QUÁ TRÌNH ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH (cg. địa chất kỹ thuật, địa chất nhân sinh), quá trình địa chất, thuộc nhóm các quá trình địa chất ngoại sinh, phát sinh, phát triển trong các tầng trên của thạch quyển, cận kề mặt đất do tác động từ các hoạt động kinh tế, xây dựng công trình của con người đến môi trường địa chất (MTĐC). Thuật ngữ này được giới thiệu đầu tiên bởi nhà khoa học Nga G.N. Kamensky (1936).

Các quá trình địa chất công trình (ĐCCT) thể hiện dưới các hình thức biến dạng đất đá, thay đổi địa hình và cấu trúc địa chất, tính chất của các lớp đất đá, chất lượng, trữ lượng nước ngầm, có thể làm phá hủy công trình, phát sinh các tai biến môi trường và gây thảm họa cho con người. Các quá trình ĐCCT chủ yếu có thể kể đến như: trượt lở đất đá do làm đường giao thông, xây dựng đô thị, khai thác các mỏ lộ thiên, tái tạo bờ các hồ chứa nước. Các quá trình ĐCCT thể hiện ở sự biến dạng thấm do xây dựng đập ngăn nước; áp lực mỏ và đá đổ, đá lở trong khai thác ngầm; dịch chuyển và sụt lún mặt đất do khai thác khoáng sản ngầm, bơm hút nước ngầm và dầu khí; phát triển karst do các tác động nhân sinh và nhiều quá trình khác.

Đa số các quá trình ĐCCT đều có các quá trình địa chất ngoại sinh tự nhiên tương tự, nhưng nguồn năng lượng của các quá trình ĐCCT do các hoạt động kinh tế, xây dựng của con người là chủ yếu, tốc độ phát triển của các quá trình ĐCCT lớn hơn và diện tích phát triển nhỏ hơn các quá trình địa chất ngoại sinh tự nhiên. Loại hình, cơ chế, cường độ phát triển và quy luật phân bố các quá trình ĐCCT được xác định bởi đặc điểm của môi trường địa chất và tác động của các yếu tố nhân sinh. Sự gia tăng tác động của con người kéo theo sự phát triển không ngừng của các quá trình ĐCCT, đa dạng về thể loại, thể tích và cường độ, đôi khi là thảm họa. Các yếu tố phát sinh, phát triển các quá trình ĐCCT và quá trình địa chất ngoại sinh nói chung, bao gồm các yếu tố điều kiện và nguyên nhân của quá trình.

Điều kiện của quá trình ĐCCT là tổ hợp các yếu tố về cấu trúc và tính chất của thạch quyển (MTĐC), là những điều kiện cần để phát sinh QTĐCCT. Phạm vi của thạch quyển, trong đó tồn tại các yếu tố điều kiện kể trên được gọi là vùng thạch quyển nhạy cảm với quá trình ĐCCT đó. Đặc điểm của một số vùng thạch quyển nhạy cảm như sau: (1) Khu vực phân bố các lớp đất yếu có chiều dày lớn, rất nhạy cảm với các quá trình cố kết các lớp đất và lún mặt đất, công trình; (2) Khu vực phân bố các lớp đất loại cát có thành phần hạt bụi, hạt mịn và sũng nước, rất nhạy cảm với các quá trình hóa lỏng, cát chảy; (3) Khu vực phân bố đá carbonat bị dập vỡ, nứt nẻ, có khả năng hòa tan và có điều kiện để thoát nước ngầm rất nhạy cảm với quá trình phát triển karst; (4) Khu vực phân bố đất bở rời, đất loại cát có thành phần hạt bất đồng nhất, có khả năng tạo dòng thấm mạnh và có miền thoát tích cực rất nhạy cảm với quá trình xói ngầm; (5) Khu vực các sườn dốc đứng đá cứng, có thế nằm của đá dốc đứng, có nhiều hệ khe nứt tách, có khả năng thoát nước ngầm, nhạy cảm với quá trình đá lở, đá văng; (6) Khu vực các sườn dốc vừa và thoải, có các thành tạo bở rời cát - sét sườn tàn tích và đất đá phong hóa mạnh, có miền thoát nước ngầm, nhạy cảm với quá trình trượt lở; (7) Khu vực các lũng sông hình chữ V, có độ dốc lớn, đất đá nứt nẻ mạnh và có khả năng tan rã, nhạy cảm với quá trình lũ quyét - lũ bùn đá. Sự tồn tại của các vùng nhạy cảm là cần thiết nhưng chưa đủ để phát sinh các quá trình ĐCCT. Để phát sinh quá trình, đòi hỏi phải có các tác động đến thạch quyển (MTĐC) được gọi là nguyên nhân của quá trình.

Nguyên nhân của QTĐCCT là các yếu tố và các quá trình khác kích hoạt chúng xuất phát từ tác động của việc xây dựng công trình và các hoạt động kinh tế của con người gây ra. Các quá trình ĐCCT cũng như các quá trình địa chất ngoại sinh khác, có thể có một hoặc một số nguyên nhân.

