đánh giá điều kiện địa chất thuỷ văn phục vụ công tác thiết kế hệ thống tháo khô xây dựng tầng hầm công trình trường quốc tế việt úc – một phần lô m9, khu a, phú mỹ hưng, nam tp hồ chí minh

MỤC LỤC
TÓM TẮT ...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 5
1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN ......................................................................... 5
1.2. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ............................................ 5
1.2.1. Ngoài nước...................................................................................................... 5
1.2.2. Trong nước...................................................................................................... 6
1.3. THÔNG TIN VỀ KHU VỰC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ............................ 7
1.3.1. Khái quát quy mô, tính chất công trình .......................................................... 7
1.3.2. Đặc điểm vị trí địa lý ...................................................................................... 7
1.3.3. Đặc điểm địa hình địa mạo ............................................................................. 8
1.3.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn ......................................................................... 8
1.3.5. Đặc điểm địa chất khu vực công trình nghiên cứu ......................................... 9
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 12
2.1. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP, TỔNG HỢP, XỬ LÝ TÀI LIỆU, SỐ LIỆU .... 12
2.2. PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH .............................................................................. 14
2.2.1. Phần mềm sử dụng........................................................................................ 14
2.2.2. Lý thuyết mô hình ......................................................................................... 15
2.5.3. Sơ đồ hóa vùng lập mô hình ......................................................................... 22
2.3. PHƯƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH ........................................................ 24
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 25
3.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................. 25
3.1.1. Kết quả quan trắc mực nước xuất hiện ......................................................... 25
3.1.2. Đặc điểm địa chất thủy văn .......................................................................... 25
3.2. MÔ HÌNH DÒNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT ................................................. 29
3.2.1. Xây dựng mô hình ........................................................................................ 29
3.2.2. Giải bài toán ngược ổn định và kiểm định mô hình ..................................... 36
3.2.3. Tính trữ lượng tĩnh từ kết quả của mô hình .................................................. 42
3.2.4. Tính trữ lượng động từ kết quả mô hình....................................................... 43
3.3. KIỂM ĐỊNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TỪ MÔ HÌNH ..................................... 44
3.4. ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP THÁO KHÔ ................................................................ 45

v


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 50

vi


Danh mục từ viết tắt
OH

: Bùn sét lẫn hữu cơ

CL

: Sét dẻo

SC

: Cát mịn lẫn nhiều sét

SC – SM

: Cát mịn đến trung lẫn sét

SP – SM

: Cát mịn cấp phối kém đến bụi

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD

: Tiêu chuẩn xây dựng

ME

: Sai số trung bình

MAE

: Sai số tuyệt đối trung bình

RMS

: Sai số trung bình quân phương

TP.HCM

: Thành phố Hồ Chí Minh

ĐCTV

: Địa chất thủy văn

MNN

: Mực nước ngầm

TCN

: Tầng chứa nước

qh

: Tầng chứa nước lỗ hổng các trầm tích Holocen

qp3

: Tầng chưa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen trên

qp 2-3

: Tầng chưa nước lỗ hổng các trầm tích Pleistocen giữa – trên

OW1

: Giếng quan trắc 1

OW2

: Giếng quan trắc 2

OW3

: Giếng quan trắc 3

vii


Danh mục bảng
Bảng 2.1: Bảng TCVN liên quan đến khảo sát địa chất thủy văn ................................. 12
Bảng 2.2: Bảng thông tin lỗ khoan thu thập để làm tài liệu tham khảo ........................ 14
Bảng 2.3: Dữ liệu lượng mưa của TP.HCM tại trạm Tân Sơn Hòa (2005-2010) ......... 20
Bảng 2.4: Bảng phân vùng của rạch Cả Cấm ................................................................ 21
Bảng 2.5: Bảng kết quả hệ số thấm từ thí nghiệm bơm hút .......................................... 21
Bảng 2.6: Bảng hệ số nhả nước đàn hồi và trọng lực của đất đá .................................. 22
Bảng 2.7: Bảng tổng độ lỗ rỗng của đất đá các tầng chứa nước ................................... 22
Bảng 3.1: Bảng kết quả quan trắc nước dưới đất .......................................................... 25
Bảng 3.2: Bảng đặc điểm địa chất thủy văn các tầng chứa nước nghiên cứu ............... 27
Bảng 3.3: Bảng các thông số địa chất thủy văn của các tầng chứa nước ...................... 31
Bảng 3.4: So sánh giữa cốt cao mực nước mô hình tính toán và mực nước quan trắc
thực tế ............................................................................................................................ 36
Bảng 3.5: Bảng thống kê tính cốt cao mực nước áp lực H............................................ 43
Bảng 3.6: Bảng thống kê các thông số để tính trữ lượng tĩnh ....................................... 43
Bảng 3.7: Bảng tính trữ lượng tĩnh của các tầng chứa nước ......................................... 43
Bảng 3.8: Bảng tính gradient áp lực I của các tầng chứa nước ..................................... 44
Bảng 3.9: Bảng so sánh kết quả trữ lượng động tính toán và lưu lượng bơm hút tại lỗ
khoan thí nghiệm ........................................................................................................... 44

viii


Danh mục hình
Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu lô M9, Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP.HCM ............. 8
Hình 1.2: Mặt cắt địa chất công trình trường quốc tế Việt Úc tuyến HK1-HK2 .......... 11
Hình 2.1: Bản đồ địa chất thủy văn tỉ lệ 1:200.000 của TP.HCM ............................... 13

