst; phát đới kiến tạo yếu; nghiên cứu điều kiện địa chất thuỷ văn, thuỷ văn, địa mạo phát triển karst; thu thập chứng đặc tính định lợng karst bề mặt dới sâu, biến dạng công trình xây dựng, nhà ở, khai thác nớc, biến đổi trạng thái môi trờng tự nhiên nh tác động chúng đến trình phát triển karst lÃnh thổ nghiên cứu Chú trọng đến biểu hố sập karst biến dạng mặt đất khu vực Khi thu thập hệ thống hoá t liệu cần tiến hành đồng thời việc ghi danh mục tài liệu đà sử dụng, chép đồ, mặt cắt, đồ thị, biểu bảng.Trên sở thu thập, phân tích, tổng hợp t liệu phải thành lập: đồ tài liệu thực tế; bảng tra cứu lỗ khoan khảo sát; kết nghiên cứu địa vật lí, thuỷ văn, địa chất thuỷ văn, thí nghiệm phòng trời, quan trắc định kỳ;katalo dạng địa hình karst (phễu, hố sập, ); sơ đồ phân tích điều kiện phát triển phân bố karst; sơ đồ phân vùng sơ lÃnh thổ theo điều kiện, đặc điểm mức độ phát triển karst Thu thập số liệu phải đợc tiến hành trớc giai đoạn khảo sát Những tài liệu thu thập kể làm sở hoạch định kế hoạch khảo sát tiếp theo, lựa chọn nội dung khối lợng hợp lý nh phơng pháp khảo sát thích hợp 2.2 Sử dụng tài liệu viễn thám Các tài liệu viễn thám đợc sử dụng giai đoạn đầu khảo sát cho công trình có quy mô lớn Các t liệu viễn thám đợc sử dụng để đo vẽ địa chất, địa chất thuỷ văn địa mạo ảnh hởng đến trình phát triển karst, đo vẽ cấu trúc karst quan trắc trình phát triển ảnh hàng không tỷ lệ 1:5000 ữ 1:20000 cho phép giải đoán với độ tin cậy cao dạng cấu trúc địa hình karst khu vực dân c sinh sống (phễu, hố sËp karst ) víi kÝch th−íc t−¬ng øng lín h¬n 5-20 m Trên ảnh hàng không cho phép xác định hố sụt, phễu karst đà bị lấp mà khảo sát mặt đất không nhận thấy.Tại khu vực có dân c sinh sống, t liệu ảnh viễn thám cho phép giải đoán dạng địa hình quần thể địa hình karst có kích thớc lớn 2.3 Phơng pháp đo vẽ trắc địa công trình Đo đạc trắc địa công trình phục vụ nghiên cứu địa hình khu vực xây dựng cung cấp số liệu để thiết kế hạng mục xây dựng khảo sát công trình Trong vùng karst phải 10 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ A8.6 Trong kh¶o sát, cần thu thập phân tích tài liệu tác động nhân sinh đà có, biến đổi tơng ứng điều kiện, đặc điểm, cờng độ phát triển karst, xói ngầm, thành tạo hố sập Tiến hành đánh giá tác động biến đổi cần thể việc phân vùng lÃnh thổ, xác định xu hớng phát triển tác động nhân sinh thay đổi tơng ứng điều kiện, đặc điểm cờng độ phát triển karst, xói ngầm thành tạo hố sập với đặc điểm định lợng tơng ứng A8.7 Trớc dự báo ảnh hởng yếu tố nhân sinh đến phát triển karst ổn định lÃnh thổ cần phải thực dự báo biến đổi nhân sinh điều kiện phát triển karst Ví dụ: ảnh hởng thấm nớc dâng từ hồ chứa đến điều kiện địa chất thuỷ văn, trình phát triển phễu hạ thấp mực nớc bơm khai thác nớc dới đất, trình ngập úng nớc v.v A8.8 Trong trờng hợp cần có dự báo định tính, định lợng biến đổi nhân sinh điều kiện địa chất thuỷ văn ảnh hởng chúng đến phát triển karst ổn định lÃnh thổ, dự báo điều kiện thuỷ văn ảnh hởng đến điều kiện địa chất thuỷ văn Ngoài xét đến số yếu tố nhân sinh khác nh: san lấp, khai đào, Các tải trọng động tĩnh từ nhà công trình đợc tính đến phép tính lún đánh giá mức độ nguy