Nghiên cứu phương pháp đánh giá định lượng điều kiện địa chất công trình phục vụ xây dựng tuyến đường sắt đô thị đoạn nhổn ga hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
-------------------------------------------

HOÀNG ĐỨC HẢI

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỊNH LƯỢNG
ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH PHỤC VỤ XÂY DỰNG
TUYẾN ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ ĐOẠN NHỔN – GA HÀ NỘI

Ngành : Kỹ thuật địa chất
Mã số

: 60520501

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TSKH. Trần Mạnh Liểu

HÀ NỘI - 2013


-1-

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Hoàng Đức Hải


-2-

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan………………………………………………………………….1
Mục lục………………………………………………………………………..2
Danh mục các bảng ..…………………………………………………………5
Danh mục các hình vẽ...………………………………………………………7
Các phụ lục kèm theo ...………………………………………………………8
MỞ ĐẦU …………………………………………………………………….9
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỊNH LƯỢNG
ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH PHỤC VỤ XÂY DỰNG CỦA
BONDARIC G.K VÀ PENDIN B.B ...………………………….…………12
1.1. Tổng quan về phương pháp phân vùng đánh giá điều kiện địa chất cơng
trình………………………………………………………………………….12
1.2. Phương pháp phân vùng đánh giá định lượng các yếu tố điều kiện địa
chất cơng trình ……………………………………………………………….13
1.2.1. Luận chứng hàm mục tiêu và các yếu tố điều ki ện ĐCCT………14
1.2.2. Lượng hoá các yếu tố điều kiện ĐCCT ………………………….15
1.2.3. Xây dựng mơ hình trường biến đổi các tham số điều kiện ĐCCT .17
1.2.4. Xác định tỷ trọng các tham số điều kiện ĐCCT. .……………….17
1.2.5. Chuẩn hóa các tham số điều kiện ĐCCT ...………………...……19
1.2.6. Tính tốn chỉ tiêu tích hợp các tham số điều kiện ĐCCT và xây
dựng mơ hình trường biến đổi chỉ tiêu tích hợp …………………………..…20

1.2.7. Phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT …………….....20
CHƯƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY
VĂN KHU VỰC HÀ NỘI …………………………………………………21
2.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất……………………………………………...21


-32.1.1.Thống Pleistoxen dưới, tầng Lệ Chi (aQ1lc)…………………….…21
2.1.2.Thống Pleistoxen giữa – trên, tầng Hà Nội (aQ11hn)………………22
2.1.3.Thống Pleistoxen trên, tầng Vĩnh Phúc (aQ 12vp)……………..…....23
2.1.4.Thống Holoxen phụ tầng dưới - giữa, tầng Hải Hưng (Q21-2hh)…...23
3.1.5.Thống Holoxen phụ tầng trên, tầng Thái Bình (aQ23tb)…………...25
2.2. Kiến tạo…………………………………………………………………26
2.2.1.Các hệ thống đứt gãy ……………………………….……………....26
2.2.2. Động đất …………………………………………………………...28
2.2.3.Khe nứt hiện đại …………………………………………….……...28
2.3. Đặc tính địa chất cơng trình của đất đá ...…………….………………...29
2.4. Đặc điểm địa chất thủyvăn….………………………………...………...35
2.4.1.Tầng chứa nước Holoxen (qh) ………………………..……………35
2.4.2.Tầng cách nước thứ nhất …………………...………………………36
2.4.3.Tầng chứa nước Pleistoxen trên (qp 2) ……………………...………37
2.4.4.Tầng cách nước thứ hai ………………………………….…………37
2.4.5.Tầng chứa nước Pleistoxen dưới (qp 1) ………………….…………37
CHƯƠNG 3 : ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH TUYẾN ĐƯỜNG
SẮT ĐƠ THỊ ĐOẠN NHỔN – GA HÀ NỘI …………………………….40
3.1. Đặc điểm tuyến đường sắt đô thị số 3 đoạn Nhổn- Ga Hà Nội…………40
3.2.Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý c ủa các lớp đất đá ……………..…44
3.3.Đặc điểm địa chất thủy văn……………………………………..……….56
CHƯƠNG 4 : ĐÁNH GIÁ ĐỊNH LƯỢNG ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT
CƠNG TRÌNH PHỤC VỤ XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG SẮT ĐƠ THỊ
ĐOẠN NHỔN – GA HÀ NỘI ……………………………………………..57

4.1. Đánh giá định lượng điều kiện địa chất cơng trình phục vụ xây dựng
đoạn chạy trên cao của tuyến đường sắt Nhổn-ga Hà Nội …………..…..….57
4.1.1. Luận chứng hàm mục tiêu và các yếu tố điều kiện ĐCCT.……...57


