NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC ĐƯỜNG GIAO THÔNG VÙNG NÚI TỈNH QUẢNG BÌNH

VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG

A. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1. Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Đức Lý.2. Cơ quan chủ trì đề tài: Chi cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng Quảng Bình.3. Các cơ quan phối hợp thực hiện đề tài: - Công ty cổ phần Tư vấn Xây dựng giao thông 533 - Đà Nẵng. - Chi hội Địa chất Bắc miền Trung.- Khoa Địa lý - Địa chất Trường Đại học Khoa học Huế.4. Thời gian thực hiện đề tài: 12 tháng (Từ tháng 5/2008 đến tháng 5/2009).5. Cấp quản lý: UBND tỉnh Quảng Bình.6. Mục tiêu của đề tài: - Điều tra đánh giá đúng thực trạng, phân tích làm rõ các nguyên nhân và điều kiện

tác động làm phát sinh, phát triển quá trình trượt lở đất đá trên sườn dốc, mái dốc tuyến đường giao thông vùng miền núi tỉnh Quảng Bình.

- Dự báo xu thế biến dạng trượt; đánh giá nhanh, xác lập và phân vùng giới hạn trượt vùng nghiên cứu làm cơ sở cho việc xác định các biện pháp xử lý phù hợp và quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội bền vững.

- Nghiên cứu, chọn lựa và đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ phòng chống trượt lở có hiệu quả, trong đó đề xuất phương pháp mới về thiết kế góc mái dốc ổn định trượt.

7. Những đóng góp mới của đề tài: Kết quả đề tài làm sáng tỏ bản chất, quy luật phát sinh, phát triển trượt lở đất đá trên sườn dốc, từ đó đề xuất các giải pháp phòng chống thích hợp nhằm hạn chế tối đa hậu quả của tai biến địa chất này. Đồng thời góp phần đảm bảo an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội của khu vực nghiên cứu.

8. Bố cục của đề tài: Ngoài phần mở đầu và kết luận, đề tài gồm có 4 chương:- Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu, phòng chống tác hại quá trình dịch

chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc và kiểm toán ổn định sườn dốc.- Chương 2: Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội và điều kiện địa chất công

trình vùng nghiên cứu.- Chương 3: Kết quả quá trình nghiên cứu trượt lở đất đá trên sườn dốc đường giao

thông vùng núi.- Chương 4: Đề xuất giải pháp phòng chống trượt lở và xác lập, phân vùng giới hạn

trượt, thiết kế góc mái dốc ổn định trượt đường giao thông vùng núi.

B. NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA ĐỀ TÀIMỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài. Vùng miền núi tỉnh Quảng Bình có nhiều tuyến đường giao thông quan trọng đi qua

như đường Hồ Chí Minh, đường xuyên Á, đường quốc lộ 12A, các tỉnh lộ 10, 16, 20. Đây là những tuyến giao thông quan trọng, có ý nghĩa chiến lược trong tất cả các lĩnh vực của đất nước, khu vực miền Trung nói chung và tỉnh Quảng Bình nói riêng. Trong thời gian qua, nhất là vào mùa mưa lũ, thường xuyên xảy ra hiện tượng trượt lở đất đá trên sườn dốc - mái dốc làm ách tắc giao thông, gây thiệt hại lớn. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có một nghiên cứu nào đầy đủ và toàn diện về hiện tượng trượt lở đất đá trên sườn dốc để tìm ra các nguyên nhân cơ bản. Do đó chưa có gải pháp phòng chống nào mang lại hiệu quả cao.

Để làm sáng tỏ bản chất, quy luật phát sinh, phát triển trượt lở đất đá trên sườn dốc, từ đó đề xuất các giải pháp phòng chống thích hợp nhằm hạn chế tối đa hậu quả của các hiện tượng trên thì việc triển khai đề tài này là rất cấp thiết.

2. Nội dung nghiên cứu của đề tài. - Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, các kiểu cấu

trúc địa chất, các tính chất cơ lý và địa chất công trình của đất đá cấu tạo nên các sườn dốc, lịch sử trượt đã xảy ra, các giải pháp công nghệ phòng chống đã áp dụng trong vùng. Từ đó phân tích những nguyên nhân, các thuận lợi, khó khăn để dự báo xu thế biến dạng trượt và đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ phòng chống trượt, trong đó đề xuất phương pháp mới về thiết kế góc mái dốc ổn định trượt ưu việt nhất.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.- Đối tượng nghiên cứu: là các sườn dốc, môi trường địa chất vùng núi ở tuyến

đường Hồ Chí Minh và quốc lộ 12A. - Phạm vi nghiên cứu: đường Hồ Chí Minh đoạn từ Km437 đến Km532 + 282; từ

Km00T + 00 đến Km167T + 200 thuộc nhánh Tây và quốc lộ 12A đoạn Km107 đến biên giới Việt - Lào tại cửa khẩu Cha Lo - Km145 + 757 với chiều sâu nghiên cứu từ bề mặt địa hình tự nhiên đến lớp đá gốc trên tuyến đường nghiên cứu (khoảng trên dưới 50m) và theo băng thông dọc tuyến đường có chiều rộng tính từ tim đường đến đỉnh sườn dốc (khoảng 200m - 300m).

4. Phương pháp nghiên cứu. - Phương pháp địa chất truyền thống: Thu thập tài liệu, khảo sát thực địa, thăm dò

và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý và địa chất công trình của đất đá. - Phương pháp xác suất thống kê toán học và ứng dụng công nghệ thông tin. - Phương pháp phân tích hệ thống để dự báo cũng như phân tích nguyên nhân và

các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng trượt.

