Tài liệu tham khảo
1. R. Veldhuijzen Van Zanten Geotextiles and Geomembranes in Civil Engineering John Willey &
Son New york/Toronto 1986.
2. J. Pierre Giroud. Introduction aux Ge otextiles Dunod Paris 1981.
3. N.N.Maslov Basic Engineering Geology and Soil Machanics Mir Publisher Moscow 1987.
4. I.V. Popov Địa chất công trình (tiếng Nga) NXB Đại học, Matxcơva 1959.
---------------------------------------------------------

Đánh giá khả năng lún mặt đất do khai thác
nước ngầm khu vực Tây Nam Hà Nội theo tài liệu
quan trắc tại các trạm đo lún
Trần Mạnh Liểu1, Lê Chí Hưng1
Đoàn Huy Hiên2, Dương Thị Toan2

Estimation of ability of land subsidence due to over pumping ground water in the South-West
of Hanoi base on land subsidence monitoring data at land subsidence stations
Abstract: Land subsidence due to over pumping ground water in the South-West of Hanoi have been a
serious problem. It has been causing the damage of houses and infrastructures. It is very difficult to
estimate accurately because this process is very complicated and depends on not only soil
characteristic itself but also various factors such as pumping rate, the changing of pore pressure and
modulus of deformation of soils etc. In order to obtain more accurate estimation of ability of land
subsidence due to over pumping ground water in the South-West of Hanoi, the authors introduce the
method using the relationship between geotechnical integrated parameter and land subsidence
monitoring data.

1. Đặt vấn đề

Ngô

Sỹ

Liên:

31,08mm/năm;

Mai

Dịch:

Lún mặt đất (LMĐ) khu vực Hà Nội do

2,3mm/năm; Thành Công: 35,6 mm/năm và

khai thác nước dưới đất (NDĐ) theo số liệu

Ngọc Hà 1,3 mm/năm) và phụ thuộc nhiều

quan trắc tại các trạm đo lún tương đối lớn,

vào nhiều yếu tố như: Giá trị hạ thấp mực

dao động trong khoảng rộng (tại trạm Pháp

nước, cấu trúc nền, thành phần và tính chất

Vân: 16,95 mm/năm; Hạ Đình: 16,9 mm/năm;

cơ lý của các lớp đất, vv. Quá trình lún mặt
đất do hạ thấp mực nước ngầm không chỉ do

1. Viện khoa học công nghệ xây dựng, Bộ xây dựng,

Nghĩa Tân, Cầu Giấy Hà Nội
Tel: 0913008946, Fax: 04-8361197
Email:
2. Trường đại học Khoa học tự nhiên, Đại học quốc
gia Hà Nội
334 Nguyễn Trãi , Hà Nội

cố kết thấm mà bao gồm cả cố kết từ biến
vv. Vì vậy các bài toán tính lún do hạ thấp
mực nước ngầm theo các mô hình tiềm định
cho đến nay gặp rất nhiều khó khăn. Bài báo
giới thiệu phương pháp đánh giá khả năng

1


lún mặt đất do khai thác nước ngầm theo chỉ

hợp các yếu tố điều kiện ĐKT được tiến hành

tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện địa kỹ

trên cơ sở phân tích, tổng hợp các yếu tố điều

thuật (ĐKT) trên cơ sở phân tích định lượng

kiện ĐKT ảnh hưởng đến LMĐ do khai thác

vai trò của từng yếu tố theo các số liệu quan


nước ngầm, các mối quan hệ giữa các yếu tố

trắc tại các trạm đo lún khu vực Tây Nam

đó cũng như các mối quan hệ của các yếu tố

thành phố Hà Nội.

đó với quá trình LMĐ theo các số liệu quan

2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp

trắc định kỳ tại các trạm. Quá trình phân tích

Phương pháp phân vùng định lượng khả

đánh giá được tiến hành theo các bước như

năng LMĐ do khai thác NDĐ theo chỉ tiêu tích

1

hình 1.


Lựa chọn hàm mục tiêu và các
yếu tố điều kiện ĐKT ảnh
hưởng đến LMĐ do khai thác
NDĐ
Định lượng hoá các yếu tố điều

kiện ĐKT

Xác định tỷ trọng các tham số
điều kiện ĐKT.

Xây dựng mô hình trường biến
đổi các tham số điều kiện ĐKT

Xây dựng mạng
lưới tính toán cơ sở

Chuẩn hóa các tham số điều
kiện ĐKT.

Tính toán các tham
số định lượng điều
kiện ĐKT tại các ô
mạng

Tính toán chỉ tiêu tích hợp các
yếu tố điều kiện ĐKT.

Xây dựng mô hình
trường biến đổi các
tham số điều kiện
ĐKT

Xây dựng mô hình trường biến
đổi chỉ tiêu tích hợp.


Tính các hệ số tương quan
cặp đôi giữa các tham số
điều kiện ĐKT

Xác định hệ số chuẩn
(1, (2 …(n

Xác định hệ số tương quan
nhiều chiều
R2= r1y(1+r2y(2+…rny(n

Tính toán tỷ trọng của các
tham số điều kiện ĐKT

IΣ

Phân vùng định lượng khả
năng LMĐ theo chỉ tiêu tích hợp
các yếu tố điều kiện ĐKT.
Hình 1. Sơ đồ quá trình phân vùng định lượng khả năng LMĐ do khai thác
NDĐ theo chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều kiện ĐKT
Để nghiên cứu quá trình LMĐ, hàm mục tiêu
có thể chọn là đại lượng tổng độ lún theo thời
gian (S) hoặc vận tốc LMĐ tại các trạm (Vs). Các
yếu tố điều kiện ĐKT quyết định đến quá trình

