NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI HIỆN TƯỢNG LÚN MẶT ĐẤT Ở KHU VỰC PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Header Page 1 of 148.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGUYỄN VĂN BÌNH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ
VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI HIỆN TƯỢNG LÚN MẶT ĐẤT
Ở KHU VỰC PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội - 2015

Footer Page 1 of 148.


Header Page 2 of 148.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

NGUYỄN VĂN BÌNH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ
VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI HIỆN TƯỢNG LÚN MẶT ĐẤT
Ở KHU VỰC PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Chuyên ngành: Địa chất học
Mã số: 62 44 02 01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. ĐỖ MINH ĐỨC
2. PGS.TS. DOÃN ĐÌNH LÂM

Hà Nội - 2015

Footer Page 2 of 148.


Header Page 3 of 148.

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực, chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả

Nguyễn Văn Bình

Footer Page 3 of 148.

Header Page 4 of 148.

ii

LỜI CẢM ƠN
Luận án được thực hiện tại Phòng Trầm tích - Viện Địa chất; Khoa Các khoa
học trái đất - Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam.
Trong suốt quá trình nghiên cứu, NCS đã nhận được sự hướng dẫn tận tình và
đầy tâm huyết của các Thầy giáo hướng dẫn khoa học là PGS.TS Đỗ Minh Đức và
PGS.TS Doãn Đình Lâm. NCS kính gửi đến các Thầy lời cảm ơn chân thành và sâu
sắc nhất.
Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn các thầy giáo, các nhà khoa học:
GS.TS Trần Nghi, PGS.TSKH Nguyễn Địch Dỹ, PGS. TS Đỗ Minh Toàn,
PGS.TS Nguyễn Huy Phương, PGS.TSKH Vũ Cao Minh, PGS. TS Nguyễn Xuân
Khiển, PGS.TS Phạm Quý Nhân, TS. Đinh Văn Thuận, TS. Ngô Quang Toàn cùng
nhiều nhà khoa học, chuyên gia đã trao đổi, góp ý cho NCS trong quá trình nghiên
cứu và hoàn thành luận án.
Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Học viện Khoa học và Công
nghệ, Lãnh đạo Viện Địa chất, các phòng nghiên cứu, quản lý thuộc Viện Địa chất
và Ban Giám hiệu, Khoa Địa chất - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà
Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho NCS trong quá trình học tập, nghiên cứu.
Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc,
Trung tâm Thông tin lưu trữ Địa chất và các cơ quan, đơn vị chuyên môn, Ban chủ
nhiệm đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp dự báo lún mặt đất
TP Hà Nội bằng kỹ thuật Rada giao thoa”, Mã số ĐTĐL.2012-T/28; Đề tài mã số
QGTĐ.12.06 và Chương trình hợp tác Việt Nam - Na Uy (VINOGEO) đã cho phép
NCS tham khảo và sử dụng tài liệu.

Cuối cùng, NCS cảm ơn sự động viên, chia sẻ của người thân và đồng nghiệp.

Footer Page 4 of 148.


Header Page 5 of 148.

iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN

i

LỜI CẢM ƠN

ii

MỤC LỤC

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

ix

MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ
NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI
1.1. Lịch sử nghiên cứu trầm tích Đệ tứ

7
7

1.1.1. Giai đoạn trước năm 1975

7

1.1.2. Giai đoạn sau năm 1975 tới nay

7

1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu về lún mặt đất và mối liên quan với
trầm tích Đệ tứ

9

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

9

1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

15

1.2.3. Tình hình nghiên cứu ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội

19

1.3. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực phía Tây thành phố Hà Nội 22
1.3.1. Đặc điểm địa hình - địa mạo

22

1.3.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất

24

1.3.3. Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực phía Tây thành phố Hà Nội

29

1.4. Đặc điểm kinh tế xã hội và quy hoạch không gian ở phía Tây thành phố
Hà Nội

33

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34
2.1. Cơ sở lý luận

34

2.2. Các phương pháp nghiên cứu

38

2.2.1. Phương pháp khảo sát hiện trường

38

2.2.2. Phương pháp địa vật lý

39

2.2.3. Phương pháp khoan lấy mẫu và thí nghiệm hiện trường

41

2.2.4. Phương pháp phân tích độ hạt

41

2.2.5. Phương pháp phân tích thạch học-khoáng vật bằng kính hiển vi soi nổi42

Footer Page 5 of 148.


Header Page 6 of 148.

iv

2.2.6. Phương pháp thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý mẫu đất

42

2.2.7. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hoá - lí môi trường.

43

2.2.8. Phương pháp công nghệ giao thoa InSAR

44

2.2.9. Phương pháp tổng hợp xử lý số liệu

45

2.2.10. Phương pháp nội suy Kriging

46

2.2.11. Phương pháp tính toán dự báo lún mặt đất

46

CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ KHU VỰC PHÍA TÂY
THÀNH PHỐ HÀ NỘI

48

3.1. Trầm tích hệ tầng Hà Nội (Q1 2-3 hn)

48

3.1.1. Trầm tích sông - lũ (apQ1 2-3 hn)

48

3.1.2. Trầm tích sông (a(c)Q12-3 hn)

53

3.2. Trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc (Q1 vp)

55

3.2.1. Trầm tích lòng sông (a(c) Q13vp)

55

3.2.2. Trầm tích bãi bồi (a(f) Q13 vp)

56

3

3.3. Trầm tích hệ tầng Hải Hưng

61
1

3.3.1. Trầm tích sông - biển (amQ2 hh)(?)
3.3.2. Trầm tích đầm lầy ven biển (bmQ2

1-2

61
hh)

62

3.3.3. Trầm tích biển (mQ21-2 hh)

65

3.3.4. Trầm tích sông - đầm lầy

69

3.4. Trầm tích hệ tầng Thái Bình (aQ23 tb)

69

3

3.4.1. Trầm tích lòng sông (a(c)Q2 tb).

70

3.4.2. Trầm tích bãi bồi (a(f)Q23 tb)

71

3.5. Các kiểu mặt cắt trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội 76
3.5.1. Mục đích và nguyên tắc phân chia các kiểu mặt cắt trầm tích Đệ tứ

76

3.5.2. Các kiểu mặt cắt trầm tích và đặc điểm phân bố trong không gian

77

CHƯƠNG 4 MỐI LIÊN QUAN GIỮA TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÀ HIỆN
TƯỢNG LÚN, LÚN - SỤT MẶT ĐẤT
4.1. Đặc điểm lún mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội

86
86

4.1.1. Hiện trạng

86

4.1.2. Nguyên nhân gây lún mặt đất.

99

4.1.3. Mối liên quan trầm tích Đệ tứ với hiện tượng lún mặt đất

Footer Page 6 of 148.

