Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường cao tốc hà nội thái nguyên và đề xuất các giải pháp xử lý thích hợp

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

TRẦN NGỌC HƯNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU
TUYẾN ĐƯỜNG CAO TỐC HÀ NỘI – THÁI NGUYÊN VÀ
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ THÍCH HỢP

NGÀNH
MÃ SỐ

: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT
: 60520501

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS Lê Trọng Thắng

HÀ NỘI – 2014


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 hoàn toàn trung thực và chưa từng có ai cơng bố trong bất
kỳ cơng trình nào khác
Tác giả luận văn

Trần Ngọc Hưng


2

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... 1
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. 4
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. 5
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU, CẤU
TRÚC NỀN ĐẤT YẾU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHÍNH XỬ LÝ NỀN
ĐẤT YẾU HIỆN NAY ........................................................................................... 10
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN
KHU VỰC ................................................................................................... 20
2.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC .............................................................. 20
2.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ............................................................ 23
CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÀ PHÂN VÙNG
CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU ĐOẠN TUYẾN ...................................................... 25
3.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH ĐOẠN TUYẾN ĐƯỜNG .............. 25
3.1.1. Địa tầng và tính chất cơ lý các lớp ................................................................ 25
3.1.2. Đặc điểm địa chất thủy văn ........................................................................... 35
3.2. PHÂN CHIA CÁC KIỂU CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU DỌC TUYẾN ....... 35
3.2.1. Mục đích phân chia cấu trúc nền đất yếu dọc tuyến ..................................... 35
3.2.2. Cơ sở và nguyên tắc phân chia cấu trúc nền đất yếu .................................... 35
3.3. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH CỦA CƠNG TRÌNH ........................... 39
3.3.1. Đặc điểm của cơng trình xây dựng ............................................................... 39
3.3.2. Phân tích khả năng phát sinh các vấn đề Địa chất cơng trình ....................... 39
3.3.3. Kiểm tốn các vấn đề Địa chất cơng trình .................................................... 42
3.3.3.1. Vấn đề biến dạng lún .................................................................................. 42

3.3.3.2 Vấn đề ổn định nền đường tự nhiên ............................................................ 53
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ ....................................................... 60


3

4.1. LUẬN CHỨNG LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ .............................. 60
4.2. THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG BẤC THẤM .......................... 61
4.3. TỔ CHỨC THI CÔNG, QUAN TRẮC ĐỊA KỸ THUẬT ............................. 92
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 104


4

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Đặc trưng cơ lý của lớp 2 ........................................................................ 26
Bảng 3.2: Đặc trưng cơ lý của lớp 3 ....................................................................... 27
Bảng 3.3: Đặc trưng cơ lý của lớp 4 ....................................................................... 28
Bảng 3.4: Đặc trưng cơ lý của lớp 5 ....................................................................... 29
Bảng 3.5: Đặc trưng cơ lý của lớp 6 ....................................................................... 30
Bảng 3.6: Đặc trưng cơ lý của lớp 7 ....................................................................... 31
Bảng 3.7: Đặc trưng cơ lý của lớp 8 ....................................................................... 32
Bảng 3.8: Đặc trưng cơ lý của lớp 9 ....................................................................... 33
Bảng 3.9: Đặc trưng cơ lý của lớp 11 ..................................................................... 34
Bảng 3.10: Ứng suất dưới tâm móng cấu trúc nền kiểu I ............................. 47
Bảng 3.11: Ứng suất dưới tâm móng cấu trúc nền kiểu II ............................ 50
Bảng 4.1: Bảng các thông số chất lượng bấc thấm ....................................... 67
Bảng 4.2: Độ cố kết đạt được tùy thuộc vào nhân tố Tv; Uv=f (T). ................. 72
Bảng 4.3: Ứng suất tác động lên nền đường với chiều cao đắp 4.0m ........... 77

Bảng 4.4: Ứng suất tác động lên nền đường với chiều cao đắp 4.5m ........... 79
Bảng 4.5: Ứng suất tác động lên nền đường với chiều cao đắp 5.0m ........... 81
Bảng 4.6: Quan hệ giữa chiều cao đất đắp và độ lún tương đương ............... 82
Bảng 4.7: Bảng các thông số kỹ thuật của loại bấc thấm Mebradrain ........... 86
Bảng 4.8: Các tính chất cơ học của bấc thấm Mebradrain ............................ 87
Bảng 4.9: Thiết bị chuẩn bị thi công ............................................................ 94
Bảng 4.10: Thiết bị thi công tầng đệm cát ................................................... 95


5

DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc nền kiểu I .............................................................. 37
Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc nền kiểu II ............................................................. 38
Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc nền kiểu III ............................................................ 38
Hình 3.4: Mặt cắt tính tốn tại Km 0 + 000 .................................................. 40
Hình 3.5: Mặt cắt tính tốn tại Km 6 + 747 .................................................. 40
Hình 3.6 : Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng trên đất yếu .... 41
Hình 3.7: Sơ đồ chi tiết nền đường đắp phục vụ tính biến dạng lún tức thời . 43
Hình 3.8: Sơ đồ ứng suất dưới tâm móng cấu trúc nền kiểu I ........................ 48
Hình 3.9: Sơ đồ phá hoại của nền đường có đáy rộng ................................... 53
Hình 3.10: Tốn đồ J.Mandel (TCXD 245-2000) .......................................... 55
Hình 3.11: Sơ đồ tính tốn ổn định theo phương pháp phân mảnh cổ điển .... 57
Hình 4.1: Nguyên tắc thiết kế cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm ....... 61
Hình 4.2: Cấu tạo bấc thấm .......................................................................... 63
Hình 4.3 : Sơ đồ mặt cắt ngang của bấc thấm ............................................... 70
Hình 4.4 : Sơ đồ bố trí bấc thấm mạng hình vng ....................................... 71
Hình 4.5: Sơ đồ bố trí bấc thấm theo mạng tam giác .................................... 71
Hình 4.6 : Sơ đồ biểu thị sự tăng thêm sức chống cắt của đất nền ................. 74
Hình 4.7: Biểu đồ xác định chiều cao phịng lún ........................................... 83

Hình 4.8 Biểu đồ phân kỳ thi cơng ............................................................... 92
Hình 4.9: Mơ hình mặt bằng bố trí thiết bị quan trắc địa kỹ thuật ................. 97
Hình 4.10: Cấu tạo thiết bị đo lún ................................................................. 98
Hình 4.11: Cấu tạo thiết bị đo chuyển vị ngang ............................................ 99


