Tiêu chuẩn TCVN 9643:2013 Địa điểm và nền móng của nhà máy điện hạt nhân

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9643:2013

AN TOÀN HẠT NHÂN - CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT TRONG ĐÁNH GIÁ ĐỊA ĐIỂM VÀ NỀN MÓNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

Nuclear safety - Geotechnical aspects of site evaluation and foundation for nuclear power plants

Lời nói đầu

TCVN 9643:2013 do Cục An toàn bức xạ và hạt nhân biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

AN TOÀN HẠT NHÂN - CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT TRONG ĐÁNH GIÁ ĐỊA ĐIỂM VÀ NỀN MÓNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

Nuclear Safety - Geotechnical aspects of site evaluation and foundation for nuclear power plants

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các cơ quan chịu trách nhiệm đối với công tác đánh giá địa kỹ thuật tại địa điểm xây dựng nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN), đối với chủ đầu tư, tư vấn và các cơ quan, tổ chức có liên quan tới dự án NMĐHN.

Tiêu chuẩn này hướng dẫn việc đánh giá địa kỹ thuật có ảnh hưởng tới an toàn của NMĐHN.

2  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

2.1

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard penetration test)

Thí nghiệm xuyên tại hiện trường nhằm đo đạc các tính chất địa kỹ thuật của đất.

2.2

Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (cone penetration test)

Thí nghiệm đo sức kháng của đất khi ấn một mũi côn có hình dạng và kích thước quy định vào trong đất để đánh giá sức kháng xuyên của đất nền.

2.3

Mức rung động nền đất (seismic level)

Mức rung động nền đất cấp 1 (SL-1) và mức rung động nền đất cấp 2 (SL-2) là những mức rung động nền đất thể hiện khả năng ảnh hưởng của động đất và được xem xét trong thiết kế cơ sở đối với nhà máy điện hạt nhân. SL-1 tương ứng động đất ít nghiêm trọng hơn, khả năng xảy ra lớn hơn SL-2. Thông thường, SL-1 tương ứng với mức rung động nền đất có xác suất 10^-2/năm và SL-2 tương ứng có xác suất 10^-4/năm.

2.4

Đập đất (dams)

Cấu trúc đất đắp cao hơn 15 m, được đắp trong một số trường hợp cần tạo ra hồ chứa ở thượng lưu NMĐHN.

2.5

Đê (dykes)

Các cấu trúc được xây đắp dọc theo các dòng nước.

2.6

Tường, đê, kè chắn sóng biển (sea walls, breakwaters and revetments)

Những cấu trúc xây dựng dân dụng nhằm bảo vệ các công trình quan trọng của NMĐHN khỏi ảnh hưởng của sóng biển hay của hồ chứa nước khi xảy ra bão và sóng thần. Những cấu trúc này được thiết kế nhằm ngăn ngừa khả năng xói mòn đất, ngập lụt và phá hủy, có khả năng ảnh hưởng đến an toàn của các công trình quan trọng của NMĐHN.

3  Khảo sát địa điểm

3.1  Chương trình khảo sát

3.1.1  Khái quát

Khảo sát các điều kiện lớp dưới bề mặt tại địa điểm NMĐHN đóng vai trò rất quan trọng trong các giai đoạn của quá trình đánh giá địa điểm. Mục đích của quá trình khảo sát này là cung cấp thông tin hoặc dữ liệu cơ bản để xác định tính chất và tính phù hợp của vật liệu lớp dưới bề mặt tại địa điểm. Trong mỗi giai đoạn đánh giá địa điểm, chương trình khảo sát cần cung cấp dữ liệu để xác định đặc điểm của lớp dưới bề mặt. Mức độ chi tiết của việc khảo sát lớp dưới bề mặt thay đổi theo từng giai đoạn khác nhau. Tổ chức tiến hành khảo sát phải luận cứ về yêu cầu đối với mức độ chi tiết phục vụ cho việc đánh giá địa điểm.

