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 Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Đức Lý Cơ quan chủ trì đề tài: Chi cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng Quảng Bình Các quan phối hợp thực 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 Thời gian thực đề tài: 12 tháng (Từ tháng 5/2008 đến tháng 5/2009) Cấp quản lý: UBND tỉnh Quảng Bình Mục tiêu đề tài: - Điều tra đánh giá thực trạng, phân tích làm rõ nguyên nhân điều kiện tác động làm phát sinh, phát triển trình trượt lở đất đá sườn dốc, mái dốc tuyến đường giao thông vùng miền núi tỉnh Quảng Bình - Dự báo xu biến dạng trượt; đánh giá nhanh, xác lập phân vùng giới hạn trượt vùng nghiên cứu làm sở cho việc xác định biện pháp xử lý phù hợp quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội bền vững - Nghiên cứu, chọn lựa đề xuất giải pháp khoa học công nghệ phòng chống trượt lở có hiệu quả, đề xuất phương pháp thiết kế góc mái dốc ổn định trượt Những đóng góp đề tài: Kết đề tài làm sáng tỏ chất, quy luật phát sinh, phát triển trượt lở đất đá sườn dốc, từ đề xuất giải pháp phòng chống thích hợp nhằm hạn chế tối đa hậu tai biến địa chất Đồng thời góp phần đảm bảo an ninh quốc phòng phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội khu vực nghiên cứu Bố cục đề tài: Ngoài phần mở đầu kết luận, đề tài gồm có chương: - Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu, phòng chống tác hại trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc kiểm toán ổn định sườn dốc - Chương 2: Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội điều kiện địa chất công trình vùng nghiên cứu - Chương 3: Kết trình nghiên cứu trượt lở đất đá sườn dốc đường giao thông vùng núi - Chương 4: Đề xuất giải pháp phòng chống trượt lở 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 TÀI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vùng miền núi tỉnh Quảng Bình có nhiều tuyến đường giao thông quan trọng qua đường Hồ Chí Minh, đường xuyên Á, đường quốc lộ 12A, tỉnh lộ 10, 16, 20 Đây tuyến giao thông quan trọng, có ý nghĩa chiến lược tất lĩnh vực đất nước, khu vực miền Trung nói chung tỉnh Quảng Bình nói riêng Trong thời gian qua, vào mùa mưa lũ, thường xuyên xảy tượng trượt lở đất đá sườn dốc - mái dốc làm ách tắc giao thông, gây thiệt hại lớn Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu đầy đủ toàn diện tượng trượt lở đất đá sườn dốc để tìm nguyên nhân Do chưa có gải pháp phòng chống mang lại hiệu cao Để làm sáng tỏ chất, quy luật phát sinh, phát triển trượt lở đất đá sườn dốc, từ đề xuất giải pháp phòng chống thích hợp nhằm hạn chế tối đa hậu tượng việc triển khai đề tài cấp thiết Nội dung nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, kiểu cấu trúc địa chất, tính chất lý địa chất công trình đất đá cấu tạo nên sườn dốc, lịch sử trượt xảy ra, giải pháp công nghệ phòng chống áp dụng vùng Từ phân tích nguyên nhân, thuận lợi, khó khăn để dự báo xu biến dạng trượt đề xuất giải pháp khoa học công nghệ phòng chống trượt, đề xuất phương pháp thiết kế góc mái dốc ổn định trượt ưu việt Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài - Đối tượng nghiên cứu: sườn dốc, môi trường địa chất vùng núi tuyến đường Hồ Chí Minh 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 quốc lộ 12A đoạn Km107 đến biên giới Việt - Lào cửa Cha Lo - Km145 + 757 với chiều sâu nghiên cứu từ bề mặt địa hình tự nhiên đến lớp đá gốc tuyến