Luận văn thạc sĩ hus kết quả áp dụng địa vật lý phục vụ nghiên cứu đánh giá nguyên nhân cơ chế nứt sụt đất ở khu vực huyện thanh ba tỉnh phú thọ đề xuất giải pháp phòng tránh

Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu áp dụng địa vật lý để đánh giá nguyên nhân nứt sụt đất tại huyện Thanh Ba, Phú Thọ và đề xuất giải pháp phòng tránh.

• Tác giả: Đặng Ngọc Thùy
• Người hướng dẫn: Ts-Ncvcc Đoàn Văn Tuyến
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Địa Chất
• Đề tài: Kết quả áp dụng địa vật lý phục vụ nghiên cứu đánh giá nguyên nhân, cơ chế nứt sụt đất ở khu vực huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ; đề xuất giải pháp phòng tránh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TAI BIẾN ĐỊA CHẤT VÀ NGUYÊN NHÂN, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH
• 1.1. Tai biến nứt sụt đất
• 1.2. Tai biến địa chất liên quan đến vận động lớn của Trái đất
• 1.3. Tai biến địa chất liên quan với các tai biến khí hậu và môi trường
• 1.4. Tai biến địa chất có tính cục bộ, địa phương
• 1.5. Tai biến lún, nứt sụt đất
• 1.6. Nguyên nhân dẫn đến lún, nứt sụt đất. Cơ chế của lún, nứt sụt đất karst
• 1.7. Các tác hại tai biến nứt sụt đất
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TAI BIẾN NỨT SỤT ĐẤT
• 2.1. Khả năng ứng dụng của các phương pháp địa vật lý
• 2.2. Các phương pháp điện và điện từ
• 2.3. Phương pháp điện trở suất
• 2.4. Phương pháp điện từ dùng thiết bị ERA
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM NỨT SỤT ĐẤT Ở HUYỆN THANH BA TRÊN CƠ SỞ GIẢI ĐOÁN ĐỊA VẬT LÝ VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH
• 3.1. Đặc điểm tự nhiên và điều kiện địa chất trong mối liên quan với hiện tượng nứt sụt đất
• 3.1.1. Đặc điểm tự nhiên
• 3.1.2. Đặc điểm địa chất
• 3.1.3. Đặc điểm địa hình – địa mạo
• 3.1.4. Đặc điểm của các kiến trúc đứt gãy kiến tạo
• 3.1.5. Đặc điểm địa chất thủy văn. Các tầng chứa nước dưới đất
• 3.1.6. Động thái nước dưới đất
• 3.1.7. Đặc điểm địa chất công trình
• 3.1.8. Điều kiện ĐCCT
• 3.2. Hiện trạng nứt sụt đất
• 3.2.1. Nứt sụt đất tại xã Ninh Dân
• 3.2.2. Nứt sụt đất tại xã Đồng Xuân
• 3.3. Mối quan hệ giữa các yếu tố địa chất kiến tạo và sự xuất hiện tai biến nứt sụt đất ở khu vực nghiên cứu
• 3.4. Kết quả khảo sát địa vật lý
• 3.4.1. Nhiệm vụ và phạm vi khảo sát
• 3.4.2. Công tác đo thử nghiệm để lựa chọn phương pháp và quy trình thích hợp
• 3.4.3. Kết quả áp dụng phương pháp đo sâu cắt lớp điện trở và điện từ tần số thấp sử dụng thiết bị ERA. Khu vực xã Ninh Dân. Khu vực xã Đồng Xuân
• 3.5. Luận giải cơ chế, nguyên nhân nứt sụt đất ở Thanh Ba và đề xuất giải pháp phòng tránh
• 3.5.1. Nguyên nhân chính (yếu tố tự nhiên)
• 3.5.2. Nguyên nhân ngoại sinh
• 3.5.3. Giải pháp phòng tránh nứt, sụt lún đất
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu địa vật lý tại huyện Thanh Ba Phú Thọ

Nghiên cứu địa vật lý tại huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ, đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá và phòng tránh các hiện tượng nứt sụt đất. Huyện Thanh Ba nằm trong khu vực có nhiều đặc điểm địa chất phức tạp, nơi mà các tai biến địa chất thường xuyên xảy ra. Việc áp dụng các phương pháp địa vật lý giúp xác định nguyên nhân và cơ chế hình thành các hiện tượng này, từ đó đề xuất các giải pháp phòng tránh hiệu quả.