107

Header Page 7 of 148.

v

4.2. Đặc điểm lún - sụt mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội

109

4.2.1. Hiện trạng lún-sụt mặt đất.

109

4.2.2. Nguyên nhân gây lún - sụt.

112

4.2.3. Mối liên quan trầm tích Đệ tứ với hiện tượng lún – sụt mặt đất

115

4.3. Cảnh báo và đề xuất giải pháp phòng chống lún và lún - sụt mặt đất ở
khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.

116

4.3.1. Dự báo lún mặt đất

116

4.3.2. Cảnh báo nguy cơ xảy ra lún - sụt mặt đất.

120

4.3.3. Đề xuất giải pháp phòng chống lún và lún – sụt mặt đất

123

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

126

PHỤ LỤC

135

Footer Page 7 of 148.


Header Page 8 of 148.

vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU
STT
1
2
3
4
5

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35

36
37

Footer Page 8 of 148.

Viết tắt, ký hiệu
a0

Đọc là
Hệ số nén lún

Bp

Before present (trước ngày nay)

Cv
C
ĐB

Hệ số cố kết
Lực dính kết
Đông Bắc
Khu đô thị
Đại lộ Thăng Long
Đông Nam
Địa kỹ thuật
Mô dul biến dạng
Hệ số lỗ rỗng tự nhiên
1 foot = 0.3048 meters
Độ bão hoà

Hệ số thấm
Nghiên cứu sinh
Nhiều người khác
Hệ số kation trao đổi
Kích thước hạt trung bình
Trị số búa trong thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
Độ lỗ rỗng
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (standard penetration test)
Chỉ tiêu chất lượng khối đá (Rock quality designation)
Độ chọn lọc
Hệ số bất đối xứng
Tây Bắc
Thị trấn
Tây Nam
Ứng suất
Độ sệt
Khối lượng thể tích
Khối lượng thể tích khô
Khối lượng riêng
Độ ẩm giới hạn chảy
Độ ẩm giới hạn dẻo
Độ ẩm tự nhiên
Chỉ số dẻo
Góc ma sát trong

KĐT
ĐLTL

ĐN
ĐKT

E
e0
ft
G
K
NCS
nnk
Kt
Md
N
n
SPT
RQD
So
Sk
TB
TT
TN
ƯS
IS
γw
γc
γs
Wt
Wp
W
Wn
ϕ

Header Page 9 of 148.

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Độ lún mặt đất các thời kỳ ở Thượng Hải (Trung Quốc)

11

Bảng 2.1. Phân loại tương quan trầm tích học và tính chất cơ lý của một số loại đất37
Bảng 3.1. Chỉ tiêu cơ lý của Tập 3 trầm tích sông - lũ hệ tầng Hà Nội

52

Bảng 3.2. Chỉ tiêu cơ lý của trầm tích bãi bồi hệ tầng Vĩnh Phúc.

59

Bảng 3.3. Chỉ tiêu cơ lý của trầm tích sông - biển, phụ hệ tầng Hải Hưng dưới

62

Bảng 3.4. Chỉ tiêu cơ lý của trầm tích đầm lầy ven biển hệ tầng Hải Hưng

65

Bảng 3.5. Chỉ tiêu cơ lý của trầm tích biển hệ tầng Hải Hưng

67

Bảng 3.6. Chỉ tiêu cơ lý của trầm tích bãi bồi hệ tầng Thái Bình

72

Bảng 4.2. Các thông số đặc trưng của nền đất tại xã Thạch Thán, Quốc Oai

92

Bảng 4.3. Thông số đại diện của các công trình xây dựng có tải trọng nhỏ bị nứt 92
Bảng 4.4. Độ lún do tải trọng công trình ở xã Thạch Thán, huyện Quốc Oai

93

Bảng 4.5. Kết quả tính lún theo thời gian do tác dụng của tải trọng công trình

94

Bảng 4.6. Kết quả tính độ lún cuối cùng do mực nước dưới đất bị hạ thấp tại xã
Thạch Thán, huyện Quốc Oai

95

Bảng 4.7. Kết quả tính lún theo thời gian do hạ thấp mực nước

96

Bảng 4.8. Hạ thấp mực nước tĩnh tại một số nơi ở phía Tây Thành phố Hà Nội 100
Bảng 4.9. Các chỉ tiêu đặc trưng cho tính nén lún của một số trầm tích

107

Bảng 4.10. Những vị trí xảy ra lún- sụt mặt đất ở phía Tây thành phố Hà Nội

109

Phần Phụ lục
Bảng 1. Thống kê số lượng hố khoan, mẫu đất và thí nghiệm hiện trường sử dụng
trong luận án .

135

Bảng 4.1. Kết quả điều tra, khảo sát tình trạng lún nứt nhà ở huyện Quốc Oai

137

Bảng 4.11. Thông số địa tầng và chỉ tiêu cơ lý của trầm tích ở Thị trấn Quốc Oai 141
Bảng 4.12. Kết quả tính toán dự báo độ lún cuối cùng của nền đất khi mực nước
dưới đất hạ thấp qua tầng đất yếu ở thị trấn Quốc Oai

141

Bảng 4.13. Thông số địa tầng và chỉ tiêu cơ lý của trầm tích ở Thôn Yên Nội, xã
Đồng Quang, huyện Quốc Oai

Footer Page 9 of 148.

142


Header Page 10 of 148.

viii

Bảng 4.14. Kết quả tính toán dự báo độ lún cuối cùng của nền đất khi mực nước
dưới đất hạ thấp qua tầng đất yếu ở Thôn Yên Nội, xã Đồng Quang, huyện Quốc Oai 143
Bảng 4.15. Thông số địa tầng và chỉ tiêu cơ lý của trầm tích ở xã Thạch Thán,
huyện Quốc Oai

144

Bảng 4.16. Kết quả tính toán dự báo độ lún cuối cùng của nền đất khi mực nước
dưới đất hạ thấp qua tầng đất yếu ở xã Thạch Thán, huyện Quốc Oai

145

Bảng 4.17. Thông số địa tầng và chỉ tiêu cơ lý của trầm tích ở KĐT Tây Quốc Oai146
Bảng 4.18. Kết quả tính toán dự báo độ lún cuối cùng của nền đất khi mực nước
dưới đất hạ thấp qua tầng đất yếu ở KĐT Tây Quốc Oai

146

Bảng 4.19. Thông số địa tầng và chỉ tiêu cơ lý của trầm tích ở Thị trấn Đại Nghĩa,
huyện Mỹ Đức

148

Bảng 4.20. Kết quả tính toán dự báo độ lún cuối cùng của nền đất khi mực nước
dưới đất hạ thấp qua tầng đất yếu ở khu đô thị Tây Quốc Oai

148

Bảng 4.21. Thông số địa tầng và chỉ tiêu cơ lý của trầm tích ở xã HợpTiến, huyện
Mỹ Đức

150

Bảng 4.22. Kết quả tính toán dự báo độ lún cuối cùng của nền đất khi mực nước
dưới đất hạ thấp qua tầng đất yếu ở xã HợpTiến, huyện Mỹ Đức

150

Bảng 4.23. Vị trí, độ sâu phân bố và đặc điểm nứt nẻ của tầng đá vôi ở phía Tây
Thành phố Hà Nội

151

Bảng 4.24. Vị trí, độ sâu phân bố hang karst ngầm ở khu vực phía Tây thành phố
Hà Nội

Footer Page 10 of 148.

