NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU VỀ TRƯỢT LỞ ĐẤT Ở VÙNG NÚI MỘT SỐ TỈNH DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ pps

Hiện tượng trượt lở được hiểu là hiện tượng chuyển dịch của khối đất đá trên sườn dốc từ trên xuống dưới theo một hoặc vài mặt nào đó trượt hoặc rơi tự do lở, đất, đá đổ/lăn.. Trượt lở c

NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU VỀ TRƯỢT LỞ ĐẤT

Ở VÙNG NÚI MỘT SỐ TỈNH DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ

Nghiêm Hữu Hạnh

Viện Địa kỹ thuật

Tóm tắt: Trong mấy

thập kỷ gần đây, duyên hải miền Trung là nơi có bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ nhiều so với cả nước Bão và áp thấp nhiệt đới thường kéo theo mưa lớn, tập trung gây ra lũ lụt trượt lở đất, đặc biệt là ở vùng núi Điển hình là năm 1999, mưa lũ lớn đã gây trượt lở trên diện rộng ở các tỉnh Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Quảng Nghãi, Bình Định Gần 40 người bị đất đá vùi lấp Hàng trăm gia đình phải di chuyển Riêng Quảng Ngãi có 3.400ha ruộng bị đất đá cát sỏi có nguồn gốc trượt lở vùi lấp dày trung bình 1m Giao thông Bắc Nam (đường sắt, đường bộ) bị trượt lở cắt đứt nhiều ngày

Trong bài báo này, tác giả phân tích tổng quan về hiện tượng, điều kiện và khả năng phát sinh trượt lở ở vùng núi một số tỉnh duyên hải miền Trung, như Thừa Thiên-Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi Một số quan niệm về phương pháp đánh giá tai biến trượt lở cũng được đề cập

Some initial studies on landslides in the mountains areas of central coastal

provinces, its methods of assessment

Nghiem Huu Hanh Vietnam Geotechnical Institute

Summary: In a few recent decades, the central coast of Vietnam is the place

where storms and low tropical pressure were landed more than in all country Storms and tropical low pressure usually accompanied with heavy rains, causing flooding and landslides, especially in the mountain areas Typically in 1999, rain has caused major flooding on the landslides at wide area in Quang Tri, Thua Thien Hue, Quang Nam, Quang Nghai, Binh Dinh Nearl 40 people were died Hundreds

of families have to emigrated Only in Quang Ngai 3,400ha of rice field were buried by sliding soils with average thick of 1m North-South transport (railways, roads) was interrupted for long time

In this report, the author analyzes the phenomenon conditions and the possible of landslides in the mountains of central coastal provinces, including Thua Thien-Hue, Quang Nam, Quang Ngai Some conception of assessment methods for landslide disasters is discussing too

I MỘT SỐ DẠNG TRƯỢT LỞ CHỦ YẾU

Vùng duyên hải miền Trung Việt Nam gồm 13 tỉnh từ Thanh Hóa đến Bình Thuận, phía đông là Biển Đông, phía Tây là dải Trường Sơn Dải Trường Sơn kéo dài từ thượng nguồn sông Cả đến cực Nam Trung bộ, bao gồm các dãy núi trùng điệp xếp thành hình cung lớn hướng ra phía biển Đông Đèo Hải Vân và núi Bạch

Mã chia dải Trường Sơn thành Trường Sơn Bắc và Trường Sơn Nam Dãy Trường Sơn càng về phía Nam càng tiến sát ra bờ biển, tạo nên dạng địa hình thấp dần từ Tây sang Đông Vùng duyên hải miền Trung có địa hình bị chia cắt phức tạp, mạng lưới sông suối dày đặc, điều kiện khí hậu, thủy văn rất phức tạp và diễn biến bất thường Trong mấy thập kỷ gần đây, duyên hải miền Trung là nơi có bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ nhiều so với cả nước Bão và áp thấp nhiệt đới thường kéo theo mưa lớn, tập trung gây ra trượt lở đất mạnh mẽ và phổ biến ở vùng núi khu vực này