Hình 2.2: Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến I-I’ và II-II’ của TP.HCM .......................... 14
Hình 2.3: Phần mềm Visual Modflow phiên bản 2.8 .................................................... 15
Hình 2.4: Sơ dồ giải hệ phương trình sai phân .............................................................. 17
Hình 2.5: Mô phỏng biên sông trong Visual Modflow ................................................. 19
Hình 3.1: Một mảnh thuộc quận 7 trong bản đồ địa chất thủy văn TP.HCM tỉ lệ
1:200.000 ....................................................................................................................... 28
Hình 3.2: Bản đồ địa chất thủy văn khu vực công trình nghiên cứu ............................. 29
Hình 3.3: Thiết lập lưới sai phân hữu hạn ..................................................................... 30
Hình 3.4: Mặt cắt dọc theo hướng Bắc – Nam của mô hình ......................................... 30
Hình 3.5: Nhập hệ số thấm vào mô hình ....................................................................... 31
Hình 3.6: Nhập hệ số nhả nước vào mô hình ................................................................ 32
Hình 3.7: Gán biên không hoạt động và biên sông cho lớp 1 ....................................... 32
Hình 3.8: Gán biên không đổi H = const ở phía Đông Nam ......................................... 33
Hình 3.9: Nhập mực nước quan trắc thực tế tại giếng OW1 vào mô hình .................... 35
Hình 3.10 Nhập mực nước quan trắc được từ giếng OW2 vào mô hình ...................... 35
Hình 3.11: Nhập mực nước quan trắc được từ giếng OW3 vào mô hình ..................... 36
Hình 3.12: Thống kê kết quả sai số khi giải bài toán ngược ổn định ............................ 37
Hình 3.13: Đường đẳng mực nước của TCN Holocen (qh) .......................................... 38
Hình 3.14: Đường đẳng mực nước của TCN Pleistocen trên (qp3)............................... 39
Hình 3.15: Đường đẳng mực nước của TCN Pleistocen giữa – trên (qp2-3) ................. 40
Hình 3.16: Hướng dịch chuyển của nước ở tầng Holocen (qh) .................................... 41
Hình 3.17: Hướng dịch chuyển của nước ở tầng Pleistocen trên (qp3) ......................... 41
Hình 3.18: Hướng dịch chuyển của nước ở tầng Pleistocen giữa – trên (qp2-3)............ 42

ix


TÓM TẮT
Khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng, thuộc quận 7 là cửa ngõ phía Nam của Thành
phố Hồ Chí Minh – nơi mở cửa thông thương phát triển của thành phố với các khu vực

khác trong và ngoài nước. Hiện nay trên địa bàn khu đô thị Phú Mỹ Hưng đã và đang
xuất hiện những chung cư, cao ốc và trường học điển hình như trường Quốc tế RMIT,
trường Quốc tế Nhật Bản, trường Quốc tế Hàn Quốc,… Bên cạnh đó, quy hoạch và
phát triển không gian ngầm trên địa bàn TP.HCM là một vấn đề thu hút sự quan tâm
của đông đảo người dân và cơ quan chức năng trong đó cũng không ngoại lệ khu vực
quận 7. Các nhà đầu tư và kỹ sư trong lĩnh vực thiết kế công trình có không gian ngầm
đã triển khai rất nhiều biện pháp để khai thác triệt để những dự án nhà cao tầng trên
địa bàn thành phố cũng như khu vực khu đô thị cao cấp Phú Mỹ Hưng. Bằng việc khảo
sát địa chất nói chung và khảo sát địa chất thủy văn nói riêng, những đặc tính cơ lý về
đất đá cùng sự vận động của các tầng chứa nước bên dưới đất nền đã được đánh giá để
thuận lợi hơn trong việc khai thác không gian ngầm nhà cao tầng.
Đồ án “Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn phục vụ công tác thiết kế hệ
thống tháo khô xây dựng tầng hầm công trình trường Quốc tế Việt Úc – Một phần
lô M9, khu A, Phú Mỹ Hưng, Nam TP. Hồ Chí Minh” chú trọng vào những nội dung
sau đây:
- Đánh giá được sự tồn tại và nhận diện được các tầng chứa nước bên dưới lớp
đất nền khu vực công trình xây dựng.
- Đánh giá được những đặc điểm thủy địa hóa của nước dưới đất khu vực công
trình xây dựng.
- Dùng phương pháp mô hình hóa để thiết lập lại khu vực thực tế bằng mô hình
số học, nhằm chính xác hóa những thông số trong thực tế và xác định được hướng vận
động của nước dưới đất.
- Tính được trữ lượng tĩnh tự nhiên và trữ lượng động tự nhiên của các tầng
chứa nước.
- Nhận định xem đất nền có cần tháo khô hay không và khả năng ứng dụng của
đồ án cho những khu vực khác.

1

Đồ án được trình bày qua ba chương được trình bày cụ thể như sau:
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Một số khái niệm cơ bản
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
1.3. Thông tin về khu vực công trình nghiên cứu
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp, xử lý tài liệu, số liệu
2.2. Phương pháp mô hình
2.3. Phương pháp kiểm định mô hình
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đặc điểm địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu
3.2. Mô hình dòng chảy nước dưới đất
3.3. Đề xuất biện pháp tháo khô

2


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đồ án tốt nghiệp
Nước dưới đất ảnh hưởng rất lớn đến việc xây dựng và khai thác các công trình
công nghiệp và dân dụng theo hai hướng. Thứ nhất, ảnh hướng đến việc thi công, xây
dựng công trình như nước chảy vào hố móng, cát chảy, trượt, bục nước đột ngột,.. Thứ
hai, ảnh hưởng đến việc sử dụng và độ ổn định của công trình như gây ẩm ướt các tầng
dưới, phá hủy phần chìm, biến dạng công trình do lún hoặc xói ngầm[6].
Trong xây dựng công trình, phần quan trọng nhất để công trình có thể tồn tại
bền vững chính là nền công trình và cụ thể là hố móng của công trình đó. Hố móng
được đào trong điều kiện đất yếu, mực nước dưới đất cao và các điều kiện phức tạp
khác có thể gây ra nhiều bất lợi. Và để có thể hạn chế được những bất lợi đó thì việc
đánh giá điều kiện địa chất thủy văn là vô cùng cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu xây dựng công trình bền vững, khảo sát đánh giá điều kiện

địa chất thủy văn đã trở thành một yêu cầu cấp thiết mà khi xây dựng công trình nhất
định phải tiến hành khảo sát. Trên cơ sở phân tích tầm quan trọng của việc đánh giá
đặc điểm ĐCTV cho việc xây dựng công trình ngầm, đề tài “Đánh giá điều kiện địa
chất thủy văn phục vụ công tác tháo khô xây dựng tầng hầm công trình trường
Quốc tế Việt Úc – Một phần lô M9, khu A, Phú Mỹ Hưng, Nam TP. Hồ Chí Minh”
đã được lựa chọn để làm đề tài đồ án tốt nghiệp.