152


Header Page 11 of 148.

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. Bản đồ vị trí hố khoan, các tuyến đo địa vật lý ở khu vực phía Tây thành

phố Hà Nội

6

Hình 1.1. Mặt cắt địa chất đại diện ở thành phố Thượng Hải (Trung Quốc)

11

Hình 1.2. Mặt cắt địa chất khu vực Su - Xi - Chang (Trung Quốc)

12

Hình 1.3. Mặt cắt địa chất theo phương Bắc - Nam ở Bangkok (Thái Lan)

13

Hình 1.4. Biểu đồ lún mặt đất theo thời gian các khu vực ở Bangkok (Thái Lan) 13
Hình 1.5. Lún mặt đất do khai thác nước dưới đất quá mức ở Iran

15

Hình 1.6. Mặt cắt địa chất đại diện ở thành phố Hồ Chí Minh

18

Hình 1.7. Bản đồ đẳng dày tầng đất yếu tại TP Hồ Chí Minh

18

Hình 1.8. Bản đồ lún mặt đất TP Hồ Chí Minh 1996-2002

19

Hình 1.9. Bản đồ địa chất khu vực phía Tây thành phố Hà Nội

28

Hình 1.10. Bản đồ địa chất thủy văn khu vực phía Tây TP Hà Nội

31

Hình 1.11. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến TT Đại Nghĩa-xã Lê Thanh - xã An Mỹ
- xã Phúc Lâm - Sân bay Miếu Môn - xã Phú Nghĩa (Chương Mỹ) - Yên Nội- Thị
trấn Quốc Oai

32

Hình 2.1. Mối liên hệ giữa dao động mực nước biển với trầm tích Đệ tứ ở khu vực
phía Tây thành phố Hà Nội

34

Hình 2.2. Sơ đồ chuyển tướng trầm tích từ miền núi đến đồng bằng châu thổ

35

Hình 2.3. Sự phân bố môi trường trầm tích trong không gian

36

Hình 2.4. Sơ đồ tiếp cận hệ thống nghiên cứu mối liên quan giữa trầm tích Đệ tứ và
hiện tượng lún mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.

38

Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý của phương phương pháp đo sâu điện đối xứng

40

Hình 2.6. Nguyên tắc cơ bản của công nghệ giao thoa SAR

44

Hình 2.7. Vùng phủ của cặp ảnh ALOS sử dụng phân tích lún mặt đất

45

Hình 2.8. Sơ đồ tính toán lún theo phương pháp cộng lún từng lớp

47

Hình 3.1. Mặt cắt phân bố theo chiều thẳng đứng phần 1, trầm tích sông - lũ hệ tầng
Hà Nội tại thôn Riêng Em, xã Tân Tiến, huyện Chương Mỹ

49

Hình 3.2. Mặt cắt phân bố theo chiều thẳng đứng phần 1, trầm tích sông – lũ hệ tầng
Hà Nội ở Xuân Mai, huyện Chương Mỹ

Footer Page 11 of 148.

49


Header Page 12 of 148.

x

Hình 3.3. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ Miếu Môn (Chương Mỹ) đến Lê Thanh (Mỹ Đức)50
Hình 3.4. Mặt cắt phân bố theo chiều thẳng đứng phần 2, trầm tích sông - lũ hệ tầng
Hà Nội tại xóm Trại Mới, xã Phú Cát, huyện Quốc Oai

50

Hình 3.5. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ xã Đông Yên đến xã Đồng Quang (Quốc Oai)51
Hình 3.6. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ cầu Vực Giang - cầu Đồng Trúc (mặt cắt 3-3)52
Hình 3.7. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ xã Sài Sơn đến xã Đại Thành, huyện Quốc Oai53
Hình 3.8. Bản đồ phân bố trầm tích hệ tầng Hà Nội

54

Hình 3.9a. Biểu đồ phân loại trầm tích lòng sông hệ tầng Vĩnh Phúc

55

Hình 3.9b. Cát trung – thô; trầm tích lòng sông hệ tầng Vĩnh Phúc (dưới kính hiển
vi soi nổi MƂC-10, độ phóng đại 50)

55

Hình 3.10. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ xã Ngọc Liệp (Quốc Oai) đến xã Vân CônHoài Đức (Mặt cắt 7-7)

56

Hình 3.11. Biểu đồ phân loại trầm tích bãi bồi hệ tầng Vĩnh Phúc

57

Hình 3.12. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ xã Đông Yên đến Cầu sông Đáy - Đại lộ
Thăng Long (mặt cắt 5-5’)

58

Hình 3.13. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ hồ Quan Sơn đến TT Đại Nghĩa huyện Mỹ
Đức (mặt cắt 6-6’)

58

Hình 3.14. Bản đồ phân bố trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc

60

Hình 3.15. Quy luật phân bố theo chiều thẳng đứng trầm tích sông-biển hệ tầng Hải
Hưng ở xã Bột Xuyên huyện Mỹ Đức

61

Hình 3.16. Biểu đồ phân loại trầm tích đầm lầy ven biển,hệ tầng Hải Hưng

63

Hình 3.17. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ xã Cấn Hữu - KĐT sinh thái Quốc Oai - TT Quốc
Oai (mặt cắt 8-8’)

64

Hình 3.18. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ hồ Quan Sơn-Thị trấn Đại Nghĩa (Mỹ Đức) 64
Hình 3.19. Biểu đồ phân loại trầm tích biển hệ tầng Hải Hưng

66

Hình 3.20. Mặt cắt trầm tích Đệ tứ từ xã An Tiến đến Thọ Sơn (Đại Nghĩa, Mỹ Đức) 67
Hình 3.21. Bản đồ phân bố trầm tích hệ tầng Hải Hưng

68

Hình 3.22a. Biểu đồ phân loại trầm tích lòng sông hệ tầng Thái Bình

70

Hình 3.22b. Cát mịn - trung; trầm tích lòng sông hệ tầng Thái Bình (dưới kính hiển
vi soi nổi MƂC-10, độ phóng đại 50)

70

Hình 3.23. Biểu đồ phân loại trầm tích bãi bồi hệ tầng Thái Bình

71

Footer Page 12 of 148.

