Đánh giá một số điều kiện địa chất và địa chất công trình ảnh hưởng đến di sản Hệ thống Kinh thành Huế

1. SƠ ĐỒ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC XUNG QUANH DI SẢN HỆ THỐNG KINH THÀNH HUẾ

Dựa trên cơ sở bản đồ địa chất tỷ lệ 1/50.000, các thành tạo đất đá được phân chia để thể hiện những nét chính về sự phân bố, thành phần, tính chất địa chất công trình cùng các đặc điểm về thế nằm, các yếu tố kiến tạo, điều kiện địa hình - địa mạo. Trong đó, yếu tố quan trọng là đất đá được phân chia theo nhóm dựa vào độ bền, biến dạng, tính chất đối với nước và được thể hiện bằng các màu khác nhau. Kết quả thành lập sơ đồ địa chất công trình tỷ lệ 1/50.000 cho khu vực thành phố Huế và vùng phụ cận bao quanh di sản hệ thống Kinh thành Huế theo phương pháp nhóm đất đá địa chất công trình thực thụ của Nguyễn Thanh được thể hiện trong Hình 1.

Hình 1. Sơ đồ Địa chất công trình khu vực thành phố Huế và vùng phụ cận xung quanh di sản hệ thống kinh thành Huế

2. TÍNH CHẤT XÂY DỰNG CỦA CÁC THÀNH TẠO TRẦM TÍCH CÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DI SẢN HỆ THỐNG KINH THÀNH HUẾ

2.1. Nhóm đất dính

Bao gồm các thành tạo tàn - sườn - lũ tích Đệ tứ không phân chia và các trầm tích có nguồn gốc sông - biển Holocen hạ - trung - thượng hoặc sông - biển Pleistocen trung - thượng. Ngoại trừ đất rời, đất có thành phần và tính chất đặc biệt trong các thành tạo này đều có nhóm đất dính.

2.1.1. Phụ nhóm trầm tích sông Holocen trung - thượng aQ22-3

Có diện phân bố rộng rãi trong vùng nghiên cứu, với chiều sâu bắt gặp từ 0.0m đến 5.7m. Thành phần thạch học gồm: sét pha màu vàng sẫm, trạng thái dẻo cứng; sét pha màu xám xanh - xám vàng - vết nâu, trạng thái dẻo mềm, cát pha màu xám xanh - xám vàng - đỏ gạch, trạng thái dẻo, kết cấu chặt vừa và cát sỏi. Hầu hết đều bắt gặp trong các lỗ khoan khảo sát. Các tính chất cơ lý đất của phụ nhóm này được minh họa như trong bảng 1.

Bảng 1: Các tính chất cơ lý trung bình của phụ nhóm trầm tích Helocen trung - thượng aQ22-3

2.1.2. Phụ nhóm trầm tích sông - biển Holocen trung - thượng amQ22-3

Phân bố dưới aQ22-3 là amQ22-3 và ít gặp hơn trong các lỗ khoan. Thành phần chủ yếu là sét pha, cát pha màu xám xanh - xám tro, chuyển dần lên là cát hạt mịn đến trung lẫn ít sạn sỏi màu xám trắng - xám vàng. Tính chất cơ lý của phụ nhóm được biểu diễn trong bảng 2.

Bảng 2. Các tính chất cơ lý trung bình của phụ nhóm trầm tích sông - biển Holocen trung - thượng amQ22-3

2.1.3. Phụ nhóm trầm tích sông - biển Holocen hạ - trung amQ21-2

Trầm tích này phân bố dưới thành tạo amQ22-3 và có bề dày khá lớn. Lớp đất này có nơi lộ ra trên mặt và cũng bắt gặp trong các lỗ khoan sâu. Chúng phân bố từ trung tâm đến ven biển. Thành phần thạch học bao gồm sét pha màu xám xanh, dẻo chảy; cát pha lẫn ít dăm sạn màu xám xanh - xám đen, dẻo; cát hạt nhỏ đến trung lẫn sạn sỏi màu xám xanh - xám xi măng, kết cấu xốp đến chặt vừa. Các thành tạo mô tả trên thường có tính chất xây dựng không cao, không phù hợp làm nền cho các công trình có tải trọng vừa và lớn. Các thành phần và tính chất cơ lý của phụ hóm trầm tích sông - biển Holocen hạ - trung được mô tả trong bảng 3.