đường nghiên cứu (khoảng 50m) theo băng thông dọc tuyến đường có chiều rộng tính từ tim đường đến đỉnh sườn dốc (khoảng 200m - 300m) Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp địa chất truyền thống: Thu thập tài liệu, khảo sát thực địa, thăm dò thí nghiệm tiêu lý địa chất công trình đất đá - Phương pháp xác suất thống kê toán học ứng dụng công nghệ thông tin - Phương pháp phân tích hệ thống để dự báo phân tích nguyên nhân yếu tố ảnh hưởng đến tượng trượt - Phương pháp kiểm toán ổn định trượt sườn dốc vùng nghiên cứu lý thuyết ổn định sườn dốc để đánh giá nguy xảy ổn định sườn dốc Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài góp phần làm sáng tỏ chất, quy luật phát sinh, phát triển trượt lở đất đá sườn dốc; luận giải sở khoa học trạng trượt lở đất đất đá tuyến đường giao thông vùng miền núi, nguyên nhân điều kiện làm phát sinh, phát triển trượt lở đất đá sườn dốc đường Hồ Chí Minh quốc lộ 12A; từ đề xuất 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 giúp hạn chế tai biến địa chất trượt lở đất đá sườn dốc với giải pháp phòng chống hợp lý phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội, đảm bảo lưu thông ổn định bảo vệ an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt phát huy tác dụng giao lưu kinh tế Bắc - Nam qua đường Hồ Chí Minh, cửa quốc tế Cha Lo hành lang kinh tế Đông - Tây Việt Nam với Lào Thái Lan Chương 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 Hiện tượng dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc tác hại đến công trình, kinh tế - xã hội, môi trường nhân sinh Phần đề tài nêu phân tích tượng dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc; Tác hại trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc công trình, kinh tế - xã hội, môi trường, nhân sinh thảm họa, tổn thất cải, sở hạ tầng, nhân mạng xuất phát từ tượng Tổng quan trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc Sơ đồ phân loại trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc theo GS TSKH Nguyễn Thanh Phần đề tài trình bày khái niệm số vấn đề chung sườn dốc, trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc (Trượt lở đất đá 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 trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc (Phân loại sườn dốc; Phân loại trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc) Nguyên nhân, điều kiện, động lực quy luật phát sinh phát triển dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc Phần đề tài nêu rõ nguyên nhân điều kiện làm phát sinh, phát triển dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc; Các nguyên nhân gây trạng thái cân ứng suất trọng lực làm biến đổi tính chất lý đất đá; Điều kiện phát sinh, phát triển trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc; Động lực phát triển trượt; Một số quy luật phát sinh, phát triển trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc với sơ đồ, bảng biểu, công thức toán học xác để chứng minh trình dịch chuyển trọng lực đất đá sườn dốc Các phương pháp kiểm toán độ ổn định sườn dốc Phần đề tài đề cập đến sở phương pháp kiểm toán độ ổn định sườn dốc dựa phương pháp nghiên cứu trạng thái cân khối đất đá cấu tạo nên phương pháp lý thuyết cân giới hạn V.V.Xokolovsky; Phương pháp kiểm toán độ ổn định 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 khối trượt có mặt trượt cung tròn hình trụ; Phương pháp kiểm toán độ ổn định mái dốc gối tựa; Phương