- Phương pháp kiểm toán ổn định trượt sườn dốc vùng nghiên cứu bằng lý thuyết ổn định sườn dốc để đánh giá nguy cơ xảy ra mất ổn định của sườn dốc.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Đề tài góp phần làm sáng tỏ bản chất, quy luật phát sinh, phát triển trượt lở đất đá

trên sườn dốc; luận giải cơ sở khoa học của hiện trạng trượt lở đất đất đá trên tuyến đường giao thông vùng miền núi, các nguyên nhân và điều kiện làm phát sinh, phát triển trượt lở đất đá trên sườn dốc đường Hồ Chí Minh và quốc lộ 12A; từ đó đề xuất các giải pháp phòng chống trượt có hiệu quả, thiết lập phương pháp thiết kế góc mái dốc ổn định trượt theo phương pháp phân tích “điểm trượt xung yếu”.

Kết quả sẽ giúp hạn chế tai biến địa chất trượt lở đất đá trên sườn dốc với các giải pháp phòng chống hợp lý và phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội, đảm bảo lưu thông ổn định và bảo vệ an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là phát huy tác dụng giao lưu kinh tế Bắc - Nam qua đường Hồ Chí Minh, cửa khẩu quốc tế Cha Lo và hành lang kinh tế Đông - Tây giữa Việt Nam với Lào và Thái Lan.

Chương 1TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, PHÒNG CHỐNG TÁC HẠI QUÁ

TRÌNH DỊCH CHUYỂN TRỌNG LỰC ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC VÀ KIỂM TOÁN ỔN ĐỊNH SƯỜN DỐC

1. Hiện tượng dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc và tác hại của nó đến các công trình, kinh tế - xã hội, môi trường và nhân sinh.

Phần này đề tài nêu và phân tích các hiện tượng dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc; Tác hại của các quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc đối với công trình, kinh tế - xã hội, môi trường, nhân sinh và những thảm họa, tổn thất của cải, cơ sở hạ tầng, nhân mạng xuất phát từ hiện tượng trên.

2. Tổng quan về quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc

CÁC QUÁ TRÌNH DỊCH CHUYỂN TRỌNG LỰC ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC

ĐỔ, RƠI ĐỔ, SỤT

SỤT, LỞ ĐỔ, TRƯỢT

TRƯỢT SỤT, LÚN

SỤT, TRƯỢT

SỤT TÁCH GIÃN

TRƯỢT KHỐI MẶT PHẲNG TRONG ĐẤT ĐÁ KHÔNG ĐỒNG

TRƯỢT KHỐI MẶT GÃY

KHÚC TRONG ĐẤT ĐÁ

KHÔNG ĐỒNG NHẤT

TRƯỢT KHỐI MẶT

CONG TRONG ĐẤT ĐÁ ĐỒNG

NHẤT

TRƯỢT BÒ ĐẤT DÍNH Ở TRẠNG THÁI DẺO

CHẢY

TRƯỢT TỪ BIÊN

TRONG ĐẤT LOẠI

SÉT

TRƯỢT DÒNG LŨ BÙN ĐÁ

Sơ đồ phân loại các quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc theo GS. TSKH Nguyễn Thanh

Phần này đề tài trình bày về khái niệm và một số vấn đề chung về sườn dốc, quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc (Trượt lở đất đá trên sườn dốc xói mòn bề mặt; Xói mòn mương xói; Lũ bùn đá, lũ quét; Hiện tượng Karst; Hiện tượng đổ đá); Phân loại sườn dốc và các quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc (Phân loại sườn dốc; Phân loại các quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc).

3. Nguyên nhân, điều kiện, động lực và quy luật phát sinh và phát triển dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc.

Phần này đề tài nêu rõ những nguyên nhân và điều kiện làm phát sinh, phát triển dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc; Các nguyên nhân gây mất trạng thái cân bằng ứng suất trọng lực và làm biến đổi tính chất cơ lý đất đá; Điều kiện phát sinh, phát triển quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc; Động lực phát triển trượt; Một số quy luật phát sinh, phát triển quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc với những sơ đồ, bảng biểu, các công thức toán học chính xác để chứng minh quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc.

4. Các phương pháp kiểm toán độ ổn định sườn dốc.Phần này đề tài đề cập đến cơ sở của phương pháp kiểm toán độ ổn định sườn dốc

là dựa trên các phương pháp nghiên cứu trạng thái cân bằng của các khối đất đá cấu tạo nên nó như phương pháp lý thuyết cân bằng giới hạn V.V.Xokolovsky; Phương pháp kiểm toán độ ổn định của khối trượt có mặt trượt phẳng nằm nghiêng; Phương pháp kiểm toán độ ổn định khối trượt có mặt phẳng gãy khúc; Phương pháp kiểm toán độ ổn định của khối trượt có mặt trượt cung tròn hình trụ; Phương pháp kiểm toán độ ổn định của mái dốc gối tựa; Phương pháp đánh giá độ ổn định của sườn dốc và mái dốc theo N. N. Maxlôv (Phương pháp Fp);