3.1.1.1  Các giai đoạn của quá trình đánh giá địa điểm

Chương trình khảo sát phải được thực hiện phù hợp với mục đích của mỗi giai đoạn đánh giá địa điểm. Đánh giá địa điểm NMĐHN ở giai đoạn lập hồ sơ xin phê duyệt địa điểm bao gồm các giai đoạn sau đây:

- Giai đoạn lựa chọn địa điểm:

Lựa chọn một hoặc một số địa điểm trên cơ sở khảo sát một khu vực rộng lớn, loại bỏ các địa điểm không thích hợp, sàng lọc so sánh các địa điểm còn lại;

- Giai đoạn đánh giá theo tiêu chí loại trừ:

Đánh giá các địa điểm được lựa chọn ở giai đoạn lựa chọn địa điểm theo tiêu chí loại trừ;

- Giai đoạn xác định đặc điểm của địa điểm:

Xác định các đặc điểm của địa điểm không vi phạm các tiêu chí loại trừ, phục vụ cho mục đích phân tích và thiết kế chi tiết. Việc đánh giá địa điểm NMĐHN còn được thực hiện ở giai đoạn xây dựng và vận hành nhà máy.

3.1.12  Dữ liệu cần thiết trong đánh giá địa điểm

Xác định dữ liệu cần thiết cho mỗi giai đoạn đánh giá địa điểm, xây dựng chương trình khảo sát phù hợp. Dữ liệu cần thiết về địa chất và kỹ thuật liên quan để sử dụng trong đánh giá hoặc phân tích an toàn bao gồm các loại sau đây:

- Dữ liệu địa chất (cấu trúc và địa tầng);

- Mô tả phân bố và tính chất của vật liệu lớp dưới bề mặt;

- Đặc điểm của các lớp đất đá;

- Dữ liệu và nước ngầm (chế độ nước, vị trí và đặc điểm của các phân vị thủy văn, tính chất hóa lý của nước).

Kết quả khảo sát phải được tư liệu hóa, chỉ rõ các điều kiện cụ thể của địa điểm (đất hoặc đá), giai đoạn đánh giá địa điểm và công tác phân tích xác minh cần thiết.

Các phương pháp khảo sát bao gồm sử dụng tài liệu hiện có, tài liệu lịch sử, thăm dò địa vật lý và địa kỹ thuật tại hiện trường và kiểm tra trong phòng thí nghiệm được áp dụng với mức độ khác nhau trong các giai đoạn đánh giá địa điểm.

3.1.2  Giai đoạn lựa chọn địa điểm

3.1.2.1  Mục đích khảo sát

Mục đích khảo sát trong giai đoạn lựa chọn địa điểm là để lựa chọn một hoặc một số địa điểm trước khi tiến hành các khảo sát chi tiết theo các tiêu chí loại trừ. Trong giai đoạn này, các khía cạnh địa chất, địa mạo và địa kỹ thuật được xem xét nhằm xác định các khu vực không cần khảo sát chi tiết hơn.

3.1.2.2  Dữ liệu cần thu thập

Thông tin về lớp dưới bề mặt trong giai đoạn này thường được thu thập từ các tài liệu hiện có và khảo sát sơ bộ ngoài thực địa về địa chất, địa mạo và được sử dụng cho các thẩm định sau đây:

- Các điều kiện lớp dưới bề mặt không được chấp nhận: Địa điểm bị loại ở giai đoạn này khi có các điều kiện địa chất có thể ảnh hưởng tới an toàn của NMĐHN mà không thể khắc phục được bằng các biện pháp địa kỹ thuật hoặc các biện pháp xây dựng. Các dạng tai biến địa chất như đứt gãy bề mặt, hoạt động núi lửa, trượt lở, sụt lún, sụt sập do hang động ngầm (tự nhiên, nhân tạo) hoặc do nguyên nhân khác được xác định và đánh giá;

- Phân loại địa điểm: Điều kiện lớp dưới bề mặt ở địa điểm được xác định trên cơ sở sử dụng các tài liệu địa chất và địa kỹ thuật hiện có. Địa điểm có thể được phân loại là địa điểm đá cứng, đá mềm yếu hoặc đất cứng, đất mềm yếu hoặc kết hợp các loại trên. Đất được phân loại thành đất kết dính và đất không kết dính. Sự phân loại sơ bộ này có thể không áp dụng được đối với một số địa điểm, như đối với một số thành tạo Đệ Tứ có ranh giới giữa đá và đất sét phức tạp cần được khảo sát và quan trắc cẩn thận;

- Chế độ nước ngầm: Sử dụng tài liệu hiện có về địa chất thủy văn để xác định vị trí và đánh giá chế độ nước ngầm;

- Điều kiện nền móng: Xác định kiểu loại, tính chất đất và chiều sâu tới đá gốc nhằm lựa chọn sơ bộ các kiểu nền móng phù hợp.