pháp đánh giá độ ổn định sườn dốc mái dốc theo N N Maxlôv (Phương pháp Fp); Chương ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÙNG NGHIÊN CỨU Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu Phần đề tài nêu phân tích đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu có liên quan đến tượng trượt lở đất như: Vị trí địa lý mạng lưới giao thông; Điều kiện khí hậu (Chế độ xạ, nắng; Chế độ gió; Chế độ nhiệt; Chế độ mưa - ẩm; Các 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 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 lao động tỉnh Quảng Bình năm 2006; Tổng sản phẩm địa bàn tỉnh năm 2006; Giá trị sản xuất số ngành chủ yếu năm 2006; Một số đặc điểm kinh tế - xã hội khác; Một số đặc điểm kinh tế - xã hội xã vùng miền núi tỉnh Quảng Bình) Ngoài ra, đề tài đề cập đến tượng phổ biến tình trạng chặt - đốt chọc - trỉa diễn sườn dốc vùng miền núi gây nhiều tác hại đến môi trường, giảm độ che phủ, tăng độ xói mòn đất, tăng nguy trượt lở đất đá sườn dốc Điều kiện địa chất công trình vùng nghiên cứu Phần đề tài nêu lên đặc điểm cấu trúc địa chất (Thang địa tầng; Địa tầng khu vực miền Tây tỉnh Quảng Bình; Phân bố địa tầng khu vực nghiên cứu; Các thành tạo magma xâm nhập như: Phức hệ Trường Sơn (γa C1 ts) (Ga C1 ts); Phức hệ Quế Sơn (δ−δγ−γ P2 - T1 qs) (GDi P2 - T1 qs); Phức hệ phun trào Hoành Sơn (γτa T2 ahs) (Gτa T2 ahs); Phức hệ Sông Mã (γ T2 sm) (G T2 sm); Phức hệ Phiabioac (γa T n pb) (Ga T n pb); Các đai mạch không rõ tuổi; Kiến tạo: Cấu trúc uốn nếp, Hệ thống đứt gãy) Đặc điểm địa hình - địa mạo (Địa hình khối tảng bóc mòn núi trung bình (cao 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 thành tạo đất đá cấu tạo khối trượt chủ yếu Chương NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐƯỜNG GIAO THÔNG VÙNG MIỀN NÚI Hiện trạng trượt lở sườn dốc đường Hồ Chí Minh quốc lộ 12A Phần đề tài trình bày về: Kết khảo sát điểm trượt lở; Phân loại trượt lở sườn dốc 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 phát triển)); Kiểm toán độ ổn định sườn dốc bị biến dạng trượt (Kiểm toán ổn định sườn dốc bị biến dạng trượt khối trượt Km114 + 583; Đặc trưng đại diện cho hệ tầng Rào Chắn; Kiểm toán ổn định sườn dốc bị biến dạng trượt khối trượt lại) Ngoài có sơ đồ mô tả kiểu trượt tuyến đường vùng nghiên cứu bảng tổng hợp kết kiểm toán độ ổn định trượt Bảng tổng hợp kết kiểm toán độ ổn định trượt Nguyên nhân điều kiện phát sinh, phát triển trình trượt lở sườn dốc đường giao thông vùng nghiên cứu Phần đề tài nêu lên nguyên nhân làm phát sinh, phát triển trượt lở đất đá 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 sông; Tác động nước mưa nước đất; Hoạt động kinh tế, xây dựng người; Chuyển động nâng hạ tân kiến tạo; Quá trình Karst) Điều kiện hỗ trợ trình trượt lở đất đá sườn dốc (Cấu trúc địa chất sườn dốc; Đặc điểm địa hình sườn dốc; Tác động lớp phủ thực vật) Một số quy luật phân bố trượt lở đất đá sườn dốc đường giao thông vùng nghiên cứu Phần đề tài trình bày quy luật phân bố điểm trượt theo địa tầng thành phần thạch học đá phong hoá; Quy luật phân bố điểm trượt theo độ cao tuyệt đối địa hình; Quy luật phân bố điểm trượt theo độ cao sườn dốc; Quy luật phân bố điểm trượt theo bề dày tầng phủ tàn sườn tích; Quy luật phân bố điểm trượt theo độ dốc địa hình (sườn dốc); Quy luật phân bố điểm trượt theo đặc điểm động lực trình trượt lở (trượt cổ đại); Quy luật phân bố điểm trượt theo loại hình