6

M U
I. Tính cấp thiết của đề tài
ng cao tc Hà Nội - Thái Nguyên hay còn gọi là Quốc lộ 3 mới là một
trong 6 tuyến cao tốc đang xây dựng theo quy hoạch tại miền Bắc Việt Nam. Tuyến
đường được thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng khởi công vào ngày 24 tháng 11 năm
2009. Tuyến đường sẽ đi qua địa bàn ba tỉnh thành là Hà Nội, Thái Nguyên và một
đoạn ngắn trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh. Đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên sẽ có
mặt đường rộng 34,5m và dài hơn 61km. Theo thiết kế, điểm đầu của tuyến đường
cao tốc này bắt đầu từ km 152+400 quốc lộ 1A mới (thuộc xã Ninh Hiệp, Gia Lâm,
Hà Nội) và giao với quốc lộ 18 tại địa bàn huyện Yên Phong (Bắc Ninh) và đi song
song với đường sắt, quốc lộ 3 hiện nay ở phía đơng rồi nối với thành phố Thái
Nguyên tại km 61+300. Trên tuyến có 6 nút giao thơng, trong đó có 3 nút giao khác
mức và 29 cầu (có 17 cầu lớn). Khi được hoàn thành, đường cao tốc Hà Nội - Thái
Nguyên sẽ giảm tải cho Quốc lộ 3 cũ. Tuyến đường cũng có ý nghĩa rất lớn để phát
triển kinh tế cho các tỉnh vùng núi phía bắc, đặc biệt là các tỉnh Cao Bằng, Bắc
Kạn, Thái Nguyên.
Trên tuyến đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên thường gặp các loại đất yếu
có thành phần và tính chất khác nhau. Hầu hết chúng phân bố ở trên bề mặt, có bề
dày biến đổi tương đối lớn, gây nhiều khó khăn cho công tác xây dựng. Việc nghiên
cứu, đánh giá và lựa chọn các giải pháp xử lý nền đất yếu trên từng vùng trong khu
vực này là rất cần thiết. Điều này giúp cho công tác lựa chọn giải pháp xử lý nền
các cơng trình xây dựng tại đây được dễ dàng, hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Do vậy,

đề tài “ Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường cao tốc Hà Nội Thái Nguyên và đề xuất các giải pháp xử lý thích hợp.” mang tính cấp thiết và có
nhiều ý nghĩa thực tiễn.
II. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu và đề xuất các giải pháp xử lý
thích hợp với đặc điểm của từng loại cấu trúc nền tuyến đường cao tốc Hà Nội Thái Nguyên, phục vụ cho cơng tác xây dựng cơng trình.


7

III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: nền đất yếu.
- Phạm vi phân bố: dọc tuyến đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên.
IV. Nhiệm vụ nghiên cứu
Làm sáng tỏ:
- Phạm vi phân bố các khu vực đất yếu.
- Đánh giá đặc điểm Địa chất cơng trình của các đoạn tuyến nền đất yếu
- Phân loại và đưa ra các kiểu cấu trúc nền đất yếu điển hình, làm cơ sở phân
vùng đất yếu khu vực này.
- Nghiên cứu, đánh giá và lựa chọn giải pháp xử lý thích hợp đối với các cấu
trúc nền đất yếu điển hình phục vụ cho cơng tác thi cơng xây dựng cơng trình.
V. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan các nghiên cứu về đất yếu và cấu trúc nền đất yếu
- Đặc điểm địa lý tự nhiên dọc tuyến.
- Đặc điểm phạm vi phân bố của các tầng đất yếu mà tuyến đi qua.
- Đặc điểm tính chất ĐCCT của địa tầng đất yếu dọc tuyến.
- Nghiên cứu đưa ra các địa tầng đất yếu tương đồng nhau và điển hình trong
từng khu vực của phạm vi nghiên cứu.
- Phân loại cấu trúc nền đất yếu và đánh giá đặc điểm xây dựng của chúng
- Nghiên cứu, tính toán xử lý các cấu trúc nền đất yếu này bằng nhiều
phương pháp, từ đó đưa ra phương pháp hợp lý nhất với từng địa tầng điển hình.

VI. Phương pháp nghiên cứu
Bao gồm:
- Phương pháp thu thập và hệ thống tài liệu: thu thập, hệ thống tài liệu dưới
các dạng, hình thức khác nhau (văn bản, báo cáo, bản đồ,…).
- Phương pháp địa chất: lấy mẫu, mơ tả ngồi trời,…
- Phương pháp thực nghiệm: thí nghiệm xác định thành phần khoáng vật, hoá
học, chỉ tiêu cơ lý,…


8

- Phương pháp tính tốn và xử lý tổng hợp số liệu: tính tốn trên cơ sở các
cơng thức lý thuyết, ứng dụng các phần mềm chuyên dụng, tổng hợp kết quả tính
tốn và rút ra kết luận.
VII. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Kết quả nghiên cứu là tài liệu để đánh giá, tính chất xây dựng của đất yếu
dọc tuyến đường cao tốc Hà Nội - Thái Nguyên;
- Lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp với đặc điểm cấu trúc nền đất yếu, đảm
bảo cho cơng trình đạt hiệu quả về kinh tế, kỹ thuật
- Có khả năng áp dụng các phương pháp xử lý hợp lý với các cơng trình dân
dụng, cơng nghiệp và giao thông thi công trong khu vực sau này, giúp chủ đầu tư
tiết kiệm một phần chi phí thiết kế trong lựa chọn giải pháp xử lý nền.
- Góp phần vào làm phong phú thêm tài liệu địa chất cơng trình khu vực.
VIII. Cơ sở tài liệu của luận văn
- Các bản đồ về địa chất, địa mạo khu vực phía bắc;
- Các tài liệu nghiên cứu khảo sát địa chất cơng trình Dự án đường cao tốc
Hà Nội - Thái Nguyên.
- Tài liệu tự thực hiện.
IX. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu

Chương I: Tổng quan các nghiên cứu về đất yếu, cấu trúc nền đất yếu và các
phương pháp chính xử lý nền đất yếu hiện nay.
Chương II: Đặc điểm địa lý tự nhiên, địa chất và địa chất thủy văn tuyến đường
Chương III: Đặc điểm địa chất cơng trình và phân vùng cấu trúc nền đất yếu
đoạn tuyến.
Chương IV: Đề xuất giải pháp xử lý.
Kết luận.
Luận văn được hồn thành tại Bộ mơn Địa chất cơng trình, trường Đại học
Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Lê Trọng Thắng.