1.1. Đặc điểm địa chất và khí hậu tại huyện Thanh Ba

Huyện Thanh Ba có địa hình đa dạng với nhiều loại đất đá khác nhau. Đặc điểm khí hậu cũng ảnh hưởng lớn đến sự hình thành các tai biến địa chất. Các yếu tố như lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm đều có thể tác động đến quá trình nứt sụt đất.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu địa vật lý

Nghiên cứu địa vật lý không chỉ giúp phát hiện các cấu trúc địa chất tiềm ẩn mà còn cung cấp thông tin cần thiết để dự báo các hiện tượng nứt sụt đất. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ tài sản và tính mạng của người dân.

II. Vấn đề nứt sụt đất tại huyện Thanh Ba và thách thức hiện tại

Nứt sụt đất là một trong những vấn đề nghiêm trọng tại huyện Thanh Ba, gây ra nhiều thiệt hại cho cơ sở hạ tầng và đời sống người dân. Các hiện tượng này thường xảy ra do sự kết hợp của nhiều yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Việc nhận diện và đánh giá đúng mức độ nguy hiểm của các hiện tượng này là một thách thức lớn.

2.1. Nguyên nhân gây ra nứt sụt đất

Nhiều nguyên nhân dẫn đến nứt sụt đất, bao gồm sự thay đổi điều kiện địa chất, hoạt động khai thác tài nguyên và biến đổi khí hậu. Các yếu tố này tạo ra áp lực lớn lên bề mặt đất, dẫn đến hiện tượng nứt sụt.

2.2. Tác động của nứt sụt đất đến đời sống

Nứt sụt đất không chỉ gây thiệt hại về tài sản mà còn ảnh hưởng đến an toàn tính mạng của người dân. Các công trình như đường giao thông, nhà cửa thường xuyên bị hư hại, gây khó khăn trong việc di chuyển và sinh hoạt.

III. Phương pháp nghiên cứu địa vật lý hiệu quả tại Thanh Ba

Để nghiên cứu và đánh giá hiện tượng nứt sụt đất, nhiều phương pháp địa vật lý đã được áp dụng. Các phương pháp này giúp xác định cấu trúc địa chất và phát hiện các yếu tố tiềm ẩn gây ra nứt sụt.

3.1. Phương pháp điện trở suất trong nghiên cứu địa vật lý

Phương pháp điện trở suất là một trong những kỹ thuật phổ biến trong nghiên cứu địa vật lý. Phương pháp này giúp xác định độ dẫn điện của đất đá, từ đó phát hiện các cấu trúc địa chất có nguy cơ gây nứt sụt.

3.2. Ứng dụng của phương pháp điện từ trong khảo sát

Phương pháp điện từ sử dụng thiết bị hiện đại để khảo sát các cấu trúc ngầm. Kỹ thuật này cho phép phát hiện các hang hốc và cấu trúc ẩn có nguy cơ gây nứt sụt, từ đó đưa ra các giải pháp phòng tránh kịp thời.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn tại huyện Thanh Ba

Kết quả nghiên cứu địa vật lý tại huyện Thanh Ba đã chỉ ra nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc địa chất và các yếu tố gây ra nứt sụt đất. Những thông tin này không chỉ giúp nâng cao nhận thức về nguy cơ nứt sụt mà còn hỗ trợ trong việc lập kế hoạch phòng tránh.

4.1. Kết quả khảo sát địa vật lý tại các xã

Khảo sát tại các xã như Ninh Dân và Đồng Xuân cho thấy sự hiện diện của nhiều cấu trúc địa chất có nguy cơ cao. Các kết quả này đã được sử dụng để lập bản đồ nguy cơ nứt sụt đất.

4.2. Đề xuất giải pháp phòng tránh nứt sụt đất

Dựa trên kết quả nghiên cứu, nhiều giải pháp phòng tránh đã được đề xuất, bao gồm quy hoạch sử dụng đất hợp lý, xây dựng hệ thống thoát nước và nâng cao nhận thức cộng đồng về nguy cơ nứt sụt.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu địa vật lý tại huyện Thanh Ba đã cung cấp nhiều thông tin quý giá về nguyên nhân và cơ chế hình thành nứt sụt đất. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện các giải pháp phòng tránh và nâng cao hiệu quả quản lý rủi ro thiên tai.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp mới và cải tiến các phương pháp hiện có để nâng cao độ chính xác trong việc dự báo nứt sụt đất.