Chương 2ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI

VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÙNG NGHIÊN CỨU

1. Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu.Phần này đề tài nêu và phân tích những đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội

vùng nghiên cứu có liên quan đến hiện tượng trượt lở đất như: Vị trí địa lý và mạng lưới giao thông; Điều kiện khí hậu (Chế độ bức xạ, nắng; Chế độ gió; Chế độ nhiệt; Chế độ mưa - ẩm; Các hiện tượng thời tiết đặc biệt); Đặc điểm thuỷ văn. Thảm thực vật vùng nghiên cứu (Tình hình sử dụng đất năm 2006; Tình hình khai thác, tu bổ và thiệt hại rừng; Độ che phủ rừng tính đến ngày 31/12/2006). Đặc điểm kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu (Diện tích, dân số và lao động tỉnh Quảng Bình năm 2006; Tổng sản phẩm trên địa bàn tỉnh năm 2006; Giá trị sản xuất một số ngành chủ yếu năm 2006; Một số đặc điểm kinh tế - xã hội khác; Một số đặc điểm kinh tế - xã hội các xã vùng miền núi tỉnh Quảng Bình).

Ngoài ra, đề tài đề cập đến một hiện tượng phổ biến đó là tình trạng chặt - đốt - chọc - trỉa vẫn diễn ra trên các sườn dốc vùng miền núi gây nhiều tác hại đến môi trường, giảm độ che phủ, tăng độ xói mòn đất, tăng nguy cơ trượt lở đất đá trên sườn dốc...

2. Điều kiện địa chất công trình vùng nghiên cứu.

Phần này đề tài nêu lên đặc điểm và cấu trúc địa chất (Thang địa tầng; Địa tầng khu vực miền Tây tỉnh Quảng Bình; Phân bố các địa tầng khu vực nghiên cứu; Các thành tạo magma xâm nhập như: Phức hệ Trường Sơn (a C1 ts) (Ga C1 ts); Phức hệ Quế Sơn ( P2 - T1 qs) (GDi P2 - T1 qs); Phức hệ á phun trào Hoành Sơn (a T2 ahs) (Ga T2 ahs); Phức hệ Sông Mã ( T2 sm) (G T2 sm); Phức hệ Phiabioac (a T 3 n pb) (Ga T 3

n pb); Các đai mạch không rõ tuổi; Kiến tạo: Cấu trúc uốn nếp, Hệ thống các đứt gãy). Đặc điểm địa hình - địa mạo (Địa hình khối tảng bóc mòn núi trung bình (cao hơn 1.000m); Địa hình cấu tạo - kiến tạo - bóc mòn núi thấp (cao 250 - 1.000m); Địa hình xâm thực - bóc mòn đồi trước núi (cao 15 - 250m); Địa hình khối núi Karst). Điều kiện địa chất thuỷ văn. Đặc tính địa chất công trình các thành tạo đất đá cấu tạo các khối trượt chủ yếu.

Chương 3NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRƯỢT LỞ ĐẤT

ĐƯỜNG GIAO THÔNG VÙNG MIỀN NÚI1. Hiện trạng trượt lở sườn dốc đường Hồ Chí Minh và quốc lộ 12A.Phần này đề tài trình bày về: Kết quả khảo sát các điểm trượt lở; Phân loại trượt lở

sườn dốc trên tuyến đường giao thông vùng nghiên cứu; Kiểu trượt dòng chảy. Kiểu trượt thực thụ (Phụ kiểu trượt hoàn toàn; Phụ kiểu trượt chưa hoàn toàn (vẫn còn phát triển)); Kiểm toán độ ổn định sườn dốc bị biến dạng trượt (Kiểm toán ổn định sườn dốc bị biến dạng trượt đối với khối trượt Km114 + 583; Đặc trưng và đại diện cho hệ tầng Rào Chắn; Kiểm toán ổn định sườn dốc bị biến dạng trượt đối với 5 khối trượt còn lại).

Ngoài ra còn có sơ đồ mô tả các kiểu trượt trên tuyến đường vùng nghiên cứu và bảng tổng hợp kết quả kiểm toán độ ổn định trượt. Bảng tổng hợp kết quả kiểm toán độ ổn định trượt.

2. Nguyên nhân và điều kiện phát sinh, phát triển quá trình trượt lở sườn dốc đường giao thông vùng nghiên cứu.

Phần này đề tài nêu lên nguyên nhân làm phát sinh, phát triển trượt lở đất đá trên sườn dốc vùng nghiên cứu (Quá trình phong hoá: Mặt cắt vỏ phong hoá liên quan đến đá trầm tích, biến chất; Mặt cắt vỏ phong hoá liên quan đến đá magma axit; Hoạt động xâm thực của sông; Tác động của nước mưa và nước dưới đất; Hoạt động kinh tế, xây dựng của con người; Chuyển động nâng hạ tân kiến tạo; Quá trình Karst). Điều kiện hỗ trợ quá trình trượt lở đất đá trên sườn dốc (Cấu trúc địa chất của sườn dốc; Đặc điểm địa hình của sườn dốc; Tác động của lớp phủ thực vật).

3. Một số quy luật phân bố trượt lở đất đá trên sườn dốc đường giao thông vùng nghiên cứu.

Phần này đề tài trình bày về quy luật phân bố các điểm trượt theo địa tầng và thành phần thạch học đá phong hoá; Quy luật phân bố các điểm trượt theo độ cao tuyệt đối của địa hình; Quy luật phân bố các điểm trượt theo độ cao sườn dốc; Quy luật phân bố các điểm trượt theo bề dày tầng phủ tàn sườn tích; Quy luật phân bố các điểm trượt theo độ dốc địa hình (sườn dốc); Quy luật phân bố các điểm trượt theo đặc điểm động lực quá

trình trượt lở (trượt cổ và hiện đại); Quy luật phân bố các điểm trượt theo loại hình trượt; Quy luật phân bố các điểm trượt theo quy mô khối trượt.