Header Page 13 of 148.

xi

Hình 3.24. Bản đồ phân bố trầm tích hệ tầng Thái Bình

74

Hình 3.25. Sơ đồ 3D phân bố trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây TP Hà Nội

75

Hình 3.26. Mặt cắt trầm tích kiểu 1 và các phụ kiểu

77

Hình 3.27. Mặt cắt trầm tích kiểu 2 và các phụ kiểu

79

Hình 3.28. Mặt cắt trầm tích kiểu 3 và các phụ kiểu

81

Hình 3.29. Mặt cắt trầm tích kiểu 4 và các phụ kiểu

83

Hình 3.30. Bản đồ phân bố các kiểu mặt cắt trầm tích ở phía Tây TP Hà Nội

85

Hình 4.1. Độ lún ước tính từ cặp hình ảnh ALOS (từ 02/2/2007 đến 22/6/2008)

86

Hình 4.2a. Vết nứt kéo dài trên tường nhà và đường bê tông ở xóm Đông, thôn Phú
Mỹ, Ngọc Mỹ-Quốc Oai.

87

Hình 4.2b. Vết nứt ngày càng mở rộng trên tường nhà ở xóm Xuân Cốc, Phú Mỹ,
Ngọc Mỹ - Quốc Oai.

87

Hình 4.3a. Vết nứt ở cổng ngôi nhà xây năm 1924, thôn Phú Mỹ, xã Ngọc Mỹ,
huyện Quốc Oai.

87

Hình 4.3b. Khu vực có nhiều công trình bị nứt

87

Hình 4.4. Mặt cắt địa chất - Địa vật lý khu vực xã Ngọc Mỹ - Quốc Oai (nơi có
nhiều ngôi nhà bị lún, nứt)

88

Hình 4.5. Bản đồ hiện trạng lún mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội

90

Hình 4.6. Sơ đồ tính toán lún theo phương pháp cộng lún từng lớp

91

Hình 4.7. Biểu đồ phân bố ứng suất địa tầng và ứng suất gây lún của công trình

93

Hình 4.8. Biểu đồ lún theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng công trình

94

Hình 4.9. Biểu đồ phân bố ứng suất trong nền đất khi mực nước ngầm bị hạ thấp hết
tầng đất yếu

95

Hình 4.10. Biểu đồ lún theo thời gian khi mực nước dưới đất bị hạ thấp

97

Hình 4.11. Lún mặt đất ở thị trấn Quốc Oai và lân cận (thời điểm năm 2008)

97

Hình 4.12. Khu vực tập trung giếng khai thác nước ở xã Thạch Thán, Quốc Oai

99

Hình 4.13. Khai thác nước từ Ao Sen hoặc giếng đào tại xã Ngọc Mỹ - Quốc Oai 99
Hình 4.14. Kiểm tra mực nước trong các giếng khoan ở xã Ngọc Mỹ (a) và xã
Thạch Thán (b), huyện Quốc Oai

100

Hình 4.15. Mô hình 3D phễu hạ thấp mực nước ngầm tại huyện Quốc Oai

101

Hình 4.16. Mô hình 3D phễu hạ thấp mực nước ngầm tại huyện Mỹ Đức

101

Footer Page 13 of 148.


Header Page 14 of 148.

xii

Hình 4.17. Bản đồ thực trạng khai thác nước dưới đất khu vực phía Tây thành
phố Hà Nội

102

Hình 4.18. Bản đồ hạ thấp mực nước dưới đất ở khu vực phía Tây TP Hà Nội

103

Hình 4.19. Biến dạng không đàn hồi của tầng chứa nước

104

Hình 4.20. Cân bằng ứng suất trong nền đất và mối liên quan giữa khai thác dưới
đất với hiện tượng lún mặt đất

106

Hình 4.21. Mô hình hướng chảy của nước dưới đất đến các giếng khai thác

106

Hình 4.22. Tương quan độ lún của trầm tích bãi bồi hệ tầng Thái Bình và trầm tích
đầm lầy ven biển phụ hệ tầng Hải Hưng dưới

108

Hình 4.23a. Vị trí khoan giếng gây lún - sụt tại thị trấn Quốc Oai(2008)

110

Hình 4.23b. Hố sụt tại xóm 16 thôn Áng Hạ, Lê Thanh, Mỹ Đức (2009)

110

Hình 4.23c. Khung cảnh đổ nát sau vụ sụt lún tại thôn Sơn Trung, xã Yên Sơn,
huyện Quốc Oai (2014),

110

Hình 4.23d. Hố sụt tại thôn Đại Phu, xã Liệp Tuyết, huyện Quốc Oai (2014).

110

Hình 4.24. Bản đồ hiện trạng lún-sụt mặt đất ở khu vực phía Tây TP Hà Nội

111

Hình 4.25. Mặt cắt địa chất tại cầu Sông Đáy (km15+358) đại lộ Thăng Long

112

Hình 4.26. Cân bằng của phân tố đất trên mái dốc

114

Hình 4.27. Liên kết địa tầng các vị trí lún - sụt ở khu vực phía Tây TP Hà Nội

115

Hình 4.28. Mặt cắt địa điện và kết quả minh giải tuyến T1A cắt qua hố sụt năm
2010 thôn Áng Hạ, xã Lê Thanh huyện Mỹ Đức

115

Hình 4.29. Mặt cắt địa chất tuyến:TT Đại Nghĩa-xã Lê Thanh-xã An Mỹ-xã Phúc
Lâm-Sân bay Miếu Môn-xã Phú Nghĩa (Chương Mỹ)-Yên Nội-TT Quốc Oai

117

Hình 4.30. Mặt cắt dự báo độ lún mặt đất do khai thác nước ngầm tuyến TT Quốc
Oai - xã Đồng Quang

118

Hình 4.31. Mặt cắt dự báo độ lún mặt đất do khai thác nước ngầm tuyến Quan Sơn TT Đại Nghĩa (Mỹ Đức)

118

Hình 4.32. Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ lún mặt đất ở phía Tây TP Hà Nội 119
Hình 4.33. Cao độ bề mặt đá gốc và vị trí phát hiện hang karst ngầm ở khu vực phía
Tây thành phố Hà Nội.

121

Hình 4.34. Bản đồ phân vùng cảnh báo nguy cơ lún - sụt mặt đất phía Tây thành
phố Hà Nội

Footer Page 14 of 148.

122


Header Page 15 of 148.

