ổn định mái dốc đá trên tuyến đường cao tốc Nội Bài Lào Cai dài 264km. Tổng hợp công tác khảo sát, tính toán ổn định mái dốc phục vụ thi công. ổn định mái dốc đá trên tuyến đường cao tốc Nội Bài Lào Cai dài 264km.
Trang 1ĐÁNH GIÁ TỔNG QUÁT CÔNG TÁC KHẢO SÁT & TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
PHỤC VỤ THIẾT KẾ THI CÔNG
&
KHẢO SÁT, THIẾT KẾ
VÀ THI CÔNG MÁI DỐC CẮT QUA VÙNG ĐỒI NÚI
Dự án: ĐƯỜNG CAO TỐC NỘI BÀI – LÀO CAI, 264KM
TRAN VAN VIET - MAI TRIEU QUANG
Feb 26th 2013
Trang 2I NHẬN ĐỊNH TỔNG QUÁT SAU CHUYẾN ĐI THỊ SÁT HIỆN TRƯỜNG
TỪ 21 ĐẾN 23 THÁNG 06 NĂM 2011 – NHỮNG ĐỊNH HƯỚNG CƠ BẢN
Đường cao tốc Hà Nội - Lào Cai có điểm đầu là nút giao thông
giữa quốc lộ 2 và đường cao tốc Bắc Thăng Long - Nội Bài (Hà Nội) và
điểm cuối là xã Quang Kim (huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai) Phần lớn đường
cao tốc sẽ đi ven theo bờ sông Hồng Tuyến này đi qua địa bàn 5 tỉnh, thành
phố là Hà Nội, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Yên Bái và Lào Cai, nối với đường cao
tốc Côn Minh - Hà Khẩu của Trung Quốc và là một hợp phần trong dự án
phát triển cơ sở hạ tầng giao thông của Hành lang kinh tế Côn Minh - Hà
Nội - Hải Phòng Điểm đầu tại nút giao thông quốc lộ 18A với quốc lộ 2,
điểm cuối tại xã Quang Kim, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai, vị trí đấu nối với
đường cao tốc Côn Minh-Hà Khẩu (Trung Quốc)
Dự án này khởi công từ quý 3 năm 2009 và dự kiến hoàn thành vào năm 2013
Dự án được thiết kế theo tiêu chuẩn đường cao tốc Mặt cắt ngang giai đoạn I đoạn Nội Bài-Yên Bái đi qua thành
phố Hà Nội, các tỉnh Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Yên Bái gồm 4 làn xe, tốc độ
thiết kế tối đa 100 km/giờ; đoạn Yên Bái-Lào Cai gồm
2 làn xe, tốc độ thiết kế tối đa 80 km/giờ./
Dự án đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai có tổng chiều
dài 264Km, đi qua các tỉnh trung du và đồi núi phía Bắc
Ngoại trừ đoạn đầu đi qua tỉnh Vĩnh Phúc đa số là đường đắp cao trên địa hình tương đối bằng phẳng, các đoạn còn lại qua các tỉnh Phú Thọ, Yên Bái, Lào cai nhiều đoạn cắt qua các đồi thấp hoặc đi ngang qua sườn núi nên có mái dốc đào khá cao, tiềm ẩn nguy cơ sạt lở nếu không có biện pháp xử lý gia cố phù hợp
Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật của Dự án này, do hạn chế về thời gian và số liệu khảo sát nên không có điều kiện làm đủ các khảo sát và kiểm toán cho các đoạn đào sâu và đắp cao Chủ đầu tư đã thống nhất phê duyệt Thiết kế Kỹ thuật với lưu ý rõ là công tác Điều tra Khảo sát bổ sung và tính toán kiểm toán ổn định mái dốc ở các đoạn nhạy cảm này sẽ được Nhà thầu thực hiện trong giai đoạn Thiết kế Bản vẽ thi công và sẽ được thẩm tra bởi Tư vấn Giám sát Quốc tế
Vì một số lý do, công tác này đã không được thực hiện từ đầu Dự án như đáng ra phải làm, để có thể đưa ra được giải pháp tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, khi vấn đề GPMB vẫn còn đang triển khai
Theo bản vẽ điển hình trong thiết kế Kỹ thuật được phê duyệt, mái dốc taluy đào qua đất được thiết