Ngoài ra, đề tài đã tính toán, phân tích dựa trên các bảng: Bảng kết quả thống kê phân bố các điểm trượt phân chia theo hệ tầng; Bảng kết quả thống kê phân bố các điểm trượt theo độ cao địa hình; Bảng kết quả thống kê phân bố các điểm trượt theo độ cao sườn dốc; Bảng quan hệ giữa phân bố điểm trượt với bề dày tầng phủ; Bảng mối quan hệ giữa tốc độ và quy mô trượt với chiều dày tầng phủ (trượt theo mặt trượt nghiêng); Bảng kết quả thống kê phân bố các điểm trượt theo độ dốc địa hình; Bảng ảnh hưởng trượt lở theo góc dốc địa hình; Bảng kết quả thống kê phân bố các điểm trượt theo loại hình trượt cổ và hiện đại; Bảng kết quả thống kê phân bố các điểm trượt theo loại hình trượt dòng chảy và thực thụ; Bảng kết quả thống kê phân bố các điểm trượt theo quy mô khối trượt.

4. Hiện trạng và nguy cơ đổ đá trên sườn dốc đường Hồ Chí Minh và quốc lộ 12A.

Phần này đề tài đưa ra kết quả khảo sát trên toàn tuyến giao thông đường Hồ Chí Minh và quốc lộ 12A. Điểm phát sinh đổ đá trên sườn dốc và các nguy cơ ở những điểm trên.

Chương 4ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG TRƯỢT LỞ VÀ XÁC LẬP, PHÂN VÙNG GIỚI HẠN TRƯỢT, THIẾT KẾ GÓC MÁI DỐC ỔN ĐỊNH TRƯỢT

ĐƯỜNG GIAO THÔNG VÙNG MIỀN NÚI

Do đường giao thông vùng miền núi tỉnh Quảng Bình có điều kiện địa hình, địa chất và địa chất thuỷ văn phức tạp. Vào mùa mưa lũ, một số đoạn ven sông bị đe doạ xói lở, phía taluy dương thường hay xảy ra trượt lở. Để khắc phục các hiện tượng phá hoại nền đường vùng nghiên cứu và những hậu quả tai hại của chúng, đề tài đã đề xuất các biện pháp xác lập, phân vùng đánh giá và dự báo nguy cơ trượt; biện pháp phòng chống trượt và thiết kế góc mái dốc ổn định trượt như sau:

1. Các biện pháp phòng chống tác hại của các quá trình xói mòn bề mặt, xói mòn mương xói và lũ bùn đá - lũ quét.

Phần này đề tài đề xuất các biện pháp phòng ngừa; Các biện pháp công trình; Biện pháp chọn tuyến đường và giải pháp tương ứng để vượt qua vùng có hiện tượng lũ bùn đá.

2. Thiết kế thi công công trình ở vùng Karst và các biện pháp xử lý Karst.Phần này đề tài trình bày về sự tồn tại Karst làm mất tính liền khối và tính ổn định,

độ thấm nước tăng, mức độ sũng nước lớn. Vì vậy, việc thiết kế, thi công xây dựng công trình cần đánh giá chi tiết về điều kiện địa chất công trình, đặc biệt là thực trạng về hiện tượng và quá trình Karst.

Đề tài cũng đưa ra bảng xếp loại lãnh thổ theo mức độ ổn định ở các vùng Karst (theo I.A.Xavarenxky, năm 1967) để tham khảo và có nhận xét: Thông thường tại khu

vực Karst, việc xây dựng công trình thường phải áp dụng nhiều biện pháp đồng thời mới đạt hiệu quả và đảm bảo an toàn.

3. Các biện pháp phòng chống đổ đá.Các biện pháp phòng chống đá đổ bao gồm nhóm biện pháp phòng ngừa và nhóm

giải pháp công trình như: Nhóm biện pháp phòng ngừa; Nhóm giải pháp công trình. Đề tài đã phân tích dựa trên các bảng biểu, sơ đồ và các hình về sườn dốc như: Bảng bề rộng cần thiết của sân hứng đỡ (m) ở chân sườn dốc, mái dốc theo chiều cao và độ dốc khác nhau; Hình tường hứng đỡ ở chân mái dốc đường đào hoặc nửa đào nửa đắp; Hình con chạch (mô đất), rãnh và tường hứng đỡ trên sườn dốc; Hình trụ (cột) trên sườn dốc kết hợp với rãnh và con chạch hứng đỡ; Hình tường ốp mặt; Hình gia cố khối đá không ổn định bằng cọc neo; Hình tạo mái che (hành lang) ở mái dốc của đường nửa đào để bảo vệ nền đường khỏi bị đổ đá và sụt đá đe dọa.

4. Các giải pháp phòng chống trượt lở đất đá và xác lập, phân vùng giới hạn trượt, thiết kế góc mái dốc ổn định trượt đường giao thông vùng miền núi.