1

MỞ ĐẦU
Khu vực phía Tây thành phố Hà Nội (trước đây thuộc tỉnh Hà Tây) được sáp
nhập vào Thành phố Hà Nội từ năm 2008 và đang trong quá trình đô thị hóa với tốc
độ nhanh. Đặc điểm địa chất ở khu vực này được đánh giá là phức tạp, trong đó có
tầng đá vôi phân bố rộng rãi, bị nứt nẻ, dập vỡ mạnh và đôi nơi có hang karst ngầm.
Trầm tích Đệ tứ ở đây gồm nhiều loại có tuổi, nguồn gốc, thành phần và tính chất
cơ lý khác nhau, đặc biệt là sự tồn tại của tầng đất yếu có sự phân bố và chiều dày
thay đổi nhiều. Khu vực phía Tây thành phố Hà Nội chưa có hệ thống cấp nước
sạch, việc khai thác nước dưới đất diễn ra ồ ạt, thiếu kiểm soát trong những năm
gần đây dẫn đến mực nước dưới đất bị hạ thấp nhanh chóng. Những kết quả điều
tra, khảo sát và nghiên cứu gần đây đã nhận định rằng nền đất ở một số nơi đang bị
lún xuống, biểu hiện của lún phức tạp và diễn biến khó lường.
Mặt khác, trong thời gian gần đây ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội đã
xảy ra nhiều điểm lún - sụt mặt đất gây hậu quả nghiêm trọng làm hư hỏng và phá
hủy công trình xây dựng. Những điểm lún - sụt điển hình xảy ra tại xóm 16 thôn
Áng Hạ, thôn Lê Xá, xã Lê Thanh và thôn Thượng, xã Xuy Xá, huyện Mỹ Đức,
thôn Yên Nội, xã Đồng Quang và thị trấn Quốc Oai (huyện Quốc Oai). Trong 6
tháng đầu năm 2014, trên địa bàn huyện Quốc Oai đã xảy ra hai điểm lún - sụt ở các
xã Yên Sơn và Liệp Tuyết làm hư hỏng các công trình xây dựng và gây ảnh hưởng
không tốt đến cuộc sống của cộng đồng dân cư. Trước những sự việc trên, các cơ
quan quản lý Nhà nước, các đơn vị nghiên cứu và một số nhà khoa học đã khảo sát,
xác định nguyên nhân gây ra lún - sụt.
Hiện tượng lún và lún - sụt mặt đất xảy ra do nhiều nguyên nhân có quan hệ
mật thiết với nhau, liên quan trực tiếp đến trầm tích Đệ tứ (thành phần thạch học,
chỉ tiêu cơ lý, đặc điểm phân bố) và nước dưới đất. Tuy nhiên, các nghiên cứu chi
tiết về chúng ở khu vực phía Tây Thành phố Hà Nội còn hạn chế. Đây là lý do để
nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm trầm tích Đệ tứ và mối

liên quan với hiện tượng lún mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội”.

Footer Page 15 of 148.


Header Page 16 of 148.

2

Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần xây dựng cơ sở khoa học để giải
thích nguyên nhân xảy ra hiện tượng lún và lún - sụt mặt đất. Từ đó đề xuất các giải
pháp phòng chống, giảm thiểu thiệt hại do tai biến lún mặt đất gây ra.
1. Mục tiêu của luận án
Làm sáng tỏ đặc điểm thành phần thạch học, tính chất cơ lý, sự phân bố của
trầm tích Đệ tứ và mối liên quan giữa chúng với hiện tượng lún, lún - sụt mặt đất,
đặc biệt là thành tạo đất yếu ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội, đề xuất các giải
pháp phòng chống, phục vụ phát triển bền vững cơ sở hạ tầng.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là các thành tạo trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây
thành phố Hà Nội và mối liên quan của chúng với tai biến lún, lún - sụt mặt đất.
Theo từ điển Bách khoa toàn thư về địa chất (Encyclopendia of geology) của
Nhà xuất bản Elsevier (2005), Hawkin. A.B [60] cho rằng lún mặt đất (ground
subsidence) là kết quả của sự lún hoặc sụt xuống của bề mặt đất và bao gồm 4 loại
chính như sau: (1) lún do khai thác các chất lỏng từ dưới sâu (khai thác nước dưới
đất/dầu mỏ) và do kết quả của sự thay đổi điều kiện ứng suất hữu hiệu; (2) lún-sụt
do hoạt động của con người tạo ra khoảng rỗng trong đất và những khoảng rỗng tự
nhiên tương đối gần với bề mặt đất (ví dụ karst ngầm); (3) lún sụt do sự rửa lũa các
khoáng vật dễ hòa tan (muối, thạch cao) trong nước dưới đất và (4) lún sụt do mất
đi các thành phần hạt mịn có thể di chuyển theo hệ thống. Ngoài ra, lún có thể xảy
ra liên quan đến các thành tạo bồi tích, sự co ngót/ trương nở, hoạt động của núi lửa.

Trong luận án, lún mặt đất được xem là sự biến dạng của bề mặt địa hình thể hiện
dưới hai hình thức thuộc loại 1 và 2.
Thứ nhất: lún mặt đất là biến dạng của nền đất do sự thay đổi ứng suất hữu
hiệu dẫn đến sự nén chặt của nền đất khi có sự hạ thấp mực nước ngầm. Luận án tập
trung nghiên cứu lún mặt đất trên diện rộng (mang tính khu vực), không nghiên cứu
lún mặt đất liên quan đến các công trình xây dựng cụ thể.

Footer Page 16 of 148.


Header Page 17 of 148.

3

Thứ hai: lún - sụt do hoạt động của con người tạo ra khoảng rỗng trong đất
(hoạt động khai thác nước dưới đất) và những khoảng rỗng tự nhiên tương đối gần
với bề mặt đất (karst) dẫn đến sự phá hủy của nền đất, tạo nên các hố sụt.
Phạm vi nghiên cứu gồm các huyện Quốc Oai (diện tích khoảng 232,9 km2),
huyện Chương Mỹ (khoảng 230 km2) và huyện Mỹ Đức (khoảng 147 km2). Tổng
diện tích khu vực nghiên cứu khoảng 609,9 km2 (hình 1).
3. Nội dung nghiên cứu
- Đặc điểm thành phần thạch học, tính chất cơ lý và đặc điểm phân bố trầm
tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Mối liên quan giữa trầm tích Đệ tứ và các tai biến lún, lún - sụt mặt đất ở khu
vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Đề xuất các giải pháp phòng chống lún và lún - sụt mặt đất phục vụ phát
triển bền vững cơ sở hạ tầng.
4. Cơ sở tài liệu
Luận án được xây dựng trên cơ sở:
- Các báo cáo khảo sát Địa kỹ thuật của các công trình xây dựng dân dụng,

công nghiệp và giao thông, thuỷ lợi ở khu vực nghiên cứu gồm: 431 hố khoan,
chiều sâu các hố khoan từ 7-50 mét; 1272 mẫu đất, 1778 lần thí nghiệm xuyên tiêu
chuẩn (SPT) và 47 thí nghiệm cắt cánh (bảng 1 trong Phụ lục)
- Báo cáo tổng kết đo vẽ bản đồ địa chất, địa mạo tỷ lệ 1:50 000 nhóm tờ Hà
Đông - Hòa Bình (1988) và nhóm tờ thành phố Hà Nội (1994) do Liên đoàn Bản đồ
Địa chất miền Bắc thành lập.
- Kết quả của các đề tài nghiên cứu khoa học, đề án, dự án gồm:
+ Đề tài “Nghiên cứu các tai biến địa chất tiềm ẩn liên quan đến quá trình đô
thị hóa ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội”. Đề tài cấp cơ sở trường Đại học Tài
nguyên và Môi trường Hà Nội do NCS làm chủ nhiệm, nghiệm thu năm 2013.
+ Báo cáo kết quả điều tra khảo sát xác định nguyên nhân sụt đất và thi công
trám lấp hố sụt tại xóm 16, thôn Áng Hạ, xã Lê Thanh, huyện Mỹ Đức và tại Đội 6,
thôn Thượng, xã Xuy Xá, huyện Mỹ Đức, thành phố Hà Nội do Liên đoàn Quy
hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Bắc thực hiện năm 2011.