9

Để luận văn hồn thành một cách nhanh chóng, chính xác nhất, tác giả xin
bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Trọng Thắng đã tận tình hướng dẫn trong
suốt quá trình từ khi lựa chọn đề tài, xây dựng đề cương đến khi hoàn thành luận
văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, có những ý
kiến đóng góp quý báu trong thời gian hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Địa chất công trình, phịng
Đào tạo Sau đại học trường Đại học Mỏ - Địa chất đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận
lợi để tác giả hoàn thành bản luận văn này


10

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ĐẤT YẾU, CẤU TRÚC NỀN ĐẤT
YẾU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHÍNH XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HIỆN NAY
Trong thực tế xây dựng có nhiều cơng trình bị lún, sập, hư hỏng khi xây

dựng trên nền đất yếu do khơng có biện pháp xử lý phù hợp, khơng đánh giá được
chính xác tính chất cơ lý của nền đất. Do vậy, việc đánh giá chính xác và chặt chẽ
tính chất cơ lý của nền đất (bằng các thí nghiệm trong phịng và hiện trường) để làm cơ
sở và đề ra các giải pháp xử lý nền móng cho phù hợp là một vấn đề hết sức khó khăn,
địi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế để giải
quyết, giảm được tối đa sự cố đáng tiếc cho cơng trình xây dựng trên nền đất yếu.
Đất yếu là mối quan tâm của nhiều quốc gia trên thế giới, bởi những ảnh
hưởng và hậu quả của chúng gây ra đối với xây dựng là rất lớn. Để khắc phục
những bất lợi của nền đất yếu cần có những nghiên cứu chuyên sâu để hiểu rõ bản
chất và những đặc tính gây hại của chúng.
Đặc tính của đất yếu cần phải được cải thiện để phục vụ các yêu cầu thực tế
trong quá trình xây dựng và sử dụng cơng trình. Đất yếu thường có độ ẩm cao và
sức kháng cắt khơng thốt nước thấp. Đất thuộc dạng cố kết bình thường và có khả
năng thấm nước thấp. Một số trường hợp đất yếu có hàm lượng hữu cơ cao và có cả
than bùn. Đối với một vài loại đất có độ lún thứ cấp chiếm từ 10 đến 25% độ lún
tổng cộng. Trong một số khu vực các thành phố, mặt cắt địa kỹ thuật cho thấy nền
đất bao gồm các lớp đất với độ chặt, độ cứng, độ thấm và chiều dày khác nhau.
Trong lĩnh vực xây dựng, đất yếu được xem xét trong mối quan hệ tương tác
với cơng trình, tùy thuộc vào tải trọng của cơng trình truyền xuống nền, nếu tải
trọng cơng trình truyền xuống nền lớn hơn sức chịu tải của nền thì nền đất được coi
là nền đất yếu. Vì vậy, người ta dựa vào các giá trị sức chịu tải quy ước và môđun
biến dạng của nền để phân biệt nền đất yếu.
Theo quan điểm địa chất cơng trình, đất yếu là loại đất có thành phần, trạng
thái và tính chất đặc biệt, có khả năng chịu tải thấp, biến dạng lớn, khi xây dựng
cơng trình khơng thể áp dụng giải pháp móng nơng trên nền thiên nhiên mà bắt


11

buộc phải xử lý nền, hoặc lựa chọn giải pháp móng sâu. Đất yếu rất dễ nhạy cảm

khi chịu tải trọng động, cũng như với sự thay đổi của môi trường địa chất [2]
Dựa theo các tiêu chuẩn Việt Nam, các tiêu chuẩn phân loại đất và một
số nghiên cứu trong và ngồi nước, có thể thấy đất yếu có những đặc điểm sau
[3], [25- 29]:
- Sức chịu tải quy ước thường nhỏ, R0 < 1,0 KG/cm2, Mô đun tổng biến dạng
E0 < 50 KG/cm2.
- Đất thường có hệ số rỗng lớn (e0 >1,0), ở trạng thái từ dẻo đến chảy ( IS >
0,75), sức chống cắt thấp (Cu < 0,15 KG/cm2).
- Độ ẩm: 30% hoặc lớn hơn cho đất cát pha; 50% hoặc lớn hơn cho đất sét;
100% hoặc lớn hơn cho đất hữu cơ, có nguồn gốc đầm lầy.
- Chỉ số N của xuyên động tiêu chuẩn 0-5.
- Đất thường là các loại trầm tích trẻ chưa được nén chặt và chủ yếu là đất
loại sét cố kết thơng thường, bão hịa nước, có thể coi là hệ phân tán hai pha (chỉ
gồm các hạt đất và nước chứa trong lỗ rỗng). Việc xây dựng các cơng trình trên nền
đất yếu ngồi các đặc tính của nền đất cịn phụ thuộc vào các loại cơng trình (nhà,
đường, đập, đê…) và quy mơ cơng trình.
Móng của các dạng cơng trình đặt trên nền đất yếu thường đặt ra những bài
toán cần phải giải quyết như sau:
- Độ lún: Độ lún có trị số lớn, ma sát âm tác dụng lên cọc do tính nén lún của
nền đất.
- Độ ổn định : Sức chịu tải của móng, độ ổn định của nền đắp, ổn định mái
dốc, áp lực đất lên tường chắn, sức chịu tải ngang của cọc. Bài toán trên phải được
xem xét do sức chịu tải và cường độ của nền khơng đủ lớn.
- Hóa lỏng: Đất nền bị hóa lỏng do tải trọng của tàu hỏa, ơ tô và động đất.
Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, các vấn đề thực tế sau đây đang được
quan tâm:
- Xây dựng cơng trình đường giao thơng, thủy lợi, đê điều và cơng trình cơ
sở trên nền đất yếu.

12

- Xử lý và gia cường nền đê, nền đường trên nền đất yếu hiện đang khai thác
và sử dụng cần có cơng nghệ xử lý sâu.
- Xử lý trượt lở bờ sông, bờ biển và đê điều.
- Lấn biển và các cơng trình trên biển.
- Xử lý nền cho các khu công nghiệp được xây dựng ven sông, ven biển.
- Xử lý đất yếu để chung sống với lũ tại đồng bằng Sông Cửu Long
Kết quả nghiên cứu thành phần và tính chất của đất, đặc biệt đối với đất yếu
chưa thể phản ánh đúng khả năng xây dựng của chúng trong tự nhiên. Khả năng xây
dựng của đất chỉ có thể được đánh giá đúng trên cơ sở nghiên cứu đầy đủ các đặc
điểm cấu trúc của nền. Cấu trúc nền hiện nay đang được nhiều người quan tâm và
định nghĩa khác nhau. Ở Việt Nam, trong các nghiên cứu của mình, một số tác giả
cũng đã đề cập đến các vấn đề liên quan
- Tác giả Nguyễn Thanh quan niệm: "Cấu trúc nền cơng trình là tầng đất
được sử dụng làm nền cơng trình xây dựng, được đặc trưng bằng những quy luật
phân bố theo chiều sâu các thành tạo đất đá có liên kết kiến trúc, nguồn gốc,
tuổi, thành phần, cấu trúc, bề dày, trạng thái và tính chất địa chất cơng trình
khơng giống nhau" [5].
- Tác giả Lê Trọng Thắng quan niệm: "Cấu trúc nền là phần tương tác giữa
cơng trình và mơi trường địa chất, được các định bởi quy luật phân bố trong không
gian, khả năng biến đổi theo thời gian của các thành tạo đất đá có tính chất địa chất
cơng trình xác định diễn ra trong vùng ảnh hưởng của công trình" [7].
- Tác giả Nguyễn Huy Phương coi "Cấu trúc nền là mối quan hệ không gian
của các lớp đất, đá, đặc điểm thành phần, kiến trúc cấu tạo của chúng, cũng như đặc
tính địa chất cơng trình của các lớp đất, đá nằm trong vùng nén ép cơng trình" [6].
- Tác giả Phạm Văn Tỵ quan niệm: "Cấu trúc nền được hiểu là quan hệ sắp xếp
không gian của các thể địa chất (lớp đất) cấu tạo nền đất, số lượng, đặc điểm, hình dạng,
kích thước, thành phần, trạng thái và tính chất của các yếu tố cấu thành này" [8].
Trong nhiều tác phẩm khác, các tác giả đã đề ra các dạng sơ đồ cấu trúc nền

và nêu các giải pháp nền móng thích hợp với chúng. Trong địa chất, khái niệm "Cấu