2. Mục tiêu của đồ án tốt nghiệp
- Đánh giá các điều kiện địa chất thủy văn ở một phạm vi nhỏ phục vụ xây dựng
công trình;
- Kiểm chứng lại những điều điện địa chất thủy văn tại khu vực công trình
nghiên cứu để đánh giá sức ảnh hưởng đến công tác thi công hố móng ;
- Lựa chọn phương án tháo khô hợp lý cho hố móng với những điều kiện đã xác
định.

3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu: Điều kiện địa chất thủy văn phục vụ cho xây dựng
tầng hầm.

3


 Phạm vi nghiên cứu:
 Về không gian: Hố móng của công trình: Trường Quốc tế Việt Úc – Một
phần lô M9 – Khu A Phú Mỹ Hưng – Nam TP.HCM.
 Về nội dung: Đánh giá điều kiện địa chất thủy văn tại khu vực xây công
trình: mực nước xuất hiện, các tầng chứa nước dưới độ sâu quan sát, đặc điểm địa chất
thủy văn của các tầng chứa nước. Bên cạnh đó, sử dụng phần mềm để mô hình hóa
nước dưới đất tại khu vực công trình nghiên cứu. Sau đó, từ kết quả của mô hình, tiến
hành tính trữ lượng tĩnh và trữ lượng động tự nhiên của các tầng chứa nước.

4. Phương pháp nghiên cứu
Trong đồ án này, các phương pháp sử dụng để nghiên cứu được trình bày như
sơ đồ dưới đây:

Phương pháp thu thập,
tổng hợp, xử lý tài
liệu, số liệu

Phương pháp mô
hình

Phương pháp kiểm
định mô hình

Sơ đồ 1: Thống kê các phương pháp nghiên cứu được sử dụng

4


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Trong khảo sát xây dựng nói chung và khảo sát địa chất công trình nói riêng thì
nghiên cứu địa chất thủy văn là một công tác nhất định phải tiến hành, để chi tiết hóa
và dự đoán khả năng biến đổi điều kiện địa chất thủy văn trong quá trình xây dựng và
sử dụng công trình.
Địa chất thủy văn là một ngành khoa học nghiên cứu về nguồn gốc thành tạo,
quy luật phân bố, tính chất vật lý và thành phần hóa học, động lực và động thái của
nước dưới đất. Các dạng công tác của khảo sát địa chất thủy văn phục vụ cho xây dựng

bao gồm: khoan, lấy mẫu thí nghiệm; thực hiện các thí nghiệm trong phòng và hiện
trường để xác định các thông số địa chất thủy văn; quan trắc mối quan hệ thủy lực giữa
các tầng chứa nước và với nước mặt, quan trắc động thái của nước dưới đất ở khu vực
công trình nghiên cứu. Với những dạng công tác đó thì mục đích của nghiên cứu điều
kiện địa chất thủy văn trong báo cáo này là xác định các tầng chứa nước ở khu vực
công trình xây dựng, đánh giá chất lượng của nước thông qua đặc điểm thủy địa hóa
của nước và sức ảnh hưởng của nước đến việc xây dựng công trình đó, đặc biệt là hố
móng của công trình.
Hố móng là một dạng công trình khai đào, độ sâu phụ thuộc vào yêu cầu của chủ
đầu tư. Hố móng được đào trong điều kiện đất yếu, mực nước dưới đất cao và các điều
kiện phức tạp khác có thể gây ra nhiều bất lợi như trượt lở đất, mất ổn định hố móng,
đẩy bùng hố móng, rò rỉ nước vào kết cấu,….làm hư hại hố móng, đe dọa đến sự ổn
định của công trình[5]. Để đối phó với nước, cần một hệ thống các biện pháp liên kết
chặt chẽ với nhau như chắn đất, chống giữ, ngăn nước, hạ thấp mực nước, lựa chọn và
tăng cường khả năng chống ăn mòn của bê tông cốt thép.
1.2. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.2.1. Ngoài nước
Nhật Bản có một hệ thống các Tiêu chuẩn công nghiệp đối với thí nghiệm đất
trong đó có thí nghiệm thấm với đất bão hòa (JIS A1218:2009); Tiêu chuẩn công
nghiệp đối với điều tra nước dưới đất như phương pháp đo mực nước dưới đất trong
5


hố đào (JGS 1311-2012) và trong giếng khoan (JGS 1312 – 2012), thí nghiệm xác định
các thông số thủy văn (JGS 1314 – 2012), thí nghiệm bơm hút hiện trường (JGS 1315
– 2012),…
Anh đã đưa ra tài liệu BS8102 – “Quy tắc thực hiện bảo vệ các cấu trúc dưới
mặt đất chống lại nước dưới đất” gồm những nội dung sau: Vật liệu chống thấm cho
kết cấu, kết cấu xây dựng kín nước và xây dựng khoang thoát nước. Quy tắc đó cũng
bao gồm việc đánh giá điều kiện nước dưới đất, đánh giá rủi ro và lựa chọn phương án