Phân loại các quá trình ĐCCT được dựa vào các loại hình hoạt động kinh tế, xây dựng của con người (nguyên nhân của quá trình) và đặc điểm cấu trúc, tính chất của thạch quyển (điều kiện của quá trình), sự tồn tại của các vùng thạch quyển nhạy cảm tương ứng. Đó là: (1) Các quá trình ĐCCT liên quan đến xây dựng các công trình trên bề mặt đất, trong vùng ảnh hưởng của chúng có phân bố các lớp đất yếu hoặc các khoảng trống khai thác khoáng sản, hang hốc karst có sẵn, bao gồm: Lún nền công trình, lún mặt đất; Lún sập do các khoảng trống khai thác khoáng sản, hang hốc karst có sẵn; (2) Các QT ĐCCT liên quan đến xây dựng các công trình ngầm bằng phương pháp đào hở và khai thác các mỏ lộ thiên, bao gồm: Dỡ tải xung quanh hố đào, bùng nền, trượt lở; (3) Các QTĐCCT liên quan đến xây dựng công trình ngầm và khai thác mỏ khoáng sản bằng phương pháp đào ngầm như: Áp lực mỏ, nổ khí; Đổ, lở đất, đá, đất đá văng; Dịch chuyển bề mặt đất; (4) Các QT ĐCCT liên quan đến vận động của nước ngầm đến các công trình xây dựng (hố đào sâu, mỏ lộ thiên, hầm đào xây dựng ngầm và hầm lò khai thác khoáng sản), điển hình là: Hóa lỏng, cát chảy; Xói ngầm; Bục nước, nước chảy vào hố móng và công trình ngầm; (5) Các QTĐCCT liên quan đến bơm hút nước ngầm công suất lớn, khai thác khoáng sản lỏng và khí, như: Lún mặt đất; (6) Các QTĐCCT liên quan đến khai đào đất đá, cắt xén taluy, gia tải và làm ẩm ướt trên sườn dốc, mái dốc, vận động của nước ngầm trên sườn dốc, mái dốc, gồm: Trượt lở sườn dốc, mái dốc; (7) Các QTĐCCT liên quan đến xây dựng các công trình thủy lợi - thủy điện (đập và hồ chứa), dâng cao mực nước hồ và vận động của nước mặt trong hồ chứa, thay đổi chế độ vận động của nước ngầm như: tái tạo bờ hồ; Động đất kích thích; karst trong vùng đá carbonat; xói ngầm trong vùng phát triển đất loại cát, đất đá nứt nẻ, đặc biệt ở khu vực vai đập, nền đập; ngập, bán ngập; (8) Các QTĐCCT liên quan đến tưới tiêu và rò rỉ, thất thoát nước từ hệ thống đường ống, như: ngập lụt và lầy hóa cục bộ; (9) Các QTĐCCT liên quan đến nổ mìn như: động đất kích thích; trượt, lở, lũ bùn đá do động đất kích thích; (10) Các QTĐCCT liên quan đến vỡ đập dâng nước, chẳng hạn lũ bùn đá; (11) Các quá trình ĐCCT liên quan đến chôn lấp chất thải rắn, xả thải trong khai thác, chế biến khoáng sản, hoạt động của các khu công nghiệp, nhà máy hóa chất, khí đốt như: ô nhiễm môi trường đất, nước mặt, nước ngầm.

Đánh giá, dự báo các quá trình ĐCCT được triển khai trên cơ sở tương đồng về sự phát triển của chúng với các quá trình địa chất ngoại sinh tự nhiên và nghiên cứu cụ thể theo hệ thống quan trắc tương ứng.

Để đề xuất các giải pháp phòng chống (công trình và phi công trình), ngăn ngừa các tác động bất lợi của các quá trình ĐCCT trên lãnh thổ và cho công trình, cần tiến hành giám sát thường xuyên sự phát triển của các quá trình ĐCCT, xây dựng và điều chỉnh các dự báo, cảnh báo mức độ nguy hiểm để thực hiện các biện pháp khẩn cấp loại trừ thảm họa.

Nghiên cứu, đánh giá, dự báo các quá trình ĐCCT để luận chứng xây dựng các công trình cụ thể và bảo vệ môi trường địa chất là nhiệm vụ cơ bản của Địa chất động lực công trình.

Tài liệu tham khảo

1. G. J. H. McCall, Cirencester, Gloucester, UK., Natural and Anthropogenic Geohazards, Engineering geology, Encyclopedia of Geology, Elsevier Academic Press Ltd, All RightsReserved, 2003.
2. Бондарик Г.К., Интересная геодинамика, Университет, Москва, 439стр, 2007.
3. Пашин Е.М Каган А.А Кривоногова Н.Ф., Терминнологический словарь - справочник по инженерной геологии, Университет, Москва, 950стр, 2011.
4. Трофимов В. Т., инженерно - геологические процессы, Большая российская энциклопедия, Электронная версия БРЭ, 2004.