Hiện tượng trượt lở được hiểu là hiện tượng chuyển dịch của khối đất đá trên sườn dốc từ trên xuống dưới theo một hoặc vài mặt nào đó (trượt) hoặc rơi tự

do (lở, đất, đá đổ/lăn) Trượt lở có thể xảy ra trên sườn dốc tự nhiên hoặc sườn (bờ/mái) dốc nhân tạo dưới tác dụng của trọng lượng bản thân và một số nhân tố phụ trợ khác, như: áp lực của nước mặt và nước dưới đất, lực địa chấn và một số lực khác Sự dịch chuyển sườn dốc rất đa dạng và có nhiều cách phân loại khác nhau [5, 7, 8, 13] Theo dạng chuyển động, Varnes D.J, [13] chia làm 5 nhóm chính (bảng 1), như: sập lở, lật, trượt, ép trồi và chảy - trượt dòng Loại thứ 6 là loại trượt phức tạp

Bảng 1 Phân loại trượt lở chính (theo Varnes D.J [13])

Loại đất đá Kiểu chuyển dịch

Đất vụn rời Đất dính

Sụt lở (falls, обвалы) Lở đá Sập, sụt đất

vụn rời

Sập, sụt đất dính

Lật (topples, опрoкидывания) Lật khối đá Lật khối

đất vụn rời

Lật khối đất dính

Có sự xoay

(sự dịch

chuyển đất

đá theo

mặt cong)

Có sự xoay của khối đá

Có sự xoay của khối đất vụn rời

Có sự xoay của khối đất dính

Ít khối, tảng

Dịch chuyển từng tảng của khối đá

Dịch chuyển từng tảng đất rời theo mặt trượt

Dịch chuyển từng tảng đất dính theo mặt trượt

Trượt

(slides,

оползни

скольже-ния)

Conxekven

(đất đá

dịch

chuyển

theo 1

hoặc vài

mặt yếu có

sẵn trong

khối đất

đá)

Nhiều khối, tảng

Dịch chuyển của khối đá theo mặt yếu

Dịch chuyển của khối đất rời theo mặt trượt

Dịch chuyển của khối đất dính theo mặt

trượt

Trượt ép trồi (lateral spreads,

оползни- выдавливания)

Dịch chuyển của khối đá theo một khối

có vùng vò nhàu và ép trồi

Dịch chuyển của khối đất rời theo đất dính với sự

ép trồi

Dịch chuyển của khối đất dính với sự ép trồi

Trượt dòng (flows,

оползни-потоки)

Dòng chảy của tảng, khối đá

Dòng chảy của khối vật liệu rời

Dòng chảy của khối đất dính

Trượt phức hợp (complex,

сложные оползни)

Kết hợp 2 hoặc nhiều hơn các kiểu chuyển dịch trên

Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy, một số loại hình trượt lở phổ biến ở vùng duyên hải miền Trung là:

- Sụt lở đất (falls) Khi sập, sụt lở đất, một phần đất có kích thước bất kỳ

tách ra khỏi sườn dốc, sụt xuống phía dưới Phạm vi sụt lở đất thường không lớn nhưng xảy ra rất thường xuyên, mạnh mẽ trên các tuyến đường giao thông vùng núi vào mùa mưa, như đường QL8, QL9, QL 14, QL19, QL 21, đường Hồ Chí Minh Lở đá (đá đổ) là hiện tượng các tảng đá có kích thước bất kỳ tách ra khỏi sườn dốc, chuyển dịch không lớn theo một vài mặt yếu và sập xuống dưới chủ yếu

bằng cách rơi tự do và lăn khi va đập và lao tới sườn dốc Sự dịch chuyển thường rất nhanh Đá đổ xảy ra ở núi Dũng Quyết TP.Vinh, núi Miệu (Nghệ An), Rú Mốc (Hà Tĩnh), cầu Đákrông trên tuyến đường Hồ Chí Minh (Quảng Trị) đèo Viôlác (Quảng Ngãi), Sụt lở đất thường có khối lượng không lớn, nhưng hậu quả rất nặng

nề, thường gây chết người, phá hỏng nhà cửa, gây ách tắc giao thông

- Trượt đất đá (slides) Trượt đích thực là sự biến dạng phá vỡ và dịch

chuyển của đất đá theo một hoặc một vài mặt trượt có thể quan sát hoặc giả định được Sự dịch chuyển của đất đá có thể vượt ra ngoài phạm vi chân khối trượt Trượt đất đá là loại hình tai biến phổ biến nhất ở các vùng đồi núi dốc, các tuyến đường giao thông miền núi, các bờ mỏ khai thác đá Các khối lượng trượt riêng lẻ

có độ lớn biến động từ vài chục mét khối tới vài triệu mét khối, có tốc độ di chuyển từ cực nhanh (Bản Vẽ, Nghệ An) đến chậm (núi Đầu Voi, Tiên Phước, Quảng Nam) Khu vực thường xảy ra trượt lở là Khe Sanh, Phú Lộc, Nam Đông (Thừa Thiên- Huế), Hương Hoá (Quảng Trị), Hương Sơn (Hà Tĩnh), Đại Lộc, Giằng Hiên, Tiên Phước, Trà My (Quảng Nam), Tây Trà, Trà Bồng, Sơn Hà, Sơn Tây (Quảng Ngãi)