thoát nước bên ngoài cấu trúc.
Ở Mỹ, một chuỗi những tài liệu kỹ thuật về nước dưới đất (GWPDs) đã được
đưa ra trong Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, luật Tài nguyên nước. Các quy trình kỹ thuật
này được viết để đáp ứng nhu cầu về nhiều khía cạnh của khoa học nước dưới đất, bao
gồm thiết lập điểm và điểm đo, đo mực nước và đo lượng nước thoát ra, phục vụ cho
khảo sát địa chất thủy văn và cũng giúp ích cho công tác xây dựng công trình.
Một số đề tài nghiên cứu tiêu biểu có thể kể tên như:
- Các điều kiện địa chất thủy văn ở Sahel Hasheesh, Đông Sa mạc, Ai Cập –
Mohamed A. Abdalla, Hatem M. Mekhemer, Walid Abdallah Mabrou – 2016. Đề tài
nghiên cứu về cách xác định sự phân bố của nước dưới đất cùng những đặc điểm thủy
địa hóa của nước tại Sahel Hasheesh.
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các đặc tính địa động lực và địa chất thủy văn
lên bề mặt đất tại In Salah, Algeria - P. Newell, H. Yoon, M.J. Martinez, J.E. Bishop,
S.L. Bryant – 2016.
- Môi trường địa chất thủy văn trong xây dựng đường hầm của dự án thủy điện
Tseng –Wen, Đài Loan - Feng-Rong Yang, Cheng-Haw Lee, Wen-Jui Kung, Hsin-Fu
Yeh – 2009.
1.2.2. Trong nước
Một số những nghiên cứu khoa học về đánh giá điều kiện địa chất thủy văn
phục vụ cho xây dựng công trình tại Việt Nam có thể kể đến:
- Địa chất thủy văn – địa chất công trình vùng hồ và ngoại vi thủy điện Sơn La
– Hồ Vương Bính, Phạm Văn Hàn, Bùi Xuân Phẩm, Phạm Văn Thanh, Bùi Văn Thứ,
Quách Đức Tín, Bùi Hữu Việt – 1999.

6


- Nghiên cứu điều kiện địa chất thủy văn của hai huyện miền núi Khánh Sơn và
Khánh Vĩnh. Đề xuất giải pháp xây dựng các công trình giao thông, thủy lợi bền vững
– Vũ Ngọc Trân – 2010.

1.3. THÔNG TIN VỀ KHU VỰC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU
1.3.1. Khái quát quy mô, tính chất công trình
Tên công trình: Trường quốc tế Việt Úc
Địa điểm: Một phần khu M9, khu A, Phú Mỹ Hưng, phía Nam, TP. Hồ Chí
Minh.
Công tác khảo sát địa chất công trình do Liên hiệp Địa chất công trình – xây dựng
và Môi trường tổ chức thực hiện như sau:
- Công tác khảo sát hiện trường do tổ thi công thực hiện;
- Công tác thí nghiệm do phòng thí nghiệm LAS-XD 290 thực hiện;
- Công tác hoàn chỉnh hồ sơ, báo cáo thuyết minh do phòng kỹ thuật thực hiện;
Thành phần, khối lượng các loại công việc:
- Khoan 02 hố khoan tại vị trí dự kiến xây dựng mới;
- Lấy mẫu đất nguyên dạng để thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý với tần suất
02m/mẫu, lấy mẫu nước để thí nghiệm hóa lý mỗi hố 2 mẫu.
1.3.2. Đặc điểm vị trí địa lý
Công trình trường quốc tế Việt Úc được xây dựng tại lô M9, thuộc khu A của
khu đô thị Phú Mỹ Hưng, quận 7. Ngôi trường nằm bên đường Tân Phú, thuộc phường
Tân Phú. Phía Bắc là cầu Cả Cấm và ban quản lý khu Nam M.A.S.D, phía Nam là
trường Nhật Bản, phía Tây là đại lộ Tân Phú, phía Đông là sông Cả Cấm và cũng ranh
giới của khu A Phú Mỹ Hưng với vùng khác.

7


Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu lô M9, Phú Mỹ Hưng, Quận 7, TP.HCM
1.3.3. Đặc điểm địa hình địa mạo
Phú Mỹ Hưng trước đây vốn là một vùng đầm lầy với hệ thống kênh rạch chiếm
tới 78% (1990). Tuy nhiên dần dần theo thời gian với sự tập trung khai thác khu vực
đầm lầy này của tập đoàn Phú Mỹ Hưng thì địa hình khu vực đã thay đổi chóng mặt.
Hệ thống kênh rạch chỉ còn 12% (2012) và địa hình bị cao lên do đất đắp tạo thành.

Khu vực trường Việt Úc (M9 Phú Mỹ Hưng) có độ cao địa hình khoảng 0,9m so với
mực nước biển (theo bản đồ địa chất thủy văn TP.HCM tỉ lệ 1:200.000).
1.3.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn
Với vị trí địa lý thuộc địa phận thành phố Hồ Chí Minh nên đặc điểm khí tượng
của khu vực công trình xây dựng được đánh giá theo đặc điểm khí tượng của thành
phố Hồ Chí Minh. Khu vực có hai mùa là mùa mưa và mùa khô. Nhiệt độ trung bình là
27oC, nhiệt độ thấp nhất là 13,8oC và nhiệt độ cao nhất là 40oC. Lượng mưa bình quân
năm là 1.940,79mm, tổng lượng bốc hơi trung bình năm là 1.130mm (1997-2008).
Xung quanh công trình có sông Cả Cấm, rạch Đĩa và sông Nhà Bè. Tuy nhiên
chỉ có sông Nhà Bè là có khả năng quan hệ thủy lực với tầng chứa nước thứ nhất phía
dưới khu vực công trình. Sông Cả Cấm nông, lưu lượng nhỏ nên không có ảnh hưởng
đến các tầng chứa nước bên dưới. Nhánh của sông Nhà Bè có tác động nhỏ tới tầng
chứa nước dưới công trình là nhánh sông Soài Rạp, tương đối nông và có lưu lượng
277,5 m3/s. Nước sông từ Rạch Đĩa chảy theo hướng về phía sông Soài Rạp.