5.2. Hướng đi mới trong quản lý rủi ro thiên tai

Cần xây dựng một hệ thống quản lý rủi ro thiên tai hiệu quả, kết hợp giữa nghiên cứu khoa học và thực tiễn, nhằm giảm thiểu thiệt hại do nứt sụt đất gây ra.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tai biến nứt sụt đất là một trong những dạng thiên tai địa chất nguy hiểm, gây tổn thất nghiêm trọng đến cơ sở hạ tầng, đất canh tác và tính mạng con người. Tại huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ, hiện tượng nứt sụt đất đã được ghi nhận từ những năm 1970 và bùng phát dữ dội trong giai đoạn 2000 đến 2011. Điển hình vào tháng 10 năm 2011, một chuỗi hố sụt bất thường xuất hiện tại xã Ninh Dân đã làm nứt nẻ, biến dạng công trình của gần 70 hộ dân và làm biến mất hoàn toàn một ao nước rộng 300 mét vuông với độ sâu sụt lún trên 5 mét chỉ sau một đêm. Trước thực trạng đó, việc xác định chính xác nguồn gốc địa chất, các yếu tố kích hoạt và cơ chế hình thành các khoảng rỗng ngầm là yêu cầu thực tiễn đặc biệt cấp bách.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là làm sáng tỏ bản chất, nguyên nhân và cơ chế nứt sụt đất thông qua việc tích hợp các phương pháp địa chất truyền thống với tổ hợp địa vật lý hiện đại. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dải đá vôi có điều kiện phát triển karst ngầm tại các xã Ninh Dân, Đồng Xuân, Yên Nội và thị trấn Thanh Ba, với tổng diện tích tự nhiên của huyện là 19.461 héc-ta. Về mặt khoa học, công trình thiết lập mô hình địa điện - cấu trúc giúp giải đoán chính xác các hang hốc ẩn sâu đến 35 mét dưới lòng đất. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng giúp chính quyền địa phương khoanh vùng nguy cơ, quy hoạch tái định cư an toàn và giảm thiểu tối đa rủi ro thiệt hại kinh tế - xã hội.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng lý thuyết tai biến địa chất nội - ngoại sinh kết hợp mô hình phát triển karst ngầm trong đá cacbonat. Theo các nghiên cứu kinh điển về địa mạo karst, sự hình thành các hang hốc ngầm là kết quả của quá trình hòa tan hóa học và xói ngầm cơ học xảy ra trong các tầng đá vôi không đồng nhất khi có sự lưu thông của nước ngầm mang tính axit nhẹ. Quá trình này diễn ra qua 4 giai đoạn phát triển từ việc hình thành khe nứt, hòa tan bóc mòn, tạo vòm rỗng ngầm đến khi mất cân bằng cơ học gây sập tầng đất phủ bề mặt.

Bên cạnh đó, nghiên cứu ứng dụng lý thuyết truyền trường điện và cảm ứng điện từ trong môi trường địa chất bất đồng nhất. Trường điện thế nhân tạo đưa vào lòng đất được mô tả thông qua phương trình vi phân đạo hàm riêng liên hệ giữa mật độ dòng điện, độ dẫn điện và hàm phân bố điện thế. Khung lý thuyết này định nghĩa rõ các khái niệm then chốt gồm: điện trở suất môi trường, đới dập vỡ kiến tạo, cấu trúc karst ngầm, hiệu ứng xói ngầm thủy động lực và biên độ áp lực lỗ rỗng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp từ hệ thống bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1/50.000, chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn với lượng mưa trung bình năm khoảng 1.800 milimét, nhiệt độ trung bình 23,2 độ C, cùng các báo cáo chuyên ngành địa chất công trình từ năm 1998 đến năm 2012.

Cỡ mẫu nghiên cứu thực địa bao gồm 12 mẫu đất đá nguyên dạng được lấy ở độ sâu từ 1 đến 3 mét tại các khu vực sụt lún trọng điểm ở xã Ninh Dân và xóm Cây Dừa thuộc xã Đồng Xuân. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng nhằm đánh giá chính xác các chỉ tiêu cơ lý đặc thù của lớp phủ trực tiếp trên trần hang karst.

Luận văn lựa chọn tổ hợp hai phương pháp địa vật lý chuyên sâu:

1. Phương pháp đo sâu cắt lớp điện trở hai chiều (ERT) sử dụng thiết bị GeoSys-150 (50 điện cực) và máy Syscal Pro với hệ thiết bị đối xứng AMNB, khoảng cách điện cực cực tiểu 5 mét, hệ số giãn cách n từ 1 đến 8, chiều dài tuyến đo từ 200 đến 450 mét nhằm quét sâu cấu trúc địa chất đến 35 mét. Phần mềm chuyên dụng RES2DINV được sử dụng để nghịch đảo số liệu với sai số thuật toán khống chế dưới 7%.
2. Phương pháp điện từ tần số thấp sử dụng thiết bị ERA-MAX hoạt động ở tần số 625 Hertz, dòng phát 200 miliampe và chiều dài nguồn phát AB từ 300 đến 400 mét. Phương pháp này được lựa chọn nhờ ưu thế không cần cắm điện cực tiếp địa, giúp thi công linh hoạt trong không gian hẹp và các khu dân cư có mặt đường bê tông kiên cố, khảo sát hiệu quả lớp đất đá từ mặt đất đến độ sâu 10 mét.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã bóc tách chi tiết cấu trúc địa tầng và phân bố không gian của các thể karst ngầm. Tầng đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Giao bị nứt nẻ mạnh và phát triển hang hốc tập trung ở độ sâu từ 5 đến 20 mét, nằm xen kẹp hoặc bên dưới lớp đá vôi khối rắn chắc có khối lượng thể tích trung bình 2,68 gam trên centimet khối và cường độ kháng nén tự nhiên dao động từ 810 đến 1.150 kilogam trên centimet vuông.