LMĐ do khai thác nước ngầm khu vực Tây Nam
thành phố Hà Nội được lựa chọn gồm các nhóm:
động lực nước (chiều sâu hạ thấp mực nước
ngầm hoặc tốc độ hạ thấp mực nước ngầm, áp

1


lực nước lỗ rỗng hoặc tốc độ biến đổi áp lực
nước lỗ rỗng) và đặc điểm đất nền (thành phần
thạch học các phân vị địa tầng, modun tổng biến
dạng và chiều dày tầng đất yếu). Tất cả các yếu
tố này đều có ảnh hưởng và liên hệ với quá trình
LMĐ, giữa các yếu tố cũng có mối quan hệ cặp
đôi nhất định. Như vậy hàm mục tiêu S(Vs) là
hàm số của các yếu tố điều kiện ĐKT (Xi):
S(Vs) = f(X1, X2,…Xn).
Từ số liệu quan trắc tại các trạm hoàn toàn
có thể xác định được hệ số liên hệ giữa quá trình
lún với các yếu tố điều kiện ĐKT và giữa các yếu
tố điều kiện ĐKT với nhau. Trên cơ sở đó xác
định tỷ trọng của từng yếu tố điều kiện ĐKT tham
gia vào quá trình LMĐ và khả năng LMĐ tại bất
kỳ một điểm nào trên mặt đất khu vực nghiên
cứu được đánh giá theo công thức:
IΣ 

 gi R

H
i

i i

kiện ĐKT, gi - tỷ trọng của yếu tố điều kiện ĐKT

thứ i, RiH - tham số định lượng của yếu tố điều kiện ĐKT thứ i đã được
chuẩn hóa .

Trong trường hợp cụ thể đối với khu vực Tây
Nam thành phố Hà Nội, chúng tôi lựa chọn:
- Hàm mục tiêu là vận tốc LMĐ tại các trạm
(Vs mm/năm) được tính bằng tổng độ lún trong
một năm.
Các yếu tố về động lực nước bao gồm:
- Chiều sâu mực nước ngầm: Cao độ mực
nước ngầm kiệt nhất trong năm tại các trạm đo
lún (H)
- Tốc độ biến đổi áp lực nước lỗ rỗng
4

 ΔU

i=1
n

Th =

m

(2)
i

i=1

Trong đó mi và γsi - chiều dầy và khối

lượng riêng của lớp đất thứ i, n là số lớp đất có
trong chiều sâu cần khảo sát đến
- Mô đun tổng biến dạng (E kG/cm2) của các
phân vị địa tầng, đối với nền đất có nhiều lớp E
được tính trung bình :
n

E m
i

E =

i

i=1
n

m

(3)
i

i=1

(1)

Trong đó I  - chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều

Trong đó mi và Ei
là chiều dầy và mô

đun tổng biến dạng của lớp đất thứ i, n là số lớp
đất trong chiều sâu cần tính toán.
- Chiều dày của lớp đất yếu (B m)
Xác định tỷ trọng của các tham số điều kiện
ĐKT được tính toán như sau:
1. Kiểm tra các giả thuyết về sự phù hợp
phân bố các đại lượng được xem xét với luật
phân phối chuẩn;
2. Tính toán hệ số tương quan cặp đôi giữa
tất cả các tham số được xem xét (ri) và xây dựng
ma trận của chúng;
3. Tính các hệ số tiêu chuẩn hoá (
1 ,  2 ... p );
4.

Trong đó ( 1 ,  2 ... p ) là nghiệm của hệ

phương trình sau:
i

i=1

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

4

trong đó (Ui - sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng
lớn nhất trong một năm (có 4 đầu đo áp lực
nước lỗ rỗng tại các độ sâu khác nhau).

Các yếu tố cấu trúc nền và tính chất cơ lý của
đất đá bao gồm:
- Thành phần thạch học (Th g/ cm3) của các

1

n

m γ

p

i 1

ΔU=

phân vị địa tầng được đặc trưng bởi khối lượng
riêng của đất, đối với nền đất có nhiều lớp đặc
trưng của thành phần thạch học được lấy là khối
lượng riêng trung bình:

(4)

…
…

rpy  1r1 p   2 r2 p  ...   p

Với rij là hệ số tương quan giữa yếu tố điều
kiện ĐKT thứ i và j, riy là hệ số tương quan giữa



yếu tố điều kiện ĐCCT thứ i và hàm mục tiêu K
5. Tính toán hệ số tương quan nhiều chiều
R.
p

 r

R2=

i 1

(5)

i yi

Hệ số tương quan nhiều chiều cho phép xem
xét các tham số điều kiện ĐKT tham gia đánh giá
có hợp lý hay không. Nếu hệ số tương quan
nhiều chiều R2  0.70 thì các tham số đã lựa
chọn chấp nhận được, nếu hệ số tương quan
nhiều chiều nhỏ (R2<0.7) thì lựa chọn lại các
tham số điều kiện ĐKT.
6. Tính toán tỷ trọng của các tham số điều
kiện ĐKT theo công thức sau:

gi =

βi riy


.