hiểm hang hốc karst A8.9 Các phá huỷ nhân sinh điều kiện địa chất thuỷ văn đợc thể thay đổi mức nớc (áp lực), lu lợng, vận tốc, hớng chuyển động, thành phần hoá học, nhiệt độ chế độ nớc ngầm Chúng dẫn đến thay đổi tính chất đât đá nh: độ ẩm, độ sệt, tính chất học trạng thấi ứng suất chúng dẫn đến lún sập, tan rÃ, trơng nở co ngót, nứt nẻ, phong hoá hoá học, rửa trôi, hoà tan, xói ngầm mang vật liệu rời dòng ngầm, lún sụt lở đất đá Cũng xảy bồi-bám vật liệu mịn, xi măng hoá trình khác Mối hiểm hoạ thờng xuyên khả kích hoạt xói ngầm- vận chuyển học vật liệu khỏi hang hốc karst, khe, đới bị phá huỷ dỡ tải ( A7.19) dẫn tới làm xuất sập, lún bề mặt lớp đất Nhiều sập, lún xảy với số lợng lớn Việc thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn thúc đẩy lún trọng lực liên quan với xói ngầm, thúc đẩy sụt lở đá nh hậu biến đổi tính chất, trạng thái nứt nẻ ứng suất chúng Để dự báo thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn, phải cần đến quan trắc định kỳ, quan trắc cần đợc thực liên tục từ giai đoạn khảo sát đến giai đoạn xây dựng sử dụng công trình A8.10 Cần lu ý việc hạ thấp nh nâng cao mực nớc tầng chứa nớc kích hoạt karst tợng xói ngầm dẫn đến sập mặt đất Một việc hay dẫn tới kích hoạt karst giảm mạnh ổn định lÃnh thổ, hình thành phễu hạ thấp sâu trình khai thác khoáng sản tầng chứa nớc Việc xây dựng hå chøa 73 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ A8.11 Cơ sở để dự báo ảnh hởng yếu tố nhân sinh đến phát triển karst ổn định lÃnh thổ phân vùng lÃnh thổ theo mức độ nhạy cảm với tác động nhân sinh biến đổi điều kiện tự nhiên tơng ứng ảnh hởng đến phát triển karst ổn định lÃnh thổ, mà trớc hết nhạy cảm với tác động điều kiện ĐCTV thay đổi A8.12 Khi phân vùng theo độ nhạy cảm với tác động nhân sinh biến đổi điều kiện tự nhiên tơng ứng ảnh hởng đến phát triển karst ổn định lÃnh thổ nên khoanh vùng: a) Diện tích phân bố kiểu thạch học karst khác nhau; b) Diện tích khu vực có mức độ biểu phát triển karst bề mặt dới ngầm khác nhau; c) Diện tích phát triển karst trần karst kín Diện tích karst kín lại đợc phân chia theo độ thấm nớc tầng phủ Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phơng mà chia lÃnh thổ diện tích có độ nhạy cảm khác theo dấu hiệu khác A8.13 Không đợc để chất lỏng xâm thực mạnh tiếp cận đá karst (ví dụ nớc có hàm lợng axit đủ cao), lý tốc độ hoà tan đá tăng lên đột ngột nguy hiểm Khi không xảy việc chất lỏng xâm thực tiếp cận đợc hoà tan đá carbonat diễn chậm suốt giai đoạn sử dụng công trình không dẫn tới tăng trởng đáng kể nào, không tạo thành hang hốc A8.14 Đối với karst kín, khu vực có phễu biểu khác karst bề mặt đất khu vực nhạy cảm biến động nhân sinh điều kiện địa chất thuỷ văn Trong trờng hợp thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn khu vực kích hoạt nhân sinh thành tạo sập xảy trớc tiên, đạt tới cờng độ lớn Ngay thay đổi không đáng kể điều kiện địa chất thuỷ văn dẫn tới kích hoạt tạo sập A8.15 Tại nơi đầm lầy thềm sông, trũng lầy vùng phân thuỷ bắt gặp phễu karst, nhóm phễu, cánh đồng karst cha đợc phát giải đoán ảnh hàng không quan sát trờng Những phễu, nhóm phễu cánh đồng karst giảm mực nớc ngầm biểu dới dạng sập lún mặt