Thứ hai, kết quả thí nghiệm địa kỹ thuật cho thấy lớp trầm tích Đệ Tứ phủ trên mặt có chiều dày tương đối mỏng, dao động từ 1,6 đến 2,2 mét nhưng có tính chất cơ lý rất yếu. Thành phần cấp hạt biến động mạnh với hàm lượng cát chiếm 52 đến 100%, sét chiếm 9,3 đến 42,3%, chỉ số dẻo từ 7,4 đến 20,3% và độ trương nở không đáng kể chỉ từ 0,37 đến 2,59%. Đáng chú ý, tính tan rã của đất sét pha rất nhanh, đạt mức 80 đến 100% chỉ sau 5 giờ ngâm nước, đi kèm hệ số thấm cao từ $8,05 \times 10^{-6}$ centimet trên giây đến $5,55 \times 10^{-4}$ centimet trên giây.

Thứ ba, sự dao động mạnh của mực nước dưới đất là yếu tố kích hoạt trực tiếp. Biên độ dao động mực nước ngầm theo mùa tại khu vực đo đạc thay đổi từ 3 đến 8 mét, thậm chí tại một số lỗ khoan ở nhà máy xi măng Sông Thao ghi nhận độ sâu mực nước biến động lên tới 10 đến 21 mét.

Thứ tư, công tác khoan kiểm chứng tại hai vị trí dị thường địa điện (lỗ khoan HK02 trên tuyến T8đ và lỗ khoan HK4 trên tuyến T10đ) đã xác nhận sự tồn tại chính xác của các hang rỗng karst ngầm và các phễu sụt cổ bị lấp nhét đất sét ẩm, khẳng định độ tin cậy của phương pháp giải đoán địa vật lý.

Thảo luận kết quả

Cơ chế nứt sụt đất tại huyện Thanh Ba là hệ quả tổng hợp của quá trình tương tác giữa cấu trúc địa chất nội sinh và các tác động ngoại sinh. Đứt gãy kiến tạo phương Tây Bắc - Đông Nam đóng vai trò chủ đạo làm dập vỡ khối đá cacbonat, tạo điều kiện cho dòng ngấm bề mặt xâm nhập sâu. Khi mùa khô đến hoặc khi hoạt động bơm hút nước ngầm công nghiệp tăng cao, mực nước ngầm tụt sâu làm mất đi áp lực đẩy nổi thủy tĩnh của nước trong các hang karst. Đồng thời, các đợt mưa lớn tạo dòng thấm trọng lực cuốn trôi lớp cát hạt mịn và sét pha dễ tan rã vào các khe nứt ngầm (hiện tượng xói ngầm cơ học), làm rỗng chân tầng phủ và dẫn đến sập trượt tức thì.

So sánh với các tai biến karst tại vùng Tân Hiệp (Quảng Trị) hay Mỹ Đức (Hà Nội), tốc độ sụt lún tại Thanh Ba diễn ra đột ngột và tập trung thành chuỗi tuyến tính hơn do chịu thêm chấn động từ hoạt động nổ mìn khai thác đá vôi lân cận. Trong báo cáo kỹ thuật, dữ liệu này được trực quan hóa thông qua bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đất đá theo từng phân lớp, biểu đồ tương quan dao động mực nước ngầm theo mùa và các lát cắt mặt cắt địa điện hai chiều (2D) thể hiện rõ ranh giới dị thường điện trở suất giữa khối đá vôi đặc chắc (trên 1.000 Ohm.m) với các hang karst chứa sét ẩm (dưới 50 Ohm.m).

