Nghiên cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt, lở và xây dựng các giải pháp phòng chống cho thị trấn cốc pài huyện xí mần, tỉnh hà giang

CHƯƠNG TRÌNH KH&CN CẤP NHÀ NƯỚC KC.08/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP ĐỀ TÀI CẤP NHÀ NƯỚC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ BÁO CHI TIẾT HIỆN TƯỢNG TRƯỢT-LỞ VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG CHO T

CHƯƠNG TRÌNH KH&CN CẤP NHÀ NƯỚC KC.08/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP ĐỀ TÀI CẤP NHÀ NƯỚC

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ BÁO CHI TIẾT HIỆN TƯỢNG TRƯỢT-LỞ VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG CHO THỊ TRẤN CỐC PÀI

CHƯƠNG TRÌNH KH&CN CẤP NHÀ NƯỚC KC.08/06-10

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ BÁO CHI TIẾT HIỆN TƯỢNG TRƯỢT-LỞ VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG CHO THỊ TRẤN CỐC PÀI

HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG

Mã số KC.08.33/06-10

Chủ nhiệm đề tài : TS Trần Trọng Huệ

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 HIỆN TRẠNG, NGUYÊN NHÂN, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH VÀ ĐỘNG LỰC PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH TRƯỢT KHU VỰC THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG 18

1.1 Hiện trạng trượt khu vực nghiên cứu 19

1.1.1 Đặc điểm một số khối trượt điển hình: 19

1.1.2 Phân loại các khối trượt 34

1.1.3 Đánh giá tổng hợp về đặc điểm trượt khu vực nghiên cứu 42

1.2 Phân tích các yếu tố chi phối quá trình trượt tại khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 45

1.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu .45

1.2.2 Cấu trúc địa chất .50

1.2.3 Hiện tượng phong hóa .62

1.2.4 Đặc điểm khí tượng thủy văn và địa chất thủy văn 72

1.2.5 Mức độ ổn định của đất đá theo diện phân bố và theo độ sâu Tính chất cơ lý của đất đá khu vực nghiên cứu .94

1.2.6 Các hoạt động nhân sinh .106

1.3 Nghiên cứu nguyên nhân, cơ chế hình thành, động lực phát triển của quá trình trượt .112

1.3.1 Nguyên nhân trực tiếp gây trượt trong khu vực nghiên cứu 112

1.3.2 Cơ chế hình thành và động lực phát triển của quá trình trượt trong khu vực nghiên cứu 125

CHƯƠNG 2 CẢNH BÁO NGUY CƠ VÀ DỰ BÁO ĐỘ NGUY HIỂM CỦA HIỆN TƯỢNG TRƯỢT TẠI THỊ TRẤN CỐC PÀI, 131

2.1 Phương pháp luận về cảnh báo nguy cơ trượt cho vùng cụ thể ở tỷ lệ lớn (1:10.000) .131

2.1.1 Quy trình cảnh báo nguy cơ trượt đất .131

2.1.2 Các yếu tố chủ yếu quyết định quá trình trượt đất .131

2.2 Xây dựng sơ đồ cảnh báo nguy cơ trượt thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần tỷ lệ 1:10.000 .132

2.2.1 XD sơ đồ mức độ trượt đất theo độ dốc, tỷ lệ 1/10.000 132

2.2.2 XD sơ đồ mức độ trượt đất theo loại thạch học công trình, tỷ lệ 1/10.000 137

2.2.3 XD sơ đồ mức độ trượt đất theo mật độ nứt nẻ của đất đá, tỷ lệ 1/10.000 140

2.2.4 Xây dựng sơ đồ mức độ trượt đất theo giá trị phân bố độ sâu mực nước ngầm, tỷ lệ 1/10.000 143

2.2.5 Xây dựng sơ đồ mức độ trượt đất theo vỏ phong hóa, tỷ lệ 1/10.000 147 2.2.6 Xây dựng sơ đồ mức độ trượt đất theo mật độ các điểm trượt, tỷ lệ 1/10.000 150

2.2.7 Tổng hợp, xử lý tài liệu, xây dựng sơ đồ cảnh báo nguy cơ trượt đất khu vực thị trấn Cốc Pài tỷ lệ 1/10.000 154

2.3 Xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ trượt theo hệ số ổn định trượt tại khu vực trọng điểm thị trấn Cốc Pài tỷ lệ 1:5.000 .159

2.3.1 Thiết lập mạng lưới tối ưu dùng tính toán hệ số ổn định trượt trong khu vực nghiên cứu 159 2.3.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu đặc trưng đưa vào tính ổn định của từng ô lưới 160 2.3.3 Hiệu chỉnh điều kiện biên của môi trường 163 2.3.4 Thiết lập bản đồ dự báo trượt theo hệ số ổn định trượt tỷ lệ 1/5.000 khu vực trọng điểm thị trấn Cốc Pài .164

2.4 Xây dựng bản đồ dự báo tổng hợp độ nguy hiểm trượt tại khu vực trọng điểm thị trấn Cốc Pài tỷ lệ 1:5.000 .170

2.4.1 Các chỉ tiêu để đánh giá độ nguy hiểm trượt 170 2.4.2 Phương pháp thể hiện các chỉ tiêu chi phối độ nguy hiểm trượt trên bản đồ dự báo khu vực trọng điểm (các bản đồ thành phần) .171 2.4.3 Xây dựng bản đồ tổng hợp dự báo độ nguy hiểm trượt ở khu vực trọng điểm tỷ

lệ 1:5.000 171 2.4.4 XD BĐ dự báo mức độ rủi ro trượt khu vực trọng điểm thị trấn Côc Pài 185

CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TẠI THỊ TRẤN CỐC

PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG 197

3.1 Cơ sở khoa học cho việc xây dựng hệ thống quan trắc dự báo tại khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần 197

3.1.1 Các PP quan trắc trượt đất và mục tiêu lắp đặt các thiết bị quan trắc 197 3.1.2 Các hệ thống quan trắc trượt đất tiên tiến đã được lắp đặt .198

3.2 Hệ thống quan trắc dự báo trượt đã lắp đặt tại trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 204

3.2.1 Nguyên lý chungcủa hệ thống 204 3.2.2 Qui trình công nghệ xây dựng hệ thống quan trắc dự báo trượt đất tại thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 205 3.2.2.1 Lựa chọn vị trí lắp đặt trạm quan trắc và dự báo trượt 205 3.2.2.2 Khoan khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn tại vị trí lắp đặt các thiết bị quan trắc 208 3.2.2.3 Lắp đặt hai thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) 208 3.2.2.4 Lắp đặt và ghi đo ống vách đo chuyển vị ngang bằng các thiết bị ghi đo xách tay để xác định vị trí của mặt trượt .214 3.2.2.5 Lắp đặt các thiết bị đo chuyển vị ngang loại cố định trong hố khoan tại vị trí mặt trượt xác định 222 3.2.2.6 Lắp đặt các thiết bị đo mưa cùng hệ thống ghi đo tự động và các thiết bị điều khiển - liên lạc từ xa 224

3.3.1 Hệ thống thu thập số liệu 230 3.3.2 Kết quả phân tích các số liệu quan trắc trượt .247

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG TRƯỢT TỔNG HỢP LÀM CƠ SỞ KHOA HỌC CHO LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN BỀN

VỮNG 253

4.1 Nghiên cứu dự báo xu hướng phát triển tại thị trấn Cốc Pài 253

4.1.1 Hiện trạng bố trí dân cư và dự báo xu hướng phát triển dân cư của thị trấn Cốc Pài đến 2020 .253 4.1.2 Dự báo xu hướng PT KT và cơ sở hạ tầng thị trấn Cốc Pài đến 2020 257 4.1.3 Định hướng phát triển nông - lâm nghiêp thị trấn Cốc Pài đến 2020 263 4.1.4 Qui hoạch và sử dụng hợp lý thị trấn để phòng tránh trượt lở Hạn chế sự phát triển tại các khu vực có nguy cơ trượt lở đất cao 266

4.2 Nghiên cứu đề xuất các giải pháp phi công trình .272 4.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật phục vụ công tác kiểm toán các khối trượt điển hình nơi dự định xây dựng các giải pháp chống trượt 273

4.3.1 Hiện trạng các công trình địa phương đang áp dụng để phòng chống sạt, trượt

lở và diễn biến tải trọng trong khu vực trượt lở 5 năm gần đây 273 4.3.2 Các mô hình tính toán ổn định trượt theo ba kịch bản trạng thái vật lý của đất khác nhau 276 4.3.3 Nghiên cứu đề xuất các vị trí cụ thể cần phải xử lý bằng các giải pháp công trình 280

4.4 Các giải pháp công trình chi tiết nhằm ổn định trượt tại các khối trượt điển hình

ở trung tâm thị trấn Cốc Pài 296

4.4.1 Nghiên cứu xây dựng và thiết kế giải pháp thu dẫn nước mặt ra khỏi khu vực trượt, có nguy cơ trượt 296 4.4.2 Nghiên cứu xây dựng và thiết kế giải pháp hệ thống kè mềm 306 4.4.3 Nghiên cứu xây dựng và thiết kế giải pháp tạo lớp phản áp để chắn đỡ khối trượt, cân chỉnh lại mái dốc 312 4.4.4 Nghiên cứu xây dựng và thiết kế giải pháp tạo thảm phủ bề mặt kết hợp hệ thống thu nước, tiêu nước thích hợp nhằm giảm thiểu quá trình ngấm nước mặt vào đất đá 319 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 325 TÀI LIỆU THAM KHẢO 327

DANH MỤC BẢNG

Bảng chương 1

Bảng 1 1 Thống kê vị trí các điểm trượt lở tại thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần 21

Bảng 1 2 Các dạng phá huỷ độ ổn định của sườn dốc và mái dốc 35

Bảng 1 3 Phân loại trượt của ban nghiên cứu đường sá Mỹ 36

Bảng 1 4 Phân loại trượt theo tốc độ dịch chuyển 36

Bảng 1 5 Phân chia các dạng chủ yếu của những hiện tượng trọng lực 37

Bảng 1 6 (theo Lomtadze V.D.,1997 và Đỗ Tuyết bổ sung 1999) 40

Bảng 1 7 (theo F P Xavarensky) 40

Bảng 1 8 Mưa tháng (mm) tại huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 72

Bảng 1 9 Các chỉ tiêu đất nguyên dạng tự nhiên 90

Bảng 1 10 Các chỉ tiêu đất bão hòa nước 90

Bảng 1 11 Kết quả tính toán tỷ số ổn định trượt tương đối theo độ sâu mực nước ngầm, độ dốc và độ dày vỏ phong hóa 93

Bảng 1 12 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý mẫu đá 95

Bảng 1 13 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 2 96

Bảng 1 14 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 3 98

Bảng 1 15 Chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 dùng trong tính toán độ ổn định trượt 116