Phần này đề tài nói về các phương pháp dự báo, đánh giá độ ổn định, xác lập và phân vùng nguy cơ trượt lở; Phân vùng dự báo biến dạng trượt (Phương pháp đánh giá trực quan và quan trắc lâu dài; Phương pháp đánh giá đồng dạng địa chất công trình; Phương pháp phân tích lịch sử tự nhiên; Phương pháp mô hình hoá; Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu). Đánh giá nhanh độ ổn định trượt sườn dốc (Phương pháp lập ma trận hệ số ổn định sườn dốc theo chiều dày tầng phủ và góc dốc mặt trượt; Đánh giá nhanh độ ổn định sườn dốc theo phương pháp xác lập mối quan hệ biến thiên giữa chiều dày tầng phủ và góc dốc mặt trượt ở trạng thái cân bằng giới hạn). Xác lập và phân vùng giới hạn trượt. Các giải pháp phòng chống trượt lở (Các giải pháp phi công trình; Các giải pháp công trình [Phương pháp thiết kế thi công, khắc phục sự cố trượt lở, duy tu, bảo dưỡng đường; Biện pháp gia cố và phòng hộ bề mặt sườn dốc, mái dốc; Biện pháp phòng chống và thoát nước mặt; Biện pháp phòng chống tác dụng phá hoại của nước dưới đất; Biện pháp giảm tải trọng phía trên khối trượt; Các biện pháp xây dựng công trình chống đỡ; Các biện pháp cải tạo tính chất của đất đá]). Đề xuất phương pháp thiết kế góc mái dốc ổn định trượt: (Phương pháp thiết kế góc mái dốc ổn định trượt theo phương pháp phân tích “điểm trượt xung yếu”; Đối sánh phương pháp thiết kế góc mái dốc ổn định trượt theo phương pháp phân tích “điểm trượt xung yếu” với các giải pháp thiết kế góc mái dốc ổn định thông thường khác: [Thiết kế góc mái dốc ổn định theo phương pháp của D.W. Taylor; Thiết kế góc mái dốc ổn định theo G.M.Lomize; Thiết kế góc mái dốc theo TCVN 4054: 2005; Phương pháp Fp của N.N.Maxlov]).

5. Tổng hợp tổ hợp các giải pháp cho một số khu vực đổ đá và trượt lở đất đá chủ yếu thuộc khu vực nghiên cứu.

Đề tài đã tổng hợp các giải pháp theo từng đặc điểm của từng khu vực: Đối với tất cá các khu vực đổ đá và có nguy cơ đổ đá đường 12A và đường Hồ Chí Minh (Nhóm biện pháp phòng ngừa; Nhóm giải pháp công trình); Đối với trượt lở đất đá trên sườn dốc, mái dốc: (Đối với dự báo, đánh giá độ ổn định sườn dốc; Đánh giá nhanh độ ổn định sườn dốc; Xác lập phân vùng giới hạn trượt lở; Các giải pháp phòng chống trượt lở đất đá: [Các giải pháp phi công trình áp dụng cho toàn bộ khu vực nghiên cứu; Các giải pháp

công trình: a) Đối với các điểm trượt dòng, xói lở bề mặt trên toàn khu vực nghiên cứu; b) Đối với các điểm trượt thuộc khu vực nhánh Tây đường Hồ Chí Minh; c) Đối với các điểm trượt lớn tại Km134 + 040 đường 12A và Km918 + 214; Km925 + 565; Km930 + 500 thuộc khu vực đèo Đá Đẻo đường Hồ Chí Minh; d) Đối với điểm trượt lớn tại Km127 + 000 đường 12A]).

Ngoài ra, đề tài đã tổng hợp và đưa ra các bảng và sơ đồ sau: Bảng tổng hợp các nguyên nhân, điều kiện và hệ số tầm quan trọng, cấp độ hoạt động (giả định) của chúng; Bảng đánh giá 5 cấp hoạt động trượt lở đất đá trên sườn dốc; Bảng độ chặt k của nền đường; Hình bố trí hào chắn nước ngầm trên khu trượt; Hình cấu tạo thoát nước sau lưng công trình chống đỡ; Sơ đồ gia cố trượt bằng cọc (a) và chốt (b); Hình giảm độ cao sườn dốc bằng cách tạo thành mái dốc bậc thang; Hình các góc dốc giới hạn bình quân khi thiết kế mái dốc bậc thang; Hình thiết kế góc mái dốc ổn định trượt theo phương pháp phân tích “điểm trượt xung yếu”.

Từ kết quả nghiên cứu thực tế và tham khảo các tài liệu liên quan, đề tài căn cứ chiều dày tầng phủ hi ứng với góc dốc mặt trượt tới hạn i ở trạng thái cân bằng giới hạn = 1,0 trong điều kiện đất đá tầng phủ bị bão hoà nước được xác định bằng cách giải phương trình trong mối tương quan giữa hi và i sau đây:

(4.6)

Trong đó, góc i được xác định theo công thức:

(4.9)

Tương ứng với chiều dày tầng phủ hi có góc mặt trượt nằm nghiêng tới hạn i tương ứng và ngược lại (theo công thức (4.6)).

Thay giá trị hi tính được theo công thức (4.6) và h’I = hi /cosβi vào công thức (4.9), ta có:

(4.10)

Giá trị i nhỏ nhất là góc mái dốc ổn định trượt cần tìm được xác định cho mái dốc có độ cao H.

= Min(i)Cho chiều cao mái dốc H biến thiên (có thể từ 4m đến 100m hoặc lớn hơn), sẽ xác

định được các góc tương ứng với chiều cao H đó.

Kết quả tính toán, thiết kế góc mái dốc i tương ứng với độ cao mái dốc Hi đối với các hệ tầng Rào Chắn, Bản Giằng, Bãi Dinh, Mục Bài và Bắc Sơn thuộc khu vực nghiên cứu trong điều kiện bão hoà nước, với hệ số ổn định = 1.