Trên cơ sở thông tin về điều kiện lớp dưới bề mặt, địa điểm tiềm năng được xếp hạng theo mức độ phù hợp của nền móng. Trong giai đoạn này cần đưa ra nhận định về tai biến địa chất, hiệu ứng khuếch đại địa chấn, khả năng hóa lỏng nền, khả năng chịu tải, khả năng lún và trương nở của lớp dưới bề mặt, tương tác cấu trúc - đất và điều kiện nước ngầm. Các địa điểm được lựa chọn được tiếp tục xem xét về khía cạnh địa kỹ thuật ở các giai đoạn tiếp theo.

3.1.3  Giai đoạn đánh giá theo tiêu chí loại trừ và giai đoạn xác định đặc điểm của địa điểm

3.1.3.1  Các yếu tố cần khảo sát

Trong giai đoạn đánh giá theo tiêu chí loại trừ giả thiết rằng, sơ đồ bố trí mặt bằng của NMĐHN và tải trọng xây dựng đã được thiết lập. Cần đánh giá các yếu tố dưới đây trong cả hai điều kiện bình thường và điều kiện cực đoan như động đất và ngập lụt:

- Tai biến địa chất;

- Điều kiện địa chất và điều kiện lớp dưới bề mặt;

- Khả năng hóa lỏng;

- Các kiểu nền móng khả thi;

- Khả năng chịu tải sơ bộ và các yếu tố khác về độ ổn định của nền móng;

- Khoảng lún sơ bộ;

- Mực nước ngầm và chế độ nước ngầm;

- Quá trình sử dụng địa điểm trước đây;

- Yêu cầu chuẩn bị địa điểm.

Trong giai đoạn này, chương trình khảo sát phải được thực hiện cho toàn bộ địa điểm và ở phạm vi nhỏ hơn theo phương án bố trí công trình NMĐHN.

3.1.3.2  Kỹ thuật khảo sát

Khảo sát địa điểm và các vấn đề có liên quan cần thực hiện các kỹ thuật được mô tả dưới đây:

- Kỹ thuật khoan xoay: Trong phương pháp khoan này, cần thu hồi toàn bộ lỗi khoan để có cái nhìn tổng quan về điều kiện địa điểm. Phương pháp này bao gồm việc định vị lỗ khoan dọc theo hai tuyến giao nhau trong đó, có một lỗ khoan chung tại vị trí giao nhau của 2 tuyến; ngoài việc lấy mẫu lõi khoan hoặc các mẫu đất, đá khác để xác định tính chất đất đá và tiến hành kiểm tra trong phòng thí nghiệm, các lỗ khoan còn được sử dụng để lắp đặt các thiết bị thí nghiệm hiện trường dài hạn, bao gồm cả thiết bị quan trắc chế độ nước ngầm. Ảnh hưởng của lỗ khoan lên nguồn nước sinh hoạt phải được khảo sát, đánh giá. Trong trường hợp cần thiết, phải sử dụng hố đào hoặc tuy-nel thử nghiệm để kiểm tra trực tiếp điều kiện lớp dưới bề mặt;

- Thí nghiệm tại hiện trường: Trên cơ sở điều kiện lớp dưới bề mặt, cần tiến hành các thí nghiệm tại hiện trường nhằm xác định tính chất cơ lý của lớp dưới bề mặt, bao gồm cả các thí nghiệm thử tải hiện trường và đo áp lực nước ngầm;