8


1.3.5. Đặc điểm địa chất khu vực công trình nghiên cứu
Dựa vào tài liệu điều tra địa chất lập bản đồ địa chất khoáng sản TP.HCM tỉ lệ
1:50.000 của Liên đoàn bản đồ địa chất miền Nam, các phân vị địa chất tại TP.HCM
được tóm tắt theo thứ tự từ cố tới trẻ như sau:
Giới Mesozoi (Mz)
Hệ Jura, thống giữa – Hệ tầng La Ngà (J2ln)
Các trầm tích La Ngà được phát hiện trong các lỗ khoan sâu ở 250m tại Nhà Bè.
Thành phần thạch học gồm cát kết, bột kết, sét kết màu xám xanh, xám đen, phân lớp
mỏng, có chứa vôi. Bề dày của hệ tầng đạt 600 -900m.
Hệ Jura, thống trên – Hệ Kreka, thống dưới – Hệ tầng Long Bình (J3-K1lb)
Hệ tầng này lộ ra ở Long Bình (Thủ Đức) và Giồng Chùa (Cần Giờ). Bề dày
chung của các trầm tích hệ tầng Long Bình khoảng trên 350m.

Giới Kainozoi (Kz):
Hệ Neogen, thống Miocene, phụ thống trên – Hệ tầng Bình Trưng (N12bt):
Gồm 3 tập:
Tập dưới: Phần dưới gồm cát, sạn sỏi, dày 3,3m. Phần trên gồm sét bột kết màu
nâu, dày 0,5m. Bề dày tập 3,8m.
Tập giữa: cát bột kết màu xám, dày 7,6m.
Tập trên: Sét bột kết màu xám, dày 9,8m.
Hệ tầng dáy 19,4m.
Hệ Neogene, thống Pliocene, phụ thống dưới – Hệ tầng Nhà Bề (N21nb):
Các trầm tích hệ tầng Nhà Bè phân bố ở độ sâu 217 – 330m gồm 2 tập:
Tập dưới: Dày 43,3m.
Tập trên: Cát, sét chứa ít bột màu xám, dày 69,7m.
Hệ tầng Nhà Bè dày từ 15m - 113m.
Hệ Neogene, thống Pliocene, phụ thống trên – Hệ tầng Bà Miêu (N22bm):
Gồm 2 tập:
Tâp dưới (217 – 161m): Gồm hai lớp, dưới là cát, sạn sỏi, bột xám vàng, dày
50m. Trên là bột sét ít cát mịn màu vàng dày 6m.
Tập trên (161 – 120m): Lớp dưới là cát bột màu vàng kẹp bột sét, cát mịn dày
23,5m. Trên là sét bột, cát màu nâu đỏ dày 17,5m. Bề dày tập là 41m.
9


Bề dày chung của hệ tầng là 97m.
Hệ Đệ Tứ, thống Pleistocene, phụ thống dưới – Hệ tầng Trảng Bom (aQ11tb):
Tập dưới: sỏi, sạn, cát thạch anh, bột sét xám càng. Bề dày 10 -15m.
Tập giữa: cát bột màu xám trắng chứa sạn sỏi thạch anh. Bề dày 10 – 16m.
Tập trên: sét bột, cát màu loang lổ, vàng nâu. Bề dày từ 5 – 9m.
Hệ Đệ Tứ - Pleistocene, phụ thống giữa trên – Hệ tầng Thủ Đức (amQ1 2-3 td):
Tập dưới: Cát sạn sỏi màu vàng dày 14m.
Tập trên: Cát thạch anh màu đỏ, dày 13m.

Bề dày chung của hệ tầng là 37m.
Hệ Đệ Tứ, thống Pleistocene, phụ thống trên – Hệ tầng Củ Chi (amQ13cc):
Phần dưới: gồm cuội, sỏi, cát thạch anh dày 2 – 10m.
Phần trên: gồm cát bột dày 5 – 10m.
Hệ Đệ Tứ, thống Holocene, phụ thống dưới giữa – Hệ tầng Bình Chánh (amQ212

bc):
Thành phần gồm: sét pha xám trắng, xám vàng, xám xanh chứa hữu cơ . Bề dày

chung của hệ tầng từ 5 – 10m đến 20 – 30m.
Hệ Đệ Tứ, thống Holocene, phụ thống giữa trên – Hệ tầng Cần Giờ (amQ22-3
cg):
Thành phần gồm: sét, bột màu xám xanh, xám đen chứa nhiều than bùn và cát
hạt mịn, đôi chỗ chứa cát pha, sét pha. Bề dày thay đội từ 5 – 8m.
Các trầm tích hiện đại: gồm sét, bột cát màu xám xanh chứa thực vật dạng phân
hủy. Bề dảy thay đổi từ 2 – 3m, có nơi 4 – 5m.
Địa chất khu vực công trình nghiên cứu thuộc hệ Đệ Tứ. Dựa vào tài liệu hố
khoan khảo sát tại vị trí công trình trường Quốc tế Việt Úc, có thể chia ra thành các
lớp đất sau:
Lớp 1: Bùn sét lẫn hữu cơ, xám xanh, xám thẫm, trạng thái chảy (OH). Nằm ở
độ sâu từ 1.5m – 13.5m.
Lớp 2: Sét dẻo, xám vàng, xám xanh, dẻo cứng (CL). Nằm ở độ sâu từ 15.5m –
21.5m.
Lớp 3: Cát mịn lẫn nhiều sét, xám vàng, mật độ chặt vừa (SC). Nằm ở độ sâu
23.5 m.
10


Lớp 3a: Sét dẻo, xám, xám vàng, dẻo cứng (CL). Nằm ở độ sâu 27m.
Lớp 4: Cát mịn trung lẫn sét, bụi, xám trắng, xám vàng, mật độ chặt vừa (SC –

SM). Nằm ở độ sâu từ 27.5m – 29.5m.
Lớp 4a: Cát mịn cấp phối kém lẫn bụi, xám, xám trắng, mật độ chặt vừa (SP –
SM). Nằm ở độ sâu từ 31.5m – 37.5m.
Lớp 5: Sét dẻo, nâu vàng, nửa cứng (CL). Độ sâu từ 39.5m – 41.5m.
Lớp 6: Cát mịn lẫn sét, bụi, xám, xám trắng, mật độ chặt (SC – SM). Nằm ở độ
sâu từ 42.6m – 65.3m.
Lớp 7: Cát mịn đến trung lẫn sét, bụi, xám, xám trắng, mật độ chặt (SC – SM).
Nằm ở độ sâu từ 65.3m – 68.5m.
Lớp 7a: Sét dẻo lẫn cát, xám vàng, cứng (CL). Nằm ở độ sâu 68.5m – 70m.