Bảng 3. Các tính chất cơ lý trung bình của phụ nhóm trầm tích sông - biển Holocen hạ - trung amQ21-2

2.1.4. Phụ nhóm trầm tích biển Pleistocen thượng mQ13

Thành tạo mQ13 thuộc hệ tầng Đà Nẵng, phân bố ở trung tâm đồng bằng Thừa Thiên Huế. Bề mặt trầm tích thường có màu loang lỗ, đặc trưng cho quá trình phong hóa thấm đọng. Thành phần thạch học bao gồm: sét pha lẫn dăm sạn laterit màu trắng - vàng - loang lỗ đỏ, trạng thái từ dẻo mềm đến dẻo cứng; cát pha màu vàng vàng nghệ - xám trắng - nâu đỏ; cát pha chứa cuội sỏi màu vàng nghệ loang nâu đỏ, kết cấu chặt vừa - chặt. Nhìn chung trầm tích của Pleistocen thượng thường có tính chất xây dựng tốt, rất phù hợp cho việc làm nền của các công trình có tải trọng lớn, tuy nhiên cần chú ý đến bề dày của các thành tạo mà có biện pháp móng thích hợp. Các tính chất cơ lý được thể hiện trong bảng 4.

Bảng 4. - Các tính chất cơ lý trung bình của phụ nhóm trầm tích biển Pleistocen thượng mQ13

2.1.5. Phụ nhóm trầm tích sông - biển Pleistocen trung - thượng amQ12-3

Nằm dưới amQ21-2 là thành tạo amQ12-3 thuộc hệ tầng Quảng Điền, thành tạo này phân bố ở trung tâm đồng bằng và ít hơn là ven biển. Không bắt gặp ở phía Tây Nam nơi có địa hình gò đồi của khu vực nghiên cứu. Thành phần thạch học bao gồm: sét, sét pha màu xám xanh, dẻo mềm - dẻo chảy. Tính chất cơ lý và thành phần hạt của đất được thể hiện trong bảng 5.

Bảng 5 - Các tính chất cơ lý trung bình của phụ nhóm trầm tích sông - biển Pleistocen trung - thượng amQ12-3

2.1.6. Phụ nhóm tàn - sườn - lũ tích Đệ tứ không phân chia edQ và pdQ
Chúng phân bố ở phía Tây Nam khu vực nghiên cứu. Đây là sản phẩm phong hoá của đá gốc thuộc hệ tầng Tân Lâm có nguồn gốc tàn - sườn - sông tích với thành phần hỗn tạp, bao gồm cát pha - sét pha - dăm sạn, màu nâu đỏ - vàng - tím gụ, có mức độ gắn kết yếu. Nhưng qua khảo sát tại hiện trường cho thấy khả năng biến dạng của đất không cao, đất có khả năng chịu tải tốt và đây là lớp đất phù hợp cho việc làm nền của các công trình có tải trọng trung bình và lớn. Tuy nhiên vì đây là sườn đồi nên cần chú ý đến hiện tượng trượt đất. Thành phần và các tính chất cơ lý của phụ nhóm này được mô tả trong bảng 6.

