Một số vấn đề về khảo sát địa chất công trình
khi xây dựng đập lớn

PGS.TS. Phạm Hữu Sy
Đại học Thuỷ lợi

Tóm tắt: Nói chung đập lớn là đập mà khi xảy ra sự cố sẽ gây thiệt hại lớn, vì vậy
việc khảo sát, thiết kế, thi công cần phải hết sức cẩn thận để hạn chế khả năng xảy
ra sự cố. Cho đến nay ở Việt Nam chưa có quy phạm khảo sát địa chất dành riêng
cho đập lớn. Tác giả khuyến cáo, ngoài việc tuân thủ quy phạm hiện hành về khảo
sát địa chất công trình cho xây dựng công trình thuỷ lợi, để tăng mức độ an toàn
cho công trình cần lưu ý đến 7 vấn đề mà trong bài báo đã trình bày tương đối chi
tiết, đó là các vấn đề: áp dụng kết hợp nhiều phương pháp khảo sát; độ sâu khảo
sát nên đạt đến giá trị lượng mất nước đơn vị nhỏ hơn 0,01 l/ph.m khi thí nghiệm
ép nước trong khi khoan; phạm vi đo vẽ địa chất công trình nên mở rộng hơn quy
định; chú ý đến động đất kích thích do xây dựng hồ chứa; ổn định mái hố móng do
giản ứng suất; ổn định thấm do cột nước cao và vấn đề từ biến của đá, đặc biệt là
của vật chất gắn kết trong kẽ nứt của đá.
Abstract: Generally, high dam is that when happen a catastrophe with it will
cause serious damage, so, it must be very carefully while conducting geotechnical
investigation, design and construction in order minimize risk. Up to now in


Vietnam there is not state standard for geotechnical investigation for high dam.
The author of the paper advised that, beside of following present investigation
standard for irrigation construction it must be pay attention on 7 problems. They
are: using many different methods for investigation works; investigation depth
deeper than the depth where discharge of water in water compress test in bore
hole less than 0,01 l/min.m; geotechnical surveying larger then usual; paying
attention on reservoir-induced earthquakes; instability of foundation hole's slope
causing by decreasing of stress; permeability due to high hydraulic head and

Các phương pháp khảo sát địa chất công trình để thu thập thông tin về các điều
kiện địa chất công trình thông thường bao gồm:
- Đo vẽ địa chất công trình
- Khoan, đào thăm dò
- Thăm dò địa vật lý
- Thí nghiệm hiện trường (CPT, SPT, xuyên động, nén hông lổ khoan, cắt, nén
trong hố đào, đổ nước, hút nước, ép nước trong hố khoan,...)
- Thí nghiệm trong phòng.
Khi khảo sát địa chất cho các công trình thông thường có thể chỉ áp dụng một hoặc
hai phương pháp khảo sát nhưng đối với các đập lớn, nên kết hợp nhiều phương
pháp để có kết quả bổ sung cho nhau, kiểm tra lẫn nhau. Nên tăng cường thí
nghiệm hiện trường và trong phương pháp này nên thực hiện kết hợp nhiều loại thí
nghiệm, ví dụ, nén tĩnh với nén hông lổ khoan; xuyên tĩnh với SPT,.... Khi các kết
quả khảo sát thu được từ các phương pháp khảo sát khác nhau mà vênh nhau


chúng ta nên phân tích kỹ lưỡng để lựa chọn kết quả hợp lý. Ví dụ, khi áp dụng
đồng thời cả khoan, xuyên tĩnh, địa vật lý điện và địa chấn để xác định địa tầng mà
kết quả không thật phù hợp, hãy phân tích lịch sử phát triển địa chất, các quy luật
địa chất để phân lớp. Khi áp dụng đồng thời cả thí nghiệm trong phòng và hiện
trường để xác định các tính chất cơ lý của đất mà không phù hợp nhau, hãy kết
hợp phân tích nguồn gốc hình thành đất để lựa chọn. Chúng tôi có trao đổi với một
số chuyên gia thiết kế, một số người thích các kỹ sư địa chất công trình đánh thấp
các chỉ tiêu xuống để thiết kế cho an toàn. Chúng tôi nói rằng không phải lúc nào
điều đó cũng đúng. ở đây chúng ta không bàn về cơ chế thẩm tra, thẩm định mà
chỉ nói thuần tuý về góc độ chuyên môn. Đối với nhiều trường hợp, sau khi có kết
quả thí nghiệm mẫu, khi cung cấp cho thiết kế thường đánh thấp xuống thì an toàn
hơn nhưng cũng có trường hợp phản tác dụng. Ví dụ, đối với thí nghiệm đất đắp
đập. Khi thiết kế với chỉ tiêu thí nghiệm thực, đất trong thân đập sẽ được đầm đủ
độ chặt tối đa, sẽ hạn chế khả năng trương nở khi hồ tích nước. Ngược lại, khi


Thiết kế kỹ thuật

- Đối với đập bê tông: khoan vào đá phong hoá nhẹ và không
quá 1,5 H.
- Đối với đập không phải là đá: sâu vào phong hoá vừa 13m,
các hố tại tim tuyến sâu (2/31)H.

Bản vẽ thi công

Như trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật

Đối với giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi, khi mà chưa biết địa tầng của khu vực
thì xác định độ sâu thăm dò theo kinh nghiệm (2/31)H là hợp lý nhưng đối với
các giai đoạn sau, khi đã biết địa tầng thì nên căn cứ vào địa tầng, lượng mất nước
đơn vị và mức độ phát triển của các kẽ nứt kiến tạo (nếu có). Thông thường khi
khoan ở vị trí dự kiến xây dựng đập bao giờ cũng đồng thời thí nghiệm ép nước


trong hố khoan. Vậy thì đối với các giai đoạn sau, nên khoan đến độ sâu mà lượng
mất nước đợn vị nhỏ hơn 0,01 l/ph.m liên tục trong 3 đoạn ép (mỗi đoạn ép 5m)
thì dừng. Đập lớn trong nhiều trường hợp thường liên quan với cột nước lớn. Nếu
quy định (2/31)H có khi không kinh tế nếu nền là đá macma liền khối ít nứt nẻ
hoặc không an toàn nếu là đá trầm tích xen kẹp lớp yếu trong những vùng chịu vận
động kiến tạo mạnh trong quá khứ. Ngoài ra, khi nền đập có đứt gãy kiến tạo cắt
qua và đã có hố khoan bắt gặp ở độ sâu nào đó thì nhất thiết phải nghiên cứu kỹ
đới phá huỷ hoặc chiều dài gặp bùn đoạn tầng, căn cứ vào chiều dài bắt gặp và góc
nghiêng để quy đổi chiều rộng của đứt gãy. Những thông số này rất quan trọng khi
phân tích dự báo khả năng phát sinh động đất kích thích mà sẽ đề cập thêm dưới
đây.


chân công trình

Cao tới khu vực có ảnh

Về phía vai 1H nhưng không quá

hưởng tới chủ trương

đỉnh đồi

đầu tư của dự án

Nghiên cứu khả thi

như trong giai đoạn tiền

Về phía thượng, hạ lưu 4H kể từ

khả thi

chân công trình
Về phía vai 1H nhưng không quá
đỉnh đồi

Thiết kế kỹ thuật

Chỉ đo vẽ trong trường

Không đo vẽ

động đất và động đất có thể tác động trở lại, gây phá huỷ đập và gây nên tai hoạ
lớn. Trong khi đó từ trước đến nay, khi khảo sát địa chất, kỹ sư địa chất chỉ căn cứ
vào bản đồ phân vùng địa chấn để cung cấp cho nhà thiết kế cấp động đất dự báo
của vùng. Người nào cẩn thận hơn, có thể căn cứ thêm vào bản đồ kiến tạo để
phân tích thêm một vài thông tin. Vấn đề động đất kích thích đang còn nhiều tranh
luận vì rằng ứng suất tăng thêm do trọng lượng cột nước gây ra tại độ sâu phát
sinh địa chấn rất không đáng kể nhưng động đất vẫn xảy ra nhưng nói chung khi
xây dựng đập lớn, vấn đề xác định cấp động đất để đưa vào tổ hợp lực khi tính
toán thiết kế không nên đơn thuần chỉ căn cứ vào bản đồ địa chấn như trước đây.
Động đất còn nguy hiểm hơn đối với trường hợp nền đập có cát. Thông thường khi
phải thiết kế đập ở những nơi có lớp bồi tích sông quá dày, người ta chỉ bóc bỏ
một phần, phần còn lại chỉ xử lý chống thấm. Khi xảy ra động đất, dưới tác dụng


của sóng động đất cát sẽ chuyển sạng trạng thái "hoá lỏng", mất khả năng chịu tải
hoàn toàn và đập sẽ bị vỡ.
5. Vấn đề ổn định mái hố móng.
Đập lớn trong nhiều trường hợp là đập cao và đặt trên nền đá. Vì vậy, hố móng
thường phải sâu và thời gian phải thi công các công việc trong hố móng cũng lâu
hơn. Khi ta bóc đi một khối lượng đất lớn tạo nên một hố lớn, sẽ xảy ra tình trạng
giản ứng suất của đất đá ở hai bên bờ. Kỹ sư thiết kế chỉ căn cứ vào các chỉ tiêu cơ
lý của đất đá khi khảo sát tức là ở trạng thái độ chặt tự nhiên để thiết kế mái hố
móng bảo đảm ổn định nhưng thực tế do quá trình giản ứng suất, các chỉ tiêu , ,
C đều giảm và mái hố móng có thể bị trượt. Đối với các hố móng sâu, mái hố
móng càng dễ mất ổn định khi được cấu tạo bởi đá trầm tích có thế nằm bất lợi (đổ
ra ngoài) và có xen kẹp các lớp sét kết mỏng.
6. Vấn đề ổn định thấm.
Đập lớn thường có tuổi thọ thiết lế lâu dài. Với những đập lớn đồng thời có cột
nước lớn cần phải xem xét khả năng phát triển quá trình xói ngầm, ngay cả trong
trường hợp xây dựng trên nền đá. Chúng ta biết rằng xói ngầm là một quá trình