p

βr

(6)

i iy

i=1

p

Khi đó thì

 g =1 . Tổng tỷ trọng của các yếu
i

i=1

tố điều kiện ĐKT bằng 1.
Giai đoạn tiếp theo là xây dựng mô hình
trường biến đổi của các tham số điều kiện ĐKT.
Việc xây dựng mô hình trường biến đổi các tham
số điều kiện ĐKT cho mỗi khu vực nhất định
được tiến hành tính toán trên các nút mạng cơ
sở ( đối với khu vực Tây Nam Hà Nội các nút


mạng được phân chia có kích thước 200m x
200m), sau đó tiến hành vẽ các đường đẳng trị
của tham số điều kiện ĐKT đó.
Khi đã có mô hình trường biến đổi tham số
điều kiện ĐKT, thì tiến hành tính toán chỉ tiêu tích
hợp các yếu tố điều kiện ĐKT theo công thức (1)
cho từng ô trong mạng tính toán.
Việc chuẩn hóa các tham số điều kiện ĐKT
được hiểu là đưa các tham số điều kiện ĐKT về
cùng thứ nguyên (có thể bằng cách chia các giá
trị của tham số đó cho giá trị lớn nhất của nó).
Các tham số điều kiện ĐKT đã chuẩn hoá có
khoảng giá trị thay đổi từ 0 đến 1.
Khi có mô hình trường biến đổi của chỉ tiêu
tích hợp và hàm mục tiêu tương ứng, tiến hành
phân vùng định lượng khả năng LMĐ theo giá trị
chỉ tiêu tích hợp đã tính toán được và giá trị của
hàm mục tiêu đã quan trắc được.
3. Kết quả tính toán và đánh giá
Trong tất cả 8 trạm quan trắc tại trạm Ngọc
Hà không có số liệu quan trắc về áp lực nước lỗ
rỗng, vì vậy, đề tài chỉ sử dụng số liệu quan trắc
tại 7 trạm còn lại để tính toán.
Kết quả tính các hệ số tương quan cặp đôi
giữa các tham số điều kiện ĐKT được trình
bày trong bảng 1.

Bảng 1. Giá trị hệ số tương quan căp đôi giữa các yếu tố
điều kiện ĐKT và hàm mục tiêu
Vs


H

(U

Bm

Th

E

dS

1.00

-0,36

0,42

0,70

0,04

-0,75

H

-0,36

1,00


-0,38

-0,30

0,84

0,22

(U

0,42

-0,38

1,00

0,20

-0,26

-0,07

Bm

0,70

-0,30

0,20


1,00

0,14

-0,67

Th

0,04

0,84

-0,26

0,14

1,00

-0,26

E

-0,75

0,22

-0,07

-0,67


-0,26

1,00

Các hệ số chuẩn hoá β1 ,β2 ,β3 ,β4 ,β5 được

tính theo hệ 5 phương trình 5 ẩn số trình bày ở

1


trên, kết quả như sau:

kiện ĐKT đánh giá khả năng LMĐ do khai thác

(1 = 0,45, (2 = 0,34, (3 = 0,36, (4 = -0,49, (5 = -0,7

nước ngầm khu vực Tây Nam Hà Nội được

Hệ số tương quan nhiều chiều cũng được

xác định theo công hức sau:
I  = 0.48*E‟ +

tính toán theo công thức đã trình bày ở trên và
kết quả tính toán :
R2
R


=

+0,23*Bm‟+0.15*H‟+0,13*(U‟+0,02*Th‟ (7)

= 0,75

Trong đó: E‟, Bm‟, H‟, (U‟, Th‟ là các tham

0,866

số đã chuẩn hoá của các yếu tố điều kiện địa

Với R = 0,866 khẳng định rằng việc lựa

kỹ thuật đã được lựa chọn tương ứng ở trên.

chọn 5 thông số H, (U, Bm, Th, E để đánh giá

Lưới cơ sở xây dựng để tính toán đánh giá

khả năng LMĐ khu vưc Tây nam Hà Nội do

LMĐ cho khu vực Tây nam Hà Nội có kích

khai thác nước ngầm là hợp lý. Tỷ trọng của

thước 200m x 200m, giá trị E‟, Bm‟, (H‟, (U‟,

các tham số cũng được tính toán theo các


Th‟ tại tất cả các nút của lưới cơ sở, trong đó

công thức đã tình bày ở trên và kết quả như

các thông số

sau:

lấy theo bản đồ cấu trúc nền, H, (H‟ lấy theo
g
1
2

trắc vào tháng 2/2004, (U được tính theo các
thông số H, Bm, Th theo các hệ số liên hệ giữa

=0

chúng đã được xác định tại bảng 1 ở trên và

,13
g

3

bằng phương pháp hồi quy bình phương trung

=0

bình tuyến tính nhiều chiều. Chỉ tiêu tích hợp

I  tại tất cả các nút của lưới được tính theo

,23
g

4

=0

công thức (7) ở trên.

,02
g

5
trong đó

bản đồ hạ thấp mực nước ngầm tầng Qp quan

=0
,15

g

E, E‟; Bm, Bm‟; Th, Th‟ được

Dựa vào mối quan hệ giữa tốc độ LMĐ quan
trắc được với chỉ tiêu tích hợp I  chúng tôi

=0

,47

g1, g2, g3, g4, g5 - tỷ trọng của

phân vùng đánh giá khả năng LMĐ khu vực

các yếu tố tương ứng hạ hấp mực nước ngầm

Tây Nam Hà Nội do khai thác nước ngầm theo

H, áp lực nước lỗ rỗng dU, chiều dầy tầng bùn

( bảng 2):

Bm, thành phần thạch học Th và mô đun tổng
biến dạng E. Chỉ tiêu tích hợp các yếu tố điều
Bảng 2. Nguyên tắc phân vùng đánh giá mức độ LMĐ khu vực
Tây nam Hà Nội do khai thác nước ngầm.