Bảng 1 16 Chỉ tiêu cơ lý của lớp 3 dùng trong tính toán độ ổn định trượt 117

Bảng 1 17 Các kịch bản với các chỉ tiêu cơ lý của đất khác nhau dùng trong tính toán 121 Bảng 1 18 Tổng hợp kết quả tính hệ số ổn định theo các kịch bản khác nhau 122

Bảng 1 19 Kết quả phân tích chỉ tiêu cơ lý mẫu đá của 2 đới phong hóa 128

Bảng 1 20 Sự biến đổi chỉ tiêu cơ lý đất phong hóa khu vực thị trấn Cốc Pài khi thay đổi trạng thái đối với nước 128

Bảng 1 21 Sơ đồ phân chia hiện tượng trượt theo tuổi (theo I V Pôpov) 129

Bảng chương 2 Bảng 2 1 Phân bố các cấp độ dốc khu vực thị trấn Cốc Pài 133

Bảng 2 2 Phân cấp nguy cơ trượt theo độ dốc 135

Bảng 2 3 Phân bố trượt đất trên khu vực thị trấn Cốc Pài 135

Bảng 2 4 Phân cấp mức độ trượt đất theo thạch học công trình 138

Bảng 2 5 Phân cấp mức độ trượt đất theo mật độ nứt nẻ của đất đá 141

Bảng 2 6 Phân cấp mức độ trượt đất theo độ sâu mực nước ngầm 145

Bảng 2 7 Phân cấp mức độ trượt đất theo độ dày vỏ phong hóa 148

Bảng 2 8 Thang điểm mức độ quan trọng của Saaty 154

Bảng 2 9 Gán điểm đánh giá của từng hợp phần trong mỗi lớp thông tin thành phần 155

Bảng 2 10 Nguyên tắc cho điểm đánh giá của từng hợp phần 171

Bảng 2 11 Phân cấp chịu tác động của các công trình xây dựng 186

Bảng 2 12 Gán điểm đánh giá của từng hợp phần 186

Bảng chương 3 Bảng 3 1 Kết quả ghi đo thiết bị quan trắc áp lực nước lỗ rỗng bằng Piezometer P1 212

Bảng 3 2 Kết quả ghi đo thiết bị quan trắc áp lực nước lỗ rỗng bằng Piezomet P2 213

Bảng 3 3 Các thông số kỹ thuật chính của bộ ghi đo và vi xử lý CR1000 226

Bảng 3 4 Số liệu thu được từ trạm quan trắc lấy đại diện từ ngày 15/09/2010 đến ngày 20/09/2010 và từ ngày 19/12/2010 đến 27/12/2010 231

Bảng chương 4

Bảng 4 1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất dùng trong tính toán 278

Bảng 4 2 Tổng hợp các trường hợp tính toán và hệ số an toàn 279

Bảng 4 3 Nhận xét các phương pháp giữ ổn định mái dốc 289

Bảng 4 4 Các đặc trưng lưu vực tại tuyến các công trình 298

Bảng 4 5 Lượng mưa trung bình tháng của Hà Giang (mm) 299

Bảng 4 6 Lượng bốc hơi trung bình các tháng (mm) 300

Bảng 4 7 Kết quả tính toán lượng mưa ngày lớn nhất tại Xín Mần 300

Bảng 4 8 Kết quả tính toán lưu lượng đỉnh lũ (m 3 /s) 302

Bảng 4 9 Chiều sâu dòng chảy trong kênh 304

Bảng 4 10 Bề rộng kênh 304

Bảng 4 11 Các thông số chính của kênh 305

Bảng 4 12 Trị số góc θ để xác định mặt trượt khả dĩ trong các trường hợp góc mái dốc khác nhau 309

Bảng 4 13 Xác định trị số K k với các trường hợp góc dốc 310

Bảng 4 14 Các chỉ tiêu cơ lý đất dùng trong tính toán 311

Bảng 4 15 Cao độ, chiều dài cốt và hệ số an toàn ổn định cục bộ (đứt cốt, tụt cốt) của các lớp cốt bố trí trong mái dốc 311

DANH MỤC HÌNH

Hình chương 1

Hình 1 1 Mặt cắt qua khối trượt trên sườn núi (bờ phải suối Nấm Bẩn) 20

Hình 1 2 Mặt cắt qua khối trượt khu vực Thôn Cốc Cọc-thị trấn Cốc Pài 26

Hình 1 3 Mặt cắt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài 28

Hình 1 4 Mặt cắt qua khối trượt chảy trong lớp tàn tích ở thôn Vũ Khí thị trấn Cốc Pài (tuyến B - khối trượt số 2) 29

Hình 1 5 Mặt cắt qua khối trượt ở thôn Vũ Khí thị trấn Cốc Pài 30

Hình 1 6 Mặt cắt qua khối trượt bờ phải S Nấm Bẩn Thôn Na Pan, 31

Hình 1 7 Mặt cắt qua khối trượt bờ phải sông Nấm Bẩn Thôn Na Pan, 33

Hình 1 8 Hiện trạng trượt lở toàn bộ thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10 000) 43

Hình 1 9 Hiện trạng trượt lở khu vục trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần tỉnh Hà Giang (Thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 5 000) 44

Hình 1 10 Hiện trạng trượt lở khu vục thôn Na Pan thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần tỉnh Hà Giang (Thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5 000) 45

Hình 1 11 Bản đồ địa chất thạch học công trình thị trấn Cốc Pài 50

Hình 1 12 Bản đồ địa chất thạch học công trình khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài 54

Hình 1 13 Bản đồ địa chất thạch học công trình thôn Nà Pan 55

Hình 1 14 Bản đồ phân bố đới phá huỷ trung tâm thị trấn Cốc Pài 58

Hình 1 15 Bản đồ phân bố đới phá huỷ thôn Na Pan- thị trấn Cốc Pài 59

Hình 1 16 Bản đồ phân bố đới dập vỡ thị trấn Cốc Pài 62

Hình 1 17 Bản đồ vỏ phong hóa và vị trí lấy mẫu vỏ phong hóa thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần 63

Hình 1 18 Vỏ phong hoá Ferosialit 64

Hình 1 19 Vỏ phong hoá Sialferit 66

Hình 1 20 Vỏ phong hoá Sialit 67

Hình 1 21 Các mặt cắt vỏ phong hóa khu vực thị trấn Cốc Pài 69

Hình 1 22 Bản đồ độ dày vỏ phong hóa thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần 70

Hình 1 23 Mưa tháng tại trạm Xín Mần thời kỳ 2000-2009 73

Hình 1 24 Biến thiên hệ số dính và góc ma sát theo độ ẩm 74

Hình 1 25 Sơ đồ khối quá trình mô hình số lan truyền ẩm 78

Hình 1 26 Mưa ngày và mưa cộng dồn thời gian 22/8-7/9/2008 79

Hình 1 27 Mưa giờ 22/8/2008 đến 7/9/2008 80

Hình 1 28 Phân bố ẩm theo độ sâu 24/8-31/8 80

Hình 1 29 Phân bố ẩm theo độ sâu 31/8-7/9 80

Hình 1 30 Lượng nước mưa ngấm theo thời gian 23/8-7/9 81

Hình 1 31 Dao động mực nước tại LK8 (cạnh bệnh viện Đa khoa huyện, phía Nam UBND huyện) 85

Hình 1 32 Quan hệ giữa khối lượng thể tích trạng thái tự nhiên và bão hoà 91

Hình 1 33 Quan hệ giữa lực dính kết trạng thái tự nhiên và hiệu giữa lực dính kết trạng thái tự nhiên và trạng thái bão hoà 91

Hình 1 34 Quan hệ giữa góc ma sát trong trạng thái tự nhiên và bão hoà 91

Hình 1 35 Quan hệ giữa độ ổn định sườn dốc với độ sâu mực nước ngầm 93

Hình 1 37 Bản đồ ĐCCT 1:5000 khu vực thị trấn Cốc Pài 101

Hình 1 38 Bản đồ hiện trạng phân bố dân cư, công trình và hệ thống giao thông khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài 111

Hình 1 39 Bản đồ hiện trạng phân bố dân cư, công trình và hệ thống giao thông thôn Nà Pan 112

Hình 1 40 Cấu trúc khối trượt (theo D.J VARNES 1978) 113

Hình 1 41 Sơ đồ biểu diễn các lực tác động lên khối trượt 114

Hình 1 42: Các phương pháp tính ổn định khối trượt bằng phương pháp cân bằng giới hạn phân tích lực tác động lên các lát cắt 115

Hình 1 43 Kết quả tính độ ổn định mặt cắt qua bệnh viện 118

Hình 1 44 Kết quả tính độ ổn định mặt cắt qua tượng đài-UBND huyện 118

Hình 1 45 Kết quả tính độ ổn định mặt cắt qua thôn Vũ Khí - Cầu Cốc Pài 119

Hình 1 46 Khối trượt trung tâm huyện Xín Mần dùng để kiểm toán 122

Hình 1 47 Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và c) lực kết dính theo chiều sâu tại lỗ khoan 2 123

Hình 1 48 Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và c) lực kết dính theo chiều sâu tại lỗ khoan 5 124

Hình 1 49 Sơ đồ tổng quát động lực phát triển của quá trình trượt 130

Hình chương 2 Hình 2 1 Biểu đồ phân bố các cấp độ dốc khu vực thị trấn Cốc Pài 133

Hình 2 2 Sơ đồ phân cấp độ dốc khu vực thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 10.000) 134 Hình 2 3 Phân bố trượt đất trên khu vực thị trấn Cốc Pài 135

Hình 2 4 Sơ đồ mức độ trượt đất theo độ dốc khu vực thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 10.000) 136

Hình 2 5 Sơ đồ mức độ trượt đất theo thành phần thạch học thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10.000) 139

Hình 2 6 Sơ đồ mức độ trượt đất theo giá trị mật độ nứt nẻ của thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10.000) 142

Hình 2 7 Đồ thị mực nước ngầm hương vuông góc với suối Nậm Dần 144

Hình 2 8 Sơ đồ phân bố độ sâu mực nước ngầm 144

Hình 2 9 Sơ đồ mức độ trượt đất theo độ sâu mực nước ngầm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10.000) 146

Hình 2 10 Sơ đồ mức độ trượt theo chiều dày vỏ phong hóa thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần 149

Hình 2 11 Biểu đồ phân phối giá trị mật độ trượt lở khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 152

Hình 2 12 Sơ đồ mức độ trượt đất theo mật độ điểm trượt khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 153

Hình 2 13 Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá tổng hợp (LI) khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 156

Hình 2 14 Sơ đồ cảnh báo nguy cơ trượt đất thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 157

Hình 2 15 Các cơ sở dữ liệu cần thiết để thành lập bản đồ 160

Hình 2 16 Mô hình sườn ổn định trong không gian 161

Hình 2 17 Sơ đồ thể hiện dữ liệu vào và kết quả đầu ra của Sinmap 164

Hình 2 18 Bản đồ dự báo trượt theo hệ số ổn định trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc

Pài (đất đá ở trạng thái tự nhiên) 167

Hình 2 19 Bản đồ dự báo trượt theo hệ số ổn định trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (đất đá ở trạng thái bão hòa) 168

Hình 2 20 Bản đồ dự báo trượt theo hệ số ổn định trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 5000) 169

Hình 2 21 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo độ dốc địa hình khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 172

Hình 2 22 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo độ sâu mực nước ngầm khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 173

Hình 2 23 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số diện tích trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 174

Hình 2 24 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo mật độ điểm trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 175

Hình 2 25 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số hoạt động trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 176

Hình 2 26 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số ổn định trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 177

Hình 2 27 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo độ dốc địa hình khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 178

Hình 2 28 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo độ sâu mực nước ngầm khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 178

Hình 2 29 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số diện tích trượt khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 179

Hình 2 30 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo mật độ điểm trượt khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 179

Hình 2 31 Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số hoạt động trượt khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 180

Hình 2 32 Bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 180

Hình 2 33 Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá độ nguy hiểm trượt (DI) thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần 181

Hình 2 34 Bản đồ dự báo tổng hợp độ nguy hiểm trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) 182

Hình 2 35 Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá độ nguy hiểm trượt khu vực Na Pan, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 183

Hình 2 36 Bản đồ tổng hợp dự báo độ nguy hiểm trượt khu vực Na Pan, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 184

Hình 2 37 Bản đồ mật độ dân số khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài 187

Hình 2 38 Bản đồ mật độ công trình khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài 188

Hình 2 39 Bản đồ mật độ giao thông khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài 189

Hình 2 40 Bản đồ mật độ dân số khu vực thôn Na Pan 190

Hình 2 41 Bản đồ mật độ công trình khu vực thôn Na Pan 191

Hình 2 42 Bản đồ mật độ giao thông khu vực thôn Na Pan 192

Hình 2 43 Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá mức độ rủi ro (RI) 193

Hình 2 44 Bản đồ dự báo mức độ rủi ro trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang (thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 5000) 194

Hình 2 45 Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá mức độ rủi ro khu vực Na Pan, huyện Xín

Mần, tỉnh Hà Giang 195

Hình 2 46 Bản đồ dự báo mức độ rủi ro trượt khu vực Na Pan, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 196

Hình chương 3 Hình 3 1: Mặt bằng và mặt cắt khối trượt Downie, Revelstoke British Columbia, Canada (theo Imrie & Bourne, 1983) 199

Hình 3 2 Quan trắc khối trượt được gia cố bằng vải địa kỹ thuật 202

Hình 3 3 Vị trí đặt trạm quan trắc cảnh báo trượt 206

Hình 3 4 Mặt cắt địa chất công trình nơi đặt trạm quan trắc cảnh báo trượt 207

Hình 3 5 Sơ đồ cấu tạo của đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) loại dây rung 209

Hình 3 6 Qui trình lắp đặt đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) loại dây rung trong hố khoan 209

Hình 3 7 Sơ đồ thiết kế lắp đặt Piezometer đo áp lực nước lỗ rỗng 211

Hình 3 8 Tương tác gữa ống vách đo chuyển vị ngang và dịch trượt dưới nền đất 215

Hình 3 9 Mặt cắt thể hiện đầu dò đo nghiêng trong ống vách 215

Hình 3 10 Qui trình lắp đặt ống vách đo nghiêng (chuyển vị ngang) trong hố khoan 217

Hình 3 11: Phương pháp tính toán độ lệch (A) - độ lệch lũy tích (B) trong quan trắc dịch động ngang trong ống vách bằng hệ thống đo nghiêng xách tay 218

Hình 3 12 Đồ thị dịch chuyển lũy tích ngày 04/01/2010 so với ngày 03/01/2010 hố khoan quan trắc khối trượt sau UBND huyện Xín Mần, 219

Hình 3 13 Đồ thị dịch chuyển lũy tích ngày 09/06/2010 so với ngày 03/01/2010 hố khoan quan trắc khối trượt sau UBND huyện Xín Mần, 220

Hình 3 14 Đồ thị dịch chuyển lũy tích các ngày 04/01/2010; 08/06/2010; 09/06/2010 và ngày 14/09/2010 so với ngày 03/01/2010 hố khoan quan trắc khối trượt sau UBND huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 221

Hình 3 15 Nguyên tắc tính toán dịch chuyển và cấu tạo của hệ thống đo chuyển vị ngang loại cố định trong hố khoan 222

Hình 3 16 Các giải pháp liên lạc giữa bộ ghi đo tự động với máy tính quản lý số liệu 227

Hình 3 17 Sơ đồ hệ thống liên lạc giữa bộ ghi đo tự động với máy tính quản lý số liệu bằng mô-đem điện thoại và đường dây điện thoại 228

Hình 3 18 Sơ đồ trạm quan trắc cảnh báo trượt tại thị trấn Côc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 230

Hình 3 19 Biểu đồ lượng mưa theo giờ từ ngày 17/09/2010 đến ngày 27/10/2010 248

Hình 3 20 Biểu đồ lượng mưa theo ngày từ ngày 11/11/2010 đến ngày 27/12/2010 248

Hình 3 21 Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu 7,8m được đo bằng Piezometer 1 từ ngày 17/09/2010 đến ngày 27/10/2010 249

Hình 3 22 Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu 18,2m được đo bằng Piezometer 2 từ ngày 17/09/2010 đến ngày 27/10/2010 249

Hình 3 23 Biểu đồ tương quan áp lực nước lỗ rỗng giữa Piezometer 1 và Piezometer 2 từ ngày 17/09/2010 đến ngày 27/10/2010 250

Hình 3 24 Đồ thị mưa giờ và áp lực nước lỗ rỗng 251

Hình 3 25 Tương quan giữa áp lực nước lỗ rỗng ở hai độ sâu khác nhau (15/9/2010-23/12/2010) 251

Hình chương 4

Hình 4 1 Xác định kích thước "khối trượt" trung tâm huyện Xín Mần-Phương pháp tính

Bishop-Hệ số an toàn Fs=1.566 279

Hình 4 2 Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc 281

Hình 4 3 Các dạng thi công thường gặp trong P/p Thoát nước 282

Hình 4 4 Hình ảnh mặt thoát nước của mái dốc trên đường thuộc vịnh Runswick, một làng ven biển ở Yorkshire, Anh 282

Hình 4 5 Mô hình của phương pháp vải địa kỹ thuật với 3 lớp vải .283

Hình 4 6 Lưới địa kỹ thuật gia cường (Geogrids) 284

Hình 4 7 Phương pháp cọc bản 284

Hình 4 8 Phương pháp cân chỉnh mái dốc 285

Hình 4 9 Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc 286

Hình 4 10 Phương pháp neo trong đất 287

Hình 4 11 Cỏ vetiver được trồng thành công ở huyện Củ Chi, TP.HCM 287

Hình 4 12 Phương pháp sử dụng tường chắn 288

Hình 4 13 Phương pháp sử dụng tổng hợp 289

Hình 4 14 Mô phỏng giải pháp xử lý khối trượt trung tâm bằng tường chắn trọng lực- Trường hợp tính: Công trình vận hành trong điều kiện bình thường 294

Hình 4 15 Kết quả tính ổn định khối trượt trung tâm huyện dùng giải pháp tường chắn trọng lực 294

Hình 4 16 Kích thước sơ bộ của tường chắn 295

Hình 4 17 Bố trí cốt trong tường đất 296

Hình 4 18 Diện tích phân lưu và tuyến kênh dự kiến các khu vực sạt lở 298

Hình 4 19 Dốc nước và tiêu năng cuối dốc 305

Hình 4 20 Bậc nước trên kênh tách nước 305

Hình 4 21 Tiêu năng cuối kênh tách nước 306

Hình 4 22 Trên bề mặt tường cũng có thể trồng cỏ để tạo cảnh quan môi trường 307

Hình 4 23 Sơ đồ cấu tạo tường đất có cốt vải địa kĩ thuật có đầu vải cuốn lên làm mặt tường và kết cấu bảo vệ dạng bản góc 307

Hình 4 24 Sơ đồ xác định lực kéo neo T kéo 309

Hình 4 25 Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc 313

Hình 4 26 Phương pháp cân chỉnh mái dốc 314

Hình 4 27 Mái dốc hiện trạng 315

Hình 4 28 Kiểm tra ổn định cục bộ mái dốc sau uỷ ban nhân dân huyện Xín Mần, tại khu vực sạt lở 2 315

Hình 4 29 Kiểm tra ổn định cục bộ tại vị trí số 2, hệ số an toàn ổn định Fs=1.522, phương pháp tính Bishop, trường hợp tính: Mưa kéo dài 316

Hình 4 30 Kiểm tra ổn định cục bộ tại vị trí số 3, hệ số an toàn ổn định Fs=1,828, phương pháp tính Bishop, trường hợp tính: Mưa kéo dài 317

Hình 4 31 Kiểm tra ổn định tổng thể khối trượt trung tâm huyện Xín Mần 317

Hình 4 32 Kiểm tra ổn định tổng thể khối trượt trung tâm huyện Xín Mần 318

Hình 4 33 Trường hợp mực nước ngầm cao 323

Hình 4 34 Phương án 1: Cao trình đặt ống ở cao trình 450, cao trình 465, cao trình 475 khoan ngang ống vào mái dốc, chiều dài ống tiêu nước 20 m .323

DANH MỤC ẢNH

Ảnh chương 1

Ảnh 1 1 trượt đất trong vỏ phong hóa (đá phiến sét) trên sườn thung lũng phía bờ phải

suối Nấm Dẩn 20

Ảnh 1 2 Trượt lở trong vỏ phong hoá đầu thôn Cốc Cộc (ảnh Bùi Văn Thơm) 25

Ảnh 1 3a Trượt lở tại khu vực đài tưởng niệm 27

Ảnh 1 4a Khối trượt tại thôn Vũ Khí đầu cầu Cốc Pài 29

Ảnh 1 5 trượt đất hỗn hợp trong vỏ Phong hoá (3) 30

Ảnh 1 6a trượt đất trên sườn phải của suối Nấm Bẩn 31

Ảnh 1 7 Trượt đất bờ trái suối Nấm Bẩn (ảnh Bùi Văn Thơm) 33

Ảnh 1 8 Đá vôi ε2 hg 2 bị dập vỡ và xiết ép trên đường Cốc Pài - Nàn Ma, Điểm CPB 9 51 Ảnh 1 9 Cấu tạo phân lớp của đá vôi ε2 hg 2 trên đường liên thôn Nà Pan - Cốc Pài tại điểm lộ CPA 80 51