Hình 1.2: Mặt cắt địa chất công trình trường quốc tế Việt Úc tuyến HK1-HK2

11


CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. PHƯƠNG PHÁP THU THẬP, TỔNG HỢP, XỬ LÝ TÀI LIỆU, SỐ LIỆU
Thu thập và nghiên cứu tài liệu là một công việc hết sức quan trọng. Các nguồn
tài liệu thu thập được hầu như đều được kiểm chứng và có tính khoa học cao.
 Mục đích của việc thu thập và nghiên cứu tài liệu gồm:
- Giúp

cho người nghiên cứu nắm được phương pháp của các nghiên cứu đã thực

hiện trước đây;
- Làm

rõ hơn đề tài nghiên cứu của mình;

- Giúp

người nghiên cứu có phương pháp luận hay luận cứ chặt chẽ hơn;

- Có

thêm kiến thức rộng, sâu về lĩnh vực đang nghiên cứu;

- Giúp

người nghiên cứu xây dựng luận cứ (bằng chứng) để chứng minh giả

thuyết của mình.
 Các tài liệu cần thu thập trong báo cáo này gồm:
- Các

tiêu chuẩn, thông tư liên quan đến khảo sát địa chất thủy văn phục vụ cho

xây dựng công trình;
Bảng 2.1: Bảng TCVN liên quan đến khảo sát địa chất thủy văn
STT

Ký hiệu

Tên

1

TCVN 4419:1987 Khảo sát cho xây dựng – nguyên tắc cơ bản

2

TCVN 9346:2012

3

4

13/2014/TTBTNMT
TCVN 9903:2014

Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo
vệ chống ăn mòn trong môi trường biển
Quy định kỹ thuật điều tra, đánh giá tài nguyên
nước dưới đất
Công trình thủy lợi, yêu cầu thiết kế, thi công và
nghiệm thu hạ mực nước ngầm
Công trình thủy lợi – yêu cầu về thành phần, khối

5

TCVN 8477:2010

lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự
án và thiết kế

6

46/2000-QĐBCN

Qui phạm hút nước thí nghiệm trong điều tra địa
chất thủy văn
12


7

TCXD 81 : 1981

8

TCVN 6200:1996

9

TCVN 3994:1985

- Tài

Nước dùng trong xây dựng, các phương pháp phân
tích hóa học
Phương pháp thí nghiệm mẫu nước ăn mòn bê tông
Chống ăn mòn trong xây dựng kết cấu bê tông và
bê tông cốt thép phân loại môi trường xâm thực

liệu về vị trí địa lý, đặc điểm kinh tế xã hội, khí hậu, thủy văn, đặc điểm địa

chất công trình, địa chất thủy văn của khu vực công trình xây dựng;
- Bản

đồ địa chất thủy văn TP.HCM 1:200.000 và mặt cắt địa chất thủy văn

TP.HCM tuyến I-I’;
- Tài

liệu về phân tích hóa học nước dưới đất;

Nguồn: Liên đoàn QH và ĐT tài nguyên nước miền Nam
Hình 2.1: Bản đồ địa chất thủy văn tỉ lệ 1:200.000 của TP.HCM
13


Nguồn: Liên đoàn QH và ĐT tài nguyên nước miền Nam
Hình 2.2: Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến I-I’ và II-II’ của TP.HCM
- Thông

tin về các lỗ khoan bơm hút và quan trắc trong đề án khảo sát địa chất

thủy văn của thành phố Hồ Chí Minh;
Bảng 2.2: Bảng thông tin lỗ khoan thu thập để làm tài liệu tham khảo
Toạ độ

STT

1
2

Độ
Trị số
tổng

hạ
khoáng
thấp
X
Y
hoá
(m)
M (g/l)
5O7726 689240 1193689
175
3,00
11,48
4,33
5O7797 686564 1187841 103,5
1,00
7,82
19,21
3,08
Nguồn: Liên đoàn QH và ĐT tài nguyên nước miền Nam
Số hiệu
lỗ
khoan

Chiều
sâu
(m)

Mực
nước
tĩnh

(m)

Lưu
lượng
q
(l/s)

2.2. PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH
2.2.1. Phần mềm sử dụng
Để có thể thực hiện việc mô phỏng mô hình nước dưới đất, bộ phần mềm
Visual Modflow 2.8.2 đã được sử dụng. Bộ phần mêm Visual Modflow là một phần
mềm được cung cấp bởi hãng Waterloo Hydrogeologic Inc. Bộ phần mềm gồm ba
phần mềm chính là Modflow, Modpath và MT3D cùng nhiều module phụ trợ khác [3].
Việc áp dụng mô hình trong đồ án này chủ yếu chỉ đơn giản mô phỏng các tầng
chứa nước nhằm đưa ra được cốt cao mực nước, hướng vận động của nước dưới đất
khu vực công trình nghiên cứu nên việc sử dụng gói Modflow của bộ phần mềm là
một lựa chọn hợp lý.
Vùng nghiên cứu là trường Quốc tế Việt Úc nằm ở tọa độ 10o43’31’’ Bắc và
106o43’48’’ Nam.