- Trượt dòng (flows) Trượt dòng đặc trưng cho sự chuyển dịch của vật liệu

trượt tạo thành dòng đất đá với tốc độ trượt khác nhau từ rất nhanh đến rất chậm Sản phẩm trượt có thể là hỗn hợp đất đá với nước (lũ bùn đá) hoặc là vật liệu khô Dòng lũ bùn đá là một trong những loại hình tai biến trượt lở nguy hiểm, có nguy

cơ phát triển rộng ở vùng núi các tỉnh duyên hải miền Trung, như Khe Sanh, Hương Hoá, Hương Sơn, Tiên Phước, Trà Bồng Trượt dòng thường để lại hậu quả lâu dài Dòng bùn đá có thể phá hủy các công trình và cơ sở hạ tầng kiên cố,

có thể vùi lấp, cuốn trôi cả một vùng

II NGUYÊN NHÂN VÀ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Như đã biết, nguyên nhân gây trượt có thể hoặc là do độ bền của đất đá bị giảm đi, hoặc là do trạng thái ứng suất ở sườn dốc bị thay đổi, hoặc do cả hai nguyên nhân trên làm cho điều kiện cân bằng của khối đất đá ở sườn dốc bị phá hủy [2, 3] Các yếu tố ảnh hưởng là toàn bộ những yếu tố tự nhiên và nhân tạo có tác dụng hỗ trợ cho quá trình phá hoại sự cân bằng của khối đất đá xảy ra được dễ dàng [5] Trong những trường hợp thường gặp nhất các yếu tố này này có thể bao gồm các yếu tố tự nhiên, như đặc điểm địa chất (địa tầng, kiến tạo, đứt gãy, nứt nẻ, chỉ tiêu cơ lý của đất đá, đặc điểm nước dưới đất, các quá trình và hiện tượng địa chất động lực công trình ), các điều kiện địa lý tự nhiên (địa hình, địa mạo, khí tượng, thủy văn ), các yếu tố thời gian và các yếu tố nhân sinh (phá rừng, các loại ngoại lực do con người tác dụng lên sườn dốc, mức độ đúng đắn của phương án thiết kế, công nghệ và tiến độ thi công bờ dốc nhân tạo ) Ảnh hưởng xấu của các yếu tố trên làm giảm khả năng chống trượt của khối đất đá ở sườn dốc, thay đổi trạng thái ứng suất trong khối đất đá Các yếu tố đó kết hợp đan xen với nhau tạo nên các cơ chế mất ổn định sườn dốc khác nhau

Đặc điểm địa chất Tham gia vào cấu trúc địa chất của các tỉnh duyên hải

miền Trung gồm có các thành tạo đất đá thuộc các nhóm dưới đây: Biến chất sinh hoá (filit, quacfit, đá hoa, đá phiến mica, đá phiến silic gơnai micmatit ), trầm tích vụn kết (đá phiến sét, cát kết, bột kết (Paleozoi), cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết, than đá (mezozoi), cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết, than đá (Kainozoi), cuội kết, cát kết, sét kết, than nâu ), trầm tích vụn kết - phun trào axit - trung tính (cát kết, bột kết, cuội kết, riolit, tuf, đá phiến sét, cát kết, andezit, cuội kết), trầm tích vụn kết - sinh hoá - phun trào (cuội kết, cát kết, bột kết, đá vôi sét, đá phiến sét), trầm tích sinh hoá (vôi, vôi - sét), trầm tích sông, trầm tích biển, biển gió, trầm tích sông, tàn - sườn tích, sườn lũ tích, sông sườn - lũ tích Các thành tạo xâm nhập gồm: granoxienit, xienit, granit, granit biotit, granit hai mica, granodiorit