trượt; Quy luật phân bố điểm trượt theo quy mô khối trượt Ngoài ra, đề tài tính toán, phân tích dựa bảng: Bảng kết thống kê phân bố điểm trượt phân chia theo hệ tầng; Bảng kết thống kê phân bố điểm trượt theo độ cao địa hình; Bảng kết thống kê phân bố điểm trượt theo độ cao sườn dốc; Bảng quan hệ phân bố điểm trượt với bề dày tầng phủ; Bảng mối quan hệ tốc độ quy mô trượt với chiều dày tầng phủ (trượt theo mặt trượt nghiêng); Bảng kết thống kê phân bố điểm trượt theo độ dốc địa hình; Bảng ảnh hưởng trượt lở theo góc dốc địa hình; Bảng kết thống kê phân bố điểm trượt theo loại hình trượt cổ đại; Bảng kết thống kê phân bố điểm trượt theo loại hình trượt dòng chảy thực thụ; Bảng kết thống kê phân bố điểm trượt theo quy mô khối trượt Hiện trạng nguy đổ đá sườn dốc đường Hồ Chí Minh quốc lộ 12A Phần đề tài đưa kết khảo sát toàn tuyến giao thông đường Hồ Chí Minh quốc lộ 12A Điểm phát sinh đổ đá sườn dốc nguy điểm Chương 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 MIỀN NÚI Do đường giao thông vùng miền núi tỉnh Quảng Bình có điều kiện địa hình, địa chất địa chất thuỷ văn phức tạp Vào mùa mưa lũ, số đoạn ven sông bị đe doạ xói lở, phía taluy dương thường hay xảy trượt lở Để khắc phục tượng phá hoại đường vùng nghiên cứu hậu tai hại chúng, đề tài đề xuất biện pháp xác lập, phân vùng đánh giá dự báo nguy trượt; biện pháp phòng chống trượt thiết kế góc mái dốc ổn định trượt sau: Các biện pháp phòng chống tác hại trình xói mòn bề mặt, xói mòn mương xói lũ bùn đá - lũ quét Phần đề tài đề xuất biện pháp phòng ngừa; Các biện pháp công trình; Biện pháp chọn tuyến đường giải pháp tương ứng để vượt qua vùng có tượng lũ bùn đá Thiết kế thi công công trình vùng Karst biện pháp xử lý Karst Phần đề tài trình bày tồn Karst làm tính liền khối 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 điều kiện địa chất công trình, đặc biệt thực trạng tượng trình Karst Đề tài đưa bảng xếp loại lãnh thổ theo mức độ ổn định vùng Karst (theo I.A.Xavarenxky, năm 1967) để tham khảo có nhận xét: Thông thường khu vực Karst, việc xây dựng công trình thường phải áp dụng nhiều biện pháp đồng thời đạt hiệu đảm bảo an toàn Các biện pháp phòng chống đổ đá Các biện pháp phòng chống đá đổ bao gồm nhóm biện pháp phòng ngừa nhóm giải pháp công trình như: Nhóm biện pháp phòng ngừa; Nhóm giải pháp công trình Đề tài phân tích dựa bảng biểu, sơ đồ hình sườn dốc như: Bảng bề rộng cần thiết sân hứng đỡ (m) chân sườn dốc, mái dốc theo chiều cao độ dốc khác nhau; Hình tường hứng đỡ chân mái dốc đường đào nửa đào nửa đắp; Hình chạch (mô đất), rãnh tường hứng đỡ sườn dốc; Hình trụ (cột) sườn dốc kết hợp với rãnh chạch hứng đỡ; Hình tường ốp mặt; Hình gia cố khối đá không ổn định cọc neo; Hình tạo mái che (hành lang) mái dốc đường nửa đào để bảo vệ đường khỏi bị đổ đá sụt đá đe dọa Các giải pháp phòng chống trượt lở đất đá xác lập, phân vùng giới hạn trượt, thiết kế góc mái dốc ổn định trượt đường giao thông vùng miền núi Phần đề tài nói phương pháp dự báo, đánh giá độ ổn định, xác lập phân vùng nguy trượt lở; Phân vùng dự báo biến dạng trượt (Phương pháp đánh giá trực quan 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 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 góc dốc mặt trượt; Đánh giá nhanh độ ổn định sườn dốc theo phương pháp xác lập mối quan hệ biến thiên chiều dày tầng phủ góc dốc mặt trượt trạng thái cân giới hạn) Xác lập 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 