Giá trị lún (mm/năm)

Chỉ tiêu tích hợp ( I  )

<5

<0,2

Vùng lún trung bình

5-15


0,2-0,3

Vùng lún mạnh

15-20

0,3-0,4

Vùng rất ít lún

1


Vựng lỳn rt mnh

>20

Kt qu phõn vựng ỏnh giỏ kh nng
LM khu vc Tõy nam H Ni do khai
ồn

Làng Chèm

g

(Th-ợng Thụy)

Liên Ngạc


Mạc

Cầu 7

Hoàng Xá
Hoàng Liên

IV.4.a

Phú Xá

23

Đông Ngạc
II.2.c
Đông
Ngạc

Nhật Tảo

Th-ợng Thụy

Phú Xá

8

Đại Cát

Thụy


Yên Nội

P. Phú Th-ợng

9

Ph-ơng

7
C. Đ công nghiệp I
Thôn Trung
T ây T ựu

Tân
Nhuệ
ĐH.
Tài chính

6

II.2.c

Đò
s
Thôn Tây

Quán
La

Quảng

Tiến

Thôn Hạ

8

Đồng Xa

Đinh Quán
Kiều Mai

Chùa Sải

P. mai dịch

Phú Mỹ

Ngọc Mạch

Mỹ

Đình

Khu liên hợp
thể thao Quốc gia

70
T ây M ỗ

Đông

7,5
km

Trung Kính
Th-ợng
p. Trung Hòa
khu đô thị
Trung Hòa
Quan Nhân
6
P. Nhân Chính
Q. Thanh
Xuân

6
Trung Văn

Xóm Đình
II.2.c

Trung Kính
Hạ

II.2.c

An
Thái

Sông


Đài phát thanh
Mễ Trì

Nhuệ

P. Thanh Xuân
Trung
ĐH. Quốc gia
P.
Thanh Xuân
Bắc

Cty. n-ớc ngọt

Ga
Hà

Xóm Chợ
T rung

Xóm Tháp
Đại

Văn

Mỗ
Ngọc Trục

.
TX


Hà

n
Đô

g2

Thôn Th-ợng
Triều
Khúc

km6

P.
Kim
Giang
Khu l-u niệm
Nguyễn Siêu
Kim Lũ

P.
Giáp Bát

7
P.
Tân

p. Định công


Thôn Hạ

Thôn Trại

P.
Hoàng
Văn
Thụ
Thanh
Mai

Yên Xá

p. T h ị n h L i ệ t
Q. H o à n g M a i

NM. gạch si li cát
Thuý Lĩnh

h

Liệt
chùa Nội

đình Ngoại
thôn Vực

Sg

(Yên

Duyên)

Pháp Vân

ô
.T

Linh Đàm

II.2.c
Bến xe
Sở Th-ợng

III.2.a
Khu đô thị
Pháp Vân- Tứ Hiệp

Tứ Kỳ

Thôn Bằng A

P. Trần Phú

II.1.c

P. hoàng Liệt
Chùa Nhĩ

cơ khí


p. Y ê n

Tựu Liệt

Hữu Lê

Cảng
Khuyến L-ơng

Hữu Từ
Hữu

T am

Hòa

Văn Điển
T ứ

Hiệp
70a

Hữu Trung

Chú giải

Phú
Diễn

Cổ Điển A

Quỳnh Đô

Việt
Yên

L-u Phái
Tự Khoát
Ngũ Hiệp

Vạn Phúc
4

Vĩnh Thịnh

Ngọc Hồi

Vĩnh Trung

Tô

Đông
Trạch

Hồ
n

Cty. cơ khí Thọ Am
và xây lắp số 7
Liên Ninh


gV

ân

Đạiáng

Nội Am

g

1a

án
Nh

uệ

phõn vựng ỏnh giỏ mc

Nguyệt Ang

Đại Ang

Ph-ơng
Nhị

Quân đội
6

Yên

Phú
Nhị Châu

Sg .

Tô

lỳn ca khu vc Tõy Nam

Văn Uyên
Tranh Khúc
Thôn 1

L

Ngọc hồi

M.

Duyên Hà

Thôn 5
Thôn 3
IV.7.a
Thôn 2
Đông M ỹ

Vạn Phúc

Thôn 2


S

Thôn 1

ô

n

Thôn 3

Cầu Giẽ 20 km

Trạm đo lún
Sô
ng

Sg .

Yên Kiện

Thanh Trì

Siêu
Quần

Đại Lan
T-ơng
Trúc


Lạc Thị
Th-ợng Phúc
Chùa Dâu

H-ng Yên

1a

N.M. ô tô
Dae Woo
Ich Vịnh

Vĩnh Quỳ nh
Vĩnh Ninh

Nhân Hòa
Tả Thanh Oai

Sôn
gM

(1)
(1)
(1)
(1)
(0)

Đồng
Trì


h

rất ít lún
ít lún
lún trung bình
lún mạnh
lún rất mạnh

Văn Điển

ịc

Vùng
Vùng
Vùng
Vùng
Vùng

Yên Mỹ

Yên Mỹ
Cổ Điển B

oà Bì

4

Hiệp

Yên Ng-u

NM. phân lân
NM. Pin

nh

NT. Văn Điển
Tả Thanh Oai

Sg.H

Hữu Thanh Oai

Trờn c s bn

Sở

Thôn Bằng B

thôn
Văn

Ga Hà
Đông
3 km

thỏc nc ngm.

Khuyến L-ơng
Xóm Đạo


ịc

T hanh

yu t KT gõy lỳn do khai

P. L ĩ n h N a m

Nam D- Hạ
Yên Duyên

Thanh Châu
khu đô thị
Cầu B-ơu

Thôn
Giữa

Nam DTh-ợng

Cty.
Da giầy

Đại Từ
Khu l-u niệm
Bác Hồ

Tân

13


P. Thanh Trì
Thôn Đồng

Tân Khai

Giáp Tứ

Kim Văn
BV. Y học Dân
tộc quân đội

giỏ tr ch tiờu tớch hp cỏc

Cty. sứ
Thanh Trì

Thôn Xép
Vĩnh Thuận

P. Vĩnh h-ng

Mai

Ga
Giáp Bát

P. Đại Kim

T ân

T riều

kilometers

P. t-ơng mai

Khu đô thị Định Công

Ng-u

5

Phùng Khoang

P. Kh-ơng Đình

Thôn Đình

Đông
Thiên

P. Mai Động
Dệt Hà Nội
P.
Hạ
Đình

Kim

2.5


P.
Thanh
Xuân
Nam

Sg.