Ảnh 1 10 Hố thu nước mặt tại thôn Na Pan 86

Ảnh 1 11 Khối trượt phía bắc thị trấn gần cầu treo Cốc Pài 87

Ảnh 1 12 Khối trượt điển hình sau UBND huyện chuyển dịch khoảng 1,0 m từ năm 2005 tới năm 2010 120

Ảnh 1 13 Đá phiến phong hóa nứt nẻ mạnh 126

Ảnh 1 14 Đá phiến phong hóa trung bình 126

Ảnh chương 3 Ảnh 3 1 Quang cảnh thị trấn Cốc Pài nhìn từ xa 206

Ảnh 3 2 Lắp đặt cảm biến đo chuyển vị ngang cố định 223

Ảnh 3 3 Kiểm tra hệ thống quan trắc cảnh báo trượt 229

Ảnh 3 4 Trạm quan trắc cảnh báo trượt tại thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 230

Ảnh chương 4 Ảnh 4 1 Kiểu kè xếp rọ đá chống trượt sạt cục bộ 273

Ảnh 4 2 Kè đá xây chít mạch bảo vệ mái dốc bị sạt (Ảnh chụp ngày 23/7/2010-Nguyễn Viết Sỹ- Phòng NN và PTNT huyện Xín Mần) 274

Ảnh 4 3 Kè đá xây chít mạch bảo vệ mái dốc bị sạt (Ảnh chụp ngày 23/7/2010-Nguyễn Viết Sỹ- Phòng NN và PTNT huyện Xín Mần) 275

Ảnh 4 4 Kè đá xây trọng lực tại Km3-Thị trấn Cốc Pài 275

Ảnh 4 5 Kết cấu kè đá xây trọng lực bị phá hoại, hoàn toàn mất tác dụng 276

Ảnh 4 6 Đỉnh khối trượt sau UBND huyện, khối đất chuyển vị khoảng 1,5 m so với ban đầu 276

Ảnh 4 7 Hệ thống tường chắn tại Km3-đầu cầu Cốc Pài 291

Ảnh 4 8 Hệ thống kè đá xây bị sạt 292

MỞ ĐẦU

Xuất xứ của đề tài :

Từ những năm 2000, hiện tượng trượt đã xảy ra ở thị trấn Cốc Pài, tại đây xuất hiện nhiều khe nứt trượt phát triển theo phương á kinh tuyến Vào mùa mưa năm 2007- 2008, hiện tượng trượt phát triển mạnh mẽ Đặc biệt, trung tâm huyện lỵ Xín Mần, khu nhà UBND huyện và nhà làm việc của các phòng ban nằm trên một khối trượt lớn có chiều dài 350- 500m, chiều rộng 150- 200m Nhiều nhà dân, đường giao thông và đài tưởng niệm nằm trên khối trượt này đều bị nứt và biến dạng nghiêm trọng Người dân ở thị trấn Cốc Pài rất hoang mang, không yên tâm sản xuất, định canh, định cư Trong thời gian gần đây, các hoạt động xây dựng cơ sở hạ tầng và xây dựng cơ bản phát triển mạnh mẽ càng làm gia tăng hiện tượng trượt trong khu vực, ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển kinh tế - xã hội của địa phương

Trước nguy cơ trượt nghiêm trọng ở trung tâm Huyện Lỵ Xín Mần, trong chuyến công tác tại huyện Xín Mần Phó Thủ tướng Chính phủ Trương Vĩnh Trọng đã có ý kiến chỉ đạo về việc xử lý sạt, trượt đất khu vực trung tâm huyện lỵ Xín Mần, Hà Giang;

Ngày 31/3/2009, Thủ tướng Chính phủ đã ký Nghị định 11/NĐ-CP thành lập thị trấn Cốc Pài trên cơ sở xã Cốc Pài cũ với diện tích 1647,38 ha và

Chính vì lẽ đó Bộ Khoa học và Công nghệ đề xuất đề tài KHCN:

“Nghiên cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt lở và xây dựng giải

pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang” và giao cho Chương trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nước “Khoa học và công

nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên” Mã số KC.08/06-10 tổ chức thực hiện

Văn phòng các Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước, Ban Chủ nhiệm Chương trình KC.08/06-10 đã ký hợp đồng với Viện Địa chất - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam để thực hiện đề tài

“Nghiên cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt lở và xây dựng giải pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang”

Căn cứ đề xuất nhiệm vụ nghiên cứu:

- Công văn số 2814/BNN-ĐĐ ngày 17/9/2008 của Bộ Nông nghiệp và PTNT báo cáo Thủ tướng Chính phủ về xử lý sạt, trượt đất khu vực trung tâm huyện lỵ Xín Mần, Hà Giang;

- Công văn số 2837/UBND-NLN ngày 22/9/2008 của UBND tỉnh Hà Giang đề nghị chủ trương lập dự án về xử lý sạt, trượt đất khu vực trung tâm huyện lỵ Xín Mần, Hà Giang;

- Công văn số 7360/VPCP-KTN ngày 30/10/2008 của Văn phòng Chính phủ thông báo ý kiến của Phó Thủ tướng Nguyễn Sinh Hùng về Dự án

xử lý sạt, trượt đất khu vực trung tâm huyện lỵ Xín Mần, Hà Giang;

- Quyết định số 1287/QĐ- BKHCN ngày 16/07/2009 của Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ về việc tổ chức phê duyệt tổ chức, cá nhân trùng tuyển chủ trì thực hiện đề tài năm 2009-2010, thuộc Chương trình “Khoa học

và công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên” Mã số KC.08/06-10

- Quyết định số 1718/QĐ- BKHCN ngày 24/8/2009 của Bộ trưởng Bộ

Khoa học và Công nghệ về việc phê duyệt kinh phí các đề tài cấp Nhà nước bắt đầu thực hiện năm 2009 thuộc Chương trình “Khoa học và công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên” Mã số KC.08/06-10

Mục tiêu tổng quát của đề tài:

1 Xác định nguyên nhân và dự báo độ nguy hiểm của các kiểu trượt lở với nguồn gốc và cơ thức khác nhau

2 Xây dựng các giải pháp phòng chống trượt lở tổng hợp và riêng biệt,

cụ thể, chi tiết làm cơ sở khoa học cho lập dự án đầu tư đảm bảo phát triển bền vững

Mục tiêu cụ thể:

+ Xác định chính xác đặc điểm địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài Nghiên cứu, xác định nguyên nhân gây nên hiện tượng trượt lở ở khu vực này Dự báo độ nguy hiểm trượt ở khu vực trung tâm hành chính của huyện

+ Xây dựng các giải pháp và thiết kế sơ bộ các công trình phòng chống trượt cho khu vực

Đối tượng và địa bàn nghiên cứu:

Đề tài triển khai trên toàn thị trấn Cốc Pài, trong đó chú trọng vào khu vực trọng điểm thị trấn nơi tập trung cơ quan huyện, khu vực dân cư và các công trình kinh tế-xã hội khác Đây cũng là đầu mối giao thông đi các xã và các huyện lân cận

Mặc dù được quy hoạch là thị trấn nhưng phần lớn diện tích xã Cốc Pài

cũ là vùng đất trống đồi núi trọc không có dân cư (chủ yếu là vùng núi đá vôi

phân bố ở trung tâm hành chính thị trấn (thôn Vũ Khí, thôn Cốc Pài và thôn Cốc Cọc), ở phía Tây - Tây Nam thị trấn (thôn Nà Pan) nơi thường xuyên có nguy cơ bị trượt

Với những đặc điểm như thế, mức độ nghiên cứu khu vực trung tâm

vực trọng điểm) thể hiện trên các bản đồ ở tỷ lệ 1:5.000 Còn mức độ nghiên cứu cho toàn thị trấn thể hiện trên các sơ đồ ở tỷ lệ 1:10.000

Tính cấp thiết:

Trước nguy cơ trượt lở đe dọa khu vực hành chính và khu trung tâm thị trấn Cốc Pài, cần sớm triển khai các biện pháp xử lý để phòng tránh trượt lở , bảo vệ công trình Cần có cơ sở khoa học để triển khai các giải pháp xử lý

hiệu quả và không lãng phí kinh phí của ngân sách Vì thế, đề tài “Nghiên cứu

đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt lở và xây dựng giải pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang” được đặt ra nhằm

cung cấp các số liệu, cũng như cơ sở khoa học cho việc xây dựng các công trình xử lý trượt là việc làm rất cấp thiết và có ý nghĩa thực tế

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

- Cung cấp cơ sở khoa học cho việc lập dự án xử lý các khối trượt trong Trung tâm thị trấn

- Nâng cao trình độ nhận biết và quản lý tai biến cho cán bộ địa phương

- Đã đóng góp các ý kiến về các giải pháp xử lý sạt, trượt ở Trung tâm huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang theo đề nghị của UBND Tỉnh Hà Giang

Tổng quan tình hình nghiên cứu:

Ngoài nước:

Trong những năm gần đây, hiện tượng trượt lở phát triển mạnh Trượt lở không còn là các sự cố môi trường đơn lẻ mà nó đã trở thành một dạng tai

biến địa chất Sức tàn phá, hậu quả để lại của nó đã khiến chính phủ của nhiều nước phải có những quốc sách để đối phó với dạng tai biến này Vì vậy, nghiên cứu dự báo phòng tránh giảm thiểu thiệt hại do tai biến trượt-lở gây ra

đã trở thành mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới Tại hội nghị Châu Á về Cơ học Đất và Địa kỹ thuật Công trình ở Seoul-Hàn Quốc (8/1999) đã có một tiểu ban chuyên đề về phòng tránh thiên tai bảo vệ mái dốc, bảo vệ trượt lở bờ sông và chống động đất Trong những thập kỷ tới việc phòng tránh trượt-lở mái dốc, trượt lở bờ sông, bờ biển sẽ là một thách thức lớn với các nhà khoa học Địa kỹ thuật và địa chất Sự ổn định của sườn dốc, mái dốc hoặc khả năng trượt của chúng phụ thuộc trực tiếp vào góc nghiêng của mái dốc, độ bền của đất đá cấu tạo nên mái dốc, áp lực nước thủy động và thủy tĩnh trong mái dốc và các yếu tố gián tiếp làm thay đổi giá trị của ba đại lượng trực tiếp nêu trên Tổ hợp giải pháp phòng chống trượt hiệu quả là phải loại bỏ được hoàn toàn hoặc làm suy yếu các nguyên nhân trực tiếp gây trượt, kết quả cuối cùng là dịch chuyển trượt giảm dần và dừng hẳn Các công trình nghiên cứu trượt-lở ở các nước trên thế giới đã bắt đầu từ nhiều năm trước và phát triển không ngừng Đến nay đã thu được nhiều thành tựu Thực tế, các công trình nghiên cứu đều đề cập đến các phương pháp tiếp cận bản chất của

hiện tượng trượt lở để từ đó tìm ra nguyên nhân trực tiếp và đề xuất các giải

pháp phòng chống nhằm hạn chế thiệt hại do trượt lở gây ra

Trong công tác cảnh báo tai biến trượt lở, nhiều nước trên thế giới đã

có những Quốc sách nhằm giảm thiểu thiệt hại của trượt lở, như xây dựng chiến lược quốc gia giảm nhẹ tai biến trượt - lở, xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở của các khoảnh, khu, vùng và lãnh thổ Cách thể hiện của bản đồ có khác nhau, xong nội dung của bản đồ đều phản ánh khả năng có thể bị trượt lở của các vùng, khu, khoảnh, với mức độ khác nhau để phục vụ cho công tác qui hoạch phát triển lãnh thổ Tùy theo diện tích vùng nghiên cứu và tỷ lệ của

chỉ tiêu này là những yếu tố gián tiếp tác động lên ba đại lượng trực tiếp gây trượt, đó là góc nghiêng của mái dốc, độ bền của đất đá cấu tạo nên mái dốc,