cố trượt lở, tu, bảo dưỡng đường; Biện pháp gia cố phòng hộ bề mặt sườn dốc, mái dốc; Biện pháp phòng chống thoát nước mặt; Biện pháp phòng chống tác dụng phá hoại nước đất; Biện pháp giảm tải trọng phía khối trượt; Các biện pháp xây dựng công trình chống đỡ; Các biện pháp cải tạo tính chất 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 giải pháp thiết kế góc mái dốc ổn định thông thường khác: [Thiết kế góc mái dốc ổn định theo phương pháp 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 N.N.Maxlov]) Tổng hợp tổ hợp giải pháp cho số khu vực đổ đá trượt lở đất đá chủ yếu thuộc khu vực nghiên cứu Đề tài tổng hợp giải pháp theo đặc điểm khu vực: Đối với tất cá khu vực đổ đá có nguy đổ đá đường 12A đường Hồ Chí Minh (Nhóm biện pháp phòng ngừa; Nhóm giải pháp công trình); Đối với trượt lở đất đá 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 khu vực nghiên cứu; Các giải pháp công trình: a) Đối với điểm trượt dòng, xói lở bề mặt toàn khu vực nghiên cứu; b) Đối với điểm trượt thuộc khu vực nhánh Tây đường Hồ Chí Minh; c) Đối với điểm trượt lớn Km134 + 040 đường 12A Km918 + 214; Km925 + 565; Km930 + 500 thuộc khu vực đèo Đá Đẻo đường Hồ Chí Minh; d) Đối với điểm trượt lớn Km127 + 000 đường 12A]) Ngoài ra, đề tài tổng hợp đưa bảng sơ đồ sau: Bảng tổng hợp nguyên nhân, điều kiện hệ số tầm quan trọng, cấp độ hoạt động (giả định) chúng; Bảng đánh giá cấp hoạt động trượt lở đất đá sườn dốc; Bảng độ chặt k đường; Hình bố trí hào chắn nước ngầm khu trượt; Hình cấu tạo thoát nước sau lưng công trình chống đỡ; Sơ đồ gia cố trượt cọc (a) chốt (b); Hình giảm độ cao sườn dốc cách tạo thành mái dốc bậc thang; Hình góc dốc giới hạn bình quân 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 nghiên cứu thực tế tham khảo tài liệu liên quan, đề tài chiều dày tầng phủ hi ứng với góc dốc mặt trượt tới hạn βi trạng thái cân giới hạn η = 1,0 điều kiện đất đá tầng phủ bị bão hoà nước xác định cách giải phương trình mối tương quan hi βi sau đây: γ bh hi 1.1 cos β i tgϕ bh + C bh 1.1 =1 γ bh hi 1.1 sin β i γ bh hi ( sin β i − cos β i tgϕ bh ) = Cbh hi = Cbh cosϕ bh γ bh sin ( β i − ϕ bh ) Trong đó, góc αi xác định theo công thức: H tgβi αi = arctg H − h' i (4.6) (4.9) Tương ứng với chiều dày tầng phủ hi có góc mặt trượt nằm nghiêng tới hạn βi tương ứng ngược lại (theo công thức (4.6)) Thay giá trị hi tính theo công thức (4.6) h’ I = hi /cosβi vào công thức (4.9), ta có: H tgβ i α i = arctg Cbh cos ϕ bh (4.10) [H − ] cos β i γ bh sin( β i − ϕ bh ) Giá trị αi nhỏ góc mái dốc ổn định trượt cần tìm α xác định cho mái dốc có độ cao H α = Min(αi) Cho chiều cao mái dốc H biến thiên (có thể từ 4m đến 100m lớn hơn), xác định góc α tương ứng với chiều cao H Kết tính toán, thiết kế góc mái dốc αi tương ứng với độ cao mái dốc Hi hệ tầng Rào Chắn, Bản Giằng, Bãi Dinh, Mục Bài Bắc Sơn thuộc khu vực nghiên cứu điều kiện bão hoà nước, với hệ số ổn định η = Dựa sở công thức (4.10), đề tài thiết lập chương trình phần mềm "Nguyễn Đức Lý - Xác định góc mái dốc ổn định trượt" α (xem Hình Bảng) Hình: Màn hình hiển thị chương trình phần mềm "Nguyễn Đức Lý - Xác định góc mái dốc ổn định trượt" Bảng: Kết xác định góc mái dốc theo chương trình phần mềm "Nguyễn Đức Lý - Xác định góc mái dốc ổn định trượt" hệ tầng Rào Chắn H(4) H(5) H(6) H(7) H(8) H(9) H(10) H(11) H(12) H(13) H(14) H(15) H(16) H(17) 76.8285207302673 68.5874607352893 62.5263885345282 