đất co ngót than bùn, bùn phân bố phễu có 74 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ A8.16 Do biến đổi nhân sinh điều kiện địa chất thuỷ văn, mà trình hình thành hố sập bắt đầu khu vực phát triển karst ngầm nứt nẻ mạnh mà không đợc bảo vệ tốt tầng phủ chắn nớc, khu vực biểu lộ karst mặt đất điều kiện tự nhiên Trong điều kiện kể trên, có khả xuất hố sập khu vực phát triển karst ngầm cấp trung bình cao, đợc khoanh vùng (đối với điều kiện tự nhiên)ở cấp ổn định IV thấp hơn, có nghĩa lÃnh thổ mà dù cha ghi nhận đợc hố sập, nhng tơng lai việc tạo thành chúng Dới tác động yếu tố nhân sinh, độ ổn định chúng thấp không áp dụng biện pháp ngăn ngừa tình trạng xấu điều kiện địa chất thuỷ văn Trên vùng lÃnh thổ karst karst yếu, thuộc cấp ổn định V (A6.20) việc kích hoạt nhân sinh thành tạo sập có khả Tuy nhiên, đợc tìm thấy nơi có karst ngầm, đới nứt nẻ mạnh cha đợc phát trình khảo sát A8.17 Tính nhạy cảm lÃnh thổ với tác động nhân sinh lên điều kiện địa chất thuỷ văn, trình phát triển karst thành tạo hố sập phần nhiều phụ thuộc vào vai trò bảo vệ tầng phủ chắn nớc Có thể phân chia tầng phủ bảo vệ thành: diện tích lớp chắn nớc tầng phủ; diện tích có mức độ thấm nớc tầng phủ khác nhau; diện tích có tầng phủ chắn n−íc tin cËy §ång thêi cịng cã thĨ chia diện tích với một, hai lớp chắn nớc tầng phủ v.v Sự có mặt lớp cách nớc, thấu kính, lớp xen kẹp chắn nớc tầng đá hoà tan có ý nghĩa quan trọng Đặc điểm định lợng cần thiết lớp chắn nớc độ dày Phải đánh giá mức độ không đồng lớp cách nớc, ví dụ: giá trị lớn nhỏ độ dày, tỷ lệ diện tích lớp chắn nớc tầng phủ tổng diện tích khu vực, giá trị trung bình, độ lệch đắc trng thống kê khác phân bố độ dày lớp chắn nớc cho khu vực Các diện tích có độ dày lớp chắn nớc nhỏ, từ ữ10m tuỳ thuộc điều kiện cụ thể, thờng u so với dịện tích Bởi vì, diện tích hình thành ph¸ hủ cơc bé cđa líp c¸ch n−íc, kÐo theo tập trung dồn nớc từ tầng sang tầng khác Để đánh giá định lợng vai trò bảo vệ cđa líp ch¾n n−íc, ng−êi ta sư dơng hƯ sè kháng trở, hệ số chảy xuyên qua, giá trị chảy xuyên qua, gradient thấm thẳng đứng đặc trng khác Hệ số kháng trở lớp cách nớc đợc xác định theo công thức: Kc = mi ki (A25) Trong đó: mi độ dày lớp cách nớc thứ i; k i- hệ số thấm thẳng đứng lớp chắn nớc thứ i 75 www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam Gradient thấm thẳng đứng số quan trọng, số tăng lên mối nguy hiểm kích hoạt xói ngầm tạo sập tăng A8.18 Trong trờng hợp phức tạp, chủ yếu công trình lớn quan trọng, lÃnh thổ thành phố, khu công nghiệp v.v , theo nhiệm vụ chuyên môn, phơng pháp mô hình thuỷ động lực, dự báo định lợng biến đổi nhân sinh mức nớc, gradient thấm, giá trị thấm lu lợng nớc chảy xuyên qua Mô hình hoá thuỷ động lực cho phép (với tải trọng nhân sinh cho trớc) dự báo biến đổi điều kiện thuỷ động lực chúng gây ngợc lại điều kiện biến đổi điều kiện thuỷ động lực cho phép đà đặt xác định tải trọng giới hạn A8.19 Trong số trờng hợp đà đợc khảng định nhiệm vụ kỹ thuật khảo sát ĐCCT, để dự báo ảnh hởng yếu tố nhân sinh đến ổn định lÃnh thổ, phải tiến hành thử nghiệm tính toán thuỷ động lực, thuỷ địa hoá theo chơng trình đặc biệt Để làm đợc việc đòi hỏi tham gia nhiều