Footer Page 17 of 148.


Header Page 18 of 148.

4

+ Đề án “Nghiên cứu tai biến địa chất sụt lún mặt đất và đề xuất giải pháp xử
lý tại Km16, TL419 thuộc thị trấn Quốc Oai, Thành phố Hà Nội” do Viện Khoa học
Địa chất và Khoáng sản - Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện năm 2009.
- Báo cáo khảo sát hiện tượng sụt lún đất thôn Yên Nội, xã Đồng Quang,
huyện Quốc Oai, tỉnh Hà Tây (cũ) do Công ty cổ phần Công nghệ Địa vật lý thực
hiện năm 2007.
+ Dự án “Mitigation of Geohazards in Vietnam” do Đại học Quốc gia Hà Nội
(VNU) và viện Địa kỹ thuật Nauy (Norwegian Geotechnical Institute-NGI) hợp tác

thực hiện năm 2007. Số lượng hố khoan khảo sát là 21 hố, chiều sâu các hố khoan
từ 25m đến 50m, số lượng mẫu thí nghiệm là 109 mẫu. Số tuyến đo địa vật lý là 9
tuyến. Trong đó: huyện Quốc Oai có 5 tuyến đo với tổng chiều dài các tuyến
khoảng 11,5 km, huyện Mỹ Đức có 4 tuyến đo với tổng chiều dài khoảng 7km.
Nghiên cứu sinh là thành viên tham gia thực hiện dự án.
5. Luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội được chia
thành 4 kiểu mặt cắt với 18 phụ kiểu dựa trên đặc điểm trầm tích, tuổi - nguồn gốc
và đặc điểm phân bố.
Luận điểm 2: Lún và lún - sụt mặt đất ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội diễn ra
có tính chất cục bộ. Lún mặt đất xảy ra ở khu vực phân bố trầm tích thuộc mặt cắt
kiểu 1 (phụ kiểu 1.2, 1.3 và 1.4) và kiểu 3 do mực nước ngầm bị hạ thấp. Lún-sụt
xảy ra ở khu vực phân bố trầm tích thuộc các kiểu mặt cắt 1 và 3 do hoạt động khai
thác nước dưới đất không hợp lý và kết hợp với sự có mặt của tầng đá vôi nứt nẻ,
hang karst ngầm.
6. Những điểm mới của luận án
- Trên cơ sở liên kết các đặc điểm trầm tích và tính chất cơ lý của đất, xác định
phạm vi phân bố theo chiều sâu và trong không gian của các tập trầm tích Đệ tứ ở
khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Xây dựng chi tiết các kiểu (phụ kiểu) mặt cắt trầm tích Đệ tứ và phạm vi
phân bố của chúng ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.

Footer Page 18 of 148.


Header Page 19 of 148.

5

- Làm sáng tỏ nguyên nhân gây lún và lún - sụt cục bộ liên quan với trầm tích

Đệ tứ, đặc biệt là các tập trầm tích đất yếu ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Khoanh định chi tiết các khu vực phân bố lún và lún - sụt mặt đất trong mối
liên quan với các kiểu mặt cắt trầm tích Đệ tứ và phân bố hang karst ngầm trong đá
vôi ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học: đặc điểm, sự phân bố của trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía
Tây thành phố Hà Nội và mối liên quan đến các tai biến lún, lún - sụt mặt đất trong
khu vực này được làm sáng tỏ. Xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng lún và lún sụt cục bộ mặt đất.
Ý nghĩa thực tiễn: kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học giải thích
nguyên nhân, cơ chế hình thành và phát triển của tai biến lún và lún - sụt mặt đất,
khoanh định các khu vực có nguy cơ xảy ra tai biến và cảnh báo các hoạt động của
con người có khả năng kích thích sự phát triển tai biến lún mặt đất phục vụ cho quy
hoạch, sử dụng hợp lý lãnh thổ, phát triển bền vững cơ sở hạ tầng ở khu vực phía
Tây thành phố Hà Nội.
8. Bố cục của luận án
Mở đầu
- Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và điều kiện tự nhiên, kinh tế xã
hội khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Chương 2. Cơ sở lý luận và các phương pháp nghiên cứu.
- Chương 3. Đặc điểm trầm tích Đệ tứ khu vực phía Tây thành phố Hà Nội.
- Chương 4. Mối liên quan giữa trầm tích Đệ tứ và hiện tượng lún, lún - sụt
mặt đất.
Kết luận và kiến nghị.

Footer Page 19 of 148.


Header Page 20 of 148.

6

Hình 1. Bản đồ vị trí hố khoan, các tuyến đo địa vật lý
ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội

Footer Page 20 of 148.


Header Page 21 of 148.

7

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN,
KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC PHÍA TÂY THÀNH PHỐ HÀ NỘI
1.1. Lịch sử nghiên cứu trầm tích Đệ tứ
Lịch sử nghiên cứu trầm tích Đệ tứ ở Việt Nam nói chung và đồng bằng sông
Hồng nói riêng gắn liền với lịch sử nghiên cứu địa chất và được chia thành hai giai
đoạn là trước năm 1975 và từ năm 1975 tới nay.
1.1.1. Giai đoạn trước năm 1975
Thời kỳ đầu, các công trình nghiên cứu địa chất chủ yếu do các nhà Địa chất
người Pháp thực hiện, mục đích chính là tìm kiếm và khai thác khoáng sản, những
nghiên cứu về trầm tích Đệ tứ hầu như chưa được quan tâm. Sau khi miền Bắc được
giải phóng, công tác nghiên cứu địa chất và tìm kiếm khoáng sản được đẩy mạnh.
Tuy nhiên, những công trình nghiên cứu về trầm tích Đệ tứ chưa nhiều.
Sau năm 1965, bắt đầu có những công trình nghiên cứu về trầm tích Đệ tứ
được công bố. Những tác giả nghiên cứu về trầm tích Đệ tứ có thể kể ra như
Glovenok V. K và Lê Văn Chân (1965-1970), Nguyễn Đức Tâm (1968, 1976), Phan
Huy Quynh (1971-1976), Lê Huy Hoàng (1971-1972), Nguyễn Đức Tùng (1973).
Công trình đo vẽ địa chất và tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 tờ Hà Nội do
Hoàng Ngọc Kỷ chủ biên (1973) đã phân chia các thành tạo địa chất và xây dựng sơ