áp lực nước thủy động và thủy tĩnh trong mái dốc

Nước Mỹ trong năm 2000 đã xây dựng “Chiến lược quốc gia 10 năm giảm nhẹ tai biến trượt - lở” Mỗi năm dự chi cho chiến lược này là 20 triệu USD Một trong 9 nội dung của chiến lược này là: “Nghiên cứu phát triển sự hiểu biết chính xác những quá trình trượt lở và cơ thức của chúng”

Trung Quốc đã thành lập bộ bản đồ tai biến môi trường toàn quốc Hiện nay đang tích cực thành lập các bản đồ tai biến môi trường, trong đó có bản

đồ trượt - lở cho từng tỉnh và từng khu vực quan trọng

Nước Nga có nhiều kinh nghiệm trong nghiên cứu trượt - lở Gần đây

họ đã thành lập một loạt các bản đồ đánh giá dự báo, phân vùng tai biến môi trường cho toàn quốc và xuất bản một hệ các tác phẩm rất có giá trị, tổng kết nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường nói chung và trượt - lở nói riêng Họ

đã đưa ra một loạt cách đánh giá định lượng các đặc trưng nguy hiểm của trượt - lở, đánh giá trực tiếp và gián tiếp, khắc phục những nhược điểm trong monitoring trực tiếp và lâu dài những tai biến này Họ cũng đưa ra cách vẽ bản đồ và phân vùng trượt - lở mới

Tuy nhiên, người ta vẫn cho rằng trong nghiên cứu trượt - lở còn nhiều vấn đề lý thuyết cũng như phương pháp chưa được giải quyết, đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu và phát triển

Dự báo trượt đất cho từng vị trí cụ thể thường dựa trên hệ thống các thiết bị quan trắc liên tục lắp đặt tại vị trí khối trượt Các kỹ thuật quan trắc dự báo bao gồm sử dụng các phương pháp: đo chuyển vị trên mặt đất; đo chuyển

vị của đất đá dưới các độ sâu khác nhau trong hố khoan; đo áp lực nước lỗ rỗng trong đất; đo sóng âm; do dao động; rađa định hướng, ghi hình

Các số liệu thu thập bởi các thiết bị lắp đặt trên hiện trường có thể được ghi đo định kỳ bằng các máy ghi đo xách tay hoặc bằng hệ thống ghi đo tự động, liên tục sau đó được truyền đi xa tới các trạm quan trắc trung tâm để theo dõi, xử lý và đưa ra các tín hiệu báo động kịp thời

Tại các nước phát triển và một số nước trong khu vực như Mỹ, Canađa, Anh, Pháp, Nga, New Zealand, Hồng Kông, Đài Loan việc quan trắc trượt đất

đã được tiến hành từ hai thập kỷ nay Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hầu hết các công tác quan trắc đã được tự động hoá để có thể phát hiện và đưa ra các cảnh báo các sự cố một cách chính xác và kịp thời

và đã góp phần không nhỏ để giảm thiểu thiệt hại về tính mạng và tài sản do tai biến trượt đất gây ra Hệ thống quan trắc dịch chuyển trượt tự động có thể

dự báo được chính xác các dịch chuyển mang tính phá hủy Một điều quan

trọng hơn là hệ thống quan trắc còn đánh giá được tính hiệu quả của các công trình phòng chống trượt giúp các nhà thiết kế có những chỉnh sửa bổ

xung cho phù hợp với thực tế

Để xác định độ ổn định trượt dùng trong dự báo ở các mái dốc riêng biệt người ta đã đề xuất nhiều phương pháp tính với các mô hình và điều kiện khác nhau Ngay từ năm 1850 đến 1870, trong khi xây dựng kênh đào ở Pháp, nhà khoa học Pháp Collin đã đưa ra kết luận mặt trượt có dạng gần như một cung tròn và ông đã kiến nghị sử dụng nguyên lý mặt trượt cung tròn để tính toán dự báo trượt Năm 1862 Rankine cho rằng sức kháng trượt trong khối đất là do ma sát và lực dính giữa các hạt, lực kết dính giảm dần theo thời gian Do vậy, độ ổn định lâu dài của mái dốc được quyết định bởi ma sát giữa

các hạt Năm 1916, hai kỹ sư Thụy Điển là Petterson và Hultin đã xây dựng

phương pháp tính toán ổn định trượt bằng phương pháp cung tròn ma sát gọi

là “phương pháp Thụy Điển” Năm 1918 Fellenius tổng hợp ý tưởng của

Hellan và phương pháp của Petterson và Hultin Ông đã phát triển phương

pháp phân tích cường độ chống cắt không thoát nước trong tính toán ổn định

trượt và phương pháp này đến nay vẫn đang được xử dụng Năm 1936

Terzaghi đã đề nghị phương pháp phân tích ứng suất có hiệu cho ổn định mái

toán với giả thuyết mặt trượt tuân theo hình dạng cung tròn áp dụng cho mái dốc đồng nhất tạo bởi sét, sét pha, cát pha và đá phân lớp có hướng cắm của góc dốc ngược với hướng dốc của taluy

Năm 1948 P M Tsimbarevich (Nga) đại diện cho trường phái tính kiểm toán với giả thiết mặt trượt là mặt phẳng, sử dụng trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng Năm 1965, G L Fisenko đưa ra phương pháp tính

ổn định trượt dựa trên giả thuyết mặt trượt là sự kết hợp của mặt phẳng và mặt cung tròn sử dụng trong môi trường rời bất đồng nhất Trường phái của

N N Maslov, R Janbu lại giả thiết mặt trượt là mặt gãy khúc bởi cấu trúc địa chất trong mái dốc luôn bất đồng nhất và mặt trượt luôn phát triển theo những vùng xung yếu nhất bên trong mái dốc

Năm 1954, Bishop đã đưa ra phương pháp tính ổn định mái dốc gọi là

phương pháp Bishop đơn giản và trở nên rất nổi tiếng ở châu Âu từ năm 1954 đến nay Ngày nay, các phương pháp tính dự báo ổn định trượt của Fellenius, Bischop, Janbu đã được viết dưới ngôn ngữ của máy tính và đang được sử

dụng rất rộng rãi Từ các mô hình kiểm toán phù hợp, cho thay đổi các kịch

bản với điều kiện tự nhiên khác nhau sẽ xác định được nguyên nhân trực tiếp gây trượt, từ đây sẽ có cơ sở khoa học đưa ra các giải pháp phòng chống thích hợp

Dự báo độ nguy hiểm trượt phụ thuộc vào năng lượng của khối trượt, năng lượng này phụ thuộc vào thể tích khối trượt, tốc độ dịch chuyển và cơ

chế trượt Năm 1955, Maxlôv N N phân loại trượt theo dạng phá huỷ độ ổn định của sườn dốc và mái dốc Năm 1958, Ban nghiên cứu đường sá Mỹ đưa

ra phương pháp phân chia trượt theo loại dịch chuyển đất đá và thành phần

của nó Năm 1960 K Sarp và Ê Êkkel Phân loại trượt theo tốc độ dịch

chuyển theo bảng phân loại này thì tốc độ trượt chia làm 7 cấp, cấp thấp nhất

là cực chậm (v<0,06m/năm), cấp lớn nhất là cực nhanh (v>3m/s)

Năm 1970 Lômtađze V Đ phân loại dạng, phương thức, đặc điểm dịch chuyển của các khối đất đá, tức là cơ chế của hiện tượng Để nhận xét và đánh giá đầy đủ hơn mỗi một hiện tượng trong bảng phân loại có bổ sung thêm ba dấu hiệu cơ bản, cho phép xét tới nguyên nhân phá huỷ cân bằng các khối đất

đá, động lực phát triển hiện tượng và quy mô của nó Ngoài ra ông còn phân

loại trượt lở theo thể tích khối trượt và được chia thành 5 cấp, cấp nhỏ

(v<200m 3 ), cấp vừa (v từ 200-1000m 3 ), lớn (v từ 1000-100.000m 3 ), rất lớn (v

từ 100.000-1.000.000m 3 ) và cực lớn (v>1.000.000m 3 ) F P Xavarenxky phân

chia trượt ra các kiểu: trượt đơn thuần, không theo bề mặt có sẵn (axekvent);

trượt theo bề mặt có sẵn (conxekvent) và trượt hỗn tạp, cắt sâu (inxekvent)

• Trượt axekvent là các khối trượt phát sinh trong đất đá đồng nhất, không phân lớp (sét, sét pha cát) Mặt trượt trong những đất đá này thường lõm, có dạng gần cung tròn hình trụ

• Trượt conxekvent (bám theo các mặt yếu có sẵn) được hình thành trong đất đá không đồng nhất và nứt nẻ

• Trượt inxekvent (mặt trượt nằm vuông góc với đường phương của đất đá) cũng được thành tạo trong đất đá không đồng nhất, phân lớp nằm ngang hoặc nghiêng về phía sườn dốc Mặt trượt cắt sâu và cắt ngang qua nhiều lớp đất đá có thành phần khác nhau Ở phần đỉnh, mặt trượt dốc đứng phát triển theo bề mặt các khe nứt, càng về gần chân trượt, mặt trượt càng thoải dần và cắt ngang một hoặc nhiều lớp đất đá

Các đặc điểm về hình thái của khu vực cho phép đánh giá định tính cường

về cấu trúc của khối trượt giúp xác định khối lượng đã hoặc có thể của thân trượt, thế nằm của nó và đánh giá định lượng độ ổn định, xuất phát từ tương

quan giữa các lực gây trượt và lực giữ của đất đá cấu tạo nên khối trượt Vì

những lẽ trên mà trong đề tài này chúng tôi quan tâm nhiều đến phân loại trượt của V.Đ Lômtadze (1970) và phân loại theo cấu trúc của F P Xavarenxky