Trong quá trình hình thành và tồn tại, đất đá đã trải qua những chu kỳ hoạt động kiến tạo phức tạp, tạo nên miền núi uốn nếp Bắc Trung Bộ có mặt phức nếp lồi đoản Phú Hoạt, phức nếp lõm sông Cả, võng chồng Sầm Nưa và phức nếp lồi Trường Sơn Các lớp đất đá bị nâng - hạ, uốn lượn, vò nhàu, cà nát và phân cách bởi các hệ đứt gãy, nứt nẻ khác nhau, tạo nên các mặt yếu trong khối đất đá ở sườn dốc Sự ổn định của sườn dốc phụ thuộc nhiều vào thế nằm và tính chất cơ học của các mặt yếu này Những trường hợp mà mặt phân lớp của các loại đá sét, các đứt gẫy, các hệ khe nứt lớn cắm vào phía không gian của sườn dốc là những trường hợp tiềm ẩn nguy cơ trượt lở Cùng với các quá trình nội sinh, các hiện tượng và quá trình địa chất động lực công trình ngoại sinh như phong hoá, cactơ, dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, rửa trôi bề mặt và mương xói, xói ngầm và cát chảy, xâm thực cũng có tác động đáng kể đến quá trình trượt lở ở khu vực này

Dựa vào đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc biệt là thành phần thạch học và nứt

nẻ của đất đá, đặc điểm địa chất thủy văn của vùng núi uốn nếp các tỉnh duyên hải miền Trung có thể phân chia thành 2 nhóm phức hệ chứa nước chính: nhóm các phức hệ chứa nước khe nứt - vỉa (các thành tạo vụn kết, vụn kết - phun trào, vụn kết - sinh hoá, vụn kết - sinh hoá - phun trào), các đới chứa nước khe nứt (đá biến chất và macma xâm nhập) và nhóm các phức hệ chứa nước khe nứt - các tơ trong lớp đá trầm tích sinh hoá với thành phần đá vôi bị karst hoá tuổi T2, C-P ở Phong Nha, Kẻ Bàng Nước dưới đất thường được coi là yếu tố xấu làm tăng quá trình phong hóa, làm giảm sức kháng cắt của đất đá, làm giảm ứng suất hữu hiệu trong khối đất đá ở sườn dốc

Đặc điểm địa hình, địa mạo Trên quan điểm nguồn gốc và hình thái trắc

lượng địa hình, khu vực duyên hải miền Trung được phân chia ra 9 dạng địa hình khác nhau, bao gồm:

- Địa hình núi cao - trung bình khối tảng - bóc mòn,

- Địa hình núi cao - trung bình uốn nếp khối tảng - bóc mòn

- Địa hình núi thấp xen đồi uốn nếp - khối tảng và khối tảng bóc mòn

- Địa hình khối núi kast

- Địa hình cao nguyên núi lửa bóc mòn xen núi sót

- Địa hình thung lũng xâm thực - tích tụ và kiến tạo - xâm thực - tích tụ

- Địa hình đồng bằng thấp xâm thực- tích tụ ven biển xen đồi núi sót

- Địa hình thung lũng kiến tạo - tích tụ xâm thực giữa núi

- Địa hình đồng bằng tích tụ dạng cồn cát ven biển

Theo kinh nghiệm [6], trượt lở ít khi xảy ra trên sườn dốc nhỏ hơn 15o, trên các sườn có góc dốc 150 - 250 trượt lở xảy ra thưa, dải đồi núi có góc dốc hơn

250 thường phát sinh nhiều trượt lở và với góc dốc 300 - 350 và lớn hơn, trượt lở xảy ra rất mãnh liệt Như vậy, ba dạng đầu có địa hình phân cắt mạnh, độ cao tuyệt đối của địa hình từ 1.000 đến 2.500m Chiều sâu phân cắt của địa hình lớn nhất 1.000 - 1.200m Các sông suối bắt nguồn từ sườn các hệ thống núi cao nên lòng sông suối thường dốc và có dạng chữ V Sườn sốc của địa hình

từ 30 đến 60o Các dạng địa hình này rất thuận lợi cho các quá trình trượt lở

Đặc điểm khí tượng thuỷ văn Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm làm tăng tốc độ

phong hóa của đất đá ở bề mặt bờ dốc, do đó làm giảm độ bền của đất đá Dưới tác dụng của các dòng chảy mặt, bề mặt bờ dốc sẽ bị bào mòn, các công trình bảo vệ

bờ bị phá hoại, do đó khả năng mất ổn định của sườn dốc tăng lên

Lượng mưa lớn kéo dài là nguồn bổ sung quan trọng cho nước dưới đất Một mặt làm giảm độ bền khối đất đá bờ dốc, mặt khác làm thay đổi trạng thái