đồ địa tầng cho các trầm tích Paleozoi, Mezozoi, phân chia trầm tích Đệ tứ vùng Hà
Nội thành ba phân vị địa tầng gồm: hệ tầng Hà Nội có nguồn gốc aluvi tuổi
Pleistocen sớm - giữa; hệ tầng Vĩnh Phúc có các nguồn gốc aluvi, hỗn hợp sông,
biển có tuổi Pleistocen muộn và tầng Giảng Võ, tầng Đống Đa với nguồn gốc chủ
yếu là đầm lầy chứa than bùn và nguồn gốc biển, hồ đầm lầy tuổi Holocen[13].
1.1.2. Giai đoạn sau năm 1975 tới nay
Sau năm 1975, nhiều công trình nghiên cứu về trầm tích Đệ tứ khá toàn diện
được công bố. Hoàng Ngọc Kỷ (1978) đã xác lập hệ tầng Thái Thụy tuổi Pleistocen
sớm (Q1), hệ tầng Thái Bình tuổi Holocen muộn (Q23) và gộp hai tầng Giảng Võ,
Đống Đa thành hệ tầng Hải Hưng tuổi Holocen sớm - giữa (Q21-2).

Footer Page 21 of 148.


Header Page 22 of 148.

8

Nguyễn Dịch Dỹ [10] [11] đã vạch ranh giới Neogen - Đệ tứ theo đáy của
thành tạo hạt thô (cuội, sỏi) có nguồn gốc sông - lũ ở vùng trước núi, nguồn gốc
sông ở châu thổ cao, nguồn gốc sông - biển tại vùng châu thổ thấp thuộc hệ tầng
Hải Dương, ranh giới này được tác giả định tuổi khoảng 1.6 - 1.8 triệu năm.
Đỗ Văn Tự [36] phân chia trầm tích Đệ tứ ở đồng bằng Bắc Bộ ra các phân vị
địa tầng với các nguồn gốc khác nhau gồm: hệ tầng Hải Dương có tuổi Pleistocen
sớm - giữa; hệ tầng Vĩnh Phúc có tuổi Pleistocen muộn và hệ tầng Hải Hưng có tuổi
Holocen sớm - giữa. Ranh giới giữa trầm tích Neogen và Đệ tứ được tác giả vạch
vào đáy tầng cuội, sạn dăm tảng (hệ tầng Hải Dương) và ranh giới Pleistocen Holocen được vạch theo bề mặt tầng sét phong hóa loang lổ (hệ tầng Vĩnh Phúc).
Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc hoàn thành đo vẽ Bản đồ địa chất nhóm
tờ Hà Đông - Hoà Bình (năm 1988) và nhóm tờ thành phố Hà Nội (năm 1994) tỷ lệ
1:50 000, các công trình này đã phân chia và mô tả khá chi tiết các phân vị địa tầng.

Theo đó trầm tích Đệ tứ ở khu vực phía Tây thành phố Hà Nội được chia thành các
hệ tầng: Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải Hưng và Thái Bìn[38]. Ngoài ra, trong vùng
nghiên cứu có các Liên đoàn, Đoàn địa chất số 6, 29, 79, 51, 54 và 64 đã thực hiện
một số công tác thăm dò mỏ, điểm khoáng sản, quan trắc và khai thác nước.
Ngô Quang Toàn, Trần Nghi [29] [30] [31] [32] [33] xác lập hệ tầng Lệ Chi
(Q1 lc) có tuổi Pleistocen sớm. Ranh giới Neogen - Đệ tứ được vạch theo đáy của hệ
tầng Lệ Chi ứng với nhịp trầm tích đầu tiên vào thời kỳ Pleistocen sớm. Khối lượng
của hệ tầng Lệ Chi ở vùng Hà Nội là phần dưới của hệ tầng Hải Dương theo quan
niệm của Golovenok V.K. [12] và Nguyễn Địch Dỹ [10] [11].
Ngô Quang Toàn đã phân chia các thành tạo Đệ tứ ở vùng trũng Hà Nội thành
5 nhịp cơ bản [33]. Mỗi nhịp bắt đầu bằng trầm tích hạt thô (ứng với thời kỳ biển
lùi) và kết thúc bằng trầm tích hạt mịn (ứng với thời kỳ biển tiến). Năm nhịp này
ứng với các thời kỳ Pleistocen sớm, Pleistocen giữa-phần đầu Pleistocen muộn, cuối
Pleistocen muộn Holocen sớm - giữa và Holocen giữa - muộn.
Doãn Dình Lâm [15] cho rằng quá trình hình thành và tiến hoá châu thổ Sông
Hồng trong Holocen gồm ba giai đoạn: estuary-vũng vịnh, châu thổ và aluvi. Trong

Footer Page 22 of 148.


Header Page 23 of 148.

9

phạm vi đồng bằng Sông Hồng có bốn kiểu đồng bằng với những đặc điểm tướng
- trầm tích và địa hình địa mạo riêng biệt, hình thành trong mối tương tác động
lực sông, triều và sóng.
Ngoài ra, ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ còn có nhiều công trình nghiên cứu
chuyên đề của các tác giả như Vũ Đình Chỉnh (1977), Hồng Chương (1978),
Nguyễn Đức Tùng (1978), Nguyễn Đức Tâm (1981, 1982), Phan Huy Quynh (1982,