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chủ động phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại do tai biến nứt sụt đất, các giải pháp mang tính khả thi cao cần được triển khai đồng bộ:

1. Thiết lập mạng lưới trạm quan trắc tự động động thái nước ngầm và biến dạng mặt đất tại các vùng trọng điểm như khu vực nhà thờ Ninh Dân và xóm Cây Dừa (xã Đồng Xuân), duy trì tần suất đo liên tục 24/7 nhằm phát hiện sớm các dấu hiệu sụt lún trước tối thiểu 48 giờ; cơ quan chủ trì thực hiện là Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Phú Thọ trong giai đoạn 2013-2015.
2. Kiểm soát chặt chẽ hoạt động nổ mìn khai thác đá vôi tại các mỏ thuộc hệ tầng Đồng Giao, bắt buộc chuyển đổi sang công nghệ nổ mìn vi sai phi điện nhằm giảm 30 đến 40% biên độ chấn động sóng địa chấn lan truyền trong nền đá vôi; Ủy ban nhân dân huyện Thanh Ba phối hợp Sở Công Thương giám sát thực hiện từ quý 1 năm 2013.
3. Khoanh định hành lang an toàn địa chất và quy hoạch tái định cư khẩn cấp cho gần 70 hộ dân sinh sống trên đới hang karst hoạt động mạnh, ưu tiên bố trí quỹ đất tại các khu vực có nền đá biến chất vững chắc thuộc hệ tầng Ngòi Chi cách xa đới đứt gãy tối thiểu 200 mét; hoàn thành công tác di dời trong giai đoạn 2013-2016.
4. Ứng dụng kỹ thuật khoan phụt vữa xi măng - bentonite áp lực cao để gia cố, lấp đầy các hang rỗng karst ngầm nằm dưới các tuyến đường giao thông liên xã và chân móng các công trình công cộng trọng yếu; Ban Quản lý Dự án huyện phối hợp các đơn vị thi công chuyên ngành triển khai trước mùa mưa bão năm 2014.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Tài liệu luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Cơ quan quản lý nhà nước và cán bộ quy hoạch đô thị: Sử dụng các bản đồ cấu trúc địa điện và vùng dự báo nguy cơ sụt đất làm căn cứ cấp phép xây dựng, quy hoạch mạng lưới hạ tầng và xây dựng phương án ứng phó thiên tai cấp huyện.
2. Kỹ sư địa kỹ thuật và chuyên gia địa chất công trình: Nắm vững quy trình lấy mẫu, phân tích tính tan rã của đất phủ và phương pháp xử lý nền móng đặc thù trên nền địa hình karst phức tạp nhằm bảo đảm độ bền vững cho công trình xây dựng.
3. Nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Địa mạo - Địa vật lý: Tiếp cận bộ tài liệu thực tế về việc phối hợp tổ hợp thiết bị ERA-MAX và phương pháp đo sâu cắt lớp điện trở 2D sử dụng phần mềm RES2DINV để giải đoán dị thường địa chất ẩn sâu đến 35 mét.
4. Doanh nghiệp khai khoáng và sản xuất vật liệu xây dựng: Tham khảo để điều chỉnh quy trình khai thác đá vôi, đánh giá tác động môi trường địa chất và quản lý khai thác tài nguyên nước dưới đất một cách bền vững.

Câu hỏi thường gặp

Hiện tượng sụt lún đất tại Thanh Ba bắt nguồn từ nguyên nhân tự nhiên hay nhân sinh?
Hiện tượng này bắt nguồn từ sự kết hợp của cả hai yếu tố. Điều kiện tự nhiên là nền đá vôi hệ tầng Đồng Giao có nhiều hang hốc karst ngầm và lớp phủ sét pha dễ tan rã. Yếu tố nhân sinh gồm nổ mìn khai thác mỏ đá và khai thác nước ngầm quá mức đóng vai trò kích hoạt làm sập vòm hang.

Tại sao phương pháp địa chấn công trình lại ít hiệu quả hơn đo điện trở suất trong nghiên cứu này?
Tại các khu dân cư đông đúc như Ninh Dân, phương pháp địa chấn chịu nhiều nhiễu sóng từ giao thông. Ngoài ra, sóng đàn hồi khó phân biệt các hang karst nhỏ bị lấp nhét sét do tốc độ truyền sóng tương đương môi trường xung quanh, trong khi đo điện trở 2D thể hiện độ phân dị điện tính rất rõ nét.

Thiết bị điện từ ERA-MAX có ưu điểm vượt trội gì khi khảo sát tại khu vực dân cư?
Thiết bị ERA-MAX hoạt động ở tần số 625 Hertz với ăng ten đo không cần tiếp đất. Điều này cho phép máy khảo sát nhanh chóng trên các bề mặt bị cản trở bởi đường nhựa, sân bê tông hoặc tường rào kiên cố, quét sâu cấu trúc từ mặt đất đến 10 mét mà phương pháp cắm điện cực truyền thống không làm được.

Biến động mực nước ngầm từ 3 đến 8 mét thúc đẩy sụt đất như thế nào?
Khi mực nước ngầm hạ thấp trong mùa khô, áp lực đẩy nổi mất đi khiến trần đất đá phía trên hang karst mất lực đỡ. Khi mùa mưa đến, dòng thấm di chuyển nhanh cuốn trôi đất cát hạt mịn vào các khe nứt, tạo nên khoảng trống ngầm ngày càng lớn dẫn đến sụt lún.

