Tại sao trước khi thiết kế công trình cần phải tiến hành thăm dò địa chất?

Thiết kế một công trình kiến trúc, dù là kiến trúc loại nhỏ một, hai tầng hay toà nhà mấy chục tầng, đều phải tính toán trọng lượng chung của công trình kiến trúc đó, mục đích là để thiết kế móng. Trọng lượng chung của công trình kiến trúc gọi là “tải trọng”, nó chia làm hai bộ phận lớn: Một bộ phận là trọng lượng bản thân công trình kiến trúc, như mái nhà, sàn gác, dầm, cột, cầu thang v.v. trọng lượng của chúng hầu như cố định không thay đổi, gọi là “tải trọng cố định” (tải trọng tĩnh); còn trọng lượng của tuyết phủ trên mái nhà, đồ vật và người ở trong nhà thường hay biến động, cho nên được gọi là “tải trọng biến đổi” (tải trọng động). Khi thiết kế móng, đều phải tính cả hai loại tải trọng đó, như vậy mới có thể biết được mỗi mét vuông trên chân tường ở tầng trệt của công trình kiến trúc có bao nhiêu tải trọng. Nếu mỗi đế cột có 150 tấn tải trọng, vậy thì móng phải xây to bao nhiêu, sâu bao nhiêu? Lúc này phải dựa vào thăm dò địa chất.

Mục đích của thăm dò địa chất là phải biết rõ tình trạng lớp đất ở dưới công trình kiến trúc, như đất ở dưới mặt đất có bao nhiêu lớp, mỗi lớp dày bao nhiêu, “cứng” hay “mềm”, “chặt” hay “xốp”, mỗi m2 có thể chịu bao nhiêu tải trọng v.v. Nếu mỗi m2 lớp đất cứng có thể chịu trọng lượng nén là 1,5 x 105 N, lấy tải trọng của đế cột chia cho con số đó thì biết được móng phải có diện tích 10 m2. Đương nhiên đây chỉ là trường hợp được đơn giản hoá, còn trên thực tế thì phức tạp hơn.

Thăm dò địa chất ngoài việc tìm hiểu mức độ mềm, cứng của lớp đất ra, điều quan trọng hơn là cần tìm hiểu ở dưới đất có tình trạng “nguy hiểm” không. Chẳng hạn như dưới đất có “lớp cát trôi”. Khi lớp đất cát rất xốp, các hạt cát có thể hình thành lớp cát trôi theo sự lưu động của nước ở đất, xây móng ở trên đó là rất nguy hiểm. Ngoài ra còn có những vùng đất được hình thành do con sông trước đây bị bồi lấp, vì giữa lòng sông có lớp bùn lắng rất mềm, xây móng ở trên đó là không vững chắc được. Những cái đó đều phải dựa vào công tác thăm dò địa chất mới có thể xác định được rõ ràng. Thời cổ đại chưa có thăm dò địa chất, nên khi xây nhà cửa thường xảy ra vấn đề. Tháp nghiêng Piza nổi tiếng ở Italia được xây dựng để kỷ niệm người Piza đã đánh bại người Saraxan trong cuộc hải chiến ở Palermo năm 1063. Tháp xây năm 1174, khi xây đến tầng thứ ba thì bắt đầu nghiêng, bởi vì nền móng của tháp nằm đúng trên lớp đất lắng đọng của dòng sông. Tháp nghiêng Piza đã từng phải ngừng xây một thế kỷ, khi tiếp tục xây lại, mặc dù đã giảm nhẹ trọng lượng của tháp và bỏ đỉnh tháp, nhưng tháp vẫn tiếp tục nghiêng, trở thành một tháp nghiêng nổi tiếng. Hiện nay độ nghiêng của tháp đã đạt đến 4,60m, các chuyên gia xây dựng của nhiều nước đều đang nghĩ ra nhiều phương án gia cố, để cho trạng thái nghiêng của tháp được ổn định. Sự cần thiết phải thăm dò địa chất trước khi thiết kế không phải chỉ đối với các công trình kiến trúc mà các công trình khác như đường sắt, cầu, công trình thuỷ lợi cũng đều phải tiến hành thăm dò địa chất.

Từ khóa: Tham dò địa chất; Tải trọng.