13

trúc" bao gồm cả ý nghĩa nội dung địa tầng và cấu tạo địa chất. Trong ĐCCT cũng
có một số tác giả sử dụng khái niệm "Mơ hình cấu trúc" để phản ánh đặc điểm nền
cơng trình đã được sơ đồ hố về mặt địa tầng và đặc tính cơ lý của đất đá. Một số
tác giả khác thường sử dụng khái niệm "Sơ đồ nền", khái niệm này đơn thuần chỉ
phản ánh về mặt quan hệ địa tầng. Một khái niệm nữa mà chúng ta thường gặp và
được sử dụng nhiều trong các tính tốn ổn định bờ, mái dốc là khái niệm "Mơ hình
địa cơ". Khái niệm này mang nặng ý nghĩa như "Mơ hình cấu trúc".
Tác giả Vũ Cao Minh [9] đưa ra khái niệm "Cấu trúc địa cơ" và quan niệm:
"Những thể địa chất có lịch sử phát triển và bản chất cơ học xác định được gọi là
những cấu trúc địa cơ".
Thuật ngữ "Cấu trúc nền" được sử dụng để chỉ nền cơng trình có nhấn mạnh
đến đặc điểm cấu trúc nền và môi trường địa chất có quan hệ mật thiết và tác động
qua lại lẫn nhau theo cả thời gian và không gian. Bởi vậy, khái niệm "Cấu trúc nền"
không những chỉ phản ánh những đặc điểm cấu trúc địa chất tồn tại một cách khách
quan trong phạm vi ảnh hưởng của công trình, mà cịn phải phản ánh các đặc điểm
ĐCCT khác của đất đá trong mối quan hệ biến đổi cả về không gian và thời gian
của chúng [5]..
Khái niệm "Vùng ảnh huởng của cơng trình" được hiểu là giới hạn mà tại đó
thành tạo đất đá có ảnh hưởng trực tiếp đến cơng trình xây dựng. Khái niệm này bao
trùm cả khái niệm vùng hoạt động cơng trình và phần nào đó trùng với khái niệm
"Miền xác định". Như vậy, ranh giới vùng ảnh hưởng và do đó cũng là ranh giới cấu
trúc nền cơng trình được xác định trên cơ sở quy mơ và tính chất cơng trình cụ thể.
Nó địi hỏi các kỹ sư ĐCCT cũng như các thiết kế xem xét một cách đầy đủ [5]..
Mỗi kiểu cấu trúc nền được xác định bởi các lớp đất đá có đặc tính ĐCCT
khác nhau, phản ánh đầy đủ các đặc điểm nguồn gốc, tuổi địa chất, màu sắc, thành

phần, các đặc điểm kiến trúc, cấu tạo cũng như các đặc tính cơ lý khác. Trong phạm
vi luận văn nghiên cứu cấu trúc nền đất yếu, đó là cấu trúc nền có liên quan trực tiếp
với các thành tạo đất yếu. Đất yếu đóng vai trị trung tâm và có ý nghĩa quan trọng,
quyết định đến đặc tính và khả năng xây dựng nền. Thật vậy, thành phần, tính chất,


14

bề dày của đất yếu cũng như sự phân bố của chúng trong không gian và mối quan
hệ giữa lớp đất yếu với các lớp đất khác trong đất nền rất có ý nghĩa đối với đặc tính
và khả năng xây dựng của nền đất. Tùy vào loại quy mô, tải trọng cơng trình, chúng
sẽ quyết định việc chọn giải pháp móng. Đối với cấu trúc nền đất yếu, vùng ảnh
hưởng khơng chỉ là vùng hoạt động nén ép, có thể là ranh giới lấp đất yếu trực tiếp
ảnh hưởng đến cơng trình, trong nhiều trường hợp ranh giới này lớn hơn vùng hoạt
động của cơng trình.
Do đất yếu là đối tượng nghiên cứu phổ biến nên có thể nói, trên thế giới cịn
nhiều cơng trình nghiên cứu liên quan đến chúng nhưng khơng có điều kiện trình
bày hết. Tuy vậy, các cơng trình nghiên cứu trên cũng chỉ đề cập sâu theo từng khía
cạnh của vấn đề nghiên cứu. Việc nghiên cứu tổng hợp các nội dung trên đối với
cấu trúc nền đất yếu nhìn chung cịn ít được chú ý.
Liên quan trực tiếp đến khu vực nghiên cứu trong phạm vị đề tài luận văn có
các Báo cáo như: Năm 1991, tác giả Lê Trọng Thắng có bài "một số dạng cấu trúc
nền đất yếu khu vực Hà Nội và những ngun nhân biến dạng cơng trình liên quan
với chúng" [7]. Năm 1993, tác giả Lê Trọng Thắng tổng kết "Phân tích ngun nhân
biến dạng cơng trình liên quan đến một số dạng cấu trúc nền đất yếu khu vực Hà
Nội" [16]. Năm 1995, tác giả Lê Trọng Thắng có bài "Phân chia các thể địa chất
chính ở khu vực Hà Nội và kết quả chỉnh lý tài liệu xuyên tĩnh của chúng bằng máy
xuyên Gouda" [23]. Cũng trong năm 1995, tác giả Lê Trọng Thắng có bài "Ảnh
hưởng của thời gian nén đến kết quả thí nghiệm xác định hệ số nén lún của một số
loại đất yếu ở Hà Nội" [24]. Năm 1993, tác giả Tạ Hồng Qn có bài "Tính chất cố

kết của đất yếu Hà Nội" [22]...
Nhìn chung các cơng trình trên chủ yếu nghiên cứu các tác động của con
người làm biến đổi mơi trường địa chất, mà ít đề cập ảnh hưởng của môi trường địa
chất đến cấu trúc nền và công trình xây dựng trên nó. Với mỗi kiểu cấu trúc nền
khác nhau có thể sử dụng nhóm các phương pháp khảo sát thích hợp, nhóm phương
pháp đánh giá dự báo biến đổi môi trường địa chất, nhằm khai thác và bảo vệ môi
trường địa chất. Tuỳ thuộc mỗi kiểu cấu trúc nền đã điển hình trên lãnh thổ, hay khu