-44.1.2. Lượng hoá các yếu tố điều kiện ĐCCT .………………………...58
4.1.3. Xây dựng mơ hình trường biến đổi các tham số điều kiện ĐCCT .58
4.1.4. Xác định tỷ trọng các yếu tố điều kiện ĐCCT. ………………..…60
4.1.5. Chuẩn hóa các yếu tố điều kiện ĐCCT. …………………………64
4.1.6. Tính tốn chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT và xây dựng
mơ hình trường biến đổi chỉ tiêu tích hợp. ………………………………….66
4.1.7.Phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT. ………………66
4.2. Đánh giá định lượng điều kiện địa chất cơng trình phục vụ xây dựng đoạn
đi ngầm của tuyến đường sắt Nhổn-ga Hà Nội…….………………………..67
4.2.1. Luận chứng hàm mục tiêu và các yếu tố điều kiện ĐCCT ……...67
4.2.2. Lượng hoá các yếu tố điều kiện ĐCCT. ………………………...68
4.2.3. Xây dựng mơ hình trường biến đổi các tham số điều kiện ĐCCT .68
4.2.4. Xác định tỷ trọng các yếu tố điều kiện ĐCCT. …………………..70
4.2.5. Chuẩn hóa các yếu tố điều kiện ĐCCT. …………………………74
4.2.6. Tính tốn chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT và xây dựng
mơ hình trường biến đổi chỉ tiêu tích hợp. ……………………………….…75
4.2.7. Phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT. ………………75
KẾT LUẬN ……………………………………………...……………..…..77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………...79
PHỤ LỤC


-5DANH MỤC CÁC BẢNG
STT Bảng

Tên bảng

Trang

1

1.1

Dung trọng riêng chuyển đổi của các loại đất

16

2

1.2

Ma trận các hệ số tương quan cặp đôi

18

3

3.1

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 2

45

4

3.2

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 3

46

5

3.3

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 4

48

6

3.4

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 5

49

7

3.5

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 6

50

8

3.6

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 7

51

9

3.7

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 8

53

10

3.8

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 9

54

11

3.9

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 10

55

12

3.10

Mực nước trong các hố khoan

56

13

4.1

14

4.2

15

4.3

16

4.4

Phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT phục
vụ xây dựng tuyến đường trên cao

66

17

4.5

Số liệu tính tốn các yếu tố ảnh hưởng tại vị trí các hố
khoan (đoạn đi ngầm)

72

18

4.6

Ma trận hệ số tương quan cặp đôi giữa các yếu tố
điều kiện ĐCCT và hàm mục tiêu (đoạn đi ngầm)

73

Số liệu tính tốn các yếu tố ảnh hưởng tại vị trí các hố
khoan( đoạn trên cao)
Ma trận hệ số tương quan cặp đôi giữa các yếu tố
điều kiện ĐCCT và hàm mục tiêu (đoạn trên cao)
Các tham số điều kiện ĐCCT đã được chuẩn hóa (đoạn
trên cao)

62
63
65

-6-

19

4.7

Các tham số điều kiện ĐCCT đã được chuẩn hóa (đoạn
đi ngầm)

74

20

4.8

Phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT phục
vụ xây dựng tuyến đi ngầm

76


-7DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT Hình

Tên hình vẽ

Trang

1

1.1

Sơ đồ tiến hành phân vùng định lượng các yếu tố điều
kiện ĐCCT

14

2

2.1

Tuyến mặt cắt địa chất cơng trình thành phố Hà Nội

32

3

2.2

Mặt cắt địa chất cơng trình tuyến VI - VI

33

4

2.3

Chú giải mặt cắt địa chất cơng trình

34

5

3.1

6

3.2

7

3.3

Phân đoạn 3: Đường vành đai 2 – Khách sạn Deawoo

42

8

3.4

Phân đoạn 4: Khách sạn Deawoo – Ga Hà Nội

43

9

3.5

Hướng tuyến Metro

44

10

4.1

Đồ thị biến đổi tham số Is (đoạn trên cao)

59

11

4.2

Đồ thị biến đổi tham số c (đoạn trên cao)

59

12

4.3

Đồ thị biến đổi tham số Cd (đoạn trên cao)

59

13

4.4

Đồ thị biến đổi tham số Ntb (đoạn trên cao)

60

14

4.5

Đồ thị biến đổi tham số φ (đoạn trên cao)

60

15

4.6

Đồ thị biến đổi tham số c (đoạn đi ngầm)

69

16

4.7

Đồ thị biến đổi tham số φ (đoạn đi ngầm)

69

17

4.8

Đồ thị biến đổi tham số hđ.yếu (đoạn đi ngầm)

68

18

4.9

Đồ thị biến đổi tham số Cd (đoạn đi ngầm)

70

19

4.10 Đồ thị biến đổi tham số H (đoạn đi ngầm)

Phân đoạn 1: Nhổn trên đường RN32 - Đường vành
đai 3
Phân đoạn 2: Đường vành đai 3 – Xuân Thủy, Cầu
Giấy

41
42

70

-8CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO
Phụ lục 1: Bản đồ trầm tích Đệ Tứ khu vực Hà Nội
Phụ lục 2: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất
Phụ lục 3: Mặt cắt địa chất cơng trình dọc tuyến
Phụ lục 4: Biểu đồ áp lực chủ động của đất lên tường chắn
Phần mềm PBC tính tốn sức chịu tải của cọc


-9-

MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Hà Nội là thủ đô nước Việt Nam, cũng là một trung tâm văn hóa, kinh tế,
giáo dục lớn của cả nước. Hà Nội nằm ở vị trí trung tâm của miền Bắc, bên
cạnh con sông Hồng, giao thông từ Hà Nội đến các tỉnh khác tương đối thuận
tiện, bao gồm cả đường không, đường bộ, đường thủy và đường sắt.
Tuy nhiên, trong nội đô, các con phố của Hà Nội thường xuyên bị ùn tắc
do cơ sở hạ tầng còn thấp kém, lượng phương tiện tham gia giao thông quá
lớn.
Nhằm nâng cao năng lực giao thông công cộng, giải quyết được vấn đề tắc
nghẽn giao thơng nghiêm trọng hiện nay, Chính phủ đã phê duyệt xây dựng 8
tuyến đường sắt đô thị. Trong đó tuyến số 3 đoạn Nhổn- Ga Hà Nội nối khu
vực phía Tây với trung tâm thành phố và phía Nam có chiều dài khoảng 12km
gồm 8km chạy nổi trên cao và 4km chạy ngầm. Sẽ có 12 ga được xây dựng
dọc tuyến, trong đó có 4 ga ngầm và 8 ga mặt đất. Lộ trình của tuyến chạy từ
Nhổn - Cầu Diễn - Mai Dịch - Cầu Giấy - Kim Mã - Núi Trúc - Giảng Võ Cát Linh - Quốc Tử Giám và kết thúc tại ga Hà Nội, đi qua địa bàn các quận
Hoàn Kiếm, Đống Đa, Ba Đình, Cầu Giấy và huyện Từ Liêm. Như vậy, tuyến
đường này chạy qua nhiều địa bàn với mức độ phức tạp của điều kiện địa chất
cơng trình (ĐCCT) khác nhau.

Vì vậy đề tài : “Nghiên cứu phương pháp đánh giá định lượng điều
kiện địa chất cơng trình phục vụ xây dựng tuyến đường sắt đô thị đoạn
Nhổn-Ga Hà Nội.” sẽ hệ thống hóa và phân vùng điều kiện ĐCCT phục vụ
tốt cho công tác xây dựng tuyến đường sắt kể trên từ giai đoạn khảo sát đến
thiết kế thi cơng và khai thác sử dụng hiệu quả cơng trình.
2.Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu, áp dụng phương pháp đánh giá định lượng điều kiện ĐCCT


- 10 của Bondaric G.K và Pendin B.B phục vụ cho xây dựng tuyến đường sắt đô
thị đoạn Nhổn-Ga Hà Nội.
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Môi trường địa chất tồn bộ diện tích khu vực dự án xây dựng tuyến đường
sắt đô thị đoạn Nhổn-Ga Hà Nội.
4.Nhiệm vụ nghiên cứu
-Nghiên cứu phương pháp đánh giá định lượng điều kiện ĐCCT của
Bondaric G.K và Pendin B.B để có thể áp dụng khu vực xây dựng tuyến
đường sắt đô thị đoạn Nhổn-Ga Hà Nội.
-Làm sáng tỏ các yếu tố điều kiện ĐCCT của khu vực nghiên cứu
-Áp dụng phương pháp đánh giá định lượng điều kiện ĐCCT để xây dựng
bản đồ phân vùng theo chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT cho tuyến
đường sắt đô thị đoạn Nhổn-Ga Hà Nội.
5.Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện các nhiệm vụ đã nêu trên, cần nghiên cứu các nội dung sau:
-Nghiên cứu cơ sở, nội dung và quy trình đánh giá định lượng điều kiện
ĐCCT phục vụ xây dựng cơng trình theo chỉ tiêu tích hợp các yếu tố của điều
kiện ĐCCT có ảnh hưởng đến giá thành xây dựng cơng trình.
-Nghiên cứu về điều kiện ĐCCT khu vực dự án
-Luận chứng các yếu tố điều kiện ĐCCT khu vực nghiên cứu theo phương
pháp đánh giá định lượng của Bondaric G.K và Pendin B.B

-Tính tốn tỷ trọng của các yếu tố điều kiện ĐCCT và chuẩn hóa các giá trị
của chúng
- Tính tốn chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT và xây dựng bản đồ
phân vùng điều kiện ĐCCT.
6.Các phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục đích và nội dụng nghiên cứu đặt ra, các phương pháp


- 11 nghiên cứu được sử dụng bao gồm:
-Phương pháp thu thập, nghiên cứu và hệ thống hóa tài liệu:
+Các tài liệu cơ sở phương pháp đánh giá định lượng
+Thu thập tài liệu điều kiện tự nhiên khu vực dự án
+Thu thập tài liệu địa chất
-Phương pháp tính tốn: tính tốn tỷ trọng và chỉ tiêu tích hợp của các yếu
tố điều kiện ĐCCT
-Phương pháp xây dựng bản đồ phân vùng điều kiện ĐCCT
7.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
-Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ mức độ phức tạp của điều kiện ĐCCT
khu vực dự án liên quan đến chi phí đầu tư xây dựng, làm cơ sở cho việc thiết
kế khảo sát, thiết kế kỹ thuật và thi công xây dựng tuyến đường sắt đô thị
đoạn Nhổn-Ga Hà Nội.
-Phương pháp có thể áp dụng mở rộng cho nghiên cứu đánh giá định lượng
điều kiện ĐCCT lãnh thổ phục vụ cho các mục tiêu khác nhau và các loại
cơng trình khác nhau.
8.Cơ sở tài liệu
-Tài liệu sử dụng trong luận văn được thu thập từ đề tài nghiên cứu của
Viện Khoa học công nghệ xây dựng: “Nghiên cứu định hướng quy hoạch,
quản lý, sử dụng và khai thác không gian ngầm đô thị Hà Nội”.
-Một số tài liệu khác liên quan được lưu trữ tại Trung tâm nghiên cứu đô
thị, trường Đại học Quốc gia Hà Nội.

-Các tài liệu khảo sát, báo cáo quy hoạch giao thông của Ban quản lý
đường sắt đô thị Hà Nội.
9.Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận được trình bày trong
80 trang với 19 hình vẽ và 20 bảng.


- 12 CHƯƠNG 1
CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỊNH LƯỢNG
ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH PHỤC VỤ XÂY DỰNG CỦA
BONDARIC G.K VÀ PENDIN B.B
1.1.Tổng quan về phương pháp phân vùng đánh giá điều kiện địa chất
cơng trình
Phân vùng địa chất cơng trình ( ĐCCT) là một trong những việc quan trọng
nhất để thể hiện những kết quả nghiên cứu ĐCCT khu vực. Phụ thuộc vào
mục tiêu nghiên cứu mà phân vùng ĐCCT có thể là phân vùng ĐCCT chung
và phân vùng ĐCCT chuyên dụng.
Phân vùng ĐCCT chung thường áp dụng cho nghiên cứu ĐCCT ở tỷ lệ
nhỏ trên cơ sở tổng hợp các thông tin về địa chất, địa mạo, địa hình, địa chất
thuỷ văn, địa chất cơng trình,… khu vực nghiên cứu.
Phân vùng ĐCCT chuyên dụng trước hết phải từ mục đích sử dụng lãnh
thổ cụ thể nào đó. Trên cơ sở đó tiến hành đánh giá tổng hợp các yếu tố điều
kiện ĐCCT phân ra các vùng, khu vực thuận lợi hay bất lợi cho việc sử dụng
lãnh thổ. Phương pháp phân vùng chuyên dụng thường áp dụng cho nghiên
cứu ĐCCT ở tỷ lệ lớn trên cơ sở đánh giá tổng hợp vai trò của các yếu tố
ĐCCT. Đánh giá tổng hợp vai trò của các yếu tố ĐCCT có thể triển khai theo
các phương pháp định tính, bán định lượng và định lượng.
Phân vùng định lượng điều kiện ĐCCT là phương pháp phân chia lãnh thổ
theo mức độ phức tạp (thuận lợi) của điều kiện ĐCCT cho một công tác xây
dựng hay khai thác sử dụng lãnh thổ theo chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều

kiện ĐCCT. Ở đó tỷ trọng tham gia của các yếu tố được xác định định lượng
theo các thuật toán thống kê, trên cơ sở xác định hệ số tương quan cặ p đôi và
hệ số tương quan nhiều chiều của các yếu tố.
Phân vùng định lượng điều kiện ĐCCT có thể phục vụ tốt cho các mục


- 13 đích xây dựng khác nhau: cơng trình ngầm, nhà cao tầng, hệ thống giao
thông,… từ khâu quy hoạch đầu tư đến thiết kế và thi công c ông trình.
1.2.Phương pháp phân vùng đánh giá định lượng các yếu t ố điều kiện địa
chất cơng trình
Điều kiện ĐCCT được hiểu là tổ hợp các yếu tố về cấu trúc và tính chất
ĐCCT của thạch quyển ảnh hưởng tới xây dựng, khai thác và sử dụng lãnh
thổ.
Phương pháp phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT là phương
pháp phân vùng chuyên dụng trên cơ sở tổng hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT
ảnh hưởng đến mục tiêu nghiên cứu cụ thể. Phân vùng định lượng điều kiện
ĐCCT cho xây dựng là phương pháp phân chia lãnh thổ theo mức độ thuận
lợi khác nhau phục vụ mục đích xây dựng nào đó trên cơ sở xác định hàm
mục tiêu và tỷ trọng các yếu tố điều kiện ĐCCT tương ứng.
Thứ tự phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT cho một vùng
lãnh thổ nào đó được tiến hành theo sơ đồ hình 1.1, bao gồm các nhóm chính
như sau:
- Luận chứng hàm mục tiêu và các yếu tố điều kiện ĐCCT
- Lượng hoá các yếu tố điều kiện ĐCCT
- Xây dựng mơ hình trường biến đổi các tham số điều kiện ĐCCT
- Xác định tỷ trọng các tham số điều kiện ĐCCT
- Chuẩn hóa các tham số điều kiện ĐCCT
- Tính tốn chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT
- Xây dựng mơ hình trường biến đổi chỉ tiêu tích hợp
- Phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT

- 14 Luận chứng hàm mục tiêu và
các yếu tố điều kiện ĐCCT

Lượng hóa các yếu tố điều
kiện ĐCCT
Xây dựng mô hình trường
biến đổi các tham số điều
kiện ĐCCT đà được định
lượng
Xây dựng lưới tính toán cơ
sở

Xác định tỷ trọng các tham
số điều kiện ĐCCT

Tính các hệ số tương quan
cặp đôi giữa các tham số

Tính toán các tham số điều
kiện ĐCCT tại các ô mạng

Chuẩn hóa các tham số điều
kiện ĐCCT

Xác định hệ số chuẩn
ò1,ò2,...òn

Xây dựng mô hình trường

biến đổi các tham số điều
kiện ĐCCT

Tính toán chỉ tiêu tích hợp
các yếu tố điều kiện ĐCCT

Xác định hệ số tương quan
nhiều chiều R=r1yò1
+r2yò2+.....r1yò1

Xây dựng mô hình trường
biến đổi chỉ tiêu tích hợp

Tính toán tỷ trọng của các
tham số

Phân vùng định lượng các
yếu tố điều kiện ĐCCT

Hỡnh 1.1: S tin hnh phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT
1.2.1. Luận chứng hàm mục tiêu và các yếu tố điều kiện địa chất cơng
trình
Từ mục tiêu xây dựng cụ thể tiến hành xác định hàm mục tiêu tương ứng.
Hàm mục tiêu là cơ sở để lựa chọn các yếu tố đ iều kiện ĐCCT còn lại của hệ
thống. Với các mục tiêu đánh giá khác nhau thì hàm mục tiêu tương ứng khác


- 15 nhau. Ví dụ: Đối với việc quy hoạch đầu tư xây dựng thì hàm mục tiêu có thể
lựa chọn là hệ số gia tăng giá thành xây dựng, đối với các mục đích nghiên
cứu đánh giá ổn định của cơng trình lớn như (đê, hồ chứa …) thì hàm mục tiêu

có thể lựa chọn là các thơng số đặc trưng cho cường độ phát triển các quá
trình địa chất cơng trình đi kèm, đối với xây dựng các cơng trình ngầm hàm
mục tiêu tương ứng là hệ số gia tăng áp lực ngang của đất…Với những hàm
mục tiêu như vậy thì các yếu tố điều kiện ĐCCT ảnh hưởng đến hàm mục tiêu
tương ứng sẽ được xác định. Hàm mục tiêu được coi như là hàm số của các
yếu tố điều kiện ĐCCT.
Y = f (X1, X2, ….., XN)
ở đây:

Y là hàm mục tiêu (hệ số gia tăng giá thành xây dựng, hệ số gia

tăng áp lực ngang của đất, …)
X1, X2, ….., XN là các yếu tố điều kiện ĐCCT có ảnh hưởng đến
hàm mục tiêu.
1.2.2. Lượng hoá các yếu tố điều kiện ĐCCT
Sau khi đã xác định được hàm mục tiêu và các yếu tố điều kiện ĐCCT,
nội dung tiếp theo của phương pháp là phải lượng hố tồn bộ các yếu tố đã
xác định đó.
Khơng phải tồn bộ các thơng tin về mơi trường địa chất đều biểu diễn
dưới dạng số. Các thơng tin đó cần được lượng hoá và biểu diễn dưới dạng số
để có thể áp dụng các mơ hình tốn sác xuất – thống kê tiếp theo. Việc lượng
hố thơng tin có thể tìm kiếm rất nhiều cách khác nhau, tuy nhiên cũng phải
dựa trên cơ sở thuyết phục. Ví dụ cần phải lượng hoá thành phần thạch học
của đất: cát, cát pha, sét pha, sét. Do khối lượng riêng của các loại đất tương
đối ổn định trong phạm vi hẹp, nên có thể nghĩ tới phương án sử dụng giá trị
trung bình về khối lượng riêng của cá c loại đất để lượng hoá thành phần thạch
học của chúng: cát – 2,65, cát pha – 2,67, sét pha – 2,70, sét – 2,72.


- 16 Một vài ví dụ về phương pháp l ượng hoá một số yếu tố cần thiết như sau:

-Cấu trúc địa chất và thành phần thạch học
Đánh giá mức độ bất đồng nhất về cấu trúc địa chất trên các mặt cắt tại
các vị trí khác nhau có thể sử dụng chỉ tiêu entropy tương đối Hr được xác
định như sau :
Hr =

H
H

H max ln(n)

(1.1)

n

H=   Pi ln( Pi )

(1.2)

i 1

Trong đó: H là entropy của hệ n thành phần
Pi là xác suất trạng thái có mặt của thành phần thứ i của hệ
n là số hợp phần của hệ thống
Thành phần thạch học của đất đá trên mặt cắt có thể sử dụng chỉ tiêu hệ
số phân tán đất đá C d (theo Pendin V.V và Kunxel V.V, 1978)
n

Cd 

d 
i 1
n

i

d
i 1

'
i

(1.3)
i

Trong đó: di là chiều dầy của lớp thứ i trong mặt cắt
i’ là dung trọng riêng chuyển đổi (lớp thứ i) xác định dưới bảng 1.1
n là số lớp đất trong mặt cắt cần khảo sát đánh giá
Bảng 1.1: Dung trọng riêng chuyển đổi của các loại đất
Dung trọng riêng

Dung trọng riêng

 (g/cm3)

chuyển đổi /

Cát

2,65

5

Cát pha

2,67

7

Sét pha

2,70

10

Sét

2,72

12

Tên đất


- 17 - Địa hình - địa mạo
Độ phân cắt địa hình có thể sử dụng khái niệm (chỉ tiêu) entropy cao độ
tuyệt đối P.
n

P =   Pi ln( Pi )

(1.4)

i 1

Pi là xác suất trạng thái có mặt của độ cao tuyệt đối i
n là số điểm.
Độ dốc bề mặt địa hình đặc trưng bằng góc nghiêng trung bình tg 
tg = h.  l / S

(1.5)

tg là góc nghiêng trung bình bề mặt địa hình trong phạm vi ô thứ i
h là cao độ mặt cắt địa hình theo các đường đồng mức
l là tổng chiều dài các đường đồng mức trong diện tích ơ vng thứ i
S là diện tích ơ vng thứ i
Tương tự như vậy cho tất cả những yếu tố điều kiện ĐCCT mà chưa được
biểu diễn dưới dạng các số liệu đo lường. Cịn lại các yếu tố khác, ví dụ địa
chất thuỷ văn có thể lựa chọn chiều sâu mực nước ngầm, chiều sâu phân bố
hay độ dầy tầng chứa nước,…
1.2.3. Xây dựng mơ hình trường biến đổi các tham số điều kiện ĐCCT
Sau khi lượng hố tồn bộ các yếu tố (tham số) điều kiện ĐCCT đã lựa
chọn, nội dung tiếp theo là xây dựng mơ hình trường biến đổi của các tham số
đã được lượng hoá. Việc xây dựng mơ hình kể trên cho mỗi khu vực nhất
định được tiến hà nh tính tốn trên mỗi ơ mạng, sau đó tiến hành vẽ các đường
đẳng trị của tham số đó. Như vậy mơ hình trường biến đổi các tham số điều
kiện ĐCCT sẽ là các bản đồ các đường đẳ ng giá trị của các tham số tương
ứng. Mật độ và di ện tích của các ơ đơn vị trên lướ i cơ sở được thiết kế theo
thông số biến thiên mạnh nhất.
1.2.4. Xác định tỷ trọng các tham số điều kiện ĐCCT

- 18 Việc xác định tỷ trọng của các tham số điều kiện ĐCCT được tính tốn
như sau:
1. Tiến hành kiểm tra các gi ả thuyết về sự phù hợp phân bố các đại lượng
được xem xét với luật phân phối chuẩn.
2. Tính tốn hệ số tương quan cặp đơi giữa tất cả các tham số được xem
xét (ri) và xây dựng ma trận của chúng.
Bảng 1.2: Ma trận các hệ số tương quan cặp đôi

y
a1
a2
a3

y

a1

a2

a3

1

r y1

ry2

1

…..

a n-1

an

ry3

ryn-1

ryn

r 12

r 13

r 1n-1

a 1n

1

r 23

r 2n-1

r 2n

1

r 3n-1

r 3n

1

r (n-1)n

…..
a n-1
an

1

Trong đó: y là hàm mục tiêu phụ thuộc vào đặc điểm của các yếu tố điều kiện
ĐCCT a 1, a 2, ….., an . rij là hệ số tương quan giữa yếu tố điều kiện ĐCCT
thứ i và j, r iy là hệ số tương quan giữa yếu tố điều kiện ĐCCT thứ i và hàm
mục tiêu y
3. Tính các hệ số tiêu chuẩn hoá (  1 ,  2 ... p )
Trong đó (  1 ,  2 ... p )là nghiệm của hệ phương trình sau:


- 19 r1 y   1   2 r21  ...   p rp1
r2 y   1 r12   2  ...   p rp 2

…
…
rpy   1 r1 p   2 r2 p  ...   p

Với rij là hệ số tương quan giữa yếu tố điều kiện ĐCCT thứ i và j, r iy là
hệ số tương quan giữa yếu tố điều kiện ĐCCT thứ i và hàm mục tiêu y
Tính tốn hệ số tương quan nhiều chiều R.
p

R2=  i ryi

(1.6)

i 1

Hệ số tương quan nhiều chiều cho phép xem xét các tham số điều kiện
ĐCCT tham gia phân vùng có hợp lý hay khơng. Thực tế hệ số tương quan
nhiều chiều R >0.75 thì các tham số lựa chọn là đủ, nếu hệ số tương quan
nhiều chiều nhỏ thì chắc chắn trong việc xác định các tham số điều kiện
ĐCCT còn thiếu một số các tham số quan trọng nào đó.
4. Tính tốn tỷ trọng của các tham số điều kiện ĐCCT theo công thức sau:
gi 

 i riy
p

r
i 1

p

Khi đó thì

g

i 1

i

(1.7)

i iy

 1 . Tổng tỷ trọng của các yếu tố điều kiện ĐCCT bằng 1.

1.2.5. Chuẩn hóa các tham số điều kiện ĐCCT
Việc chuẩn hóa lại các tham số điều kiện ĐCCT được hiểu là đưa các tham
số đó về cùng thứ nguyên, về vấn đề này tiến hành cho tất cả các thông số
bằng cách đối với mỗi thông số chia giá trị tính tốn được trên mỗi ơ lưới cho
giá trị lớn nhất của tham số đó trên tồn bộ khu vực nghiên cứu, sau khi chuẩn
hóa lại thì các tham số điều kiện ĐCCT có khoảng giá trị thay đổi từ 0 đến 1.


- 20 1.2.6. Tính tốn chỉ tiêu tích hợp các tham số điều kiện ĐCCT và xây
dựng mơ hình trường biến đổi chỉ tiêu tích hợp
Khi có mơ hình trường biến đổi các tham số điều kiện ĐCCT, thì tiến hành
tính tốn chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT theo công thức sau:
p

I∑   gi R iH

(1.8)

i 1

Trong đó gi là tỷ trọng của yếu tố điều kiện ĐCCT thứ i, R iH là tham số
định lượng của yếu tố điều kiện ĐCCT thứ i đã được chuẩn hóa lại.
Chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT được tính tốn cho tất cả các
ơ cơ sở trên lưới ơ mạng tính tốn, sau đó xây dựng mơ hình trường biến đổi
của nó dưới dạng các đường đẳng giá trị chỉ tiêu tích hợp I∑. . Đó là cơ sở để
tiến hành phân vùng lãnh thổ theo mức độ thuận lợi cho xây dựng.
1.2.7. Phân vùng định lượng các yếu tố điều kiện ĐCCT
Khi có mơ hình trường biến đổi của chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện
ĐCCT và giá trị hàm mục tiêu tương ứng tiến hành phân vùng định lượng các
yếu tố điều kiện ĐCCT dựa trên cơ s ở biến đổi đồng điệu và mối quan hệ giữa
giá trị hàm mục tiêu và chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐCCT. Khu vực
nghiên cứu có thể chia ra nhiều cấp bậc theo mức độ thuận lợi cho xây dựng
như: rất thuận lợi , thuận lợi, tương đối thuận lợi, khơng thuận lợi,rất khơng
thuận lợi,….hoặc có thể chi tiết hơn nữa phụ thuộc vào đặc điểm biến đổi của
chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện và giá trị hàm mục tiêu.


- 21 CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN
KHU VỰC HÀ NỘI
2.1.Đặc điểm cấu trúc địa chất
Theo bản đồ trầm tích Đệ Tứ vùng Hà Nội tỷ lệ 1/50.000 của đồn Địa chất
Hà Nội cơng bố năm 1989 thì trầm tích Đệ Tứ chiếm diện tích khoảng 800
km2, có nguồn gốc khác nhau, được hình thành từ Pleistoxen. Từ các kết quả
xử lý, tổng hợp các kết quả phân tích về thành phần vật chất, cổ sinh, hố lý
mơi trường, địa vật lý (karota lỗ khoan) … cho phép phân chia các phân vị địa
tầng trầm tích Đệ Tứ vùng Hà Nội (cũ) theo thứ tự mô tả từ dưới lên trên như
sau:
2.1.1.Thống Pleistoxen dưới, tầng Lệ Chi (aQ1lc)
Trầm tích tầng Lệ Chi khơng lộ ra ở trên bề mặt mà bị trầm tích trẻ hơn

phủ lên trên, chỉ quan sát thấy trong các lỗ khoan có độ sâu từ 45m đến 69m
thuộc các tuyến mặt cắt qua nội thành. Chiều dày tầng biến đổi từ 2,5m đến
24,5m. Dựa vào các tài liệu karota, thạch học, địa tầng người ta cho rằng có
sự phân nhịp tương đối đều đặn từ hạt thơ đến hạt mịn, nó thể hiện rõ nét ở
chu kỳ tích tụ aluvi. Theo thành phần thạch học, cổ sinh trầm tích tầng Lệ Chi
được chia thành 3 tập và một tập không phân chia adQ gồm tích tụ sườn tích
và bồi tích theo thứ tự từ dưới lên trên như sau:
Tập không phân chia adQ:
-Tích tụ bồi tích: gồm cát, bột, sét lẫn ít dăm laterit, sạn thạch anh mầu vàng,
nâu, xám nâu.
- Tích tụ sườn tích – lũ tích: gồm tảng, cuội, dăm, sỏi, sạn, cát, bột, sét lẫn
lộn, màu gạch nâu.
Tập 1 (dưới): gồm cuội, sỏi, cát, bột, sét mầu xám, xám nâu. Cuội chủ
yếu là thạch anh, silic, ít cuội là đá vơi, kích thước cuội từ 2 – 3cm, ít cuội


- 22 kích thước từ 3 – 5cm. Độ mài mòn tốt và rất tốt. Bề dày tập khoảng 10m,
nằm ngay trên tầng trầm tích Vĩnh Bảo (N2vb).
Tập 2 (giữa): thành phần gồm cát hạt nhỏ, cát bột màu xám, xám vàng.
Thành phần khoáng khá đơn giản: Thạch anh chiếm 90 – 97%, cịn lại là các
khống vật khác. Độ mài mịn và chọn lọc của trầm tích tốt. Chiều dày tập
này khoảng 3,5 đến 10m.
Tập 3 (trên): gồm bột, sét, cát màu xám vàng, xám đen, độ mài mòn và
chọn lọc kém. Trong tập này đơi chỗ có lẫn ít bùn thực vật, thậm chí có cả
thực vật chưa phân huỷ hết. Tập này có chiều dày khoảng 0,2 đến 4,5m.
Nhìn chung tầng Lệ Chi chỉ quan sát thấy trong các lỗ khoan ở vùng đồng
bằng Hà Nội. Sự thành tạo của nó có liên quan đến q trình bóc mịn, xâm
thực và rửa trơi.
2.1.2.Thống Pleistoxen giữa – trên, tầng Hà Nội (aQ11hn)
Tầng này chỉ gặp ở phía Đơng Nam thành phố, có nguồc gốc tích tụ sơng,

sơng lũ hỗn hợp và gặp trong hai dạng mặt cắt khác nhau là mặt cắt các vùng
phủ và mặt cắt các vùng lộ. Trong vùng nghiên cứu chỉ gặp mặt cắt vùng phủ,
mặt cắt này gặp hầu hết trong các lỗ khoan ở ven rìa thành phố, độ sâu từ 33,5
đến 69,5m. Theo thứ tự từ dưới lên, mặt cắt vùng phủ được chia ra làm 3 tập
như sau:
Tập 1(dưới): gồm cuội lẫn tảng (kích thước từ 7 – 10cm, có nơi đạt 15cm),
sỏi sạn và rất ít bột xen kẽ, độ mài mịn từ kém đến trung bình, chọn lọc tốt.
Bề dày tập từ 10 – 34m, đây là đối tượng chứa nước phong phú và có chất
lượng tốt cho sinh hoạt và công nghiệp.
Tập 2 (giữa): gồm sỏi, sạn, cát hạt thô, cát bột màu xám vàng, xám nâu,
chủ yếu là thạch anh và một ít silic, fensfat, có một vài khống chất nặng. Độ
mài mịn và chọn lọc tốt, bề dày tập khoảng 10m.
Tập 3 (trên): gồm bột sét có màu nâu, xám vàng, xám đen chứa mùn thực


- 23 vật, chiều dày tập này khoảng 4m, có tuổi Pleistoxen muộn.
Tổng chiều dày tầng Hà Nội ở vùng phủ khoảng 35 – 55m.
2.1.3.Thống Pleistoxen trên, tầng Vĩnh Phúc (aQ 12vp)
Trầm tích tầng Vĩnh Phúc lộ ra trên diện rộng, trong vùng nghiên cứu lộ ra
ở một số nơi như Cổ Nhuế, Xuân Đỉnh. Bề mặt của tầng này nằm ở cao độ
tuyệt đối lớn hơn 10m. Nét đặc trưng của tầng này là trên bề mặt có hiện
tượng laterit hố yếu, có màu sắc loang lổ dễ nhận biết. Tầng Vĩnh Phúc có sự
chuyển đổi nhanh về thành phần hạt theo không gian từ sét, sét lẫn bụi chuyển
thành bụi cát. Tất cả các thành phần từ thô đến mịn khi lộ ra trên mặt đều bị
phong hoá loang lổ, có quan hệ bất chỉnh hợp với tầng Hải Hưng.
Tầng này có chiều dày khoảng 61m. Qua phân tích mẫu đất đá người ta
thấy tầng này có nguồn gốc lục địa. Theo thành phần thạch học tầng Vĩnh
Phúc chia ra 4 tập từ dưới lên trên gồm có:
Tập 1 (dưới): gồm cuội sỏi nhỏ, cát lẫn ít sét bột có màu xám vàng. Thành
phần khống vật chủ yếu là thạch anh (trên 90%), cịn lại là các khống vật

khác, cấu tạo phân lớp đồng hướng và phân chéo, độ mài mịn và chọn lọc
trung bình. Chiều dày của tập này khoảng 10m.
Tập 2: thành phần cát lẫn bột, cát vàng, thỉnh thoảng có thấu kính sỏi nhỏ,
có màu xám vàng, nâu. Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh. Độ mài
mịn và chọn lọc từ trung bình đến tốt. Chiều dày tập khoảng 33m.
Tập 3: thành phần gồm sét caolin màu xám trắng, sét bột màu xám vàng
(tích tụ dạng hồ sót). Chiều dày tập biến đổi từ 2 – 10m.
Tập 4 (trên): thành phần sét, bột sét màu đen, xám vàng, có nguồn gốc tích
tụ đầm lầy. Hàm lượng sét chiếm từ 12,9 đến 45%. Một số nơi gặp nhiều thấu
kính sỏi nhỏ. Khống vật sét là hydromica và kaolinit. Chiều dày tập biến đổi
từ 3 – 5m.
2.1.4.Thống Holoxen phụ tầng dưới - giữa, tầng Hải Hưng (Q21-2hh)


- 24 Trầm tích tầng Hải Hưng gồm: trầm tích hồ - đầm lầy (lbQ21-2hh1), trầm tích
biển (mQ21-2hh2). trầm tích hồ (lQ21-2hh2), trầm tích đầm lầy (bQ21-2hh3). Các
trầm tích của vùng này phân bố chủ yếu ở phía Nam và rải rác ở một số vùng
phía Bắc thành phố Hà Nội. Trầm tích tầng Hải Hưng chia làm 3 phụ tầng:
a, Phụ tầng dưới (lbQ21-2hh1):
Trầm tích này được thành tạo vào thời kỳ biển tiến và phân bố chủ yếu ở
phía Đơng Nam thành phố Hà Nội, có nguồn gốc hồ - đầm lầy. Thành phần
chủ yếu là sét, bột sét chứa hữu cơ màu đen, xám đen. Nhiều nơi phần trên
của trầm tích là lớp than bùn dày từ 1 – 2m. Các trầm tích của phụ tầng phân
bố trực tiếp trên bề mặt bào mịn, bị phong hố loang lổ của tầng Vĩnh Phúc.
Bề dày của phụ tầng biến đổi từ 2 – 6m và đến trên 20m.
b. Phụ tầng giữa (m,l Q21-2hh2):
Trầm tích của phụ tầng này gồm hai nguồn gốc khác nhau:
-Trầm tích nguồn gốc biển: có thành phần chủ yếu là sét mịn, sét bột có
mầu xám xanh, xanh lơ, ở đáy có lẫn ít mùn thực vật. Khoáng vật chủ yếu là
hydromica, montmoriolit và clorit. Chiều dày trầm tích khoảng 0,4 – 4m.

-Trầm tích nguồn gốc hồ: có thành phần là sét, bột sét màu xám vàng, xám
xanh, ở đáy có ít sỏi nhỏ và kết vón sắt. Các trầm tích này thường phân bố
trên các trầm tích phụ tầng Hải Hưng dưới. Bề dày của trầm tích biến đổi từ
0,2 – 4m.
Phụ tầng Hải Hưng giữa nhìn chung bị phủ bởi các trầm tích tầng Thái
Bình và phủ trên các trầm tích phụ tầng dưới Hải Hưng, ở nhiều nơi có phủ
trên các trầm tích tầng Vĩnh Phúc.
c. Phụ tầng trên (bQ21-2hh3):
Trầm tích phụ tầng này có nguồn gốc đầm lầy sau biển tiến và hầu như
không gặp trong khu vực Hà Nội. Thành phần gồm trầm tích than bùn, sét bột
lẫn ít cát màu đen chứa mùn thực vật bị bùn hoá. Mùn thực vật chưa phân