14


Khu vực nghiên cứu giới hạn vị trí công trình được rời rạc hóa thành các ô lưới
tính toán để tích phân hệ phương trình cơ bản áp dụng trong mô hình Modflow nhằm
mô tả quá trình động thái nước dưới đất. Từ điệu kiện về địa hình và các tầng chứa
nước, khu vực nghiên cứu được chia thành các ô lưới (cell) với kích thước là 1,2x1,5m
Cụ thể bao gồm 30 cột 40 hàng với 1200 ô lưới.
Hệ số thấm và hệ số nhả nước được thể hiện trong bảng 2.5, mục 2.5.2.4,
chương 2.

Hình 2.3: Phần mềm Visual Modflow phiên bản 2.8
2.2.2. Lý thuyết mô hình
2.5.2.1. Phương trình dòng chảy
Phương trình đạo hàm thể hiện hiện sự biến thiên độ cao mực nước dưới đất
được trình bày như sau:
δ
δx

(Txx

δh
δx

)+

δ
δy

(Tyy

δh
δy

)+

δ
δz

(Tzz

δh
δz

) − W = Ss

δh
δt

(2.1)

Trong đó: Txx, Tyy, Tzz: hệ số dẫn nước theo 3 phương x,y,z;
W=W(x,y,z,t): hàm số phụ thuộc thời gian t và (x,y,z);
h: cốt cao mực nước tại vị trí (x,y,z) tại thời điểm t;
W: giá trị bổ cập hay thoát nước tại thời điểm t ở vị trí (x,y,z);
Ss: hệ số nhả nước;
Từ phương trình (2.1), các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của các lớp chứa
nước được gán vào và tạo thành một mô hình toán học về dòng chảy nước dưới đất.
15


Hàm số cần được giải ra là h(x,y,z,t). Có được hàm số này, đồng nghĩa với việc xác
định được những biến động của dòng chảy, từ đó có thể xác định được hướng của
dòng chảy [3] .
Phương pháp dùng để áp dụng là phương pháp sai phân hữu hạn, biến khu vực
nghiên cứu thành một không gian với nhiều ô lưới mang các giá trị khác nhau. Những
ô nào ở tầng chứa nước hoặc có dòng chảy hoạt động thì nằm trong miền tính còn ô
nào ở vị trí lớp cách nước hoặc ở vùng không hoạt động thì nằm ngoài miền tính.
2.5.2.2. Phương pháp giải
Để giải phương trình (2.1) trên, ta phải tìm hàm số h(x,y,z,t), thoả mãn (2.1) và

thoả mãn các điều kiện biên. Việc tìm lời giải giải tích h(x,y,z,t) cho phương trình
thường là rất khó. Do đó người ta buộc phải giải bằng phương pháp giải gần đúng
được áp dụng ở bài toán này là phương pháp sai phân hữu hạn hay phân chia không
gian liên tục thành các ô không gian hay còn gọi là quá trình rời rạc hoá [3] .
Trên cơ sở cân bằng ô lưới (i, j, k) và các nguồn theo bước thời gian tm-1 đến
tm, chúng ta có được hệ phương trình sai phân tổng quát sau:
m
m
CRi,j-1/2,k( h 
i, j - 1,k - hm
i, j,k ) + CRi,j+1/2,k( h 
i, j+1,k - hm
i, j,k) +
m
m
m
CCi-1/2,j,k( h 
 i-1, j,k - h i,j,k) + CCi+1/2,j,k( h 
 i+1, j,k - hm 
 i, j,k) +
CVi,j,k+1/2( hm
i, j,k+1 - hm i, j,k)+ CVi,j,k-1/2( hm
i, j,k-1 - hm
i, j,k ) +
Pi,j,k
hm I,j,k + Qi,j,k
= Ssi,j,k(∆rj∆ci∆vk)( hm i,j,k- hm - 1 i,j,k)/(tm - tm-1)

(2.2)

Với:
CR, CC, CV - Độ dẫn nước của lớp chứa nước tại ô (i, j, k).
P - Lưu lượng trao đổi đơn vị của hệ thống.
Q -Tổng lượng trao đổi của hệ thống với bên ngoài.
∆rj∆ci∆vk : Khoảng sai phân theo phương x, y, z.
Ss - Hệ số nhả nước và tm, tm-1 là hai bước thời gian kế cận nhau.
Hệ phương trình (2.2) được giải bằng phương pháp lặp, người ta tiến hành chia
nhỏ khoảng thời gian (tm-1,tm), kết quả nhận được là lời giải gần đúng của hệ phương
trình.
16

Khi t tăng lên thì h sẽ thay đổi. Khi h đạt được sự ổn định (∆ht<∆hcp) thì mực
nước đạt được sự cân bằng động và tại đây kết thúc quá trình tính toán.

Hình 2.4: Sơ đồ giải hệ phương trình sai phân
2.5.2.3. Hệ phương trình sai phân
Hệ phương trình sai phân được thành lập dựa trên lý thuyết cân bằng của
Buxines: Tổng dòng chảy đến và chảy đi từ một ô phải bằng sự thay đổi thể tích nước
có trong ô. Giả thiết khối lượng riêng của nước dưới đất là không đổi thì qui tắc cân
bằng dòng chảy cho một ô được thể hiện như sau [3] :
∑𝑖 𝑄𝑖 = 𝑆𝑠

∆ℎ
∆𝑡

∆𝑉

(2.3)

Trong đó:
Qi: lượng nước chảy vào ô (nếu chảy ra thì Q âm);
Ss: hệ số nhả nước;
∆V: thể tích ô;
∆h: giá trị biến thiên h trong thời gian ∆t;