0

Ga Hà Nội
P. Văn
P.
Ch-ơng
Hàng
Thạch Cầu
Bột
P.
Khâm
Thiên
P.
P. Nguyễn Du
Thổ Quan P.
P. Ngô
P.
Trung
P. Thì Phạm
CV.
Đình
P.

Bùi Nhậm hổ
Quang P.
P. Bạch Đằng
PhụngThống Nhất
Nam Đồng
Trung
Thị
Lê Đại Hành
P. Ph-ơng Liên P.
Hồ
Xuân P. P.
Q. Đống Đa
Đồng
Bẩy
P.
Phố Nhân
Đống
Mác
Mẫu
Huế
38,0
bến
P. Trung
P.
Liệt
Phà Đen
P.
Thịnh
P. thanh nhàn
Quang

Kim Liên
P.
P.
P. Bách Khoa
Cầu
Ngã
P.
Dền IV.2.a
P. Thanh L-ơng
TTrung
P.
Bà Tr-ng
Q.Hai
Sở kh-ơng
Tự
th-ợng
P.
Ph-ơng mai P.
Đồng
BV.
P.
P.
Bạch Mai
Bạch Mai Tâm
Quỳnh P. Vĩnh Tuy
(P.
P.
Mai
Quỳnh
Vĩnh

H-ng)
Lôi
P.
P.
Bảo
tàng
Th-ợng Kh-ơng Trung
phòng không
6
Chợ MơP. Minh Khai
Đình
P.
P.
kh-ơng Ph-ơng Liệt
Dệt 8-3
P.Tr-ơng Định
mai

TH. Hà Nội

P. Láng Hạ

Mễ Trì
Th-ợng

Giao
Quang

5
Yên Tân


P. Ô Chợ Dừa

Kỹ thuật 1

M ễ T rì
Phú
Đô

4

Phú Thứ

Bắc Biên

P. Thành Công

P. láng th-ợng

P. Yên Hòa
Khu đô thị Mễ Trì
Mễ Trì Hạ

p. Ngọc Thụy
P. Yên Phụ

P. Cát Linh
P. Văn
P.
Miếu

Quốc Tử Giám

P. Giảng Võ

BV. Nhi
5

Đình
Thôn

Đ- ờ n g Lán g Hò a Lạc
Tây Mỗ

Hạ Yên
Quyết

Nhân Mỹ

g

P. Kim Mã

BV. Phụ Sản

Miêu Nha

Ngã ba Hòa Lạc
30 km

17

Q . Ba Đình

P. ngọc khánh
An
Hòa

4

Xuân Ph-ơng

5

P. cống vị

(p. Dịch Vọng)
Giấy
Q. C ầ u

Khu đô thị Mỹ Đình

6

Thị Cấm

6
P. Nghĩa Đô

P.
Quan Hoa P. Dịch Vọng
ĐH.S- phạm


Xóm
Sở

Hòe Thị

Hà Tây

n

Hồ
Trúc
cầu Long Biên
P. Phúc Xá
Chùa
Bạch
P.
Thánh
P. Trúc Bạch
Tr-ờng Chu VănQuán
An
Ngọc IV.2.a
Lâm
P.
Nguyễn
Trung Trực
17
Cầu Ch-ơng D-ơng
Phủ
Chợ

P. Quán Thánh
Chủ Tịch
Đồng Xuân
P. Ngọc Hà
lăng Chủ Tịch
Đền Ghềnh
Hồ Chí Minh
Phú Viên
P.
Đội Cấn
Chùa Bồ Đề
P. Điện Biên
Q. Hoàn
Kiếm

N.T.Mai Dịch

Cầu Diễn

ố

P. Thụy Khuê

Đông Xã

I

P. Nghĩa Tân

Mai Dịch


D5

u

Bắc Cầu 3

Yên Phụ
Chùa
Trấn Quốc

Hồ Tây

Hồ Khẩu

L

g tiê
u

P. Quảng An
Võng Thị

Sô

32

Tu Hoàng

Hỡnh 2. Bn phõn vựng

ỏnh giỏ mc lỳn mt
t
khu vc Tõy Nam H Ni
do khai thỏc nc ngm

g

đ

11

Quảng
Tây
Chùa Kim Liên
Nghi Tàm
Khu nghỉ mát
Phủ Tây Hồ KS. Thắng Lợi

Ph-ờng
B-ởi
Trích Sài

Bái Ân

Cổ Nhuế

Tứ Liên

Tây Hồ


P. Xuân La

6

Cổ
Nhuế

Đức Diễn

Phú Diễn

M-ơn

Xuân
Tảo Sở

10
Phú Diễn

Văn
Trì
Ngọa Long

hu
ệ

Nguyên
Xá

ng

N

Nhổn
Tr. TDTTTƯ

n

g

3 km

ô

Bắc
Cầu 2

n

7
M inh Khai

Trôi

ô

Quảng Khánh

Vệ Hồ

Xuân Đỉnh


T.T.

s
P. Tứ Liên

An Ninh

Xóm Trại

Khu Trung

ồ

Khu
Nhang

h

I

Thôn Đông

C.V. n-ớc Hồ Tây
Thôn Nam

Khu Đông

Đ.H.Cảnh Sát
I

(Cổ Nhuế)

7

g

ĐH.
Mỏ-Địa chất

l i ê m

Phúc Lý

n

Th

T ừ

7

Gi an
g

Xuân
Canh

Bắc Cầu 1

7


Cáo Đỉnh

Sg .