Dựa trên cơ sở công thức (4.10), đề tài đã thiết lập được chương trình phần mềm "Nguyễn Đức Lý - Xác định góc mái dốc ổn định trượt" (xem Hình và Bảng).

Hình: Màn hình hiển thị chương trình phần mềm "Nguyễn Đức Lý - Xác định góc mái dốc ổn định trượt"

Bảng: Kết quả xác định góc mái dốc theo chương trình phần mềm "Nguyễn Đức Lý - Xác định góc mái dốc ổn định trượt" đối với hệ tầng Rào Chắn

H(4) 76.8285207302673H(5) 68.5874607352893 H(6) 62.5263885345282 H(7) 57.8784264549797 H(8) 54.2139615432621 H(9) 51.243856874745

H(10) 48.7954902094223 H(11) 46.7184410045196 H(12) 44.9440177907326 H(13) 43.3939866088516 H(14) 42.0466999056759 H(15) 40.8825074810486 H(16) 39.8010134709301 H(17) 38.8794071938347

H(53) 27.0920690660056H(54) 26.9780248577774 H(55) 26.8689650797997 H(56) 26.7509706481526 H(57) 26.6250111889304 H(58) 26.5044344500852 H(59) 26.3889036168073 H(60) 26.2781093218366 H(61) 26.1717669130218 H(62) 26.0696140400538 H(63) 25.9714085178244 H(64) 25.8769264302015 H(65) 25.7859604433185 H(66) 25.6983183019227

H(18) 37.9982889424561 H(19) 37.231546160253 H(20) 36.5286670957239 H(21) 35.8623907672136 H(22) 35.2747274333323 H(23) 34.7428131088977 H(24) 34.2054134415127 H(25) 33.7237637232821 H(26) 33.2896751444497 H(27) 32.8964776663306 H(28) 32.4915747708207 H(29) 32.1103036015625 H(30) 31.7615984794985 H(31) 31.4414807145204 H(32) 31.1465910308555 H(33) 30.8740741337654 H(34) 30.5841171170105 H(35) 30.3050923728785 H(36) 30.0457701297334 H(37) 29.8041442898099 H(38) 29.5784709718007 H(39) 29.3672272031249 H(40) 29.1690771509272 H(41) 28.9828443403548 H(42) 28.805455728371 H(43) 28.6036657575188 H(44) 28.4134492158173 H(45) 28.2338420445373 H(46) 28.0639839682692 H(47) 27.903104945361 H(48) 27.7505136797229 H(49) 27.6055878384138 H(50) 27.4677656876091 H(51) 27.3365389134121 H(52) 27.211446436776

H(67) 25.613821486066 H(68) 25.5323040085831 H(69) 25.4536113364734 H(70) 25.3775994215731 H(71) 25.3041338278383 H(72) 25.23308894421

H(73) 25.1643472734444 H(74) 25.0977987885061 H(75) 25.0333403491645 H(76) 24.9708751723364 H(77) 24.9103123504935 H(78) 24.8515664131296 H(79) 24.7874509575804 H(80) 24.7143820861942 H(81) 24.6435053114222 H(82) 24.5747236528742 H(83) 24.5079457559275 H(84) 24.4430854904474 H(85) 24.3800615833041 H(86) 24.3187972814164 H(87) 24.2592200424124 H(88) 24.2012612503034 H(89) 24.1448559538503 H(90) 24.0899426255386 H(91) 24.0364629392971 H(92) 23.9843615652836 H(93) 23.9335859802315 H(94) 23.8840862919988 H(95) 23.8358150770968 H(96) 23.7887272300935 H(97) 23.7427798238919 H(98) 23.6979319799804 H(99) 23.6541447478355 H(100) 23.6113809927328

Ghi chú: H (61) tức là chiều cao mái dốc là 61m.

Bảng: Độ dốc mái dốc (theo TCVN 4054:2005)

Loại và tình trạng đất đá Độ dốc mái dốc khi chiều cao mái dốc

12m > 12m- Đất loại dính hoặc kém dính nhưng ở trạng thái chặt vừa đến chặt

1 : 1,0 1 : 1,25

- Đất rời 1 : 1,50 1 : 1,75

- Đá cứng phong hoá nhẹ 1 : 0,3 1 : 0,5

- Đá cứng phong hoá nặng 1 : 1,0 1 : 1,25

- Đá loại mềm phong hoá nhẹ 1 : 0,75 1 : 1,0

- Đá loại mềm phong hoá nặng 1 : 1,00 1 : 1,25

Chú thích: Với nền đào đất, chiều cao mái dốc không nên vượt quá 20m. Với nền đào đá mềm, nếu mặt tầng đá dốc ra phía ngoài với gốc dốc lớn hơn 250 thì mái dốc thiết kế nên lấy bằng góc dốc mặt tầng đá và chiều cao mái dốc nên hạn chế dưới 30m.