- Khảo sát địa chấn khúc xạ và phản xạ: Cần tiến hành khảo sát địa chấn khúc xạ và phản xạ nhằm cung cấp dữ liệu liên tục theo diện và chiều sâu phục vụ cho việc đánh giá điều kiện lớp dưới bề mặt. Kết quả khảo sát cung cấp thông tin về địa tầng và cấu trúc địa chất, về vị trí mực nước ngầm và tốc độ truyền sóng địa chấn tại địa điểm. Các lỗ khoan sẽ xác nhận kết quả khảo sát địa tầng theo chiều thẳng đứng:

- Kiểm tra trong phòng thí nghiệm: Cần kiểm tra chỉ số và phân loại đất, đá. Nếu thu được các mẫu đất kết dính từ quá trình khoan thì cần kiểm tra tính cố kết và kháng cắt trên các mẫu nguyên trạng nhằm đánh giá sức bền và khả năng lún của đất.

Trong khảo sát thực địa, cần lưu ý xác định các đặc điểm không thuận lợi của lớp dưới bề mặt, như các đới có hang động, đá và đá phiến sét trương nở, túi khí, các đới giảm yếu hay gián đoạn trong đá kết tinh và các mặt trượt tiềm năng trong các lớp đất không ổn định.

3.1.3.3  Xác định các đặc điểm không thuận lợi của nền đất

Mục đích của giai đoạn xác định đặc điểm của địa điểm là nhằm khẳng định kết quả thu được trong các giai đoạn trước, tiến hành các khảo sát chi tiết hơn phục vụ cho phân tích và thiết kế chi tiết. Chương trình khảo sát lớp dưới bề mặt và kiểm tra trong phòng thí nghiệm cần được triển khai tại địa điểm, sử dụng khoan theo mạng lưới hoặc sơ đồ khoan phù hợp với địa điểm và dự kiến vị trí các công trình của NMĐHN. Khoảng cách lưới có thể thay đổi tùy theo cấu tạo lớp dưới bề mặt. Lưới khoan đều thường được áp dụng cho địa điểm có đặc điểm đất tương đối đồng nhất. Nếu địa điểm không đồng nhất và có các mặt giảm yếu thì cần tiến hành khoan bổ sung với khoảng cách đủ nhỏ để phát hiện và đánh giá các yếu tố đó. Cần xem xét ảnh hưởng của công tác khoan đối với chế độ nước ngầm và nguồn nước sinh hoạt.

Cần khảo sát khả năng tồn tại hang động và sụt lún lớp dưới bề mặt, bao gồm:

- Các hố sụt, ao lầy, hang động;

- Các dòng chảy bị chìm vào trong lòng đất;

- Sụt lún đất trong quá khứ;

- Mỏ và hoạt động khai thác mỏ có liên quan;

- Cầu do tự nhiên tạo ra;

- Trũng bề mặt;

- Xuất lộ nước;

- Các loại đá vôi, đô-lô-mit, thạch cao, muối mỏ, đất đỏ terra rosa, dung nham, đá vụn kết yếu, than đá hoặc quặng;

- Đá có khả năng hòa tan.

Trong giai đoạn này, các đặc điểm sơ bộ của NMĐHN như tải trọng, kích thước của các tòa nhà, các tiêu chí kỹ thuật sơ bộ về cấu trúc và mặt bằng dự định của nhà máy đã được xác định. Xây dựng nội dung chương trình thí nghiệm tại hiện trường và kiểm tra trong phòng thí nghiệm trên cơ sở các đặc điểm sơ bộ của NMĐHN và đặc điểm địa kỹ thuật được xác định trong các giai đoạn trước.

3.1.3.4  Yêu cầu đối với độ sâu khoan

Độ sâu khoan phụ thuộc vào điều kiện địa điểm, nhưng phải đủ sâu để xác định được tất cả các đặc điểm của địa điểm có khả năng ảnh hưởng đến công trình và để khẳng định các đặc điểm đất đá đã được xác định trong các giai đoạn khảo sát trước. Tại địa điểm có lớp đất quá dày và để đánh giá khả năng mất ổn định ở độ sâu lớn, độ sâu của lỗ khoan cần tối thiểu bằng giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị sau đây:

- Độ sâu tại đó sự thay đổi ứng suất theo chiều thẳng đứng trong hoặc sau quá trình xây dựng nhỏ hơn 10 % ứng suất hiệu dụng của lớp đất phủ tại hiện trường;

- Độ sâu bằng đường kính của móng lò phản ứng.