ứng suất theo hướng có hại cho ổn định bờ dốc Do vậy, cùng với mưa lớn, hiện tượng trượt lở phát triển mạnh mẽ Nhiều vụ trượt lở lớn ở vùng núi các tỉnh duyên hải miền Trung nước ta liên quan tới các trận mưa lớn và nhiều khu vực trượt lở thường trùng với những vùng có lượng mưa lớn (bảng 2)

Bảng 2 Các trận mưa và trượt lở lớn ở các tỉnh duyên hải miền Trung [3, 6, 10]

STT Thời

gian

Địa điểm trượt lở Lượng mưa

1 trận

Lượng mưa năm

1964

Quế Sơn, Quảng Nam 300 -

1000mm

2.500-3.500mm

1986

Sơn Trà, Quảng Ngãi 500 -

1227mm

2.500-3.500mm

1999

Phú Lộc, Thừa Thiên Huế

gần 1000mm

2.400-3.000mm

6 9 - 2002 Hương Sơn, Hà Tĩnh 500-700mm

2.400-3.20mm

Yếu tố thời gian Sự ảnh hưởng của yếu tố thời gian tới trượt lở sườn dốc

thể hiện ở quá trình lưu biến và quá trình phong hóa Thời gian tồn tại càng lâu thì quá trình phong hóa càng có điều kiện phát triển Bên cạnh đó, khi sườn dốc càng

cao ứng suất trong khối đá càng lớn Nếu ứng suất vượt quá độ bền lâu dài của đá, khối đá gần sườn dốc có thể bị trượt lở sau nhiều năm tồn tại

Các yếu tố nhân sinh Con người là tác nhân quan trọng, làm thay đổi các

điều kiện tự nhiên, làm cho tai biến trượt lở được kích hoạt và mạnh lên ở một số khu vực Đáng kể nhất là nạn phá rừng đàu nguồn các hoạt động kinh tế như làm đường, xây dựng hồ, đập dâng, khai thác khoáng sản, vật liệu xây dựng

III ĐÁNH GIÁ TRƯỢT LỞ, MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ

1 Đánh giá trượt lở

Đánh giá độ ổn định trượt phải là sự đánh giá tổng hợp thường là định tính

và cuối cùng là định lượng [5] Để đánh giá định lượng ổn định trượt có thể sử dụng phương pháp tính chặt chẽ (theo trạng thái ứng suất biến dạng) và phương pháp thực hành theo lý thuyết cân bằng giới hạn

Về nguyên lý, tính toán theo trạng thái ứng suất-biến dạng, cần xuất phát từ luận điểm cho rằng trường ứng suất tại mỗi điểm trong khối đất đá ở bờ dốc phải thoả mãn điều kiện cân bằng tĩnh học (trong điều kiện bài toán động phải tính đến gia tốc dịch chuyển) Như chúng ta thường biết, đất đá ở sườn dốc, trừ một số trường hợp mái dốc được tạo nên do đắp đất đồng chất, thường không đồng nhất, đẳng hướng và do vậy, bức tranh về mối quan hệ ứng suất-biến dạng của cả sườn dốc sẽ trở nên phức tạp, đa dạng tuỳ thuộc vào đặc tính biến dạng của từng nhóm đất đá có mặt trong khu vực Hơn nữa, sườn dốc là một phần của vỏ trái đất, các phân tố trong nó chịu tác dụng của ứng suất trọng lực và các trường ứng suất khác, như ứng suất kiến tạo, ứng suất địa hình Nếu chỉ xét nguyên tác dụng của ứng suất trọng lực thôi, thì bất kỳ một nhóm đất đá nào đó, tuỳ thuộc vào độ sâu từ mặt sườn dốc, cũng có thể ứng xử theo mô hình của vật thể đàn hồi, đàn dẻo, dẻo, chảy,

từ biến Việc mô tả ứng xử thực tế của các nhóm đất đá đó đã trở thành một rào cản khó khắc phục để sử dụng phương pháp tính theo ứng suất-biến dạng Tuy