KẾT LUẬN

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, kiểm toán và đánh giá độ ổn định sườn dốc đường giao thông vùng miền núi đoạn từ Khe Ve Km104 đến Cửa khẩu quốc tế Cha Lo Km142 đường quốc lộ 12A và đường Hồ Chí Minh đi qua địa phận tỉnh Quảng Bình (trừ nhánh Đông), có thể rút ra một số kết luận như sau:

1. Trong vùng nghiên cứu, trượt xảy ra nhiều nhất trong hệ tầng Mục Bài (chiếm 14,52%), Đông Thọ (chiếm 18,99%) và Bãi Dinh (chiếm 20,67% tổng số điểm trượt), ít nhất có hệ tầng Xóm Nha, Tân Lâm và phức hệ Trường Sơn. Bề dày tầng phủ vỏ phong hoá của các khối trượt dao động chủ yếu từ 2 - 10m (chiếm 75,98%). Các điểm trượt chủ yếu ở độ cao tuyệt đối địa hình từ 200 - 450m (chiếm 64,80%). Phần lớn các điểm trượt

có độ cao sườn dốc tự nhiên từ 10m trở lên (chiếm 81,56%) và độ dốc địa hình (góc sườn dốc tự nhiên) 30 - 500 (chiếm 69,27%). Các khối trượt có quy mô chủ yếu là bé và rất bé (nhỏ hơn 104m3) và chiếm 87,71% tổng số điểm trượt.

Các khối trượt bé và rất bé xảy ra ở khu vực có góc dốc mặt trượt cao 300 - 450 hoặc > 450; Các khối trượt trung bình và lớn xảy ra ở khu vực có góc dốc mặt trượt bé và vừa từ 200 - 300.

2. Trượt lở đất đá thường phát triển mạnh ở khu vực đồi núi, nhất là các đèo cao, địa hình phân cắt phức tạp, hoạt động xâm thực bóc mòn mạnh mẽ, nơi lộ đá gốc dễ bị phong hoá, phá huỷ do các tác động ngoại sinh, tích tụ tàn tích, sườn tích dày, đã và đang phát sinh nhiều khối trượt lở cổ và hiện đại. Trượt thường xảy ra trong tầng đất sét pha, sét và chủ yếu là trượt theo mặt phẳng nằm nghiêng của lớp đá gốc hoặc theo đới yếu gần kề cắm thuận xuống đường giao thông.

Qua kết quả khảo sát, nghiên cứu và kiểm toán, trên cơ sở đồ thị biến thiên, có thể khẳng định: Những khu vực có góc dốc mặt trượt nằm nghiêng dưới 200 là những bề mặt thoải hoặc gần như nằm ngang (bề mặt bóc mòn hoặc tích tụ), nên không hoặc rất ít xảy ra hiện tượng trượt lở đất đá.

Những khu vực có góc dốc địa hình lớn hơn 650 với bề dày tầng phủ mỏng hoặc rất mỏng cũng rất ít xảy ra trượt.

Trượt lở đất đá xảy ra nhiều nhất ở những sườn dốc, mái dốc có góc dốc địa hình từ 300 đến 600, độ cao địa hình ≥ 200m và độ cao sườn dốc ≥ 10m.

3. Nguyên nhân kịch phát quan trọng nhất làm phát sinh, phát triển trượt lở đất đá trên sườn dốc vùng nghiên cứu là tác động của mưa với cường độ lớn và kéo dài. Thực tế khảo sát, nghiên cứu cho thấy: Trượt lở đất đá hầu như chỉ xảy ra ồ ạt vào mùa mưa lũ với cường độ và lượng mưa lớn, kéo dài từ 2 - 4 ngày liên tục, còn vào mùa khô hiếm khi xảy ra trượt.

4. Các chấn động, rung động do nổ mìn, đóng cọc, khai đào, máy thi công, lưu thông của xe tải trọng nặng... là những nguyên nhân rất quan trọng gây nứt nẻ đất đá làm xúc tiến nhanh quá trình phong hoá, giảm lực liên kết giữa các phân tố đất đá, gây tách phân lớp tại mặt trượt (mặt đá gốc hoặc đới yếu gần kề), làm giảm mạnh lực dính kết và góc nội ma sát của đất đá... đặc biệt là khi không phân thời - giản đoạn gây tập trung chấn động, rung động và thậm chí là cộng hưởng (có thể có) trực tiếp góp phần làm giảm hệ số ổn định sườn dốc và phát sinh, phát triển trượt.

5. Các hoạt động nhân sinh khác là một trong những yếu tố quyết định đến hiện trạng trượt lở và sự an toàn của công trình. Hầu hết ở mái taluy quá cao, quá dốc do thiết kế hoặc thi công chưa phù hợp với đặc điểm địa chất, hoặc mái taluy chưa hoàn thiện đều dễ xảy ra trượt lở. Các khu vực khai thác lâm thổ sản bừa bãi, chặt phá rừng làm nương rẫy cũng phát sinh nhiều trượt lở và lũ quét. Nền móng công trình không đầm nén tốt dễ sinh sụt lún nứt vỡ đường và công trình.

6. Điều kiện quan trọng hỗ trợ phát triển trượt lở đất đá trên sườn dốc là thành phần thạch học, tính chất cơ lý của đất đá cấu tạo bề dày tầng phủ, thế nằm của đá (mặt trượt nằm nghiêng), độ dốc và độ cao tương đối của sườn dốc.

Cấu tạo và thành phần đất đá là yếu tố quan trọng đối với trượt lở, vừa là điều kiện hỗ trợ phát triển, vừa là đối tượng chịu sự biến dạng của hoạt động trượt lở. Các loại đá giàu alumosilicat dễ bị phong hoá, tích tụ sét và cao lanh, thường dễ phát sinh trượt lở. Các đá có thế nằm nghiêng đổ xuống đường, dễ phát sinh trượt, đổ lở. Các đới đập vỡ phá huỷ kiến tạo, gắn kết yếu, phong hoá sâu và triệt để cũng hay bị trượt lở lớn.