ủy

P. Nhật Tân
Thôn Bắc

Q. T â y H ồ

ồ n
g

H

Liên

thôn
Th-ợng IV.7.a



cầu Thăng Long

ng

Đống Ba


Th-ợng Cát

h

Sô

thỏc nc ngm c trỡnh by trờn hỡnh
2.

g

11
T h-ợng Cát

>0,4

ịc

h

Phủ
Lý 40

li quan trc lỳn do khai

km

4. Kt lun

thnh ph H Ni, cú th

lun chng xõy dng mng

L

thỏc ND ti u cho khu vc ny.

Phng phỏp ỏnh giỏ kh nng LM do
khai thỏc nc ngm theo ch tiờu tớch hp cỏc
yu t iu kin KT, trờn c s cỏc s liu

Ti liu tham kho

quan trc cú c s lý thuyt v tin cy cao.

1. Bỏo cỏo kt qu quan trc lỳn cỏc mc

Cú th s dng ỏnh giỏ kh nng LM do khai

chun M1, M2, M3, M4 cỏc trm o lỳn Ngc

thỏc ND vi cỏc kch bn khỏc nhau.

H, Phỏp Võn, Thnh Cụng, Lng Yờn, H

Cỏc yu t KT c bn tham gia vo quỏ

ỡnh, Mai Dch, Ngụ S Liờn, Tng Mai, ụng

trỡnh LM do khai thỏc nc ngm khu vc Tõy


Anh v Gia Lõm t nm 1994 n nm 2004,

nam H Ni xp theo th t gim dn v vai trũ

Liờn hip Kho sỏt a cht - X lý nn múng

(t trng) nh sau: Mụ un tng bin dng (E),

cụng trỡnh.

chiu dy tng bựn( Bm), h thp mc nc

2. Nguyn Huy Phng v nnk, Bỏo cỏo tng

ngm (H), ỏp lc nc l rng ((U) v thnh

hp ti trng im thnh ph H Ni Thu

phn thch hc (Th) vi t trng tng ng 0,47,

thp, kim chng cỏc ti liu ó cú, nghiờn cu

0,23, 0,15, 0,13 v 0,02.

b sung lp bn phõn vựng t yu H Ni.

Hin trng LM khu vc Tõy nam H Ni
cú th c chia thnh 4 vựng (vựng lỳn rt ớt,

Mó s TC-T/06-02-03, Trng i hc M - a

cht H Ni (2004).

vựng lỳn trung bỡnh, vựng lỳn mnh, vựng lỳn rt

3. on Th Tng, Bỏo cỏo tng kt ti

mnh) theo cng LM quan trc c v

D bỏo kh nng lỳn b mt t do h thp mc

1


nước ngầm. Mã số RD 9505, Hà Nội, (1999)
4. Pendim. V. V., Phân tích định lượng trong
nghiên cứu địa chất công trình, Tóm tắt luận án
tiến sỹ khoa học, Maxcova, (1992).

---------------------------------------------

Sự vận động nước lỗ rỗng trong
hệ thống giếng cỏt khụng hoàn
chỉnh đối với nền đất yếu
ở đồng bằng sông Cửu Long

được quan tâm trước khi tiến hành xây dựng
công trình bên trên. Để tăng tốc độ cố kết, một
trong những biện phỏp cú hiệu quả hiện nay là
xử lý nền bằng hệ thống giếng cỏt kết hợp gia tải
trước.

Để đảm bảo hệ thống xử lý nền phỏt huy
được hiệu quả thoỏt nước thỡ chiều dài giếng
cỏt phải được bố trớ hết chiều sõu vựng hoạt
động về cố kết. Điều kiện xỏc định chiều dài
giếng cát [2]:
iz = io (1)
io, iz - gradient thủy lực ban đầu và gradient
thủy lực theo chiều sõu z.

Trần thị thanh(1)
Nguyễn Đức Hồng(2)

1. Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam
2A Nguyễn Biểu, quận 5 - Tp. Hồ Chớ Minh
Tel: 0903829867; Fax: 089238320
Email:
2. Cụng ty TNHH TVXD Lờ Đỡnh
The moving of pore water in uncompleted
sand drain well systems to soft soil in
Mekong delta
Abstract: The moving of pore water in
uncompleted sand drain well systems to soft soil
in Mekong Delta is presented in this paper.
Based on Darcy’s law – the hydraulic law about
the flow – the authors made the review on the
factors which influence on the drainage capacity
in soft soil which was reinforced sand drain well
systems and proposed main drainage direction of
pore water.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Đối với công trình đắp trên nền đất yếu có
chiều dày lớn (Hđy > 15m) và hệ số thấm nhỏ,
quá trình cố kết tự nhiên của nền đất yếu sẽ diễn
tiến rất chậm. Nếu khu vực có chiều dày lớp đất
yếu lên đến (20 ( 30)m, thời gian cố kết tự nhiên
khi xây dựng công trình đường đắp cao (Hđ (
3m) cú thể lên đến hàng trăm năm. Do đó, việc
xử lý nền để tăng tốc độ cố kết là vấn đề cần

1

iz

q

Dw
Hñy

io

z
Hỡnh 1.- Xỏc định vựng hoạt động cố kết
Dw theo điều kiện về gradient thủy lực
Chiều dài giếng cỏt :
Lgc = Dw
Hoặc là, giếng cát phải được cắm đến độ sâu
z trong đất nền yếu sao cho điều kiện về ứng
suất thỏa món, [1] :
(vz + (z ( (1,2 ( 1,5)
(pz


lg  vz   z   lg  pc
lg  vz   z   lg  vz

 0,6

(3)

với
(vz - Áp lực do trọng lượng bản thõn đất nền
gõy ra ở độ sõu z;
(z - Áp lực do tải trọng đắp gõy ra ở độ sõu z;
(pc - Aựp lực tiền cố kết ở độ sõu z.