tổ chức chuyên môn Việc áp dụng chúng cần phải có luận chứng cụ thể xác định xem mô hình lựa chọn phù hợp với hoàn cảnh thực tế đến mức A8.20 Nếu có số liệu biến đổi nhân sinh ®· diƠn tr−íc ®ã vỊ ®iỊu kiƯn ph¸t triĨn karst ảnh hởng chúng đến cờng độ thành tạo sập (A7.6), hoàn toàn có khả dự báo ngoại suy, nghĩa xu hớng, quy lụât tơng tự cho tơng lai với vài điều chỉnh A8.21 Trên vùng lÃnh thổ phân bố đá hoà tan phát triển tợng karst cần áp dụng biện pháp bảo vệ tránh karst phát triển tự nhiên kích hoạt nhân sinh (A7.2) Có thể áp dụng hợp lý biện pháp chống karst sau: a) Quy hoạch kiến trúc; b) Điều chỉnh nớc chống thấm; c) Địa-kỹ thuật (gia cố móng nhà công trình); d) Kết cấu; e) Công nghệ; f) Khai thác Việc kết hợp giải pháp kể trên, thành phần khối lợng chúng phụ thuộc vào điều kiện cụ thể khu đất đặc điểm công trình thiết kế Trong trờng hợp, bắt buộc áp dụng biện pháp điều chỉnh nớc đề phòng thấm nớc bề mặt, nớc công nghiệp sinh hoạt vào đất Cần phải đảm bảo cho lu lợng thấm trạng thái mức nớc ngầm không vợt mức nớc tự nhiên Việc quy hoạch bề mặt đất, tiện nghi hệ thống tiêu thoát nớc ma cần đảm bảo cách tin cậy cho thoát nớc bề mặt từ nhà cửa, công trình giới hạn khu vực xây dựng Cần áp dụng biện pháp làm giảm thất thoát nớc từ hệ thống dẫn nớc Không cho phép rò 76 www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam rỉ nớc, đặc biệt axit chất lỏng xâm thực khác dới nhà, công trình vùng lân cận Cần có biện pháp nghiêm ngặt chống rò rỉ nớc vào lòng đất công trình quan trọng, công trình có áp dụng trình công nghệ ẩm ớt Trong giai đoạn xây dựng không để tích tụ nớc bề mặt hố đào khu đất xây dựng, cần kiểm tra chặt chẽ chất lợng công việc cách nớc, lắp đặt hệ thống dẫn nớc, lấp hố đào công tác xây dựng để lại Không để xảy hạn chế ảnh hởng hồ chứa nớc, nguồn nớc tự chảy hạ thấp mực nớc khai thác nớc ngầm, giếng thu nớc đến chế độ tầng chứa nớc nứt nẻ-karst tầng chứa nớc nằm phía phạm vi lÃnh thổ đà xây dựng Nếu xí nghiệp, nhà cửa công trình thiết kế tồn rơi vào vùng ảnh hởng đà nêu (nh hạ thấp, nâng cao, dao động mức nớc) cần phải dự báo hậu nó, cần thiết phải thực nghiên cứu đặc biệt (A8.4, A8.18, A8.19) có biện pháp bảo vệ cần thiết Căn vào mức độ cần thiết, phù hợp với tài liệu tiêu chuẩn hành, có tính đến điều kiện cụ thể khu đất đặc điểm công trình thiết kế, để bảo vệ lÃnh thổ, phòng chống karst phát triển tự nhiên kích hoạt nhân sinh nó, cần phải áp dụng biện pháp điều chỉnh nớc đặc biệt, địa kỹ thuật, kết cấu biện pháp chống karst khác Để kiểm soát thay đổi điều kiện địa chất thuỷ văn, kiểm soát phát triển karst hoạt động biện pháp chống karst thời kỳ xây dựng khai thác-sử dụng xí nghiệp, nhà cửa, công trình, cần phải tiến hành quan trắc định kỳ chế độ nớc mặt nớc ngầm, trình phát triển karst, sập, lún biến dạng nhà cửa, công trình v.v Nếu cần, thiÕt lËp hƯ thèng tÝn hiƯu phßng chèng sù cè karst 77 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 75 50 15 10 10 150 100 50 75 150 15 75 100 50 10 0 50 15 00 150 00 50 75 15 75 10 50 25 100 50 25 55 25 Hình A1 Sơ đồ phân bố loại hình phát triển karst đờng đẳng xa từ phễu karst (lấy ví dụ phía đông thành phố Dzerzinsk Liên bang