7. Kiểm toán độ ổn định của sườn dốc, mái dốc cần sử dụng giá trị các đặc tính địa chất công trình trong mùa bất lợi nhất - mùa mưa lũ, tức là trong điều kiện đất đá bị bão hoà nước.

Để có thể dự tính được mức độ ổn định của sườn dốc cần phải điều tra xác định vị trí tương đối chính xác của mặt trượt, các chỉ tiêu cơ lý của đất ở trạng thái bất lợi nhất, đồng thời cần xét đầy đủ ảnh hưởng của các yếu tố, đặc biệt là tính chất và thành phần thạch học của đất đá cấu tạo của tầng phủ và tầng đá gốc, bề dày tầng phủ, góc dốc mặt trượt, tác động của nước mặt (nước mưa chảy tràn) và nước ngầm (khối lượng thể tích, góc nội ma sát, lực dính kết ở trạng thái tự nhiên và bão hoà nước).

Đối với vùng núi cao như khu vực nghiên cứu, phương pháp kiểm toán ổn định theo mặt trượt nằm nghiêng là phù hợp và đúng với thực trạng điều kiện địa chất công trình khu vực.

8. Kết quả nghiên cứu đã xác lập được hệ thống ma trận hệ số ổn định sườn dốc, các đồ thị và công thức thể hiện mối quan hệ giữa chiều dày của tầng phủ với góc dốc mặt trượt nằm nghiêng ở điều kiện tự nhiên và điều kiện bão hoà nước, đặc biệt đề tài đã áp dụng 02 sáng chế đã được cấp bằng độc quyền sáng chế của tác giả là "Quy trình xác lập, phân vùng giới hạn trượt lở đất đá không đồng nhất trên sườn dốc vùng núi" và "Phương pháp xác định góc mái dốc ổn định trượt trong đất đá không đồng nhất" để thực hiện xác lập, phân vùng giới hạn trượt: vùng ổn định trượt, vùng không ổn định và vùng trượt tiềm năng của các hệ tầng tương ứng cũng như thiết kế mái dốc bậc thang ổn định trượt theo phương pháp phân tích "Điểm trượt xung yếu". Đây là cơ sở khoa học quan trọng giúp chúng ta đánh giá độ ổn định sườn dốc rất nhanh chóng và nhằm hạn chế trượt lở đất đá trên sườn dốc, mái dốc.

9. Việc phòng chống và khắc phục sự cố trượt lở đất đá trên sườn dốc, mái dốc có nhiều giải pháp khác nhau, thông thường không thể sử dụng một phương pháp riêng biệt mà là một tổ hợp nhiều phương pháp, biện pháp liên kết hữu cơ, bổ trợ lẫn nhau. Tuỳ thuộc đặc điểm địa chất công trình từng khối trượt, điểm trượt khác nhau mà có các giải pháp kết hợp khác nhau và đặc biệt phải trên cơ sở luận cứ khoa học về đặc điểm địa chất công trình, địa chất thuỷ văn và các yếu tố, nguyên nhân, điều kiện có liên quan khác của khu vực.

Đối với khu vực nghiên cứu nên áp dụng tổ hợp biện pháp phòng chống trượt lở sau đây: Giải pháp phi công trình (phòng hộ); San bằng và gia cố bề mặt bằng cây cỏ; Thoát nước mặt và nước dưới đất bằng hệ thống rãnh đỉnh, rãnh thu, thoát nước; Xây dựng tường chắn có móng trực tiếp hoặc thông qua khoan nhồi cắm sâu xuống tầng đá gốc, có kết cấu thoát nước và kè đá.

Đối với các khu vực đổ đá và đổ đá tiềm năng, các biện pháp phòng chống áp dụng được trình bày tại phần 4.3 chương 4.

10. Một số vấn đề cần thảo luận có liên quan- Trượt trên sườn dốc vùng núi cao chủ yếu là trượt phẳng hoặc gãy khúc theo mặt

phẳng (hoặc mặt phẳng gãy khúc) nằm nghiêng, nên việc sử dụng bệ, đê phản áp là không những không có tác dụng mà ngược lại là vật gia tải (tải trọng ngoài) hỗ trợ cho quá trình trượt, vì bệ và đê phản áp có tác dụng tích cực trong điều kiện trượt theo cung tròn hình trụ (đối với đất đá đồng nhất) và với nguyên lý cân bằng moment gây trượt và chống trượt.

- Tường chắn có tác dụng đối với những sườn dốc có góc mặt trượt phẳng nằm nghiêng lớn hơn 300 (là những nơi có bề dày tầng phủ mỏng, đá gốc lộ ra gần mặt đường) và hầu như không có tác dụng đối với các sườn dốc có góc dốc mặt trượt nhỏ hơn 30 0

(nơi có bề dày tầng phủ lớn) nếu móng tường chắn không trực tiếp gắn kết sâu xuống tầng đá gốc hoặc gián tiếp thông qua cọc khoan nhồi liên kết đến tầng đá gốc (đây là một thực tế đang diễn ra khá phổ biến), đặc biệt là đường giao thông đi qua giữa thân trượt (trượt hiện đại hoặc trượt cổ).

- Khi quy hoạch, thiết kế đường giao thông đi qua vùng núi nên chọn sườn dốc có thế nằm đá gốc cắm vào sườn dốc (không cắm thuận hướng xuống đường), đặc biệt không được đi qua thân trượt. Trong trường hợp bất khả kháng, có thể chọn phương án đi qua chân thân trượt, nhưng phải có biện pháp xử lý phù hợp.

Tổng thuật: Trần Thanh Hải