57.8784264549797 54.2139615432621 51.243856874745 48.7954902094223 46.7184410045196 44.9440177907326 43.3939866088516 42.0466999056759 40.8825074810486 39.8010134709301 38.8794071938347 H(53) H(54) H(55) H(56) H(57) H(58) H(59) H(60) H(61) H(62) H(63) H(64) H(65) H(66) 27.0920690660056 26.9780248577774 26.8689650797997 26.7509706481526 26.6250111889304 26.5044344500852 26.3889036168073 26.2781093218366 26.1717669130218 26.0696140400538 25.9714085178244 25.8769264302015 25.7859604433185 25.6983183019227 H(18) H(19) H(20) H(21) H(22) H(23) H(24) H(25) H(26) H(27) H(28) H(29) H(30) H(31) H(32) H(33) H(34) H(35) H(36) H(37) H(38) H(39) H(40) H(41) H(42) H(43) H(44) H(45) H(46) H(47) H(48) H(49) H(50) H(51) H(52) 37.9982889424561 37.231546160253 36.5286670957239 35.8623907672136 35.2747274333323 34.7428131088977 34.2054134415127 33.7237637232821 33.2896751444497 32.8964776663306 32.4915747708207 32.1103036015625 31.7615984794985 31.4414807145204 31.1465910308555 30.8740741337654 30.5841171170105 30.3050923728785 30.0457701297334 29.8041442898099 29.5784709718007 29.3672272031249 29.1690771509272 28.9828443403548 28.805455728371 28.6036657575188 28.4134492158173 28.2338420445373 28.0639839682692 27.903104945361 27.7505136797229 27.6055878384138 27.4677656876091 27.3365389134121 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 chiều cao mái dốc 61m Bảng: Độ dốc mái dốc (theo TCVN 4054:2005) Loại tình trạng đất đá Độ dốc mái dốc chiều cao mái dốc > 12m ≤ 12m - Đất loại dính dính : 1,0 : 1,25 trạng thái chặt vừa đến chặt - Đất rời : 1,50 : 1,75 - Đá cứng phong hoá nhẹ : 0,3 : 0,5 - Đá cứng phong hoá nặng : 1,0 : 1,25 - Đá loại mềm phong hoá nhẹ : 0,75 : 1,0 - Đá loại mềm phong hoá nặng : 1,00 : 1,25 Chú thích: Với đào đất, chiều cao mái dốc không nên vượt 20m Với đào đá mềm, mặt tầng đá dốc phía với gốc dốc lớn 250 mái dốc thiết kế nên lấy góc dốc mặt tầng đá chiều cao mái dốc nên hạn chế 30m KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu, kiểm toán đánh giá độ ổn định sườn dốc đường giao thông vùng miền núi đoạn từ Khe Ve Km104 đến Cửa quốc tế Cha Lo Km142 đường quốc lộ 12A đường Hồ Chí Minh qua địa phận tỉnh Quảng Bình (trừ nhánh Đông), rút số kết luận sau: Trong vùng nghiên cứu, trượt xảy nhiều hệ tầng Mục Bài (chiếm 14,52%), Đông Thọ (chiếm 18,99%) Bãi Dinh (chiếm 20,67% tổng số điểm trượt), có hệ tầng Xóm Nha, Tân Lâm phức hệ Trường Sơn Bề dày tầng phủ vỏ phong hoá khối trượt dao động chủ yếu từ - 10m (chiếm 75,98%) Các điểm trượt chủ yếu độ cao tuyệt đối địa hình từ 200 - 450m (chiếm 64,80%) Phần lớn điểm trượt có độ cao sườn dốc tự nhiên từ 10m trở lên (chiếm 81,56%) độ dốc địa hình (góc sườn dốc tự nhiên) 30 - 50 (chiếm 69,27%) Các khối trượt có quy mô chủ yếu bé bé (nhỏ 104m3) chiếm 87,71% tổng số điểm trượt Các khối trượt bé bé xảy khu vực có góc dốc mặt trượt cao 30 - 450 > 450; Các khối trượt trung bình lớn xảy khu vực có góc dốc mặt trượt bé vừa từ 200 - 300 Trượt lở đất đá thường phát triển mạnh khu vực đồi núi, 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 tác động ngoại sinh, tích tụ tàn tích, sườn tích dày, phát sinh nhiều khối trượt lở cổ đại Trượt thường xảy tầng đất sét pha, sét chủ yếu trượt theo mặt phẳng nằm nghiêng lớp đá gốc theo đới yếu gần kề cắm thuận xuống đường giao thông Qua kết khảo sát, nghiên cứu kiểm toán, sở đồ thị biến thiên, khẳng định: Những khu vực có góc dốc mặt trượt nằm