Dấu hiệu nào giúp người dân nhận biết sớm nguy cơ xuất hiện hố sụt đất?
Người dân có thể nhận biết sớm qua các hiện tượng như mực nước trong giếng đào sụt giảm đột ngột hoặc nước bị đục bất thường, xuất hiện các vết nứt chân chim kéo dài trên tường nhà, sân bê tông, hoặc mặt đất có dấu hiệu trũng cục bộ dạng lòng chảo.

Kết luận

• Luận văn đã xác định rõ cơ chế nứt sụt đất tại huyện Thanh Ba là dạng tai biến sụt lún karst ngầm kết hợp quá trình xói ngầm cơ học trong lớp phủ trầm tích Đệ Tứ mỏng và kém bền vững.
• Hoạt động nổ mìn khai thác đá vôi và dao động mực nước ngầm từ 3 đến 8 mét theo mùa là hai tác nhân kích hoạt chính khiến tai biến bùng phát mạnh mẽ tại xã Ninh Dân và Đồng Xuân.
• Tổ hợp phương pháp địa vật lý gồm đo sâu cắt lớp điện trở 2D (máy Syscal Pro, GeoSys-150) và đo điện từ tần số thấp ERA-MAX chứng minh hiệu quả tối ưu trong việc định vị chính xác hang karst ẩn sâu đến 35 mét.
• Kết quả khoan kiểm chứng tại các lỗ khoan HK02 và HK4 đạt độ tin cậy tuyệt đối, khẳng định sự chuẩn xác của mô hình nghịch đảo địa điện giải đoán bằng phần mềm RES2DINV.
• Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2013 trở đi, các cấp chính quyền và cơ quan chuyên môn cần khẩn trương thiết lập hệ thống quan trắc tự động 24/7, đồng thời ứng dụng kết quả nghiên cứu vào công tác di dời tái định cư và quy hoạch phát triển kinh tế bền vững cho toàn huyện Thanh Ba.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tai biến địa chất và nguyên nhân, cơ chế hình thành tai biến nứt sụt đất. Chương 2: Các phương pháp nghiên cứu tai biến nứt sụt đất. Chương 3: Đặc điểm nứt sụt đất ở huyện Thanh Ba trên cơ sở giải đoán địa vật lý và các giải pháp phòng tránh. Luận văn đƣợc hoàn thành trong chƣơng trình thực hiện khóa cao học 2009- 2011 của học viên tại khoa Địa chất - trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội dƣới sự hƣớng dẫn của TS-NCVCC Đoàn Văn Tuyến (Phòng Địa Vật lý – Viện Địa chất – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam).

Tác giả xin chân thành cảm ơn khoa Địa chất - trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, Phòng Địa Vật lý – Viện Địa chất – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Liên đoàn Quy hoạch và điều tra tài nguyên nƣớc Miền Bắc đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện để học viên hoàn thành luận văn này. Trường ĐH Khoa học Tự nhiên 9 Khoa Địa Chất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy CHƢƠNG 1 TAI BIẾN ĐỊA CHẤT VÀ NGUYÊN NHÂN, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH TAI BIẾN NỨT SỤT ĐẤT Nứt sụt đất là một dạng của tai biến địa chất hiện nay đang xảy ra khá phổ biến trên thế giới và nhiều vùng lãnh thổ của nƣớc ta. Quá trình hình thành và xuất hiện tai biến này gắn liền với các vận động địa chất, kiến tạo trong lòng đất (yếu tố nội sinh), sự thay đổi điều kiện khí hậu, khí tƣợng, thảm thực vật,…và trong nhiều trƣờng hợp do tác động của các hoạt động sản xuất (yếu tố ngoại sinh). Để xác định đƣợc nguyên nhân, cơ chế xuất hiện, đặc biệt là phát hiện dự báo các vùng tiềm ẩn nguy cơ của hiện tƣợng nứt sụt đất là một nhiệm vụ khó khăn đòi hỏi phải có sự hiểu biết và kiến thức của nhiều lĩnh vực khoa học cũng nhƣ tiến hành các khảo sát bằng công cụ và thiết bị chuyên dụng.

Tai biến địa chất liên quan đến vận động lớn của Trái đất [Nguồn:Cục địa chất Hoa Kỳ] Các tai biến địa chất có cƣờng độ phá hủy lớn và phạm vi ảnh hƣởng rộng thƣờng liên quan đến các cấu trúc địa chất và vận động kiến tạo sâu trong vỏ Trái đất: động đất, sóng thần, núi lửa. Phầ n lớn đô ̣ng đấ t có quan hê ̣ nguồ n gố c với các ranh giới mảng (dọc đới hút chìm, các sống núi đại dƣơng , các đứt gãy chuyển dạng ) và dọc các đứt gãy sâu phân chia nô ̣i mảng. Núi lửa tập trung chủ yếu ở rìa các mảng thạch quyển, ở chỗ các mảng đang tách ra dọc sống núi giữa đại dƣơng, ở chỗ các mảng đang hội tụ. Sóng thần sinh ra do một số nguyên nhân sau: do động đất với cƣờng độ lớn (thông thƣờng >7,5 độ richter); do hoạt động của núi lửa; do trƣợt lở đất với khối lƣợng lớn dƣới đáy biển.

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên 10 Khoa Địa Chất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy Sóng thần chứa năng lƣợng cực lớn, lan truyền với tốc độ cao và có thể vƣợt khoảng cách lớn qua đại dƣơng mà chỉ mất rất ít năng lƣợng.Phá hủy do động đất xảy ra tại Ảnh 4.Núi lửa Merapi phun trào ngày Haiti năm 2010.vn) (Nguồn: Vietnamplus.vn) Trận sóng thần ngày 26/12/2004 tại các quốc gia Đông nam á và Nam á giết hại khoảng 230.000 ngƣời (gồm 168.000 ngƣời tại riêng Indonesia). Sóng thần xảy ra tại phía đông bắc Nhật Bản năm 2011.vn) Trường ĐH Khoa học Tự nhiên 11 Khoa Địa Chất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy 1. Tai biến địa chất liên quan với các tai biến khí hậu và môi trƣờng [Nguồn: Cục địa chất Hoa Kỳ] Lũ lụt là một dạng tai biến do các hiện tƣợng khí hậu gây ra, nhƣng quá trình vận động và tác hại của nó trên mặt đất lại dẫn đến những biến đổi lớn về môi trƣờng địa chất ở gần bề mặt nên có thể coi nhƣ một tai biến địa chất. Lũ là hiện tƣợng dòng chảy với tốc độ lớn, mặt dòng chảy nâng cao nhanh thƣờng xảy ra ở miền núi: do thung lũng hẹp, địa hình dốc, lƣợng nƣớc tập trung lớn.

Lụt là quá trình mặt dòng chảy nâng cao từ từ, diện tích bị ngập nƣớc rất lớn (xảy ra ở hạ lƣu, vùng đất trũng). Lũ lụt xảy ra tại Miền trung Việt Nam (Nguồn: Vietnamnet 12/10/2010) Lũ quét xảy ra ở vùng miền núi, có địa hình dốc, thung lũng hẹp. Lƣợng nƣớc tập trung tạo thành dòng lớn trong thời gian ngắn, chảy với tốc độ lớn cuốn theo các vật liệu cứng với kích thƣớc khác nhau (từ mảnh cho đến tảng). Lũ quét có động năng lớn.

Lƣợng vật chất cứng trong dòng chảy chiếm 40 – 60%. Lũ bùn đá: bản chất nhƣ lũ quét nhƣng chỉ khác là các vật liệu cứng trong dòng chảy chiếm 80%, có sức tàn phá rất ghê gớm. Trường ĐH Khoa học Tự nhiên 12 Khoa Địa Chất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy Hoạt động của các dạng lũ lụt trên dẫn đến những biến động địa hình, chế độ địa chất thủy văn và tính chất cơ lý các tầng đất đá khác nhau là những yếu tố tác động hoặc kích thích các tai biến địa chất. Tai biến địa chất có tính cục bộ, địa phƣơng [Nguồn: Cục địa chất Hoa Kỳ] Các tai biến địa chất có tính cục bộ địa phƣơng thƣờng xuất hiện trong phạm vi hẹp, độ sâu hoạt động không lớn liên quan đến các vận động và điều kiện địa chất gần mặt đất, điển hình là các hiện tƣợng: trƣợt đất, xói ngầm, lún, nứt, sụt đất,… Trƣợt đất là sự di chuyển đất đá xảy ra trên bề mặt địa hình ở những chỗ sƣờn dốc, thung lũng sông, vách bờ các hồ và biển liên quan với vận động trọng lực.

Trƣợt đất bao gồm các hiện tƣợng: trƣợt, chảy và đổ lở. Trƣợt đất có thể xảy ra ở khắp nơi và ở các vùng khí hậu khác nhau. Trƣợt đất xảy ra khi lực gây trƣợt của trọng lực vƣợt quá độ bền của đất đá nói chung hoặc vƣợt quá ở các bề mặt hoặc trong các đới yếu đang tồn tại. Xói ngầm là quá trình moi chuyển những hạt nhỏ ra khỏi đất đá, ra khỏi chất nhét ở khe nứt và hốc karst, là một dạng của quá trình rửa xói ngầm đất đá.