Bảng 2.6 - Các tính chất cơ lý trung bình của phụ nhóm tàn - sườn - lũ tích Đệ tứ không phân chia edQ và adQ

2.2. Nhóm đất rời

Bao gồm các phụ nhóm như: amQ12-3 (cát chứa sạn sỏi màu xám vàng - xám xanh, cát hạt nhỏ - trung lẫn sạn sỏi màu xám vàng - xám xanh), mQ13 (cát màu vàng nghệ), aQ13 (cuội, sỏi, sạn, cát lẫn ít bụi, cát pha lẫn sạn sỏi, màu xám vàng), amQ21-2 (cát màu xám xanh - xám vàng), aQ21-2 (sạn, sỏi, cuội lẫn cát thạch anh, bụi màu xám - xám đen), mvQ22 (cát thạch anh hạt nhỏ màu xám trắng - vàng nhạt), aQ22-3 (cát hạt mịn lẫn ít sạn màu xám nâu - xám vàng), amQ22-3 (cát hạt mịn - trung lẫn sạn sỏi màu xám trắng - xám vàng), mvQ22-3(cát thạch anh màu xám vàng - xám xanh, cát hạt nhỏ - trung màu xám trắng. Nhìn chung, nhóm đất rời có tính chất xây dựng khá tốt, đất ít bị nén lún, góc nội ma sát cao và chỉ số SPT từ thấp đến cao. Những đặc điểm đó được thể hiện cụ thể trong bảng 7 qua từng nguồn gốc của nhóm đất rời.

Bảng 7 - Các tính chất cơ lý trung bình của nhóm đất rời

2.3. Nhóm đất có thành phần và trạng thái đặc biệt

Nhóm này có mặt trong các lỗ khoan phân bố ở vùng đồng bằng khu vực nghiên cứu với bề dày thay đổi từ 4.0 - 25.0m. Thành phần bao gồm bùn cát pha, bùn sét pha, ít hơn là bùn sét, lẫn mùn thực vật và vỏ sò, có nơi chứa rất nhiều vỏ sò. Đây là thành tạo thường gây bất ổn định cho công trình, do đó thiết kế cần chú ý khi móng của công trình đặt vào lớp đất này (trong trường hợp cần thiết). Thành phần và tính chất của nhóm này được thể hiện trong bảng 8.

Bảng 8 - Tính chất cơ lý của nhóm đất có thành phần và tính chất đặc biệt ambQ21-2

3. THÀNH LẬP MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH QUA DI SẢN HỆ THỐNG KINH THÀNH HUẾ

Dựa vào báo cáo khảo sát địa chất công trình bên trong và cạnh di sản hệ thống kinh thành Huế như: Duyệt Thị Đường (G1, Phụ lục 1), Đồn Mang Cá (G11, Phụ lục 2), Uỷ ban nhân dân phường Thuận Lộc (G5, Phụ lục 3), Uỷ ban nhân dân phường Thuận Thành (G6, Phụ lục 4), Cửa Thể Nhơn (Cửa Ngăn) (G13, Phụ lục 5), Cửa Chánh Nam (G15, Phụ lục 6), và Chợ Tây Lộc (G2, Phụ lục 7). Mặt cắt địa chất công trình thể hiện cấu trúc nền và đặc điểm phân bố các thành tạo đất đá bên dưới di sản hệ thống Kinh thành Huế được thể hiện theo 2 tuyến A-A’ và B-B’ như trong Hình 2 như sau.

Hình 2. Vị trí các lỗ khoan và tuyến thành lập mặt cắt địa chất công trình cho di sản hệ thống Kinh thành Huế

Mặt cắt địa chất công trình theo hai tuyến A-A’ và B-B’ được thể hiện trong Hình 3 và Hình 4.

Hình 3. Mặt cắt địa chất công trình AA' (Tỷ lệ đứng 1/200)

Hình 4. Mặt cắt địa chất công trình BB' (Tỷ lệ đứng 1/200)

Trong đó, tuyến A-A’ đi qua các lỗ khoan thu thập từ hồ sơ khảo sát địa chất công trình Đồn Mang Cá, UBND Thuận Lộc, UBND Thuận Thành, Duyệt Thị Đường và cửa Chánh Nam. Tuyến B-B’ đi qua các lỗ khoan thu thập từ hồ sơ khảo sát địa chất công trình chợ Tây Lộc, Duyệt Thị Đường và Cửa Thể Nhân.