1993), Đào Thị Miên (1984, 1991), Đỗ Văn Tự và nnk (1985, 1991), Trần Nghi,
Ngô Quang Toàn (1992, 1994). Các tác giả này đã đề cập đến vấn đề địa tầng Đệ tứ,
khối lượng của chúng và quy luật tích tụ trầm tích Đệ tứ. Một số tác giả khác như
Lê Đức An (1973, 1978, 1981, 1982), Nguyễn Thành Vạn (1978), Lê Văn Trảo
(1979), Nguyễn Kinh Quốc, Lê Ngọc Thước (1979), Lê Đỗ Bình, Vũ Ngọc Hải
(1984), Nguyễn Ngọc Mên (1988) đã nghiên cứu các vấn đề khác của địa chất Đệ tứ
như địa tầng, khoáng sản, địa mạo và các bậc thềm sông [34].
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu về lún mặt đất và mối liên quan với trầm
tích Đệ tứ
Hiện tượng lún mặt đất đã xuất hiện từ lâu với các mức độ khác nhau ở nhiều
Quốc gia, vùng lãnh thổ trên thế giới và gây ra nhiều thiệt hại cho cơ sở hạ tầng,
việc khắc phục ảnh hưởng của nó vô cùng tốn kém. Cùng với sự lan rộng của hiện
tượng này, nhiều công trình nghiên cứu về nguyên nhân, cơ chế hình thành và phát
triển cũng như mối liên quan của chúng với điều kiện địa chất, địa chất công trình địa chất thủy văn đã được công bố.
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Từ thập kỷ 50 của thế kỷ 20, Winslow và Wood [83] đã dựa trên những đặc
điểm địa chất - thủy văn, số liệu điều tra nước dưới đất ở khu vực bờ biển của bang
Texas (Hoa Kỳ) để thiết lập mối quan hệ giữa lượng nước dưới đất bị bơm hút và
độ lún mặt đất. Các tác giả kết luận rằng đối với loại vật liệu hạt mịn bão hòa nước,
lượng sụt lún tương đương với phần không gian lỗ rỗng trong đất bị mất đi do bị
nén chặt. Poland và Davis [70] đã xác định các nguyên nhân gây lún mặt đất gồm:
1) tải trọng ở bề mặt đất; 2) chấn động gần bề mặt đất; 3) sự nén chặt do tưới tiêu và

Footer Page 23 of 148.


Header Page 24 of 148.

10

sản xuất nông nghiệp; 4) sự mất nước và co ngót của trầm tích; 5) quá trình oxy hóa
vật liệu hữu cơ; 6) sự hạ thấp mực nước dưới đất; 7) sự suy giảm áp lực. Trong đó,
hạ thấp mực nước dưới đất có thể một trong những nguyên nhân chính gây lún ở
khu vực bờ biển vùng vịnh của bang Texas. Kết quả quan trắc cho thấy có sự trùng
hợp giữa đồ thị lún của các điểm mốc riêng lẻ và đồ thị suy giảm mực nước (áp lực
giếng phun) trong các giếng khoan gần đó. Ở Houston, tỷ lệ lún khoảng 1ft/100ft
suy giảm áp suất phun và tương đối ổn định trong suốt chu kỳ quan trắc [82].
Theo Leake S. A, trong trường hợp các tầng chứa nước lỗ rỗng xen kẹp các
tầng cách nước (hoặc các thấu kính sét, sét pha), khi áp lực trong tầng chứa nước bị
hạ thấp đồng nghĩa với việc làm gia tăng ứng suất nén cho các lớp cách nước, các
thấu kính sét - sét pha làm cho chúng bị nén chặt (trở nên mỏng hơn) và được coi
như là lún của bề mặt đất, quá trình lún không thể hồi phục.
Lún mặt đất ở Ravenna (Italia) xuất hiện khoảng hơn 100 năm về trước, nhiều
công trình nghiên cứu về nguyên nhân gây lún do ảnh hưởng của khai thác dầu, khí
và các nghiên cứu cơ sở lý thuyết về sự nén chặt của các tầng chứa dầu (khí) gây
lún cho các tầng trầm tích phía trên đã được công bố [51] [58] [59] [63] [81]. Trong
những năm 1991-1993, G.Gambolati và nnk đã đưa ra mô hình toán phân tích lún
mặt đất do ảnh hưởng của khai thác khí, nước dưới đất và thực hiện các mô hình số
nghiên cứu cảnh báo nguy cơ sụt lún mặt đất trên bờ biển liên quan đến khai thác
khí đốt. Kết quả nghiên cứu đã công bố tại Hội nghị Quốc tế về lún mặt đất lần thứ
5 tổ chức tại Hà Lan vào năm 1995 [42] [43] [44] [57].
Amin. A và Bankher. K [39] đã đưa ra những nguyên nhân khác nhau gây sụt
lún mặt đất ở Saudi Arabia. Các nguyên nhân tự nhiên như sập các khoảng rỗng,
hang karst ngầm trong vùng đá vôi, trong đất nhiễm muối hoặc trong những loại đất
không ổn định ở vùng Sabkha (loại đất này phân bố ở vùng đồng bằng ven biển, các
vùng sa mạc) và đất hoàng thổ; các nguyên nhân do tác động của con người là khai
thác quá mức nước dưới đất từ các tầng chứa nước dưới sâu.
Ở thành phố Thượng Hải (Trung Quốc), trầm tích Đệ tứ có chiều dày khoảng
300m gồm trầm tích nguồn gốc biển, lục địa xen kẽ và được chia thành 2 phần.

Footer Page 24 of 148.


Header Page 25 of 148.

11

Phần trên có chiều dày khoảng 150m là các tầng sét, cát tướng ven biển và đồng
bằng châu thổ; phần dưới dày khoảng 150m là các tầng cát tướng lòng sông và sét
loang lổ tướng hồ (hình 1.1).
Chiều sâu
(m)
0
100
200
300
Đất bề mặt

Bùn sét

Sét dẻo cứng

Cát

Bùn sét lẫn hữu cơ

Sét pha cát

Cát lẫn cuội sỏi

Hình 1.1. Mặt cắt địa chất đại diện ở thành phố Thượng Hải (Trung Quốc)[86]
Mặt cắt trầm tích gồm nhiều lớp có các đặc trưng cơ lý khác nhau, trong đó có
5 tầng chứa nước, phân bố ở các độ sâu: từ 35m đến 45m, dày 10m; từ 60m đến
75m, dày từ 20m đến 30m; từ 110 đến 125m, dày 15m đến 30m; từ 170m đến
180m, dày khoảng 65m và từ 250-260m dày khoảng 20m. Phía trên tầng chứa nước
thứ hai (tầng khai thác chính) là tầng đất yếu.
Lún mặt đất ở thành phố Thượng Hải được báo cáo lần đầu vào năm 1921 với
tốc độ lún trung bình khoảng 21cm/năm. Tính đến năm 1965, tổng độ lún ở thành
phố Thượng Hải khoảng 2,63m [61] [71]. Những nơi bị lún mạnh trùng với trung
tâm của các phễu hạ thấp mực nước, nơi lún nhiều nhất trùng với các khu vực khai
thác nhiều nước từ dưới sâu (tầng thứ hai và thứ ba), những nơi có tầng đất yếu
chiều dày lớn bị lún nhiều hơn những nơi khác.
Bảng 1.1. Độ lún mặt đất các thời kỳ ở Thượng Hải (Trung Quốc)[52] [61] [71] [86]
Chu kỳ
1921-1948 1949-1956 1657-1961 1962-1965
Tốc độ lún thực/ năm(mm)
24
40
110
59
2
Độ lún >500mm (km )
19,3
7,4
66,1
Trên cơ sở nghiên cứu đặc điểm, tính chất cơ lý của các tầng chứa nước, cách
nước, lượng nước khai thác, mực nước bị hạ thấp theo các chu kỳ và so sánh độ lún

Footer Page 25 of 148.