Các giải pháp xử lý trượt phát triển rất mạnh ở những năm 70 Công trình của Alberts C xử lý khối trượt ở thung lũng sông Colorado bằng cách thay đổi độ dốc của mái dốc đã có hiệu quả nâng hệ số ổn định từ 1,1 lên 1,35 Giải pháp khoan ngang và khoan đứng cho nước tự chảy ra khỏi khối trượt đem lại hiệu quả rất cao được trình bày trong công trình của Goodman

R năm 1976 Cũng trong những năm này, giải pháp gia cố khối trượt bằng phương pháp neo phát triển rất rộng rãi, điển hình là công trình của Eckert O năm 1976 Các phương pháp ít tốn kém hơn như thu gom nước mặt, tạo rãnh thoát ra khỏi khu vực trượt cũng được áp dụng hết sức rộng rãi, ví dụ như công trình của Call R D năm 1972 Các công trình nghiên cứu ở nước ngoài trong những năm qua đều đi sâu nghiên cứu nguyên nhân, sau đó đưa ra biện pháp xử lý từng khối trượt riêng biệt Các giải pháp bảo vệ lớp mặt của khối trượt để tránh nước thâm nhập vào bên trong và xây dựng các rãnh thu và tiêu thoát nước ra khỏi khu vực trượt là hết sức phát triển

Trong nước:

Hiện tượng biến đổi thời tiết toàn cầu gây mưa lớn cùng với các hoạt động nhân sinh (phá rừng, khai khoáng, xây dựng công trình ) thúc đẩy quá trình trượt-lở phát triển mạnh mẽ, quy mô ngày càng lớn, mức độ thiệt hại ngày càng tăng, đe dọa đến an sinh cộng đồng Trên hầu khắp các tỉnh miền núi Việt Nam như Cao Bằng, Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái, Lai Châu, Điện Biên, Thừa Thiên- Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi và một số khu vực trên địa bàn Tây nguyên nằm trong vùng có nguy cơ trượt lở mạnh và rất mạnh Tuy

vậy, công tác phòng tránh và giảm nhẹ (PTGN) tai biến trượt - lở vẫn còn rất

bị động Không có sự phối hợp giữa các cơ quan trong công tác phòng tránh

và giảm nhẹ thiêt hại Điều đó dẫn đến nhận thức và khả năng phòng tránh thiên tai trượt - lở đất đá ở Việt Nam chưa đáp ứng được yêu cầu của xã hội, thiếu sự điều phối thống nhất cấp nhà nước

Ở nước ta, trượt - lở đã được nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ trước, chủ yếu là ứng dụng các kỹ thuật đơn giản để xử lý các khối trượt - lở dọc tuyến đường giao thông Việc nghiên cứu trượt - lở trên một diện tương đối rộng rãi mới chỉ thực hiện từ cuối những năm 1990 trở lại đây, bắt đầu từ một vài đề tài cấp Tỉnh, Bộ và sau đó là các đề tài cấp nhà nước Viện Địa chất thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong nhiều năm qua đã thực hiện nhiều đề tài, dự án nghiên cứu vấn đề tai biến địa chất trong đó có tai biến trượt đất trên phạm vi toàn quốc Các công trình khoa học với qui mô lớn được kể ra: Nguyễn Trọng Yêm và nnk (1995, 1998, 1999, 2004, 2006), Trần Trọng Huệ và nnk (2000, 2001, 2003, 2006), Nguyễn Địch Dỹ và nnk (1992), Vũ Cao Minh và nnk (1994, 1996, 2000), Đinh Văn Toàn và nnk (2002, 2003), Nguyễn Quốc Thành và nnk (2006, 2008) Ngoài ra, còn một

số tác giả thuộc các Bộ, Ngành và các Viện khác như: Nguyễn Đình Vinh, Lê Đức Tửu (1995), Nguyễn Thanh Sơn (1996), thuộc Viện KHCN Giao thông Vận tải - Bộ GTVT; Phạm Khả Tuỷ, Nguyễn Đình Uy (1996), Đỗ Tuyết (1999), Trần Tân Văn (2000), thuộc Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản - Bộ TN&MT; Nguyễn Đức Thái (1998), Đào Văn Thịnh và nnk (2004) thuộc Cục ĐC&KS- Bộ TN&MT, Nguyễn Văn Lâm và nnk (2001), thuộc Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Bộ GD&ĐT, Các kết quả nghiên cứu bước đầu đã đạt được những thành tựu đáng kể: đã thành lập các bản đồ hiện trạng tai biến và phân loại các khu vực trượt lở với quy mô khác nhau, đánh giá cụ thể tác động của trượt lở đến các công trình xây dựng quan trọng, các

trượt lở Trong nhiều công trình nói trên đã khoanh vùng dự báo nguy cơ tiềm

ẩn tai biến và đưa ra những biện pháp trước mắt cũng như lâu dài phục vụ sự phát triển bền vững cho nền kinh tế - xã hội ở nước ta

Tuy nhiên, do mức độ điều tra nghiên cứu ở các tỷ lệ nhỏ, nên các kết quả nghiên cứu của phần lớn các đề tài, dự án còn mang tính khái quát, khả năng áp dụng mới chỉ mang tính định hướng Việc nghiên cứu khoanh vùng

và đưa ra các phương án phòng chống tai biến cho các khu vực cụ thể ở nhiều địa phương còn nhiều hạn chế Các giải pháp phòng chống trượt lở đưa ra còn thiếu sức thuyết phục Kết quả nghiên cứu của một số đề tài chưa nêu rõ được nguyên nhân trực tiếp gây trượt, do vậy giải pháp phòng chống trượt đưa ra khi thực thi chưa đạt hiệu quả cao

Những năm đầu thế kỷ 21, việc nghiên cứu thiên tai, tai biến môi trường, trong đó có trượt lở đã có nhiều bước tiến bộ đáng kể, như đề tài cấp nhà nước mã số KC-08-01BS “Nghiên cứu đánh giá trượt lở - lũ bùn đá một

số vùng nguy hiểm miền núi Bắc Bộ, kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại” do giáo sư Nguyễn Trọng Yêm chủ trì năm 2006 Đây là đề tài mang tính chi tiết thể hiện trên tỷ lệ bản đồ 1:50.000 Một trong những địa bản nghiên cứu là Hà Giang Các tác giả đã sử dụng phương pháp luận logic tìm ra các yếu tố chi phối quá trình trượt lở và lũ quét- lũ bùn đá Phương pháp đánh giá phân vùng trượt - lở hoàn toàn mới, công nghệ GIS đã được khai thác hợp lý Kết quả nghiên cứu đã cho phép chỉ ra những địa danh có nguy cơ trượt - lở khác nhau tới tận cấp xã và nhỏ hơn Những giải pháp chung phòng chống trượt - lở đã được kiến nghị tương đối toàn diện hoàn toàn thuyết phục Có thể nói đề tài “Nghiên cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt lở và xây dựng các giải pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần tỉnh Hà Giang” là sự phát triển thêm một bước mới hướng nghiên cứu này Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài đã được chi tiết hóa và cụ

thể hóa cho một địa điểm cụ thể là thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang ở tỷ lệ lớn (1:10.000 và 1:5.000)

Các nghiên cứu của tập thể thực hiện đề tài:

Tập thể tác giả bắt đầu tham gia nghiên cứu về trượt lở từ những năm 80 của thế kỷ trước Các đề tài đánh giá độ ổn định của các bờ mỏ lộ thiên tại mỏ than Đèo Nai, Cọc Sáu đã được hoàn thành với kết quả tốt vào những năm 1983- 1984 Vào những năm 90, các nhà khoa học của Viện Địa chất đã triển khai nhiều đề tài cấp Nhà nước và cấp Viện Khoa học Việt Nam về vấn đề tai biến địa chất trong đó có tai biến trượt lở Có thể liệt kê một số công trình tiêu biểu dưới đây:

Từ năm 1992 cho tới 2006, rất nhiều đề tài Khoa học cấp nhà nước về vấn đề trượt lở đã được triển khai khắp các tỉnh miền núi

1 Điều tra đánh giá sự cố môi trường quan trọng và kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai nhằm phát triển kinh tế xã hội vùng Tây Bắc (1998) Đề tài cấp nhà nước

2 Điều tra đánh giá và kiến nghị những giải pháp xử lý các sự cố môi trường miền núi khu Đông Bắc Việt Nam (1999) Đề tài cấp nhà nước

3 Điều tra đánh giá và kiến nghị những giải pháp xử lý các sự cố môi trường miền núi khu vực Duyên hải Miền Trung Việt Nam (1999)

4 Nghiên cứu đánh giá trượt lở - lũ bùn đá một số vùng nguy hiểm miền núi Bắc Bộ kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại "Nghiên cứu trượt - lở, lũ quét - lũ bùn đá và các giải pháp phòng tránh khu vực Hoàng

Su Phì, Xín Mần, Hà Giang" Đề tài nhánh thuộc đề tài cấp nhà nước mã số KC-08-01BS Hà Nội (2006)

5 Nghiên cứu đánh giá hiện tượng trượt lở khu vực mép nước hồ Hoà Bình, kiến nghị một số giải pháp phòng tránh (2000) Đề tài Viện KHCNVN

6 Nghiên cứu đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất trên lãnh thổ Việt Nam và các giải pháp phòng tránh (Phần Bắc Trung Bộ) (2002), Đề tài cấp nhà nước

7 Điều tra đánh giá sự cố môi trường địa chất đối với một số công trình KT- XH trọng điểm, kiến nghị các giải pháp phòng tránh nhằm củng cố

và bảo vệ công trình (2003) DAĐTCB- Viện KHCNVN

8 Điều tra mức độ ảnh hưởng của tai biến địa chất tỉnh Cao Bằng Kiến nghị các giải pháp phòng tránh và ứng phó nhằm hạn chế thiệt hại, phục

vụ quy hoạch hợp lý lãnh thổ (2003) Dự án KHCN cấp tỉnh

9 Nghiên cứu đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất trên lãnh thổ Việt Nam và các giải pháp phòng tránh (Các tỉnh miền núi phía bắc) (2005), Đề tài độc lập cấp nhà nước

10 Nghiên cứu xây dựng các bản đồ tai biến môi trường trượt đất và phân vùng tai biến môi trường trượt đất lãnh thổ Việt Nam (2006) Đề tài nhánh thuộc đề tài cấp nhà nước mã số KC-08-01 Hà Nội

11 Nghiên cứu xây dựng hệ thống quan trắc cảnh báo trượt đất ở các vùng trọng điểm khu vực TP Hoà Bình (2008) Đề tài cấp Viện KH & CN Việt Nam

12 Điều tra nghiên cứu và cảnh báo trượt - lở, lũ quét - lũ bùn đá tại một số huyện của tỉnh Cao Bằng (2009) Dự án KHCN cấp tỉnh

