Đặc điểm trầm tích và thuộc tính địa kỹ thuật của trầm tích pleistocene muộn-holocene Thạnh Phú, Bến Tre

Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.00091 73 ĐẶC ĐIỂM TRẦM TÍCH VÀ THUỘC TÍNH ĐỊA KỸ THUẬT CỦA TRẦM TÍCH PLEISTOCENE MUỘN-HOLOCENE THẠNH PHÚ, BẾN TRE Nguyễn Thị Huế Chi1, Trần Quốc Đạt1, Trần Huỳnh Khoa1, Ngô Thị Phƣơng Uyên1, Tạ Thị Kim Oanh2, Trƣơng Minh Hoàng1 1Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM 2Viện Địa Lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Email: tmhoang@hcmus.edu.vn TÓM TẮT Mục đích của nghiên cứu là đặc điểm của trầm tích và sự thay đổi thuộc tính địa kỹ thuật của trầm tích Pleistocene muộn-Holocene tại Thạnh Phú, Bến Tre trong khu vực đồng bằng châu thổ thấp. Ứng dụng kết quả áp lực tiền cố kết để tính toán khả năng chống thấm của nền đất trong khu vực nghiên cứu. Từ kết quả nghiên cứu những tướng trầm tích có hệ số thấm cao thì được hình thành trong môi trường có năng lượng cao như tướng delta front, bãi triều nên có khả năng dẫn truyền chất ô nhiễm theo cả 2 phương ngang và đứng. Ngược lại, những tướng có hệ số thấm thấp thì chúng được hình thành trong môi trường năng lượng yên tĩnh nên khả năng chống thấm tốt, ngăn cản khả năng lan truyền chất ô nhiễm theo phương đứng và phương ngang như tướng vịnh biển, prodelta. Đặc biệt, tướng trũng giữa giồng ứng xử của đất hạt mịn chủ yếu là sét, không thấm nên chúng ta có thể chôn rác trong lớp này. Từ khóa: Lan truyền, trầm tích, địa kỹ thuật, thấm, Holocene. 1. GIỚI THIỆU Trầm tích Holocene trong đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đã được nghiên cứu ở nhiều nơi khác nhau [3], [5], [7], [8]. Tuy nhiên, những nghiên cứu này đơn thuần chỉ nghiên cứu về địa chất-địa chất trầm tích hoặc địa kỹ thuật. Thuộc tính địa kỹ thuật trong ĐBSCL thay đổi phức tạp theo bán không gian; mỗi tướng trầm tích có thuộc tính địa kỹ thuật đặc trưng (Trương Minh Hoàng & nnk, 2011). Để xác định quy luật biết đổi của thuộc tính địa kỹ thuật và môi trường trầm tích trong ĐBSCL được rõ ràng và với một tỉ lệ lớn hơn, lần này nhóm nghiên cứu thực hiện tại vùng đồng bằng thấp ven biển Thạnh Phú, Bến Tre. 2. PHƢƠNG PHÁP Khảo sát kết hợp địa kỹ thuật và địa chất trầm tích. Vị trí khảo sát, TP1: 9057’57’’ vĩ độ Bắc, 106 0 30 ’ 47 ’’ kinh độ Đông tại Thạnh Phú, Bến Tre (Hình 1). Thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu (piezocone penetration test) từ mặt đất đến độ sâu -21,52m và xuyên tiêu chuẩn SPT (standard penetration test) đến độ sâu -23,45m. Mẫu đất lấy bằng ống thành mỏng kết hợp với piston cho chất lượng cao. Thí nghiệm cố kết oedometer, và thuộc tính cơ lý cơ bản. Mô tả cấu trúc, thành phần hạt, thành phần khoáng sét bằng XRD, tuổi C14.Hệ số thấm Kth tương ứng áp lực tiền cố kết Pc. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phân loại các kiểu ứng xử của đất theo biểu đồ Robertson (1990) từ kết quả CPTU dựa trên giá trị hiệu chỉnh như công thức (1) và (2). Hệ số hiệu chỉnh sức kháng xuyên: Qt (1) Hệ số hiệu chỉnh ma sát hông: Fr (2) Với: Ứng suất lớp phủ tổng và hữu hiệu: σvo, và σ’vo (MPa), sức kháng mũi qt (MPa), sức kháng hông fs (MPa). Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 74 Hình 1. (a) Sơ đồ vị trí khảo sát, (b) Thí nghiệm SPT, (c) Khoan lấy mẫu TP tại Thạnh Phú. Hình 2. Kết quả liên hệ thuộc tính địa kỹ thuật theo thí nghiệm hiện trường-trong phòng với các đơn vị trầm tích thành tạo tại TP1. Tướng Pleistocene muộn không phân biệt (-23,45 m đến -21,45 m) là những lớp sét bột ở trạng thái cứng và có kết quả phân tích hệ số thấm là K = 405,70 x 10-9 cm/s đến 557,08 x 10-9 cm/s. Theo TCVN 8732-2012 cho thấy tướng này không có khả năng thấm hay lan truyền chất ô nhiễm. Tướng cửa sông (-21,45 m đến -19,2 m) với cấu trúc trầm tích chủ yếu là cát hạt thô xen lẫn những lớp bột sét mỏng nên vẫn có khả năng lan truyền chất ô nhiễm. Tuy nhiên, do tướng này nằm sâu và được phủ bởi những tướng trầm tích hạt mịn bên trên nên chất ô nhiễm không thể lan truyền đến đây được (Hình 6). Tướng vịnh biển (-19,2 m đến -17,28 m) có cấu trúc trầm tích là những lớp sét bột xếp song song nhau, điều này cho thấy tướng này được hình thành trong điều kiện yên tĩnh, vật liệu đồng nhất. Do đó, hệ số thấm rất nhỏ: K= (111,12-383,08) x 10-9 cm/s (theo TCVN 8732-2012) nên khả năng thấm và lan truyền chất ô nhiễm là không thể. Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” 75 Tướng prodelta (-17,28m đến -9,6m) với thành phần vật liệu tương đối đồng nhất chủ yếu sét bột, xen kẹp những lớp cát mỏng rất mỏng, cho thấy sự thay đổi môi trường từ yên lặng sang môi trường động, nên cấu trúc trầm tích cùng hệ số thấm cũng có sự biến động, tuy nhiên hệ số thấm theo TCVN 8732-2012 vẫn còn rất thấp: K = (67,21-525,11) x 10-9 cm/s; tướng này cũng không có khả năng thấm và lan truyền chất ô nhiễm. Hình 3. Kết quả liên hệ tướng trầm tích, áp lực tiền cố kết, hệ số thấm, và áp lực nước lỗ rỗng tại lỗ khoan TP1. Tướng delta front (-9,6 m đến -7,38 m) tướng này có cấu trúc trầm tích phức tạp là những lớp cát xen kẹp với những lớp bột-sét không liên tục. Nên, tướng delta front có khả năng thấm ít và lan truyền chất ô nhiễm cao. Tướng bãi triều (-7,38 m đến -2,5 m): với lớp cát và sét xen kẹp nên có khả năng thấm cao, nằm tiếp giáp với nguồn ô nhiễm bên trên nên rất có khả năng chất ô nhiễm sẽ bị thấm xuống và lan truyền theo chiều dọc và chiều ngang. Tướng trũng giữa giồng (-2,5 m đến +0,0 m): thành phần sét bột, cấu trúc trầm tích tương đối đơn giản; nên hệ số thấm trong tướng này nhỏ: K = (994,49-1231,82) x 10-9 cm/s. Nên có thể quy hoạch, thiết kế bãi chôn lắp rác ở độ sâu an toàn là ≥ -2,5 m; muốn chắc chắn hơn chúng ta cần phải thiết kế hệ thống đê che chắn không cho chất ô nhiễm chảy tràn ra môi trường xung quanh. 4. KẾT LUẬN Mỗi đơn vị trầm tích có đặc tính địa kỹ thuật tiêu biểu riêng phản ánh cấu trúc trầm tích và điều kiện thủy động. Môi trường trầm tích được thành tạo trong điều kiện thủy động mạnh như: cửa sông, delta front, bãi triều thì vật liệu trầm tích đa dạng, cấu trúc trầm tích và ứng xử cơ học rất phức tạp và có khả năng lan truyền chất ô nhiễm. Ngược lại, môi trường trầm tích thành tạo trong điều kiện thủy động tương đối yên tĩnh như vịnh biển, prodelta, trũng giữa giồng sẽ có cấu trúc trầm tích tương đối đồng nhất và ứng xử cơ học của vật liệu khá đơn giản; hệ số thấm thấp, không có khả năng lan truyền chất ô nhiễm. Trầm tích Pleistocene muộn không phân biệt với tuổi hơn 40.000 năm với đặc điểm màu vàng laterit sét, sét bột trạng thái cứng. Các giá trị N-SPT lớn hơn 30. Lời cảm ơn Nhóm tác giả xin cảm ơn Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. Nghiên cứu được tài trợ bởi Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (ĐHQG-HCM) trong khuôn khổ Đề tài mã số C2018-18-22. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. P.K. Robertson (1990). Soil classification using the cone penetration test, Canadian Geotechnical Journal, 27 151-158. [2]. P.K. Robertson, Soil classification using the cone penetration test: Reply, Canadian Geotechnical Journal, 27 151-158 (1990). [3]. Tạ Thị Kim Oanh, Nguyễn Văn Lập (2002). Trầm tích Pleistocene muộn – Holocene và sự phát triển của tam giác châu sông Cửu Long ở Bến Tre, Tạp chí Các khoa học về Trái Đất, (số 24/2), trang 103-110. [4]. V.L. Nguyen, T.K.O. Ta, M. Tateishi (2000). Late Holocene depositional environments and coastal evolution of the MekongRiver Delta, Southern Vietnam, Journal of Asian Earth Sciences, (18), p. 427- 439. [5]. Ta T. K. O., Nguyen V. L., Tateishi M., Kobayahi I., Saito Y., (2002). Sedimentary facies, diatom and foraminifer assemblages in a late Pleistocene-Holocene incised-valley sequence from the Mekong River Delta, Ben Tre Province, Southern Vietnam: the BT2 core. Journal of Asian Earth Sciences, 20, 83-94. [6]. Ta T.K.O., Nguyen V.L., Tateishi M., Kobayashi I., Saito, Y. T. Nakamura (2002a). Sediment facies and Late Holocene progradation of the Mekong River Delta in Ben Tre Province, southern Vietnam: an example of evolution a tide-dominated to a tide- and wave-dominateed delta, Sedimentary Geology 152, p.313-325. [7]. Truong M.H., et al. (2010). Reconstructing sedimentary environments of MR1 core and investigating facies’ geotechnical properties through the piezocone penentration test in the late Pleistocene – Holocene periods in the Mekong River Delta, VNU Journal of Science, Earth Science, vol 26-1, p.19- 31. [8]. Truong M.H., Nguyen V.L., Ta T.K.O., Takemura J. (2011). Changes in late Pleistocene-Holocene sedimentary facies of the Mekong River Delta and the influence of sedimentary environment on geotechnical engineering properties, Elsevier, Engineering Geology, Vol. 122, paper 146-159. [9]. Truong M.H., Nguyen V.L., Ta T.K.O., Takemura J. (2016). The influence of delta formation mechanism on geotechnical property sequence ofthelate Pleistocene-Holocene sediments in the Mekong River Delta. Elsevier, Heliyon. SEDIMENTARY CHARACTERISTICS AND GEOTECHNICAL PROPERTIES OF THE LATE PLEISTOCENE-HOLOCENE SEDIMENTARYY FORMATION AT THANH PHU, BEN TRE Nguyen Thi Hue Chi 1 , Tran Quoc Dat 1 , Tran Huynh Khoa 1 , Ngo Thi Phuong Uyen 1 , Ta Thi Kim Oanh 2 , Truong Minh Hoang 1* 1University of Science, VNU-HCM 2Vietnam Academy of Science and Technology, HCMC Institute of Resources Geography ABSTRACT The aim of the study is to find out the physical and geotechnical properties of the late Pleistocene-Holocene sediments in the lower delta plain of the Mekong Delta. Thanh Phu, Ben Tre province is chosen as a case study to investigate. The results of study were applied for caculating the permeability coefficient of soil and proposal for reasonable method sanitary landfill of the area. Keyword: Circulation, sediment, geotechnical properties, Holocene.