Trong trường hợp địa điểm là nền đá hoặc có đá cứng ở độ sâu nhỏ hơn độ sâu khoan tối thiểu kể trên thì cần khoan tới độ sâu lớn nhất tại đó các gián đoạn, đới giảm yếu hoặc đới biến đổi có thể ảnh hưởng tới sự ổn định của nền móng. Địa điểm có đá mềm hoặc đá phiến sét bị phong hóa cần khoan sâu tương tự như địa điểm có nền đất.

3.1.3.5  Thí nghiệm tại hiện trường và kiểm tra trong phòng thí nghiệm

Trong giai đoạn này, cần tiến hành các thí nghiệm tại hiện trường và kiểm tra trong phòng thí nghiệm đủ để đánh giá khả năng chịu tải, khả năng lún của công trình, khả năng khuếch đại sóng địa chấn, xác định các thông số tương tác (động và tĩnh) nền đất - công trình, đánh giá khả năng hóa lỏng và phổ phản ứng thiết kế của địa điểm nếu cần thiết. Ngoài chương trình khoan đã hướng dẫn ở trên, chương trình khảo sát có thể cần một số lỗ khoan bổ sung nhằm thiết lập mô hình nền đất phục vụ nghiên cứu tương tác động lực học giữa công trình với nền đất - đá. Độ sâu khoan để nghiên cứu khả năng khuếch đại sóng địa chấn tại địa điểm có thể cần lớn hơn độ sâu khoan để thiết kế địa kỹ thuật thông thường.

Nếu cần cải thiện điều kiện lớp dưới bề mặt thì cần thực hiện trong giai đoạn này và đánh giá hiệu quả bằng các thí nghiệm tại hiện trường.

Trên cơ sở kết quả khảo sát tại hiện trường và kiểm tra trong phòng thí nghiệm, cần phân tích sơ bộ trạng thái ổn định tĩnh, phản ứng đối với tải động, khả năng hóa lỏng và độ ổn định của sườn dốc, đê và đập.

Có báo cáo địa kỹ thuật chi tiết cùng với kết quả khảo sát và dữ liệu cơ bản thu được từ các giai đoạn trước về các nội dung sau đây:

- Bản đồ và mặt cắt địa chất;

- Thuyết minh đặc điểm địa chất của địa điểm;

- Chương trình thăm dò và cơ sở thực hiện;

- Sơ đồ vị trí và mặt cắt lỗ khoan;

- Thiết đồ lỗ khoan và mô tả hố đào;

- Kết quả thí nghiệm hiện trường;

- Kết quả kiểm tra trong phòng thí nghiệm;

- Kết quả khảo sát địa vật lý;

- Mô tả và kết quả phân tích;

- Mô tả chi tiết chế độ và tính chất lý hóa của nước ngầm.

Ở giai đoạn đánh giá theo tiêu chí loại trừ và giai đoạn xác định đặc điểm của địa điểm cần thu thập đủ các thông tin cần thiết, thiết lập các thông số thiết kế cơ sở, đưa ra kết luận liên quan tới các tiêu chí loại trừ, xác định các đặc điểm của địa điểm. Các khảo sát chi tiết ở hai giai đoạn này phải phù hợp với sơ đồ bố trí cuối cùng của các tòa nhà tại địa điểm. Thu thập đủ dữ liệu địa kỹ thuật cần thiết liên quan trực tiếp tới từng tòa nhà, từng cấu trúc và cơ sở phụ trợ.

3.1.3.6  Yêu cầu khảo sát bổ sung đối với các cấu trúc

Khi đã biết sơ đồ bố trí mặt bằng của các tòa nhà, cấu trúc và cơ sở phụ trợ, cần phân biệt giữa các cấu trúc có và không liên quan tới an toàn. Chương trình khảo sát lớp dưới bề mặt và các thí nghiệm đối với các cấu trúc không liên quan tới an toàn cần tuân thủ các yêu cầu chung đối với công trình xây dựng dân dụng. Đối với mỗi cấu trúc liên quan tới an toàn, cần khoan ít nhất một lỗ khoan. Nếu thấy lớp dưới bề mặt có tính biến đổi, thì cần có kế hoạch khoan phù hợp nhằm xác định rõ sự biến đổi tính chất của đất đá.