Cự ly giữa hai giếng cỏt:
a = (4 ( 5).d
Từ phõn tớch trờn, kết hợp với thống kờ thực
tế ở nhiều cụng trỡnh đường đắp trờn nền đất
yếu hiện nay, hệ thống giếng cỏt được sử dụng
để xử lý nền đất yếu trong khu vực cú chiều dày
lớp đất yếu khỏ lớn thường là hệ thống thoỏt
nước chưa hoàn chỉnh: giếng cỏt khụng cắm sõu
Hỡnh 2.- Xỏc định chiều dài giếng cỏt Lgc theo
điều kiện về ứng suất

hết chiều dày vựng đất yếu.
Khi giếng cỏt được bố trớ khụng hết toàn bộ
chiều dày lớp đất yếu, địa chất đất nền khu vực


Theo kinh nghiệm thực tế, chiều sõu vựng
hoạt động về cố kết thường được chọn :
Dw = (1/2 ( 2/3) Hđy
( Lgc ( (1/2 ( 2/3) Hđy
Đường kớnh giếng cỏt xỏc định trong phạm
vi:

cần xử lý sẽ hỡnh thành 2 vựng phõn biệt:
- Vựng 1: Khu vực đất nền nằm trong phạm vi
chiều dài giếng cỏt
z ( Lgc (4)
- Vựng 2: Khu vực đất nền nằm dưới mũi
giếng cỏt Lgc < z ( Hđy
(5)

d = (20 ( 60) cm

(4)

Hỡnh 3.- Sơ đồ hệ thống giếng cỏt khụng hoàn chỉnh
Đối với nền đất yếu cú chiều dày khoảng (20 (

thỡ:

30)m, khi xõy dựng cụng trỡnh đường đắp cao

- Trong vựng 2 – Vựng dưới mũi giếng cỏt:

(Hđ ( 3m), chiều sõu vựng chịu nộn thường xấp


khu vực khụng chịu ảnh hưởng của giếng cỏt,

xỉ chiều dày lớp đất yếu.

nước lỗ rỗng sẽ thoỏt theo phương đứng.

II. SỰ VẬN ĐỘNG CỦA NƯỚC LỖ RỖNG

- Trong vựng 1 – Vựng cú bố trớ giếng cỏt:

DƯỚI ĐẤT ĐẾN HỆ THỐNG GIẾNG CÁT

nước lỗ rỗng sẽ thoỏt theo phương thẳng đứng

KHễNG HOÀN CHỈNH

và phương xuyờn tõm.

Theo lý thuyết cố kết thấm của K. Terzaghi

Tuy nhiờn, trong thực tế, chuyển động của

1


nước lỗ rỗng theo 2 phương diễn tiến như thế

lo 

nào vẫn là vấn đề cần được nghiờn cứu.


a 3 d

3
2

Giả thiết :

trong đú:

 Đất nền là bóo hũa đồng nhất

Lgc - chiều dài giếng cỏt

 Dũng thấm của nước lỗ rỗng trong đất nền

Hđy - chiều dày lớp đất yếu

tuõn theo định luật Darcy cho dũng bóo hũa.
 Hệ số thấm là hằng số: sự cố kết xảy ra do
sự thay đổi hệ số rỗng trong đất nền
Xột hệ thống giếng cỏt khụng hoàn chỉnh,
với: d - đường kớnh giếng cỏt
a - khoảng cỏch giữa hai tim giếng cỏt
De - khoảng cỏch tớnh toỏn giữa hai giếng cỏt

Ha - chiều sõu vựng chịu nộn
Đối với giếng cỏt khụng hoàn chỉnh:
Lgc < Ha
Tại điểm M trong phạm vi đất nền cú bố trớ

giếng cỏt,
1. Phõn tớch thành phần gradient thủy lực
của dũng thấm, [2]:

lo - chiều dài đường thấm theo phương ngang

theo phương đứng

theo phương ngang

Hỡnh 4.- Thành phần gradient thủy lực của dũng thấm
Gradient thủy lực của dũng thấm xột theo phương đứng:

iv 

dh hM  hN U vMax  0 1


.
dl
Lgc
n
Lgc

(

iv 

U vMax
 n .Lgc


Gradient thủy lực của dũng thấm xột theo phương ngang :

ih 

1

dh hM  hI U hMax  0 1


.
dl
lo
n
lo


(

ih 

U hMax
 n .l o

Do ỏp lực nước theo mọi phương đều bằng nhau :
UhM = UvM = UM
(

iv 


UM
 n .Lgc

ih 

UM
 n .l o

Xột tỉ số gradient thủy lực theo 2 phương :

ih U M  n .Lgc Lgc

.

iv  n .l o U M
lo

(7)

Do Lgc >> lo nờn gradient thủy lực theo phương ngang lớn hơn rất nhiều lần gradient thủy lực
theo phương đứng.

2. Phõn tớch khả năng thoỏt nước của dũng thấm (lưu tốc dũng thấm trong quỏ trỡnh cố kết), [3] :
Vận tốc thoỏt nước theo phương ngang :
Vh = Kh.ih
Vận tốc thoỏt nước theo phương đứng :
Vv = Kv.iv
với:
Kh, Kv - hệ số thấm của đất nền theo phương ngang và theo phương đứng
ih, iv - gradient thủy lực theo phương ngang và theo phương đứng

Xột tỉ số vận tốc thoỏt nước theo hai phương:

Lgc
Vh K h .ih

 m.
Vv K v .iv
lo

(8)

Trong đú , [1] :
m=

Ch K h

 25
Cv K v

3. Phõn tớch lưu lượng thấm (lưu lượng nước lỗ rỗng thoỏt ra trong quỏ trỡnh cố kết), [3]:
Lưu lượng nước thoỏt theo phương ngang :
Qh = Vh.(xq
Qh = Kh. ih (.d.Lgc
với :
(xq - diện tớch xung quanh của 1 giếng cỏt
d - đường kớnh giếng cỏt
Lgc - chiều dài giếng cỏt
Lưu lượng nước thoỏt theo phương đứng :
Qv = Vv.F


1


 a2
d2 

  K v .iv . a 2  d 2
Qv  K v .iv . 