Mặt cắt địa chất công trình theo tuyến A-A’ bao gồm các thành tạo như sau:

  • Lớp 1: đất đắp
  • Lớp 2a: Sét pha bụi màu màu vàng, xám xanh, vàng sẫm, dẻo cứng
  • Lớp 2b: Sét pha bui màu màu vàng, xám xanh, vàng sẫm, dẻo mềm
  • Lớp 3: Cát pha màu xám vàng dẻo mềm
  • Lớp 4: Sét pha màu đen lẫn mùn thực vật dẻo chảy
  • Lớp 5: Cát hạt nhỏ đến thô màu xám đen, xám xanh, xốp (ambQ1-2IV pb)
  • Lớp 6: Sét pha bụi màu xám đen lẫn vỏ sò, chảy.

Mặt cắt địa chất công trình theo tuyến B-B’ bao gồm các thành tạo như sau:

  • Lớp 1: đất đắp
  • Lớp 2a: Sét pha bui màu màu vàng, xám xánh, dẻo cứng
  • Lớp 2b: Sét pha bụi màu xáng vàng sẫm, xám vàng, dẻo mềm
  • Lớp 4: Sét pha màu đen lẫn mùn thực vật dẻo chảy
  • Lớp 5: Cát hạt trung-thô xám đen, xốp
  • Lớp 6: Sét pha bụi màu xám đen lẫn vỏ sò, chảy

Trong đó, Các thành tạo đất lớp 2a, 2b và 3 là thành tạo thuộc hệ tầng Phú Vang (amQ2-3IV, pv) và các thành tạo còn lại thuộc hệ tầng Phú Bài (ambQ1-2IV, pb) [6].

4. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CÁC LỚP ĐẤT ĐÁ TRONG MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH QUA DI SẢN HỆ THỐNG KINH THÀNH HUẾ

Lớp 2a: Sét pha bụi màu màu vàng, xám xanh, vàng sẫm, dẻo cứng

Là lớp đất được ký hiệu là (2a) trên 2 mặt cắt địa chất công trình. Thành tạo này nằm rãi rác ở các LK G11, G5 (mặt cắt AA′), và G2, G13 (mặt cắt BB′). Thành tạo có bề dày 2.5 m ở LK G11 và G2, ở G5 với bề dày 3.2 m và 1.5m ở G13. Thành phần chủ yếu là đất sét pha bụi. Chỉ số SPT thu được là 11- 12 búa. Kết quả thu thập số liệu tính chất cơ lý của lớp đất này được thể hiện ở bảng 9.

Lớp 2b: Sét pha bụi màu xáng vàng sẫm, xám vàng, dẻo mềm

Là lớp đất được ký hiệu là (2b) trên 2 mặt cắt địa chất công trình. Thành tạo này nằm rãi rác ở các LK G6, G1 và G15 (mặt cắt AA′), và G13 (mặt cắt BB′). Thành tạo có bề dày giao động từ 1 – 3.7 m. Mỏng nhất là 1m ở LK G13, và dày nhất ở LK G1. Thành phần chủ yếu là đất sét pha bụi. Chỉ số SPT thu được là 4 - 6 búa. Kết quả thu thập số liệu tính chất cơ lý của lớp đất này được thể hiện ở bảng 9.

Lớp 3: Cát pha màu xám vàng dẻo mềm

Là lớp đất được ký hiệu là (3) trên 2 mặt cắt địa chất công trình. Thành tạo này nằm ở LK G11 (mặt cắt AA′) với bề dày 1.7m. Thành phần chủ yếu là cát pha, với hàm lượng cát là 74% và 8% sét. Chỉ số SPT thu được là 4 búa. Kết quả thu thập số liệu tính chất cơ lý của lớp đất này được thể hiện ở bảng 9.