nghiêng 200 bề mặt thoải gần nằm ngang (bề mặt bóc mòn tích tụ), nên không xảy tượng trượt lở đất đá Những khu vực có góc dốc địa hình lớn 65 với bề dày tầng phủ mỏng mỏng xảy trượt Trượt lở đất đá xảy nhiều sườn dốc, mái dốc có góc dốc địa hình từ 30 đến 600, độ cao địa hình ≥ 200m độ cao sườn dốc ≥ 10m Nguyên nhân kịch phát quan trọng làm phát sinh, phát triển trượt lở đất đá sườn dốc vùng nghiên cứu tác động mưa với cường độ lớn kéo dài Thực tế khảo sát, nghiên cứu cho thấy: Trượt lở đất đá xảy ạt vào mùa mưa lũ với cường độ lượng mưa lớn, kéo dài từ - ngày liên tục, vào mùa khô xảy trượt Các chấn động, rung động nổ mìn, đóng cọc, khai đào, máy thi công, lưu thông xe tải trọng nặng nguyên nhân quan trọng gây nứt nẻ đất đá làm xúc tiến nhanh trình phong hoá, giảm lực liên kết phân tố đất đá, gây tách phân lớp mặt trượt (mặt đá gốc đới yếu gần kề), làm giảm mạnh lực dính kết góc nội ma sát đất đá đặc biệt không phân thời - giản đoạn gây tập trung chấn động, rung động chí cộng hưởng (có thể có) trực tiếp góp phần làm giảm hệ số ổn định sườn dốc phát sinh, phát triển trượt Các hoạt động nhân sinh khác yếu tố định đến trạng trượt lở an toàn công trình Hầu hết mái taluy cao, dốc thiết kế thi công chưa phù hợp với đặc điểm địa chất, mái taluy chưa hoàn thiện dễ xảy trượt lở Các khu vực khai thác lâm thổ sản bừa bãi, chặt phá rừng làm nương rẫy phát sinh nhiều trượt lở lũ quét Nền móng công trình không đầm nén tốt dễ sinh sụt lún nứt vỡ đường công trình Điều kiện quan trọng hỗ trợ phát triển trượt lở đất đá sườn dốc thành phần thạch học, tính chất lý đất đá cấu tạo bề dày tầng phủ, nằm đá (mặt trượt nằm nghiêng), độ dốc độ cao tương đối sườn dốc Cấu tạo thành phần đất đá yếu tố quan trọng trượt lở, vừa điều kiện hỗ trợ phát triển, vừa đối tượng chịu biến dạng hoạt động trượt lở Các loại đá giàu alumosilicat dễ bị phong hoá, tích tụ sét cao lanh, thường dễ phát sinh trượt lở Các đá 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 triệt để hay bị trượt lở lớn Kiểm toán độ ổn định sườn dốc, mái dốc cần sử dụng giá trị đặc tính địa chất công trình mùa bất lợi - mùa mưa lũ, tức điều kiện đất đá bị bão hoà nước Để dự tính mức độ ổn định sườn dốc cần phải điều tra xác định vị trí tương đối xác mặt trượt, tiêu lý đất trạng thái bất lợi nhất, đồng thời cần xét đầy đủ ảnh hưởng yếu tố, đặc biệt tính chất thành phần thạch học đất đá cấu tạo tầng phủ tầng đá gốc, bề dày tầng phủ, góc dốc mặt trượt, tác động nước mặt (nước mưa chảy tràn) nước ngầm (khối lượng thể tích, góc nội ma sát, lực dính kết trạng thái tự nhiên bão hoà nước) Đối với vùng núi cao khu vực nghiên cứu, phương pháp kiểm toán ổn định theo mặt trượt nằm nghiêng phù hợp với thực trạng điều kiện địa chất công trình khu vực Kết nghiên cứu xác lập hệ thống ma trận hệ số ổn định sườn dốc, đồ thị công thức thể mối quan hệ chiều dày tầng phủ với góc dốc mặt trượt nằm nghiêng điều kiện tự nhiên điều kiện bão hoà nước, đặc biệt đề tài áp dụng 02 sáng chế cấp độc quyền sáng chế tác giả "Quy trình xác lập, phân vùng giới hạn trượt lở đất đá không đồng sườn dốc vùng núi" "Phương pháp xác định góc mái dốc ổn định trượt đất đá không đồng nhất" để thực xác lập, phân vùng giới hạn trượt: vùng ổn định trượt, vùng không ổn định vùng trượt tiềm hệ tầng tương ứng thiết kế mái dốc bậc thang ổn định trượt theo phương pháp phân tích "Điểm trượt xung yếu" Đây sở khoa học quan trọng giúp đánh giá độ ổn