Sự phát triển xói đặc trƣng cho tác dụng phá hoại do thấm. Xói ngầm là một dạng phá hoại đất hòn mảnh hoặc chất nhét trong khe nứt và hốc karst và đá nửa cứng do dòng thấm gây ra. Xói ngầm thƣờng là nguyên nhân của nhiều loại biến dạng mặt đất và thành tạo các trũng, phễu lún, hố sụt, khe nứt,. phá hoại các công trình xây dựng, ảnh hƣởng rất lớn đến hoạt động kinh tế xã hội của con ngƣời.

Xói ngầm liên quan chặt chẽ với tai biến nứt sụt đất. Tai biến lún, nứt sụt đất [Nguồn: Cục địa chất Hoa Kỳ] Nƣ́t su ̣t đấ t là hiê ̣n tƣơ ̣ng phá vỡ bề mă ̣t điạ hin ̀ h hiê ̣n ta ị bằ ng nhƣ̃ng đƣờng nƣ́t, hố su ̣t với quy mô, kích thƣớc khác nhau. Nứt sụt đất là một dạng tai biến địa chất đang xảy ra khá phổ biến ở Việt Nam. Nguyên nhân dẫn đến lún, nứt sụt đất + Nứt sụt đất do phá hủy kiến tạo.

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên 13 Khoa Địa Chất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy + Nứt sụt đất do phá hủy tại chỗ (phi kiến tạo). + Nứt sụt đất do ngoại sinh. Nứt sụt đất do phá hủy kiến tạo: đối với nứt sụt đất có nguồn gốc kiến tạo thƣờng phát triển thành đới và kéo dài theo tuyến, dọc theo các đứt gãy tái hoạt động. Sự vận động tƣơng đối của các cánh đứt gãy theo phƣơng thẳng đứng và ngang là nguyên nhân sinh ra các đƣờng nứt, hố sụt.

Nứt sụt đất có nguồn gốc kiến tạo không bị các yếu tố tự nhiên (địa hình, tính cơ lý của đất đá…) khống chế, chúng ổn định, hoạt động mạnh, phát triển đƣờng nứt, hố sụt có hệ thống, quy mô lớn, gây nguy hại lớn. Tại các vùng động đất mạnh thƣờng xuất hiện nứt sụt đất. Nứt sụt đất do phá hủy tại chỗ: Nứt sụt đất có nguồn gốc tại chỗ thƣờng phân bố có tính địa phƣơng, gắn liền với các vị trí có tiềm năng trƣợt, sụt lún mặt đất và sập mặt đất. Nứt sụt đất có nguồn gốc tại chỗ do một số nguyên nhân nhƣ: - Tạo lỗ hổng trong đá cacbonat (karst).

- Tạo hố sụt trên mặt đất trong đá trầm tích gắn kết kém (giả karst). - Quá trình kết hợp hai dạng trên. Nứt sụt đất do lỗ hổng trong đá cacbonat (karst): Đá vôi và đá cacbonat đƣợc hình thành trong môi trƣờng biển nông. Thành phần chủ yếu là calxi cacbonat dễ hòa tan trong nƣớc, đặc biệt là nƣớc có chứa axit, trong các lớp đá vôi không đồng nhất sẽ xảy ra quá trình phá hủy đá vôi không đều do vận động của nƣớc.

Đó chính là quá trình hoạt động karst. Có hai nguyên nhân chính làm cho karst hoạt động là: Nguyên nhân do nguồn gốc và điều kiện hình thành: do nguồn gốc và điều kiện hình thành của môi trƣờng biển cổ mà từng vỉa hay lớp có thành phần khác nhau trong khối đá vôi không đồng nhất. Có những vỉa hay lớp có hoạt tính hóa học cao hơn nên bị phá hủy bởi vận động dòng nƣớc tạo ra các dạng karst mạnh hơn trong vỉa hay lớp liền khối. Trường ĐH Khoa học Tự nhiên 14 Khoa Địa Chất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy Nguyên nhân do các hoạt động địa chất - kiến tạo: các hoạt động địa chất, kiến tạo gây ra các phá hủy, khe nứt trong đá vôi tạo ra đới dập vỡ, thay đổi bề mặt địa hình tạo điều kiện chứa nƣớc và chuyển động của nƣớc.

Các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm thay đổi làm quá trình phong hóa đá vôi tích cực hơn trong các vỉa không đồng nhất cũng tạo các điều kiện xuất hiện karst. Dựa vào điều kiện phân bố, các đối tƣợng karst đƣợc chia thành 2 dạng chính là karst lộ và karst ngầm.