4 
4
 4





với:
F - diện tớch thấm theo phương đứng trong phạm vi ảnh hưởng của 1 giếng cỏt
a - cự ly giữa hai giếng cỏt
Xột tỉ số lưu lượng thấm theo 2 phương :

K h .ih . .d .Lgc
Lgc Lgc .d
Qh


4
m
.

.
Qv K v .iv . a 2  d 2 . / 4
lo a 2  d 2









L2gc .d
Qh
 4m
Qv
lo . a 2  d 2





(9)

Khảo sỏt một vài số liệu về hệ thống giếng cỏt thường được sử dụng trong thực tế
Xột trường hợp:

Ch K h

 2 , sử dụng cỏc cụng thức 7, 8 và 9, tớnh cho cỏc giếng cỏt thường

Cv K v

được sử dụng hiện nay trong việc xử lý nền đất yếu vựng Đồng Bằng Sụng Cửu Long dướiỷ cỏc
cụng trỡnh đường đắp cao: d = 0,3m; d = 0,4m, thu được cỏc giỏ trị: gradient thủy lực của dũng thấm
(ih/iv), lưu tốc dũng thấm (Vh/Vv), lưu lượng thấm (Qh/Qv) như ở bảng 1.
Bảng 1. Bảng so sỏnh tỉ số ih/iv, Vh/Vv, Qh/Qv

d(m)
0,3

0,3

Lgc
(m)
10
12
14
15
16
17
10
12
14
15
16
17

a

lo


ih/iv Vh/Vv Qh/Qv

a = 4d

0.543

a = 5d

0,716

18,4
22,1
25,8
27,6
29,5
31,3
14,0
16,8
19,6
20,9
22,3
23,7

36,8
44,2
51,6
55,2
58,9
62,6

27,9
33,5
39,1
41,9
44,7
47,5

327,4
471,5
641,7
736,6
838,1
946,2
155,2
223,5
304,2
349,2
397,3
448,5

0,4

10
12
14
15
16
17

a = 4d


0,724

13,8
16,6
19,3
20,7
22,1
23,5

27,6
33,1
38,7
41,4
44,2
47,0

184,2
265,2
361,0
414,4
471,5
532,2

0,4

10
12

a = 5d


0,95

10,5
12,6

21,1
25,3

87,7
126,3

14,7
15,8

29,5
31,6

171,9
197,4

14
15

1


16
17


16,8
17,9

33,7
35,8

224,6
253,5

III. NHẬN XẫT
Khi nền đất yếu được xử lý bằng hệ thống giếng cỏt, cú Ch = 2Cv,
 Gradient thủy lực theo phương ngang lớn hơn gradient thủy lực theo phương đứng từ (10 ( 30)
lần:
ih = (10 ( 30). iv
 Vận tốc thoỏt nước theo phương ngang lớn hơn vận tốc thoỏt nước theo phương đứng từ (20 (
60) lần:
Vh = (20 ( 60). Vv
 Lưu lượng nước thoỏt theo phương ngang lớn hơn lưu lượng nước thoỏt theo phương đứng từ
(80 ( 900) lần:
Qh = (80 ( 900). Qv
* Đối với đất nền cú tỉ số Ch/Cv càng lớn thỡ tỉ số Vh/ Vv và Qh/ Qv càng cao
Gọi Q - tổng lưu lượng nước thoỏt ra trong quỏ trỡnh cố kết, ta cú mối tương quan giữa Qh và Qv
theo Q như sau:
Qh = (98,8% ( 99,9%). Q
Qv = (0,1% ( 1,2%). Q
Qua kết quả phõn tớch trờn, lượng nước lỗ rỗng trong đất nền cú xử lý giếng cỏt được gia tải
trước sẽ thoỏt ra ngoài chủ yếu theo phương ngang. Do ảnh hưởng của tổn thất dọc đường, lượng
nước rất ớt thoỏt theo phương đứng sẽ hầu như khụng cũn.
Thực chất chuyển động của từng chất điểm nước qua cỏc lỗ rỗng của đất là rất phức tạp. Việc
nghiờn cứu những đặc trưng của dũng thấm: lưu lượng thấm, lưu tốc thấm, tổn thất dọc đường …

khụng thể chỉ hoàn toàn căn cứ vào lý thuyết thuần tỳy. Để cú được những nhận xột quan trọng và
kết luận chớnh xỏc, cần cú những kết quả tớnh toỏn cụ thể từ quỏ trỡnh nghiờn cứu trờn cỏc cụng
trỡnh thực tế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Quy Trỡnh Khảo Sỏt Thiết Kế Nền Đường ễ Tụ Đắp trờn Đất Yếu – 22TCN
262-2000 - Bộ Giao Thụng Vận Tải xuất bản, Hà Nội 2001
P.Lareal, Nguyễn Thành Long, Lờ Bỏ Lương … - Cụng trỡnh trờn đất yếu trong
điều kiện Việt Nam.- Đại học Bỏch khoa Tp. HCM, 2000.
P.G.Kixelev, A.D. Ansun, N.V. Danhisenko,… – Sổ Tay Tớnh Toỏn Thủy Lực;
1984.
R.Whitlow – Cơ Học Đất - NXB Giỏo dục - 1996.
Trần thị thanh(1)
Nguyễn Đức Hồng(2)

Người phản biện: PGS.TS. Đỗ Như Tráng; PGS.TS. Nghiêm Hữu Hạnh
1. Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam
2A Nguyễn Biểu, quận 5 - Tp. Hồ Chớ Minh
Tel: 0903829867; Fax: 089238320
Email:

1