3.2  Nguồn dữ liệu

3.2.1  Các loại nguồn dữ liệu

Có các loại nguồn dữ liệu sau đây:

- Tài liệu lịch sử và hiện tại;

- Kết quả thăm dò thực địa;

- Kết quả kiểm tra trong phòng thí nghiệm.

3.2.2  Tài liệu lịch sử và hiện tại

Khảo sát thực địa, nghiên cứu tài liệu lịch sử và hiện tại nhằm hiểu chung về địa chất của khu vực, bao gồm:

- Bản đồ địa hình;

- Bản đồ địa chất và bản đồ địa chất công trình;

- Báo cáo địa chất và các văn liệu địa chất khác;

- Bản đồ địa vật lý;

- Báo cáo địa kỹ thuật và các văn liệu địa kỹ thuật khác;

- Ảnh vệ tinh, ảnh viễn thám;

- Báo cáo về giếng nước và các nguồn nước;

- Hồ sơ về các giếng dầu và mỏ khí đốt;

- Bản đồ địa chất thủy văn, dữ liệu về thủy văn và thủy triều, ghi chép về lũ lụt và ghi chép về thời tiết và mưa;

- Lịch sử khai mỏ và ghi chép về quá trình sụt lún;

- Dữ liệu địa chấn và ghi chép về động đất trong lịch sử;

- Kết quả tính toán hiện tại và sụt lở đất, ngập lụt, động đất, sụt lún và các sự kiện địa chất khác có khả năng gây nguy hại;

- Ghi chép về hoạt động xây dựng trong vùng phụ cận.

Xem xét các nguồn thông tin khác như: thông tin từ các cá nhân, các khoa địa chất công trình ở các cơ sở đào tạo, hoạt động khảo sát địa chất công trình của các tổ chức và cá nhân tại lân cận NMĐHN và từ quan sát trong quá trình khai thác mỏ.

3.2.3  Thăm dò thực địa

3.2.3.1  Thí nghiệm trong thăm dò thực địa

Tùy thuộc vào phạm vi khảo sát mà xác định việc tiến hành thí nghiệm địa vật lý hay địa kỹ thuật hoặc cả hai.

3.2.3.2  Thí nghiệm địa vật lý

Có thể thu được thông tin và dữ liệu bằng cách phân tích ngược kết quả thí nghiệm địa vật lý. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng được đối với biến dạng đàn hồi. Thí nghiệm địa vật lý thông thường bao trùm một phạm vi rộng lớn (theo chiều sâu và diện tích bề mặt) và chỉ cung cấp các thông số sơ bộ (về chiều dày và tính chất cơ học của các lớp đất) phục vụ cho mục đích đánh giá địa điểm.

Tùy theo đặc điểm của vật liệu lớp dưới bề mặt, cần áp dụng các kỹ thuật khảo sát được hướng dẫn tại Bảng 1 dưới đây.

Bảng 1 - Khảo sát địa vật lý đối với mẫu đất và đá

3.2.3.3  Thí nghiệm địa kỹ thuật

Sử dụng phương pháp địa kỹ thuật tại khu vực gần địa điểm tới độ sâu ít nhất bằng đường kính nền móng tòa nhà lò phản ứng, bao gồm khoan và khảo sát trực tiếp từ mặt đất. Tùy theo điều kiện lớp dưới bề mặt, cần tiến hành các thí nghiệm thích hợp được hướng dẫn tại Bảng 2 dưới đây.