định sườn dốc nhanh chóng nhằm hạn chế trượt lở đất đá sườn dốc, mái dốc Việc phòng chống khắc phục cố trượt lở đất đá sườn dốc, mái dốc có nhiều giải pháp khác nhau, thông thường sử dụng phương pháp riêng biệt mà tổ hợp nhiều phương pháp, biện pháp liên kết hữu cơ, bổ trợ lẫn Tuỳ thuộc đặc điểm địa chất công trình khối trượt, điểm trượt khác mà có giải pháp kết hợp khác đặc biệt phải sở luận khoa học đặc điểm địa chất công trình, địa chất thuỷ văn yếu tố, nguyên nhân, điều kiện có liên quan khác 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 gia cố bề mặt cỏ; Thoát nước mặt nước đất hệ thống rãnh đỉnh, rãnh thu, thoát nước; Xây dựng tường chắn có móng trực tiếp thông qua khoan nhồi cắm sâu xuống tầng đá gốc, có kết cấu thoát nước kè đá Đối với khu vực đổ đá đổ đá tiềm năng, biện pháp phòng chống áp dụng trình bày phần 4.3 chương 10 Một số vấn đề cần thảo luận có liên quan - Trượt sườn dốc vùng núi cao chủ yếu trượt phẳng gãy khúc theo mặt phẳng (hoặc mặt phẳng gãy khúc) nằm nghiêng, nên việc sử dụng bệ, đê phản áp tác dụng mà ngược lại vật gia tải (tải trọng ngoài) hỗ trợ cho trình trượt, bệ đê phản áp có tác dụng tích cực điều kiện trượt theo cung tròn hình trụ (đối với đất đá đồng nhất) với nguyên lý cân moment gây trượt chống trượt - Tường chắn có tác dụng sườn dốc có góc mặt trượt phẳng nằm nghiêng lớn 300 (là nơi có bề dày tầng phủ mỏng, đá gốc lộ gần mặt đường) tác dụng sườn dốc có góc dốc mặt trượt nhỏ 30 (nơi có bề dày tầng phủ lớn) móng tường chắn không trực tiếp gắn kết sâu xuống tầng đá gốc gián tiếp thông qua cọc khoan nhồi liên kết đến tầng đá gốc (đây thực tế diễn phổ biến), đặc biệt đường giao thông qua thân trượt (trượt đại trượt cổ) - Khi quy hoạch, thiết kế đường giao thông qua vùng núi nên chọn sườn dốc nằm đá gốc cắm vào sườn dốc (không cắm thuận hướng xuống đường), đặc biệt không qua thân trượt Trong trường hợp bất khả kháng, chọn phương án qua chân thân trượt, phải có biện pháp xử lý phù hợp Tổng thuật: Trần Thanh Hải [...]... 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"... 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, ... hiện tượng trượt lở đất đá Những khu vực có góc dốc địa hình lớn hơn 65 0 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 0 30 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... 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... 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... 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. .. 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 - 50 0 (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. .. 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. .. 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 ... 29.1690771509272 28. 982 84434035 48 28. 8054557 283 71 28. 6036657575 188 28. 41344921 581 73 28. 23 384 20445373 28. 063 983 9 682 692 27.903104945361 27.7505136797229 27.605 587 8 384 1 38 27.467765 687 6091 27.3365 389 134121... 26 .86 89650797997 26.7509706 481 526 26.625011 188 9304 26.504434450 085 2 26. 388 90361 680 73 26.2 781 0932 183 66 26.17176691302 18 26.06961404005 38 25.9714 085 1 782 44 25 .87 69264302015 25. 785 9604433 185 25.6 983 183 019227... H(93) 23.933 585 980 2315 H(94) 23 .88 4 086 2919 988 H(95) 23 .83 581 507709 68 H(96) 23. 788 7272300935 H(97) 23.74277 982 389 19 H( 98) 23.697931979 980 4 H(99) 23.65414474 783 55 H(100) 23.611 380 99273 28 Ghi chú: