Bộ Giáo dục Đào tạo Trờng đại học Mỏ - địa chất Nguyễn Văn Hải Nghiên cứu đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình luận chứng giảI pháp móng thích hợp cho nhà máy xi măng Vinakansai Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà nội - 2008 Bộ Giáo dục Đào tạo Trờng đại học Mỏ - địa chất Nguyễn Văn Hải Nghiên cứu đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình luận chứng giảI pháp móng thích hợp cho nhà máy xi măng Vinakansai Chuyên ngành: Mà số: Địa chất công trình 60.44.65 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Ngời hớng dẫn khoa học TS Nguyễn Viết Tình Hà nội 2008 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Hà nội, ngày 10 tháng 12 năm 2008 Tác giả Luận Văn Nguyễn Văn Hải Mục lục Trang Mở đầu Chơng 1: Tổng quan tợng karst phơng pháp luận nghiên cứu 1.1 Một số đặc điểm điều kiện hình thành karst 1.2 Địa hóa trình karst 10 1.3 Đánh giá mức độ karst hóa đá 18 1.4 Những yếu tố thúc đẩy phát triển karst 22 1.5 Mét sè quy luËt ph©n bè karst 26 1.6 Các loại hình karst 29 1.7 Lịch sử nghiên cứu karst nớc ta 35 Chơng 2: Đặc điểm tự nhiên cấu trúc địa chất 39 vùng nghiên cứu 2.1 Đặc điểm tự nhiên Dân c Kinh tế Giao thông 39 2.2 Cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu 42 2.2.1 Địa tầng 42 2.2.2 Kiến tạo 56 Chơng 3: Đặc điểm phân bố karst khu vực gián 64 ninh bình 3.1 Đặc điểm thành phần vật chất, kiến trúc, cấu tạo phân bố đá cacbonat khu vực nghiên cứu 64 3.2 Sự hình thành karst vùng nghiên cứu 65 3.3 Đặc điểm phân bố hình thái karst vùng nghiên cứu 83 3.4 Phần vùng karst khu vực nghiên cứu 87 Chơng 4: Đề xuất giải pháp xử lý móng 90 thích hợp cho nhà máy xi măng vinakansai 4.1 Tổng quan giải pháp xử lý mãng cđa vïng ph©n bè karst 90 4.2 Giíi thiƯu vị trí quy mô công trình nhà máy xi măng Vinakansai 92 4.3 Đặc điểm địa chất công trình khu vực nhà máy 93 4.4 Đề xuất giải pháp xử lý móng 100 Kết luận 112 Tài liệu tham khảo Phụ lục Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Với diện tích chừng 50.000km2 chiếm khoảng 1/6 diện tích nớc ta, đá bị karst hoá đ gây nhiều khó khăn cho công tác xây dựng công trình tính đa dạng hoạt động phức tạp trình karst ®iỊu kiƯn khÝ hËu nhiƯt ®íi Èm Karst lµ vÊn đề mẻ đầy phức tạp khoa học địa chất nớc nhà Khu vực Gián Khẩu Ninh Bình nơi phân bố rộng r i đá cacbonat bị karst hoá thuộc hệ tầng Đồng Giao mà trớc chúng đợc xếp vào vùng karst Hoà Bình Ninh Bình với đá vôi Ladin (Triat giữa) bao trùm toàn vùng trũng Sông Đà, chiều dài khoảng 150 km kéo dài tới bờ biển Ninh Bình Trong tơng lai, Gián Khẩu nh toàn khu vực Ninh Bình khu công nghiệp có triển vọng, việc đặt vấn đề để nghiên cứu đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình luận chứng giải pháp xử lý móng thích hợp cần thiết cấp bách Đặc biệt nhà máy xi măng Vinakansai công trình có ý nghĩa chiến lợc phát triển kinh tế khu vực Ninh Bình cần phải đợc nghiên cứu đặc điểm karst cách chi tiết thận trọng phần định hớng giải pháp xử lý karst cho toàn khu vực Đối tợng phạm vi nghiên cứu Đối tợng phạm vi nghiên cứu đặc điểm karst đá vôi Triat hệ tầng Đồng Giao (T2ađg) khu vực Gián Khẩu Ninh Bình Mục đích nghiên cứu: Làm sáng tỏ hình thành, đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình, sở luận chứng giải pháp xử lý móng thích hợp cho nhà máy xi măng Vinakansai Nội dung nghiên cứu Để đạt đợc mục đích nghiên cứu đặt ra, cần nghiên cứu nội dung sau: Nghiên cứu đặc điểm tự nhiên, cấu trúc địa chất khu vực Gián Khẩu Ninh Bình Đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình - Tìm hiểu đặc điểm hình thái quy luật phân bố loại hình karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình - Nghiên cứu đặc điểm thạch học, thành phần khoáng vật, kiến trúc, cấu tạo đá vôi hệ tầng Đồng Giao - Nghiên cứu đặc điểm vận động, thành phần hoá học nớc karst, quan hệ thuỷ lực nớc mặt nớc dới đất - Đánh giá mức độ karst hoá đá, đồng thời dự báo khả phát triển karst Nghiên cứu ảnh hởng karst tới công trình xây dựng luận chứng giải pháp xử lý móng thích hợp - Đặc điểm chung giải pháp xử lý móng vùng phân bố karst - Hiện trạng karst phạm vi nhà máy xi măng Vinakansai - Các hạng mục công trình với tính hoạt động chúng khu vực nhà máy xi măng Vinakansai - ảnh hởng karst tới công trình - Luận chứng giải pháp xử lý móng thích hợp Phơng pháp nghiên cứu Khi tiến hành nghiên cứu nội dung trên, luận văn sử dụng tổ hợp phơng pháp nghiên cứu sau Phơng pháp địa chất: Tổng hợp phân tích tài liệu địa chất, địa vật lý, địa chất thuỷ văn đặc điểm kiến tạo, lịch sử phát triển địa chất để sáng tỏ nguyên nhân ®iỊu kiƯn ph¸t sinh, ph¸t triĨn karst Phơng pháp thực nghiệm: Tiến hành khoan, đo địa vật lý, thí nghiệm địa chất thuỷ - Địa chất công trình phòng trời nhằm làm sáng tỏ đặc điểm thạch học, kiến trúc, cấu tạo, tính chất lý đá tính chất hoá lý nớc dới đất khu vực nghiên cứu Phơng pháp phân tích hệ thống: Nghiên cứu sở lý thuyết hình thành, phát triển đặc ®iĨm quy lt ph©n bè karst, mèi quan hƯ tổng hợp đá karst - nớc tác động việc xây dựng công trình nhằm đánh giá dự báo phát triển karst Phơng pháp tính toán lý thuyết: Sử dụng để tính toán trạng thái cân hoá nớc dới đất đá, đánh giá mức độ karst hoá đá ý nghĩa khoa học thực tiễn - Kết nghiên cứu đề tài làm sáng tỏ đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình nói riêng góp phần hoàn thiện phơng pháp luận nghiên cứu hình thành đặc điểm phân bố karst vùng nhiệt đới nói chung - Kết đề tài sở để luận chứng giải pháp móng thích hợp cho nhà máy xi măng Vinakansai tài liệu tham khảo tốt cho việc xây dựng công trình khu vực nghiên cứu có điều kiện địa chất tơng tự Cơ sở tài liệu luận văn Luận văn đợc hoàn thành sở tài liệu sau: - Các tài liệu địa chất, địa chất công trình - địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cứu Liên đoàn địa chất thuỷ văn - Địa chất công trình Miền Bắc - Các tài liệu khảo sát địa chất công trình nhà máy xi măng Vinakansai mà tác giả trực tiếp thực - Các kết thí nghiệm mẫu đá, mẫu nớc tác giả tiến hành Ngoài luận văn sử dụng số tài liệu khác có liên quan đến điều kiện địa chất, địa chất công trình khu vực nghiên cứu Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chơng với 114 trang A4, 09 hình vẽ, 22 bảng biểu 15 ảnh chụp Lời cảm ơn Luận văn đợc hoàn thành Bộ môn Địa chất công trình, trờng Đại học Mỏ - Địa chÊt d−íi sù h−íng dÉn khoa häc cđa TS Ngun Viết Tình Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Viết Tình, ngời thầy đ tận tâm hớng dẫn khoa học, suốt trình lựa chọn đề tài, xây dựng đề cơng hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình ý kiến đóng góp quý giá PGS TS Tạ Đức Thịnh từ lúc chọn đề tài hoàn thành luận văn Xin cảm ơn thầy cô môn Địa chất công trình - khoa Địa chất, phòng Sau Đại học, cấp l nh đạo Trờng đại học Mỏ-Địa chất bạn đồng nghiệp công tác Công ty TNHH thành viên Khảo sát Xây dựng, Công ty T vấn Đại học xây dựng Xin chân thành cảm ơn l nh đạo Công ty thiết kế t vấn xây dựng công trình Hàng không-ADCC toàn thể anh chị em Trung tâm Khảo sát Kiểm định Công ty ADCC đ tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Do thời gian ngắn, đề tài nghiên cứu tơng đối phức tạp, luận văn khó tránh khỏi khiếm khuyết Tác giả mong nhận đợc nhận xét góp ý để đề tài nghiên cứu hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Chơng Tổng quan tợng karst 1.1 Một số đặc điểm điều kiện hình thành karst Karst l hin tng a cht tự nhiên hình thành phát triển hoạt động nước mặt nước đất, q trình hịa tan nước tạo nên đá bề mặt đất hình thái đặc biệt khe rãnh, phễu, hang động, sông ngầm tạo nên quy luật vận động đặc biệt nước đất nước mặt Karst trình dài lâu, phát triển với cường độ khác nhau, tương đối nhanh, dừng hồn tồn Ngun nhân trình vận động nước mặt nước đất, hoà tan khống vật tạo đá với tác động tích cực axit cacbonic xâm thực có nước Các yếu tố ảnh hưởng 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 đá vây quanh - Địa hình, thủy văn - Điều kiện khí hậu - Thời gian Khả hồ tan hố học loại đá cacbonat phụ thuộc nhiều vào hàm lượng canxit chứa đá Hàm lượng canxit lớn, khả hoà tan đá tăng Vì vậy, mức độ phát triển karst giảm dần từ đá vôi đến đá đolomit đá macnơ Đá cacbonnat chứa 15% sét khơng có khả phát triển karst Karst phát triển đới nứt nẻ mạnh kiến tạo, phong hố, theo lớp mặt, đá cacbonnat bị dập nát thành tảng-dăm, khe nứt khơng có vật liệu sét lấp nhét Kích cỡ hình dạng hang ... đích nghiên cứu đặt ra, cần nghiên cứu nội dung sau: Nghiên cứu đặc điểm tự nhiên, cấu trúc địa chất khu vực Gián Khẩu Ninh Bình Đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình - Tìm hiểu đặc. .. biển Ninh Bình Trong tơng lai, Gián Khẩu nh toàn khu vực Ninh Bình khu công nghiệp có triển vọng, việc đặt vấn đề để nghiên cứu đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình luận chứng giải. .. đích nghiên cứu: Làm sáng tỏ hình thành, đặc điểm phân bố karst khu vực Gián Khẩu Ninh Bình, sở luận chứng giải pháp xử lý móng thích hợp cho nhà máy xi măng Vinakansai Nội dung nghiên cứu 4 Để