Bảng 2 - Khảo sát địa kỹ thuật đối với mẫu đất và đá

3.2.4  Kiểm tra trong phòng thí nghiệm

3.2.4.1  Mục đích của việc kiểm tra

Mục đích của việc kiểm tra trong phòng thí nghiệm là bổ sung, xác thực các dữ liệu thu được tại hiện trường để xác định các đặc điểm của đất, đá một cách đầy đủ và chính xác, trong khoảng biến dạng dự kiến. Lưu ý đến các thông số như hệ số tắt dần của vật liệu trong đất, tính chất cơ học khi có biến dạng lớn là những thông số không dễ thu được bằng các thí nghiệm tại hiện trường. Tất cả các giai đoạn của quá trình khảo sát địa điểm, các thí nghiệm tại hiện trường, các phép kiểm tra trong phòng thí nghiệm có liên quan phải được lập kế hoạch chi tiết và thực hiện kịp thời để có thể đánh giá chính xác tính chất của đất và đá.

3.2.4.2  Các vấn đề liên quan đến việc lấy mẫu

Kiểm tra trong phòng thí nghiệm được thực hiện đối với các mẫu thu được từ phương pháp thăm dò trực tiếp. Cần lấy được các mẫu tốt, không bị xáo trộn; tuân thủ quy trình thu thập mẫu, việc xử lý mẫu. Lưu ý việc lưu giữ mẫu tại hiện trường và vận chuyển mẫu tới phòng thí nghiệm. Lấy mẫu bằng phương pháp đào hố, đào mương rãnh hoặc qua các lỗ khoan. Trường hợp cần thiết cần kết chặt các lớp đất để thu được mẫu không bị xáo trộn.

3.2.4.3  Kiểm tra trong phòng thí nghiệm

Chương trình kiểm tra cần xác định và phân loại được các mẫu đất, đá; xác định tính chất vật lý và đặc điểm kỹ thuật của chúng từ dữ liệu đã công bố hoặc đo đạc được. Kiểm tra trong phòng thí nghiệm có các mục đích được hướng dẫn tại Bảng 3 dưới đây.

Bảng 3 - Kiểm tra trong phòng thí nghiệm đối với các mẫu đất và đá

3.2.4.4  Thống số đặc trưng của địa điểm

Thông số đặc trưng của địa điểm sử dụng trong hồ sơ thiết kế phải xuất phát từ kết quả kiểm tra tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm. Tiến hành nghiên cứu và điều chỉnh trong trường hợp có sự khác nhau giữa các kết quả.

3.3  Khảo sát đối với lớp dưới bề mặt có điều kiện phức tạp

3.3.1  Yêu cầu chung

Chương trình khảo sát địa điểm NMĐHN phải xem xét các điều kiện của lớp dưới bề mặt phức tạp như khả năng có các lỗ hổng dưới mặt đất có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo có thể gây ra sụt lở, tác động nghiêm trọng tới nền móng NMĐHN. Đồng thời cần xem xét các điều kiện bề mặt như hố sụt, khe nứt có khả năng gây ảnh hưởng đến việc dẫn nước làm mát.

Chương trình khảo sát đối với lớp dưới bề mặt có điều kiện phức tạp phải bao gồm hoạt động dự đoán, phát hiện, đánh giá và xử lý; có các yêu cầu khác nhau đối với thăm dò, kiểm tra và phân tích tùy thuộc vào điều kiện cụ thể tại địa điểm.

3.3.2  Dự đoán điều kiện phức tạp của lớp dưới bề mặt

Dự đoán sự tồn tại các hang động và sự gián đoạn của lớp dưới bề mặt có khả năng gây ra sụt lún mặt đất và các biểu hiện không liên tục về khía cạnh địa kỹ thuật của lớp dưới bề mặt; dự đoán khả năng gây sụt lún bề mặt do quá trình hòa tan hoặc do thành tạo karst

Xác định và đánh giá đặc điểm địa chất của khu vực về khả năng sụt lún bề mặt, có hay không đá trầm tích bị hòa tan (bao gồm các dạng các-bô-nat, đá vôi và đô-lô-mit) hoặc bay hơi (bao gồm muối mỏ, thạch cao). Làm rõ các yếu tố địa chất bao gồm khả năng tồn tại các cấu trúc ngầm, địa tầng, đặc điểm của các loại đá, tính chất của khối đá và làm rõ các yếu tố môi trường bao gồm thủy văn nước mặt và nước ngầm, thời tiết và biến đổi khí hậu. Xác định ảnh hưởng của các yếu tố này đối với kích thước của lỗ hổng, phần hòa tan hoặc phần bay hơi.