Bảng 9. Các đặc trưng cơ lý các trầm tích hệ tầng Phú Vang (amQ2-3IV pv)

Lớp 4: Sét pha màu đen lẫn mùn thực vật dẻo chảy

Là lớp đất được ký hiệu là (4) trên 2 mặt cắt địa chất công trình. Thành tạo này nằm rãi rác ở các LK G6 và G1 (mặt cắt AA′). Thành tạo có bề dày 2.1 m ở LK G1 và 1.0 m ở LK G6. Thành phần chủ yếu là lớp đất sét pha. Chỉ số SPT thu được là 2 - 3búa. Kết quả thu thập số liệu tính chất cơ lý của lớp đất này được thể hiện ở bảng 10.

Lớp 5: Cát hạt min tới thô xám đen, trạng thái xốp

Là lớp đất được ký hiệu là (5) trên 2 mặt cắt địa chất công trình và có mặt trên tất cả các hố khoan. Bề dày thành tạo thay đổi từ 3.4 – 7.5 m. Thành phần chủ yếu là cát. Chỉ số SPT thu được là 5 - 7 búa. Kết quả thu thập số liệu tính chất cơ lý của lớp đất này được thể hiện ở bảng 10.

Lớp 6: Sét pha bụi màu xám đen lẫn vỏ sò, chảy

Là lớp đất được ký hiệu là (6) trên 2 mặt cắt địa chất công trình.  Thành tạo này nằm rãi rác ở các LK G15 (mặt cắt AA′) và G13 (mặt cắt BB′). Thành tạo có bề dày 10.3 m ở LK G13 và 12.6 m ở LK G15. Thành phần chủ yếu là sét pha bụi màu xám đen, lẫn vỏ sò. Chỉ số SPT thu được là 3 - 4 búa. Kết quả thu thập số liệu tính chất cơ lý của lớp đất này được thể hiện ở bảng 10.

Bảng 10. Các đặc trưng cơ lý các trầm tích hệ tầng Phú Vang (ambQ1-2IV pb)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Lê Văn Nãi (2000), Bảo vệ môi trường trong xây dựng cơ bản. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
2. Nguyễn Thanh, Trần Hữu Tuyên, and Đỗ Quang Thiên (2000), Đánh giá địa chất công trình độ ổn định vùng đồn bằng cửa sông ven biển Thuận An – Tư Hiền và dầm phá Tam Giang – Cầu Hai. In: Tuyển tập báo cáo hội thảo khoa học về vùng cửa sông ven biển Thuận An và đầm phá Tam Giang Cầu Hai, Hà Nội.
3. Hồ Văn Bính (1995), Điều tra địa chất đô thị Huế. Cục Địa chất & khoáng sản.
4. Cục địa chất và khoáng sản Việt Nam (1999), Bản đồ Địa chất và khoáng sản, tờ Hương Hóa – Huế - Đà Nẵng, tỷ lệ 1/200000. Hà Nội.
5. Nguyễn Trường Giang (2000), Báo cáo lập bản đồ địa chất thủy văn tỷ lệ 1/200000 vùng Huế - Đông Hà. Cục địa chất & khoảng sản việt Nam.
6. Phạm Thị Thảo (2004), Nghiên cứu các kiểu cấu trúc nền đất yếu khu vực thành phố Huế và đề xuất giải pháp kỹ thuật cải tạo hợp lý. Luận văn Thạc sĩ Địa chất học, Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế.
7. Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao (1998), Địa chất Việt Nam. Tổng cục mỏ và địa chất, Hà Nội.
8. NguyÔn Hång Anh (1985), Phương án thăm dò sơ bộ nước dưới đất vùng Huế - Bình Trị Thiên, Liên đoàn địa chất Miền Nam - Đoàn 708.
9. Cục địa chất và khoáng sản Việt Nam (1997), Nước dưới đất đồng bằng ven biển Trung Trung Bộ. Hà Nội.
10. Trương Thị Bảo Vy (2007), Nghiên cứu phương pháp thành lập bản đồ địa chất công trình tỷ lệ lớn (áp dụng cho khu vực thành phố Huế và phụ cận). Luận văn Thạc sĩ Địa chất học, Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế, 2007.