17


2.5.2.4. Điều kiện biên và dữ liệu khí tượng thủy văn
Điều kiện biên

Có ba điều kiện biên chính là MNN tự nhiên (h = const), lưu lượng hút nước
đơn vị của mỗi giếng q = const và lưu lượng bổ sung nước ngầm vào khu vực hố móng
Q = f(∆h). Trong tự nhiên, những biên này được mô tả là sông, biên, kênh thoát, mạch
lộ, tường chắn, đá gốc, thấm xuyên, lỗ khoan hút nước hoặc ép nước [6] .
Các ranh giới bên ngoài chủ yếu của dòng thấm là các khối nước mặt (hồ chứa
nước, sông, kênh,…) và các ranh giới không thấm nước ở nóc và trụ của vỉa. Có ba
điều kiện biên chính là:
Biên loại một: là điều kiện biên mực nước được xác định trước. Trường hợp
này các giá trị mực nước được xác định trước và không đổi.
Cho F là diện tích phân bố của TCN, B là bề rộng của TCN, h là cốt cao mực
nước thì:
F = B.h

(2.4)

Biên loại hai: là điều kiện biên mực nước được xác định trước. Biên này được
gán ở các ô mà lưu lượng dòng chảy qua biên được xác định trước trong bước thời
gian tính toán. Những khu vực không có dòng chảy thì lưu lượng bằng 0.
Trữ lượng tĩnh trọng lực Vtl = Sy.m.F

(2.5)

Trữ lượng tĩnh đàn hồi Vđh = Ss.H.F

(2.6)

Sy - Hệ số nhả nước trọng lực;
Ss - Hệ số nhả nước đàn hồi;
F - Diện tích phân bố tầng chứa nước (m2);
m - Chiều dày trung bình của tầng chứa nước (m);

H - Chiều cao cột áp lực trên mái của tầng chứa nước áp lực (m);
Biên loại ba: là điều kiện biên lưu lượng trên biên phụ thuộc vào mực nước.
Trong biên giới này biết được quan hệ đường thẳng giữa lưu lượng và độ chênh áp lực.
Gradient thủy lực

I=

∆𝐻
𝐿

Trữ lượng động tự nhiên Qtn= KFI

(2.7)
(2.8)

a. Biên sông (River)
Biên loại này được mô phỏng cho dòng chảy giữa lớp chứa nước và nguồn
nước mặt, thường là sông hay hồ. Nó cho phép dòng chảy từ lớp chứa nước vào dòng
18


mặt, hoặc nước cũng có thể chảy từ dòng mặt vào trong lớp chứa nước nhưng nguồn
thấm này không phụ thuộc vào lưu lượng của dòng mặt.

Hình 2.5: Mô phỏng biên sông trong Visual Modflow
b. Biên kênh thoát (Drain)
Biên kênh thoát cũng tương tự như biên sông tuy nhiên không có dòng chảy
vào. Dòng thoát ra kênh Qv sẽ bằng 0 khi mực nước trong ô nhỏ hơn hoặc bằng cốt
cao đáy kênh. Khi mực nước nằm cao hơn đáy kênh thì lưu lượng dòng thoát ra kênh
QD sẽ bằng:

QD= CD(h-d) khi h>d

(2.9)

c. Biên bốc hơi (Evapotranspiration – ET)
Quá trình bốc hơi sẽ không xảy ra khi mực nước trong ô nằm dưới mực nước
bốc hơi cho phép (d). Giá trị mô đun bốc hơi lớn nhất RETM đạt được khi mực nước
trong ô bằng với bề mặt địa hình (hs). Lượng bốc hơi QET sẽ được nội suy tuyến tính
theo công thức:
QET = QETM khi h>hs
Trong đó: QETM = RETM .∆x.∆y

(2.10)

QET = 0 khi h <(hs-d)
QET = QETM [h – (hs-d)]/d khi (hs-d) ≤h≤hs

(2.11)

19


d. Điều kiện biên tổng hợp (General Head Boundary –GHB)
Biên này cũng tương tự như biên sông và biên kênh thoát. Lưu lượng dòng
thấm qua biên được tính theo công thức:
Qb = Cb(hb-h)

(2.12)

Sức cản thấm Cb cũng tương tự như sức cản thấm đáy lòng biểu thị sức cản

dòng chảy giữa biên và lớp chứa nước.
e. Lỗ khoan hút nước hoặc ép nước (Well)
Lưu lượng của các lỗ khoan trong ô lưới được đặt lỗ khoan là lưu lượng tổng
cộng. Lưu lượng tổng cộng (QWT) là tổng lưu lượng của các lỗ khoan đặt trong các
lớp chứa nước khác nhau (∑Ti,j,k). Lưu lượng đơn lẻ của mỗi lớp chứa nước được
tính theo công thức :
Qi,j,k = Ti,j,k (QWT/∑Ti,j,k)

(2.13)

Trong đó:
Ti,j,k : hệ số dẫn nước của lớp chứa nước;
∑Ti,j,k: hệ số dẫn nước tổng cộng cho tất cả các lớp mà lỗ khoan khoan qua;
Tính hoàn chỉnh hay không hoàn chỉnh của lỗ khoan được mô phỏng bằng việc
xác định vị trí đoạn ống lọc nằm trong lớp chứa nước.
Dữ liệu khí tượng thủy văn
Dữ liệu khí tượng thủy văn thu thập trong đồ án này gồm dữ liệu lượng mưa
của TP.HCM, lưu lượng sông Cả Cấm thuộc khu vực quận 7 cùng các thông số địa
chất thủy văn được xác định từ thí nghiệm và tính toán.
Bảng 2.3: Dữ liệu lượng mưa của TP.HCM tại trạm Tân Sơn Hòa (2005-2010)
Lượng mưa

2005

2007

2008

2009

2010

Cả năm

1.742,8

2.340,0

1.813,1

1979,9

2.019,2

Tháng 1

-

0,4

9,5

0,3

23,0

Tháng 2

-

-

1,5

21,4

-

Tháng 3

-

54,3

58,9

57,8

3,9

Tháng 4

9,6

7,7

127,0

187,0

9,9

Tháng 5

143,6

327,9

246,9

318,5

8,8

Tháng 6

273,9

188,8

147,2

82,3

160,0

Tháng 7

228,0

414,3

331,2

223,0

294,3

Tháng 8

146,3

301,0

297,8

323,9

400,6
20