3.3.3  Phát hiện hang động dưới mặt đất

3.3.3.1  Phương pháp truyền thống

Chương trình khảo sát tại địa điểm cần phát hiện và đánh giá phạm vi các hang động dưới mặt đất, phát hiện các vị trí dễ sụt lún bề mặt. Có thể sử dụng các phương pháp thông thường bao gồm kiểm tra áp suất thủy động, viễn thám, khoan, lấy mẫu, khai đào, carota lỗ khoan và khảo sát địa vật lý. Lưu ý đến khả năng ảnh hưởng của các hang động đối với phương pháp, kỹ thuật được sử dụng.

3.3.3.2  Phương pháp xác suất

Trong trường hợp nghi ngờ có hang động dưới bề mặt địa điểm, có thể sử dụng phương pháp xác suất như phương pháp tìm kiếm tối ưu để xác định vị trí của các hang động đó.

3.3.3.3 Phương pháp địa vật lý

Có thể sử dụng các phương pháp địa vật lý như chụp mặt cắt điện trở bề mặt, đo vi trọng lực, địa chấn khúc xạ, địa chấn gây nổ, rađa địa chất nhằm phát hiện hang động. Lưu ý rằng, các phương pháp này không xác định được độ sâu, kích thước hay hình dạng của hang động.

Có thể sử dụng phương pháp địa vật lý kết hợp với kỹ thuật khảo sát bề mặt có độ phân giải cao trong việc xác định độ sâu, kích thước và hình dạng của hang động, như phương pháp khảo sát địa chấn lỗ khoan chéo, rađa lỗ khoan chéo, khảo sát điện trở suất, cộng hưởng âm với một nguồn phát ở lớp dưới bề mặt, đo vi trọng lực, địa chấn khúc xạ, địa chấn phản xạ phân giải cao, rađa địa chất. Một số trong các phương pháp này có thể được sử dụng kết hợp với kỹ thuật chụp mặt cắt địa hình.

Kết hợp sử dụng phương pháp địa vật lý với kỹ thuật khoan và lấy mẫu. Thể hiện kết quả thăm dò, phát hiện, xác định hang động trên bản đồ, kèm theo mô tả mối liên hệ với cấu trúc của địa điểm.

Trong thực tế có thể không phát hiện và xác định được rõ từng hang động, lỗ hổng hoặc đặc tính hòa tan của lớp dưới bề mặt tại địa điểm, khi đó có thể giả định một cách hợp lý về khả năng có nguy hại lớn nhất tại địa điểm để đánh giá tác động của nguy hại đó đối với các công trình quan trọng trước khi có quyết định về địa điểm.

3.3.4  Đánh giá và xử lý các điều kiện dưới bề mặt phức tạp

Xác định vị trí các hang động kể cả các hang động đã được lắp, đặc biệt là các hang động nằm ở vị trí không đủ sâu bên dưới nền móng công trình có nguy cơ lớn nhất đối với an toàn nền móng của NMĐHN. Đánh giá khả năng bồi tụ hoặc xói mòn của các vật liệu ở lớp dưới nền móng của công trình, xác định khả năng chịu tải, sụt lún và xói mòn của chúng, đánh giá ảnh hưởng của chế độ dòng chảy của nước ngầm.

Xem xét tính ổn định của các hang động tự nhiên sâu dưới nền móng; xác định kích thước, độ sâu của các hang, các mô hình liên kết, các điều kiện liên kết, loại đá và gốc đặt trên các hang động. Xác định sự gia tăng áp suất theo phương thẳng đứng do tải trọng của các công trình có thể dẫn tới trạng thái bất ổn định của mái hang động. Cần tránh một địa điểm mà bên dưới có thể tồn tại một hệ thống hang động lớn và phức tạp. Sử dụng các kỹ thuật phân tích như phân tích phần tử hữu hạn để đánh giá tính ổn định tại các khu vực có hang động với kích thước và hình dạng đá xác định.