Nga) phễu karst: hố sập karst; đờng đẳng xa từ phễu karst; ranh giới cánh đồng karst ph¸t triĨn 78 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ KNB (R) = NB S(R) M T/KM 600 500 400 300 200 100 25 50 75 100 125 150 Hình A2 Đồ thị quan hệ mật độ phễu karst bán kính khoanh vùng theo đờng đẳng xa từ phễu karst (lấy ví dụ phía đông thành phố Dzerzinsk Liên bang Nga) 79 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ -4 Y = W (X ) ,10 M -1 400 I III 300 I II 200 III K M /M S(R ) 0.04 0.03 100 II I 0.02 0.01 III 25 50 I 75 100 II 125 150 175 200 Hình A3 Đồ thị phân bố phễu hố sập theo giá trị đẳng xa từ biểu karst gần (lấy ví dụ phía đông thành phố Dzerzinsk Liên bang Nga) Các giá trị gốc mật độ tần xuất phân bố theo giá trị đẳng xa: - phễu karst; - 30 hè sËp; - 23 hè sËp; – giá trị diện tích S(R) 80 www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam gia tăng 1m đẳng xa Các đờng cong phân bố theo giá trị đẳng xa: I – phÔu karst; II – 30 hè sËp karst; III - 23 hè sËp karst ( KM N¡M) lg u(R ) u(R) Hè 0 I III II lg u (R ) = f(R ) -2 I I III II -3 III u (R ) = f(R ) I III II 0.05 0.01 I 25 50 75 III 00 II III 125 I 50 75 R, M Hình A4 Đồ thị phân bố mật độ hố sập trung bình năm (dự kiến) theo giá trị đẳng xa từ biểu karst gần (lấy ví dụ phía đông thành phố Dzerzinsk – Liªn bang Nga) 81 www.vncold.vn Hội Đập lớn Vit Nam 90 Phần trăm giá trị lặp ( đờng cong I) II Đờng cong tổng phân bố 0.020 0.018 80 70 60 50 40 % 10 30 20 I Đờng cong giá trị lặp 10 10 15 20 30 25 35 Đờng kÝnh hè sËp ( phƠu) 40 45 50 Tỉng phần trăm giá trị lặp ( đờng cong II) 100 0.016 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 Sè l−ỵng hố sập trung bình năm ( đờng cong II) hố/km-năm Đờng cong dự báo mật độ hố sập trung bình năm (dự kiến) kết sử dụng đồ thị phân bố theo giá trị đẳng xa từ biểu karst gÇn nhÊt: I – 566 phƠu, II – 30 hè sËp, III – 23 hè sËp M H×nh A5 Đồ thị phân bố hố sập phễu karst theo giá trị đờng kính chúng (lấy ví dụ phía đông thành phố Dzerzinsk Liên bang Nga) Đờng cong phân bố phễu ký hiệu đờng liền, đờng cong phân bố hố sập đờng rời 82 www.vncold.vn Hội Đập lớn Việt Nam ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Phô lôc B Phân loại khối đá theo mức độ nứt nẻ (TCVN 4253-86) (tham khảo) Mức độ nứt nẻ Modun nứt nẻ (M) Chỉ tiêu RQD % Nhỏ 1.5 90 ÷ 100 (rÊt tèt) Nøt nỴ u Tõ 1.5 ÷ 75 ữ 90 (tốt) Nứt nẻ trung bình Từ ữ 10 50 ữ 75 (trung bình) Nứt nẻ mạnh Từ 10 ữ 30 25 ữ 50 (kém) Nứt nẻ mạnh Lớn 30 ữ 25 (rất kÐm) Nøt nỴ rÊt u Ghi chó: Modun nøt nẻ M số lợng khe nứt 1m đờng ®o RQD (Rock quality designation) Deere ®Ò xuÊt 1963 RQD = 100/L x ∑ li (li nh÷ng nân khoan có chiều dài lớn 10cm) L Tổng chiều dài đoạn khoan nghiên cứu 83 www.vncold.vn Hi p ln Vit Nam Cấp độ phong hoá Phong hoá hoàn toàn Phụ lục C (tham khảo) Phân loại đá theo mức độ phong hoá (14TCN 115 2000) Ký hiệu Đặc tính P.H Phong hoá mạnh P.M Phong hoá vừa P.V Phong hoá nhẹ P.n Không phong hoá (đá tơi) P.K Đá đà bị biến màu hoàn toàn, không ánh Hầu hết đá đà biến thành đất dăm vụn, tỷ lệ dăm cục thờng nhỏ 50% Đại phận đá đà biến màu, hầu hết fenspat chuyển thành màu đục, khoáng vật Fe, Mg bị mờ chuyển đất sét có màu nâu đất chiếm