Với một số các công trình tiêu biểu kể ra ở trên, các nhà khoa học của Viện Địa chất đã phát huy năng lực và kinh nghiệm trong nghiên cứu triển khai các đề tài về vấn đề tai biến địa chất nói chung và trượt lở nói riêng, hoàn thành các nội dung nghiên cứu đạt mục tiêu đặt ra của đề tài

Những vấn đề đặt ra để nghiên cứu trong đề tài:

Nghiên cứu về trượt lở và giải pháp phòng chống của thế giới đi theo hướng chi tiết hóa với nhiều kịch bản khác nhau và hiệu quả của nó đã được chứng minh trong các công trình

Ở nước ta nghiên cứu trượt lở trong những năm qua phần lớn mới dừng

ở mức nghiên cứu khu vực, ít có những nghiên cứu chi tiết cho một địa bàn cụ thể với quy mô đến cấp xã Hạn chế của việc này là chưa chỉ ra được mức độ nguy hiểm cho từng vùng cụ thể để có các giải pháp thích hợp và hiệu quả Vì thế các giải pháp phòng chống trượt còn ít tính thuyết phục, chủ yếu mới chỉ

là những đề xuất ở mức độ khái quát, nặng về nguyên lý nên chưa đủ cơ sở để đưa ra những giải pháp phòng chống cụ thể

Trượt lở có nhiều kiểu khác nhau, được hình thành theo các nguyên nhân và hoạt động theo các cơ thức khác nhau Nhận dạng chính xác các kiểu trượt lở, cơ chế hình thành và phát triển của chúng mới xác định được đầy đủ nguyên nhân của hiện tượng này Xác định chính xác nguyên nhân mới có giải pháp xử lý đúng đắn đảm bảo sự ổn định lâu dài

Với các mục tiêu đã nêu ở phần trên, đòi hỏi đề tài phải tập trung giải quyết các vấn đề sau:

1 Nội dung 1: Nghiên cứu nguyên nhân, cơ chế hình thành và động lực phát triển của quá trình trượt khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh

Hà Giang

2 Nội dung 2: Nghiên cứu xây dựng hệ thống cảnh báo và dự báo độ nguy hiểm của hiện tượng trượt thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang

3 Nội dung 3: Nghiên cứu xây dựng các giải pháp phòng chống trượt

làm cơ sở khoa học cho lập dự án đầu tư phát triển bền vững

4 Ngoài 3 nội dung nghiên cứu trên, đề tài còn triển khai một loạt các hạng mục công trình tại hiện trường, tạo số liệu khoa học phục vụ cho 3 nội dung nghiên cứu trên

Phương pháp nghiên cứu:

Trong quá trình triển khai, đề tài đã sử dụng các phương pháp nghiên

Phương pháp địa chất truyền thống: khảo sát địa chất, địa chất công

trình, địa chất thủy văn, khoan khảo sát ĐCCT, kết hợp cùng các phương pháp phụ trợ khác cho phép thiết lập bản đồ hiện trạng trượt, bản đồ mật độ khe nứt, bản đồ ĐCCT, bản đồ ĐCTV, bản đồ thạch học công trình Sử dụng khoan máy với kỹ thuật khoan xoay có bơm rửa bằng dung dịch sét bentonit, thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT, xác định chiều dày vỏ phong hóa, lấy mẫu nguyên dạng và mẫu xáo động nhằm xác định chỉ tiêu cơ lý đất ,đá khu vực nghiên cứu

Phương pháp thí nghiệm trong phòng : sử dụng máy nén một trục

nhằm xác định chỉ tiêu cơ học của đất đá ở các trạng thái vật lý khác nhau Phân tích nhiệt bằng máy DERIVATOGRAPH (MOM – HUNGARY), phân tích Rơn ghen nhiễu xạ (định lượng) bằng máy D8 – Advanc5 nhằm xác định thành phần khoáng vật của vỏ phong hóa Phân tích hóa nhằm xác định thành phần hóa học của nước Phân tích các chỉ tiêu vật lý của đất

Phương pháp thăm dò địa vật lý: sử dụng phương pháp địa chấn với

máy địa chấn Bisson 5000 (sản xuất tại Mỹ) đo sâu điện và mặt cắt điện với thiết bị đo là máy điện từ ERA-MAX, nhằm xác định chiều dày lớp vỏ phong hóa và mặt đá gốc cùng các đới bất đồng nhất

Phương pháp đo trắc địa: xây dựng bản đồ địa hình 1: 5.000 khu vực

thị trấn Cốc Pài, thiết lập các mặt cắt địa hình chuẩn dùng để tính toán ổn định

Phương pháp tính toán mô hình: nhằm kiểm toán hệ số ổn định trượt

bằng các mô hình Bischop, Janbu, Ordinary Dùng phần mềm sinmap để xây dụng bản đồ hệ số ổn định trượt từ đố xây dựng bản đồ mức độ nguy hiểm trượt Các mô hình toán chuyên dụng nhằm thiết kế các giải pháp chống trượt

Phương pháp quan trắc: Đã xây dựng được trạm quan trắc trượt tự

động bằng thiết bị quan trắc của hãng Slope indicater của Mỹ, với kỹ thuật

quan trắc tự động theo dõi mức độ dịch chuyển trượt, theo dõi động thái của

nước ngầm, đánh giá tính hiệu quả của các công trình phòng chống trượt

Nghiên cứu về trượt lở đất đá là hai vấn đề riêng Trong khu vực nghiên

cứu, hiện tượng trượt phát triển rộng rãi trên lớp vỏ phong hóa và đá phiến

tiêu và sản phẩm đã được định hướng trước, thời gian thực hiện qui định là một năm Để đảm bảo được tiến độ cũng như khối lượng công việc phù hợp với thời gian, chúng tôi đã đề nghị và được chấp nhận nội dung nghiên cứu của đề tài giới hạn ở khái niệm trượt đất còn khái niệm lở đá sẽ được nghiên cứu trong một công trình khác

CHƯƠNG 1 HIỆN TRẠNG, NGUYÊN NHÂN, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH

VÀ ĐỘNG LỰC PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH TRƯỢT KHU VỰC THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG

*****

Thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần nằm về phía Tây Bắc của tỉnh Hà

trên sườn núi cao có độ dốc lớn, bị phân cắt mạnh Nhìn tổng quát, địa hình cao là dãy núi đá vôi phân bố không liên tục, vách dựng đứng đặc trưng của địa hình đá vôi Chuyển tiếp xuống dưới là các sườn dốc cấu tạo bằng vật liệu tàn tích, tàn tích hỗn độn, dăm sạn, cục tảng đá phong hoá, đá hòn mảnh mức

độ gắn kết yếu Nằm dưới lớp tàn tích là lớp đất phong hoá từ đá gốc có bề dày lớn, thành phần không đồng nhất Trên địa hình quan sát thấy nhiều vết trượt, vết nứt Phía dưới là đá gốc phong hoá từ mạnh đến trung bình, chủ yếu

là đá phiến mica, phiến thạch anh - mica bị phong hoá nứt nẻ

Hình 1 0 Vị trí khu vực nghiên cứu

1.1 Hiện trạng trượt khu vực nghiên cứu

Trượt đất xảy ra ở nhiều nơi trên địa bàn thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần Kết quả điều tra cho thấy, khu vực thị trấn Cốc Pài có 21 vị trí trượt, tập trung vào từng dải nhất định Dưới đây mô tả một số khối trượt điển hình

1.1.1 Đặc điểm một số khối trượt điển hình:

1 Trượt đất khu vực cầu Nấm Dẩn:

Khối trượt tại đầu cầu Nấm Dẩn thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần nằm trên taluy dương trong vỏ phong hoá Trượt xảy ra năm 2009 với qui mô trung bình có chiều rộng khoảng 100 m, dài khoảng 200 m, cao khoảng 40-

60 m

Khu vực trượt nằm trên sườn núi thấp, bị cắt xẻ san lấp làm đường xuống cầu Nấm Dẩn Theo kết quả hố khoan 12 (HK12), thành phần thạch học từ trên xuống như sau: đất lấp, cát pha, sét pha lẫn dăm sạn dày 0,5m; dăm sạn thạch anh lẫn cat pha, sét pha dày 2,2m; tiếp theo là lớp sét pha lẫn dăm sạn màu nâu xám trạng thái dẻo cứng dày 6,3m; tiếp đến là đá phiến

1,5m; tiếp theo là đá phiến mica xen kẹp thạch anh rắn chắc Trong khu vực trượt xuất lộ nước dưới đất với lưu lượng nhỏ Khối trượt này đe dọa trực tiếp đến đến độ ổn định của cầu Nấm Dẩn, cần có biện pháp xử lý kịp thời

2 Điểm trượt đất dọc theo sông Nấm Dẩn (Điểm khảo sát 206):

Điểm trượt tại đây xảy ra năm 2009 trong vỏ phong hoá ở phía bờ phải sông Nấm Dẩn, phía dưới đường đi Tả Nhìu, đối diện với trường nội trú ở thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần Là khối trượt nhỏ có kích thước rộng khoảng

50 m, dài khoảng 13 m, cao 5 m

Khối trượt nằm trên sườn núi thấp Sườn núi phía trên đường đi Tả

hơn khoảng 250 trượt đất trên lớp vỏ phong hoá và phía dưới khối trượt là các tảng lăn của tầng đá gốc

Đây là khu vực trượt xuất hiện từ nhiều năm trước, vào mùa mưa hoạt động trượt diễn ra mạnh mẽ

3 Điểm trượt đất tại thôn Cốc Pù (Điểm khảo sát 208)

Khối trượt trong vỏ phong hoá ở thôn Cốc Pù, thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, thuộc sườn núi phía đông, giáp xã Nàn Ma, xảy ra năm 2009, kích thước lớn dài khoảng 350 m, rộng ≈100 m, cao ≈ 60 m

phiến sét vôi, vách trượt (gương trượt) gần thẳng đứng, cao 20 m; phía dưới khu vực trượt là đường cấp phối đi Nàn Ma, phía dưới đường là khu nương rẫy và cụm điểm dân cư, có khe suối chảy xuống sông Bản Ngò trượt đất trong lớp vỏ phong hoá Thỉnh thoảng quan sát thấy có mỏm đá vôi nhô trên

Ảnh 1 1 trượt đất trong vỏ phong

hóa (đá phiến sét) trên sườn thung

lũng phía bờ phải suối Nấm Dẩn

Hình 1 1 Mặt cắt qua khối trượt trên sườn núi (bờ phải suối Nấm Bẩn)

Bảng 1 1 Thống kê vị trí các điểm trượt lở tại thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần

1 Thôn Cốc Sooc xã Thèn Phàng 22.6933 104.466 Trượt dọc theo khe suối, trong vỏ phong hóa R=50; L=30; H=20 Nhỏ Mất đất sản xuất

2 Thôn Cốc Sooc xã Thèn Phàng 22.6929 104.465 Trượt dọc bờ trái sông Chảy, trong vỏ phong hóa R=100; L=150; H=15 Lớn Mất đất sản xuất

3

1

Thôn Cốc Sooc

4 Thôn Vũ Khí - TT CPài 22.6931 104.462 Trượt trong VPH, có xuất lộ nước ngầm R=100; L=200; H=40-60 Lớn Phá đe doa cầu hỏng đường,

6

2

Thôn Bố Khí - TT

7 Khu vuc UB xa CocPai 22.6873 104.463 Trượt taluy đường, trong VPH R=50; L=30; H=10 Nhỏ Phá hỏng đường

8

CocPai

22.6865 104.462 Trượt taluy đường, trong VPH R=70; L=20; H=4 Nhỏ Phá hỏng đường

9 4 Tổ 1 - TT Cốc Pài 22.6858 104.461 Trượt taluy đường, trong VPH R=50; L=120; H=15 TB lấp đường

10 5 Tổ 1 -TT Coc Pai 22.6842 104.46 Trượt taluy đường, trong VPH R=80; L=100; H=10 TB lấp đường

11 6 Đài Tưởng niệm TT Cốc Pài 22.6817 104.459 Trượt trong VPH, có xuất lộ nước ngầm R=100; L=450; H=80-100 Rất Lớn Phá đường, gây hỏng công trình

12 7 Km6 đường đi TTCốc Pài-Nàm

Ma

22.6696 104.44 Trượt Taluy đường trong VPH R=60; L=20; H=5 Nhỏ Lấp đường

22.6701 104.441 Trượt Taluy đường trong VPH R=50; L=10; H=5 Nhỏ Lấp đường

14

Km6 đường TTCốc Pài-Nàm

Ma

22.6713 104.442 Trượt Taluy đường trong VPH R=25; L=50; H=8 Nhỏ Lấp đường

15 Km5+800 đường đi ttCóc Pài-Nam

Ma

22.6719 104.442 Trượt Taluy đường trong VPH R=15; L=15; H=5 Nhỏ Lấp đường

16 Km5+500 đường đi TTCốc

Pài-Nàm Ma

22.6721 104.444 Trượt Taluy đường trong VPH R=40; L=15; H=4 Nhỏ Lấp đường

17 Km4+200 đường đi TT cốc

Pài-Nam Ma

22.6763 104.452 Trượt Taluy đường trong VPH R=40; L=30; H=5 Nhỏ Lấp đường

18 Km3+600 đường đi TTCốc

Pài-Nàm Ma

22.6766 104.453 Trượt Taluy đường trong VPH R=100; L=15; H=5 Lớn Lấp đường

19

Km3 đường đi TTCốc Pài-Nàm

Ma

H=30

lớn Lấp đường

20 8 Bệnh Viện -TT Cốc Pài 22.6779 104.462 Trượt trong VPH, có xuất lộ nước ngầm R=80; L=60; H=8 Lớn Đe dọa sự ổn đinh bệnh viện

21 Bờ suối Nậm Bẩn-Na Pan 22.6819 104.418 Trượt bờ suối R=80; H=10 L=150; lớn Nguy bùn đá cơ gây lũ

22

9

Bờ phải suối Nậm Bẩn-Na Pan 22.6819 104.417 Trượt Sườn đồi bờ suối trong VPH R=200; L=100; H=20 rất lớn Mất đất SX, nguy cơ gây lũ bùn đá

23 Bờ suối Nậm Bẩn-Na Pan 22.6817 104.414 Trượt Sườn đồi trong VPH ven bờ suối R=150; L=100; H=30 Lớn Mất đất sản xuất

25 Thôn Chúng Chải 22.7006 104.429 Trượt theo sườn thung lũng- Trong VPH R=30; L=70; H=10 Nhỏ Nguy cơ lấp nhà

26 Thôn Chúng Chải 22.701 104.432 Trượt theo sườn thung lũng- Trong VPH R=70; L=100; H=7 TB Mất đất sản xuất,

27 Thôn Chúng Chải 22.7013 104.433 Trượt theo sườn thung lũng- Trong VPH R=50; L=70; H=10 TB Mất đất sản xuất,

28

11

Thôn Chúng Chải

22.6978 104.453 Trượt theo sườn thung lũng-

29 12 Cầu treo Nấm Dẩn 104.464 22.67 Trượt ta luy đường-trong VPH R=100, L=200, H=40-60 TB Phá đường, cầu

30 13 Trường nội trú TTCốc Pài 104.464 22.675 Trượt sườn núi-trong VPH R=50, L=13, H=5 Nhỏ Lấp suối, nguy cơ gây lũ bùn đá

31 Cuối Thôn Côc Cooc 104.453 22.67 Trượt sườn núi xuống sông trong vỏ phong hóa R=350, L=100, H=20 Rất lớn Lấp suối, nguy cơ gây lũ bùn đá

Lớn Lấp suối, nguy cơ

gây lũ bùn đá

33 15 Đầu Thôn Côc coọc 104.457 22.674 Trượt trong vỏ phong hóa R=70, L=50, H=15 TB Mất đất sản xuất

34 16 Khe suối Nấm Dẩn 104.466 22.679 Trượt sườn núi xuống sông R=60, L=50, H=20 TB Lấp suối, nguy cơ gây lũ bùn đá

35 17 Thôn Na Pan 104.424 22.685 Trượt taluy đường Trong VPH R=30, L=30, H=3 Nhỏ Phá đường

36 18 Đầu thôn Na Pan 104.425 22.686 Trượt theo khe suối trong VPH R=50, L=20, H=15 Nhỏ Phá huỷ ruộng

37 29 Thôn Na Pan 104.426 22.687 Trượt taluy đường Trong VPH R=30, L=4, H=3 Nhỏ Phá hỏng đường

38 20 Sáng Ma 104.432 22.693 Trượt sườn núi-trong VPH R=300, L=100, H=70 R Lớn Mất đất sản xuất

40 21 Sân vận động - TT Cốc Pài 22.6794 104.46 Trượt sườn đồi (Trượt cổ) Trong VPH R=100; L=150; H=30 lớn Đã ngừng hoạt động

41 22 Đầu thôn Na Pan 104.424 22.689 Trượt bon thu nước trong VPH (truợt cổ) RộNG = 30, DÀI = 50, CAO = 2 Nhỏ Đã ngừng hoạt động

43 23 Cuối Thôn Côc Coc 104.451 22.671 Trượt sườn núi xuống sông R=350, L=100, H=20 Rất lớn Đã ngừng hoạt động

43 24 Thôn Côc Coc 104.452 22.672 Trượt sườn núi xuống sông R = 120, L = 70, H = 40 lớn Đã ngừng hoạt động

45 25 Thôn Cốc Sooc 104.463 22.695 Trượt sườn núi xuống sông R= 150, L = 200 H=10-15 Lớn Đã ngừng hoạt động

4 Điểm trượt đất tại thôn Cốc Cọc (Điểm khảo sát 212):

Trượt xảy ra trong vỏ phong hoá ở thôn Cốc Cọc, thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, nằm trên sườn núi phía đông, nơi dự kiến khu qui hoạch cụm điểm dân cư của thị trấn, xảy ra năm 2009, kích thước trung bình rộng ≈ 70

m, dài ≈ 50 m, cao ≈ 15 m Vỏ phong hóa ở đây rất dày, tàn tích sét pha lẫn dăm sạn mầu nâu vàng, nâu đỏ trạng thái dẻo cứng từ trên mặt tới độ sâu 23,4m, tiếp đến là đá phiến mica xen kẹp thạch anh phong hóa nứt nẻ mạnh dày 5.6m tới độ sâu 29.0m; tiếp theo là đá phiến mica kẹp thạch anh răn chắc

hình 1.2)

Ảnh 1 2 Trượt lở trong vỏ phong hoá đầu thôn Cốc Cộc (ảnh Bùi Văn Thơm)

Hình 1 2 Mặt cắt qua khối trượt khu vực Thôn Cốc Cọc-thị trấn Cốc Pài

5 Điểm trượt đất tại khu vực đài tưởng niệm (cũ) (điểm khảo sát số 32) Khối trượt thuộc tổ 4 thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, nằm trên sườn núi có hướng nghiêng về phía đông nam, là một trong những nơi tập trung dân cư chính của thị trấn Hiện tượng trượt xảy ra năm 2009, kích thước lớn

rộng = 100 m, dài = 400-500m, cao = 100 m

vôi, đá phiến sét vôi có vách dốc đứng cao từ 30-50m kéo dài theo phương ĐB-TN Phần trung tâm là tàn tích có độ dốc thoải kéo dài khoảng 400m đến 500m, tiếp theo về phía ĐN là địa hình sườn đồi thấp có độ dốc khoảng 20-30°, là ruộng bậc thang, phía cuối (ĐN) là sông Nấm Dẩn qua vách dốc đứng

Sự chuyển tiếp giữa các bậc địa hình là các vách dốc đứng cao từ 2-5m Trượt xảy ra trong lớp vỏ phong hóa tàn tích theo hố khoan 2 (HK2), thành phần từ trên xuống như sau: Lớp đất lấp gồm dăm sạn, sét pha dày 1,3m; tiếp đến lớp sét pha lẫn dăm sạn, sản phẩm phong hóa tại chỗ màu xám ghi, xám vàng trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng dày 5,1m; tiếp theo là lớp sét bột kết phong hóa mạnh lẫn dăm sạn, hòn cục màu xám ghi, xám nâu trạng thái cứng dày 8,6m; tiếp đến là lớp đá phiến mica phong hóa yếu, nứt nẻ dập vỡ mạnh tồn tại dạng vỉa, dày 4,5m Tiếp theo đến độ sâu 25m là đá phiến hai mica phong

hóa nứt nẻ trung bình Trên khối trượt vẫn tồn tại nhiều hộ dân sinh sống Ở phía bắc (đỉnh khối trượt) bên cạnh khối trượt có một mó nước đang được sử dụng làm nước sinh hoạt cho thị trấn Ở ngay thân khối trượt (khu vực UB huyện) quan sát thấy nước chảy thường xuyên từ miệng lỗ khoan khảo sát (HK4a, 4b, 3)

Hiện tượng trượt xuất hiện ở đây vào những năm 2008-2009 sau những đợt mưa lớn kéo dài Trên khối trượt trung tâm xuất hiện nhiều thềm trượt với

độ chênh cao từ 1 đến 5m Đỉnh của khối trượt được xác định nằm trên đường giao thông liên xã phía trên của đài tưởng niệm Khu vực đài tưởng niệm liệt

sĩ là trung tâm của khối trượt Chân của khối trượt chưa được xác định Khối trượt mang tính chất của kiểu trượt kiến trúc với mặt yếu đã tồn tại trong lòng khối trượt, dịch chuyển trượt mang tính chu kỳ phụ thuộc vào chu kỳ mưa (ảnh 1.3; Hình 1.3)

Ảnh 1 3a Trượt lở tại khu vực đài