15

vực giúp người làm công tác khảo sát chọn phương pháp, thiết bị thích hợp, mức độ,
quy mơ, khối lượng cần tiến hành và giúp các nhà thiết kế, quy hoạch chọn kiểu, kết
cấu cơng trình, phương pháp thiết kế móng, xử lý nền, áp dụng các bài tốn, mơ hình
tính tốn phù hợp, đồng thời dự báo biến đổi mơi trường địa chất trong q trình xây
dựng và sử dụng cơng trình. Các yếu tố chủ yếu tác động lên môi trường địa chất thông
qua các hoạt động xây dựng cơng trình khu vực Thành phố Hà Nội gồm tải trọng (do
các cơng trình trên mặt đất đắp tơn cao nền), khai thác nước dưới đất tập trung, xả chất
thải. Chúng diễn ra khá mạnh trong thời gian qua, tác động lên môi trường địa chất và
làm biến đổi môi trường địa chất. Hệ quả dẫn tới phát sinh các q trình địa chất cơng
trình. Đặc biệt ít có các cơng trình nghiên cứu cụ thể về các phương pháp xử lý nền đất
yếu, đó cũng chính là một trong những vấn đề cấp bách hiện nay, liên quan trực tiếp tới
nhiều lĩnh vực: giao thông, thủy lợi, dân dụng, khai thác nước... trong các thành phố
lớn: Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Nam Định, Thái Bình....
Khi xử lý nền đất yếu, tùy thuộc đặc điểm cấu trúc nền và yêu cầu cụ thể
mà người ta sử dụng các giải pháp khác nhau
- Khi cường độ nền đất yếu không đảm bảo cho việc đắp một lần, cần áp
dụng biện pháp làm tăng dần cường độ của nó bằng cách chia việc đắp nền đường
thành nhiều giai đoạn. Lợi dụng khối lượng đắp của giai đoạn trước làm tải trọng
lèn ép làm cho nước thốt đi, do đó tăng C, ϕ đủ điều kiện đắp giai đoạn tiếp theo.

Quá trình đắp theo giai đoạn cho đến khi đất đắp đạt được cao độ thiết kế. Tuy
nhiên, biện pháp này cần có thời gian chờ đợi giữa hai giai đoạn, nên nếu nền đất có
thời gian cố kết lâu sẽ ảnh hưởng đến thời gian thi cơng. Vì vậy, thường áp dụng kết
hợp với một số biện pháp thoát nước làm tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất
(giếng cát, bấc thấm…).
- Khi cường độ chống cắt của nền đường đất yếu thấp, hoặc thời gian cố kết
quá dài so với thời hạn thi cơng dự kiến, thì có thể áp dụng biện pháp bệ phản áp để
tăng độ ổn định, giảm khả năng trồi đất ra hai bên.
Bệ phản áp có vai trị là đối trọng, tăng độ ổn định và cho phép đắp nền
đường mới có chiều cao lớn hơn. Do đó đạt được độ lún cuối cùng trong thời


16

gian ngắn nhất. Tuy nhiên, muốn cho bệ phản áp phát huy được hiệu quả để có
thể xây dựng được nền đắp một giai đoạn thì diện tích của bệ phản áp phải rất
lớn. Vì vậy, phương pháp này chỉ thích hợp với vật liệu đắp rẻ tiền và phạm vi
đất đắp không bị hạn chế.
- Theo 22TCN 262-2000, khi lớp đất yếu có chiều dày mỏng, phân bố ở gần
bề mặt có thể đào bỏ tồn bộ hay một phần đất yếu, thay vào đó là lớp đất tốt hơn.
Giải pháp này thường rất có lợi về mặt tăng ổn định, giảm độ lún và thời gian lún,
nhưng nó chỉ áp dụng được trong trường hợp lớp đất yếu dày từ 2m÷3m trở xuống,
nếu là 4m÷5m thì đào thay thế một phần sao cho phần đất yếu còn lại có chiều dày
lớn nhất chỉ bằng

1 1
÷ chiều cao đắp (kể cả phần đắp chìm trong đất yếu) và phải
2 3

có khu vực đổ đất yếu bị đào bỏ.

- Lớp đệm cát dùng có hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạng thái bão hoà
nước và chiều dày nhỏ hơn 3m. Đất yếu được đào bỏ một phần hay tồn bộ, sau đó
dùng cát thay thế vào. Sau khi thay thế lớp đất yếu nằm ngay dưới cơng trình, lớp đệm
cát có vai trị là lớp chịu lực, có khả năng tiếp thu tải trọng của cơng trình và truyền tải
trọng đó xuống nền. Khi dùng đệm cát, làm giảm độ lún và độ lún không đồng đều của
công trình đồng thời tăng sự ổn định của cơng trình có tải trọng ngang.
Biện pháp thi cơng đệm cát đơn giản, khơng địi hỏi thiết bị phức tạp. Nhưng
khi lớp đất yếu dày hơn 3m và có tầng nước ngầm có áp trong phạm vi đệm cát, thì
phương pháp này có hiệu quả nhỏ, cần được kết hợp với các phương pháp khác.
- Đối với các cơng trình xây dựng trên nền đường đắp ở trạng thái ít ẩm và
mực nước ngầm ở dưới sâu, thì có thể dùng phương pháp gia cố nhân tạo bằng đệm
đất. Vật liệu làm lớp đệm trong trường hợp này thường là đất sét pha lấy ở ngay khu
vực xây dựng. Đôi khi người ta lấy cả đất sét và cát pha để làm vật liệu cho lớp
đệm. So với phương pháp gia cố nhân tạo tạo bằng đệm cát thì phương pháp thay
thế lớp đất đắp bằng đệm đất kinh tế hơn và tận dụng được vật liệu địa phương, nên
giá thành rẻ mà vẫn đảm bảo kỹ thuật. Quy mô đệm đất phụ thuộc vào tính chất tải
trọng của cơng trình và tình hình địa chất thuỷ văn của khu vực đó.


17

- Cải tạo đất bằng cọc cát là phương pháp có hiệu quả khi xây dựng các cơng
trình chịu tải trọng lớn trên nền đất yếu. Cọc cát có tác dụng làm cho lỗ rỗng, độ ẩm
của đất nền giảm đi, trọng lượng, thể tích, mơ đun biến dạng, lực dính và góc ma sát
trong tăng lên. Làm cho nền đất bị nén chặt lại, do đó sức chịu tải của đất tăng lên,
độ lún và độ biến dạng không đồng đều của đất dưới nền móng cơng trình giảm đi.
Ngoài ra, thành phần của cọc cát là vật liệu rời nên có tính thấm cao, cọc cịn làm
tăng nhanh độ lún cố kết và làm giảm trị số độ lún của cơng trình sau khi xây dựng.
Dưới tác dụng của tải trọng, cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh
cọc cát cùng làm việc đồng thời, giảm độ chênh lệch giữa trị số modul biến dạng ở

trong cọc cát và vùng đất được nén chặt xung quanh cọc, đất trong khoảng cách
giữa các cọc cát cũng được nén chặt. Vì vậy, phân bố ứng suất trong nền đất được
nén chặt bằng cọc cát có thể xem như là nền tương đương, với các đặc trưng chung
về chỉ tiêu cơ lý do cọc cát và đất nền sau gia cố quyết định. Tính chất này khơng
thể có được ở cọc cứng, vì modul biến dạng của đất xung quanh cọc nhỏ hơn nhiều
so với thân cọc nên toàn bộ tải trọng của cơng trình do móng tiếp thu sẽ truyền lên
cọc, lên các lớp đất ở mũi cọc và xung quanh các cọc. Do đó các các lớp đất giữa
các cọc hầu như khơng tham gia chịu lực.
Tính ưu việt của cọc cát, cả về mặt kinh tế do cát là vật liệu rẻ tiền, biện pháp thi
công đơn giản, nên giá thành xây dựng thường rẻ hơn các phương pháp cọc cứng.
Tuy nhiên, kỹ thuật thi công cọc cát khá phức tạp, địi hỏi phải có thiết bị
chuyên dụng và phải xét đến ảnh hưởng xấu tới các cơng trình lân cận.
- Cọc đất thường dùng để nén chặt nền đất có độ rỗng lớn và có độ lún sập.
Cọc đất được sử dụng giống như cọc cát, chỉ khác ở chỗ vật liệu làm cọc là đất.
Nước ta hiện nay, do đặc điểm khí hậu, địa chất cũng như điều kiện thi cơng cịn
hạn chế, nên phương nén chặt bằng bằng cọc đất chưa được áp dụng.
- Cọc vôi thường được dùng để nén chặt đất yếu bão hịa nước và đất than
bùn. Khi vơi sống được đưa vào trong nền đất, nó có tác dụng hút nước làm giảm độ
ẩm của đất và toả nhiệt thúc đẩy các phản ứng hoá lý, đồng thời nở ra có tác dụng
làm chặt đất. Cọc vơi được sử dụng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp.


18

Phương pháp thi công cọc vôi đơn giản, giá thành rẻ đem lại hiệu quả kinh tế
cao. Nhưng chất lượng cọc vôi phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng, thành phần hố
học của vơi, thành phần hỗn hợp của đất, mơi trường nước lỗ rỗng...
- Ngồi ra, khi đưa vào đất các chất kết dính như vơi, xi măng, bitum…sẽ
xẩy ra những tương tác phức tạp về mặt hóa lý và hóa học giữa đất với chất kết
dính. Kết quả là làm thay đổi về bản chất và tính chất cơ lý của đất. Do các q

trình hóa học, hóa lý xẩy ra trong đất mà các mối liên kết kiến trúc mới được hình
thành, khá bền vững và đồng thời mật độ của đất cũng tăng lên. Tác dụng của
phương pháp này là: Tăng độ bền và độ ổn định của đất, giảm khả năng thấm nước,
chống được sự trương nở, co ngót và tan rã của đất sau cải tạo.
+ Khi trộn vơi vào đất có hai tác dụng chính:
* Hút ẩm đối với đất phân tán nhỏ có độ ẩm cao, làm giảm độ ẩm của đất.
* Vơi đóng vai trị là chất kết dính làm tăng cường độ của đất nền. Sau khi
dùng cọc vơi tính nén lún của đất nền giảm đi đáng kể (môđun tổng biến dạng tăng
nhiều) và lực dính tăng đáng kể.
Hiệu quả của phương pháp này còn phụ thuộc vào hàm lượng vơi và hàm
lượng nhóm hạt sét, thành phần khống vật của nó. Khi hàm lượng nhóm hạt sét và
khống vật của chúng có tính chứa nước cao thì liều lượng vôi trộn vào trong đất
phải tăng lên, nhưng nếu lượng vơi q cao thì độ bền cũng giảm.
+ Phụt dung dịch (dung dịch xi măng, dung dịch silicat, dung dịch bitum) là
một trong những phương pháp hiệu quả để gia cường nền đất. Khi áp dụng phương
pháp này có thể làm tăng khả năng chịu tải của đất nền, đảm bảo ổn định về mặt
cường độ khi thi công cơng trình chịu tải trọng ngang lớn. Tạo màng chống thấm
dưới nền các cơng trình thủy cơng, làm giảm tính thấm và áp lực đẩy nổi của nước
ngầm tác dụng vào móng cơng trình, gia cường mặt tiếp giáp giữa nền và móng để
chống thấm và chống trượt.
- Bấc thấm là tên chung của các băng chất dẻo được cắm vào trong đất bằng
các thiết bị chuyên dụng, nhằm mục đích tăng nhanh q trình cố kết của đất yếu và
độ bền nhanh đạt được yêu cầu nhằm nâng cao sự ổn định của cơng trình trên nền


19

đất yếu. Khi bấc thấm được cắm vào đất, nước lỗ rỗng thốt ra trong q trình cố
kết của đất, do tải trọng nén trước gây ra gradien thuỷ lực vượt quá độ bền liên kết
kiến trúc của đất. Nước thốt ra, chảy ra theo phương ngang về phía thiết bị tiêu

nước, rồi sau đó theo phương thẳng đứng dọc các bấc thấm về phía các lớp đất dễ
thốt nước. Như vậy, bấc thấm có tác dụng như một tầng lọc ngược làm giảm chiều
dài đường thấm và dẫn đến giảm thời gian hồn thành q trình cố kết.
Bấc thấm được sử dụng trong cơng trình giao thơng với chiều dày tầng đất
yếu lớn, có thể lên đến 40m. Bấc thấm được thi công với thiết bị chuyên dụng, tốc
độ thi cơng nhanh, bảo đảm kỹ thuật, khả năng thốt nước nhanh và dễ kiểm tra
chất lượng nên giá thành rẻ.
- Đất yếu như bùn, than bùn và các loại đất dính trạng thái bão hồ nước, có
biến dạng lớn, kéo dài thời gian và sức chịu tải thấp. Khi xây dựng các cơng trình
trên nền đất này địi hỏi rút ngắn giai đoạn lún để sau khi hoàn thành xong cơng
việc xây dựng và đưa cơng trình vào sử dụng, thì độ lún gây ra tiếp đó khơng vượt
q giới hạn cho phép trong quy phạm thiết kế. Giếng cát là một trong những
phương pháp tốt, rẻ tiền đáp ứng được yêu cầu và tăng cường độ của đất nền. Giếng
cát có tác dụng tăng tốc độ cố kết của đất nền, làm cho cơng trình nhanh ổn định về
độ lún, đồng thời làm cho nền có khả năng biến dạng đồng đều, làm tăng độ chặt
của đất và do đó sức chịu tải của đất tăng một cách đáng kể.


20

CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN KHU VỰC
2.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC.
Theo tài liệu của Đoàn địa chất Hà Nội với kết quả nghiên cứu của một số
nhà địa chất, địa tầng khu vực nghiên cứu có mặt hầu hết các loại đất đá tuổi
Proterozoi đến Kainozoi. Để phục vụ cho mục đích xây dựng cơng trình nên trong
phạm vi luận văn chỉ mổ tả phần trầm tích Đệ Tứ
2.1.1 Giới Kainozoi (KZ). Hệ Đệ Tứ
2.1.1.1 Thống Pleistoxen:
a. Phụ thống Pleistoxen dưới, hệ tầng Lệ Chi:

Hệ tầng Lệ Chi không lộ ra ở vùng nghiên cứu vì bị các trầm tích trẻ phủ lên
trên, chỉ quan sát thấy trong các hố khoan ở độ sâu trung bình 36.0m - 65.0m. Hệ
tầng Lệ Chi gồm 3 tập:
+ Tập dưới: Thành phần là cuội, sỏi, thạch anh, silic, đá hóa... lẫn ít cát bột
sét màu nâu. Kích thước cuội trung bình từ 3 - 5cm, thuộc tướng lịng sơng miền núi
và chuyển tiếp, độ mài mịn tốt, chiều dày của tập vào khoảng 30.0m
+ Tập giữa: Thành phần là cát hạt nhỏ, cát bột màu xám, xám vàng. Thành
phần khoáng vật khá đơn giản, thạch anh chiếm tới 90 - 97%, độ mài mòn và chọn
lọc tốt, thuộc tướng lịng sơng, chiều dày của tập vào khoảng 3 - 5m.
+ Tập trên: Thành phần là bột sét, cát màu xám, xám đen, độ mài tròn và
chọn lọc kém. Thuộc tướng bãi bồi, chiều dày tập thay đổi từ 0.2 - 1.5m.
Hệ tầng Lệ Chi nằm ngay dưới tầng cuội thơ, độ mài trịn kém hơn của hệ
tầng Hà Nội. Trong tầng cịn có sự phân nhịp đều đặn từ hạt thô đến hạt mịn, thể
hiện rõ tính chu kỳ aluvi. Đây là tầng chứa nước phong phú, tổng chiều dày hệ tầng
từ 2.5m - 45.0m
b. Phụ thống Pleistoxen giữa trên, hệ tầng Hà Nội (aQII - IIIhn)
Hệ tầng này gặp ở phía đơng nam Thành phố Hà Nội, có nguồn gốc tích tụ
sơng lũ hỗn hợp và gặp trong hai dạng mặt cắt khác nhau.


21

- Mặt cắt ở vùng phủ: Quan sát thấy ở phía đơng nam TP Hà Nội, ở độ sâu
khoảng 40.0m, bao gồm 3 tập:
+ Tập dưới: Thành phần thạch học gồm cuội lẫn tảng, sạn sỏi và ít cát bột sét
xen kẽ. Cuội chủ yếu là thạch anh, silic. Độ mài mịn từ kém đến trung bình, chọn
lọc từ trung bình đến kém, đặc trưng cho tướng lịng sơng miền núi, chiều dày của
tập từ 10.0m - 34.0m.
+ Tập trên: Thành phần là bột cát, bột sét lẫn ít cát hạt nhỏ màu vàng, xám
nâu và thấu kính bột màu xém đen chứa mùn thực vật, đặc trưng cho tướng bãi bồi.

Chiều dày của tập là 4.0m, tổng chiều dày tầng Hà nội ở vùng phủ là 34.0m.
- Mặt cắt ở vùng lộ: Phạm vi phân bố của vùng này tương đối hẹp, chỉ gặp ở
phía Tây Hà Nội. Vung lộ hệ tầng Hà Nội có thể chia ra 2 tập, giữa 2 tập này vẫn
chưa rõ ràng:
+ Tập dưới: Thành phần là cuội, cuội tảng lẫn sỏi sạn, cát màu nâu vàng.
Cuội chủ yếu là thạch anh lẫn ít đá phun trào, silic, độ mài tròn và chọn lọc kém.
+ Tập trên: Gồm cát bột và ít sét màu vàng, tổng chiều dày vùng lộ khoảng 4.0m
c. Phụ thống Pleistoxen trên, hệ tầng Vĩnh Phúc (aQ2IIvp)
Hệ tầng này nằm ở phần trung tâm và phía đơng nam thành phố Hà Nội, bao
gồm 4 tập:
+ Tập 1: Gồm cuội, sỏi nhỏ, cát lẫn ít bột sét màu xám vàng. Thành phần
khống vật chủ yếu là thạch anh (90%), cịn lại là các mảnh đá khác, cấu tạo phân
lớp đồng hướng xiên chéo. Độ mài tròn và chọn lọc của cuội sỏi trung bình thuộc
tướng lịng sơng miền núi, chiều dày của tập từ 3.0 - 10.0m
+ Tập 2: Gồm cát bột có lẫn ít sét, đơi khi gặp thấu kính sỏi nhỏ màu xám
vàng. Thành phần chủ yếu và thạch anh. Độ mài tròn và chọn lọc của sỏi từ trung
bình đến tốt, chiều dày tập vào khoảng 33.0m
+ Tập 3: Gồm sét cao lanh màu xám trắng, sét bột màu xám vàng.
Khống vật bao gồm hydromica, caolinit, clorit, có sự xen kẽ nhau thành từng
nhóm của cát bột, bột sét, sét và cát hạt mịn. Đặc trưng cho trầm tích dạng hồ,
chiều dày tập từ 2.0 - 10.0m


22

+ Tập 4: Gồm sét màu đen, bột sét màu nâu đen lẫn mùn thực vật, bột sét
màu xám vàng và có hàm lượng sét từ 13.0 - 45%, một số nơi gặp thấu kính than
bùn. Khống vật đặc trưng là hydromica và caolinit, chiều dày của tập từ 2.0 - 8.0m
Các trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc có đặc điểm là bị laterit hóa, có màu
loang lổ, chịu q trình xâm thực mạnh, có sự chuyển đổi nhanh về thành phần

thạch học theo chiều ngang. Hệ tầng Vĩnh Phúc nằm ngày dưới thành tạo Holoxen,
hệ tầng Hải Hưng và hệ tầng Thái Bình, phủ khơng chỉnh hợp trên các trầm tích Hà
Nội và các đá cổ hơn. Tổng chiều dày của tập này khoảng 37.0m
2.1.1.2 Thống Holoxen
a. Phụ thống Holoxen dưới và giữa, hệ tầng Hải Hưng (mbQIV 1-2hh)
Hệ tầng Hải Hưng phân bố chủ yếu ở phía đơng nam và phía tây, tây bắc
Thành phố Hà Nội, gồm 2 phụ tầng
- Phụ tầng dưới: Bao gồm các trầm tích có nguồn gốc hồ đầm lầy (lbQIV
2

1-

hh), thành tạo vào thời kỳ biển tiến. Thành phần chủ yếu là sét, sét bột chứa hữu cơ

màu đen, xám đen, nhiều nơi phần trên của trầm tích có lớp than bùn dày từ 1.0 2.0m. Các trầm tích của phụ tầng này phân bố trực tiếp trên bề mặt bào mịn bị
phong hóa loang lổ của hệ tầng Vĩnh Phúc. Bề dày của phụ hệ tầng thay đổi mạnh
mẽ, phía trên của phụ hệ tầng được các trầm tích trẻ hơn phủ trực tiếp, bề dày của
phụ hệ tầng biến đổi từ 2.0 - 20.0m.
- Phụ tầng trên: Gồm các trầm tích nguồn gốc biển hồ lục địa (mlQIV 1-2hh2).
+ Trầm tích biển: Phân bố ở phía nam, đơng nam thành phố Hà Nội, gồm sét
mịn, sét bột màu xám xanh lẫn mùn thực vật. Khoáng vật chủ yếu là hydromica và
clorit, phụ hệ tầng Hải Hưng giữa nhìn chung bị phủ bởi các trầm tích Thái Bình và
phủ trên các trầm tích Hải Hưng dưới, nhiều nơi cịn phủ trên các trầm tích Vĩnh
Phúc, chiều dày của phụ tầng biến đổi từ 0.5 - 40.0m.
+ Trầm tích hồ lục địa: Phân bố hạn chế và thường bị phủ, gồm sét bột màu
xám vàng, xám xanh, dẻo mềm, đáy lẫn ít sỏi nhỏ, cát bột kết, chiều dày trầm tích
khoảng 1.0m.


23

b. Phụ thống Holoxen trên, hệ tầng Thái Bình (aQIV 3tb)
Đây là trầm tích được thành tạo trẻ nhất, có diện tích phân bố rộng, được
phân chia thành các phụ tầng sau:
- Phụ hệ tầng Thái Bình dưới (aQIV 3tb1), có diện phân bố rộng rãi từ Phúc
Thọ trải về phía nam, tây nam và đơng nam của thành phố Hà Nội. Trầm tích này có
chiều dày khoảng 30.0m, gồm có 3 tập:
+ Tập dưới: Gồm cuội nhỏ, sỏi, cát lẫn ít bột sét màu xanh nhạt, nằm trên bề
mặt bóc mịn của trầm tích Vĩnh Phúc, chiều dày của tập thay đổi từ 1.0 - 9.0m.
+ Tập giữa: Thành phần chủ yếu là cát bột màu xám nhạt, lẫn ít mùn thực
vật, chiều sâu phân bố từ 9.0 - 19.0m, chiều dày trầm tích từ 3.0 - 18.0m.
+ Tập trên: Thành phần gồm sét, cát, bột cát mầu nâu xám lẫn ít mùn thực
vật, chiều dày của tập từ 1.0 - 3.0m.
- Phụ hệ tầng Thái Bình trên (aQIV 3tb2): Đây là trầm tích aluvi ngồi đê
Sơng Hồng và các nhánh sông, chiều sâu phân bố từ 4.0 - 10.0m. Thành phần thạch
học gồm cát, sét pha màu xám nâu, xám tro. Chiều dày trầm tích khoảng 25.0m,
chia làm 2 tập:
+ Tập dưới: Gồm cuội sỏi, cát lẫn ít bột sét màu xám nâu nhạt, chiều dày
3.0 - 10.0m.
+ Tập trên: Gồm bột sét màu nâu nhạt lẫn ít vỏ ốc, hến trai nước ngọt và mùn
thực vật. Tổng hệ phụ tầng < 15.0m.
2.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN.
Theo tài liệu bản đồ địa chất thủy văn, trong các thành tạo trầm tích trên có 3
đơn vị chứa nước sau;
2.2.1. Tầng chứa nước Holoxen (qh)
Thành phần chủ yếu của đất đá chứa nước là cát pha, cát bụi nhỏ nguồn gốc
Aluvi, hệ tầng Thái Bình. Đáy của tầng chứa nước là lớp cách nước có thành phần
là sét, sét pha, bùn sét... thuộc trầm tích hệ tầng Hải Hưng. Tầng chứa nước
Holoxen phân bố rộng rãi trong khu vực nghiên cứu. Bề dày tầng chứa nước biến
đổi mạnh từ 3.0 - 29.0m, trung bình là 14.0m. Mực nước ngầm ở trung tâm ở độ sâu

24

4.0 - 6.0m, ở ven rìa sơng có thể từ 2.0 - 4.0m. Nguồn cung cấp nước chính cho
tầng này là nước mưa, nước sông hồ, bởi vậy động thái mực nước của tầng phụ
thuộc khá nhiều vào yếu tố khí tượng thủy văn. Kết quả phân tích thành phần hóa
học của nước cho thấy hầu hết nước thuộc loại siêu nhạt, khơng có khả năng ăn mịn
bê tơng, kiểu hình của nước là Bicacbonat - Clorua - Canxi - Natri - Kali.
2.2.2. Tầng chứa nước Pleistoxen trên (qp2)
Tầng chứa nước này phân bố dưới tầng chứa nước Holoxen và phía trên tầng
Pleistoxen dưới (qh1). Thành phần chủ yếu của đất đá chứa nước là cát pha, cát hạt
vừa, phần dưới hay gặp sạn sỏi nhỏ nguồn gốc aluvi của hệ tầng Vĩnh Phúc. Tầng
chứa nước này gặp ở mọi nơi trong khu vực nghiên cứu, chúng phân bố nông hơn ở
ven rìa và sâu hơn ở trung tâm. Bề dày tầng chứa nước thay đổi từ 3.0 - 30.0m,
trung bình 12.0m. Đặc tính thủy lực của tầng chứa nước là có áp. Nguồn cung cấp
chủ yếu cho tầng này là nước mưa, nước sông hồ và một phần do tầng trên cung
cấp. Theo kết quả phân tích, nước trong tầng này thuộc loại nước nhạt. Kiểu hình
hóa học của nước là Bicacbonat - Clorua - Canxi - Natri - Kali.
2.2.3. Tầng chứa nước trầm tích cổ Pleistoxen dưới - giữa, hệ tầng Hà Nội và
Lệ Chi (qp1)
Thành phần chủ yếu của đất đá chứa nước là cuội sỏi, sạn nguồn gốc aluvi proluvi của hệ tầng Hà Nội và Lệ Chi. Cuội sỏi có thành phần chủ yếu là thạch anh,
silic. Bề dày của tầng chứa nước thay đổi từ vài mét đến 40.0m, trung bình khoảng
25.0m. Nguồn cung cấp cho tầng này là từ phía bắc, từ sơng Hồng và một phần do
tầng trên cung cấp. Theo kết quả phân tích, nước trong tầng này là nước nhạt, trong
thành phần có nhiều sắt. Kiểu hình hóa học của nước là Bicacbonat - Clorua - Canxi
- Natri - Kali.