kế 1:1; với các vùng đào qua lớp đá mái dốc được chỉ định là 1:0,5 với một vài biện pháp gia cố được chỉ định trong bản vẽ điển hình từ số H-2-02 đến H-2-06
Với thiết kế điển hình này có hai vấn đề chính cần xem xét
+Với mái dốc cắt qua đá, với chiều cao mái dốc lớn hơn 12m, theo các thông lệ thiết kế và tham khảo trong 22 TCN 4054-05, cần có các mái dốc phù hợp dao động từ 1:0,5 đến 1:1,25 tùy loại
Trang 3đá và mức độ phong hóa (bảng 24 -22 TCN 4054-05 – Độ dốc mái đường đào) Qua khảo sát cho thấy trên Dự án Nội Bài Lào Cai mức độ phong hóa của đá rất khác nhau nên việc áp dụng đại trà 1:0,5 là có nhiều rủi ro trong cả quá trình thi công và khai thác Thực tế trên một số điểm đã xảy ra sạt lở cục bộ trong lớp đá phong hóa với độ dốc taluy đào 1:0,5, thậm chí 1:1
Sạt lở mái dốc đào qua lớp đá phong hóa với độ dốc 1:1
+Với mái dốc cắt qua đất, nhìn chung độ dốc 1:1 áp dụng cho các mái dốc đào dưới 12m về
cơ bản đã được áp dụng cho các tuyến đường trên phạm vi cả nước và trong khu vực các tỉnh tuyến đi qua và được đánh giá là đảm bảo ổn định Tuy nhiên ở một số vị trí mái dốc cao và có các vùng đất không đồng nhất, dễ xói rửa thì cũng tồn tại một số vấn đề cần xem xét Theo khuyến cáo trong bảng
24 trong 22TCN 4054-05, cũng cần tham khảo độ dốc các tuyến đường khu vực xung quanh và tham
khảo áp dụng độ dốc 1:1,25 đối với đất dính
Sạt lở mái dốc đào 1:1 mà nguyên nhân do không làm hệ thống thoát nước tạm trước khi đào
Vào tháng 10 năm 2010, các Nhà thầu A8,A7 và A3 đã tiến hành các khảo sát địa chất bổ sung cho các đoạn đào sâu và đắp cao trong phạm vi Hợp đồng của mình
Vào tháng 2 năm 2011, các Nhà thầu A7 và A8 đã đệ trình Báo cáo tính toán trong đó thông tin rằng hầu hết các đoạn đào sâu hơn 12m đều không đảm bảo ổn định và đã đề ra phương án thiết kế cho một đoạn với 4 giải pháp so sánh
+Giải pháp 1: Đào mái dốc thoải hơn, cụ thể là 1:1,75
Trang 4+Giải pháp 2: Mái dốc dưới cùng vẫn giữ 1:1, trên mái dốc này đặt tường chắn trọng lực cao khoảng 6m, phía trên tường chắn bạt mái dốc 1:1,75 có các cơ 2m
+Giải pháp 3: Đặt tường chắn bê tông cốt thép ở bậc dưới cùng (dạng chữ L) và đào thoải mái dốc phía trên tường chắn thành 1:1,75
+Giải pháp 4: Kết hợp các giải pháp trên một cách phù hợp tùy từng vị trí cụ thể
Tư vấn đã kiểm tra Báo cáo của Nhà thầu và đã tiến hành đi kiểm tra hiện trường các gói thầu A8, A7,A6 và A3 Nhìn chung các Báo cáo của Nhà thầu đều dựa trên số liệu khảo sát không đầy đủ và dùng phương pháp luận không thực tế nên kết quả tính toán không phản ánh được thực trạng công trình, do đó Tư vấn không thể phê duyệt được các đề xuất này
Việc chưa chính thức phê duyệt được Hồ sơ Thiết kế bản vẽ thi công cho các đoạn này đã dẫn đến các bất cập trên công trường do Nhà thầu đã không thể chờ đợi, đã tiến hành đào một số đoạn trên công trường:
+Không thi công được hệ thống thoát nước mái dốc
+Không có biện pháp xử lý các sạt lở cục bộ đã xảy ra, có thể kéo theo hư hỏng diện rộng +Ảnh hưởng đến tiến độ thi công chung do không điều phối đất sang các đoạn đắp
Chính vì vậy một nghiên cứu tổng thể về vấn đề này cần được tiến hành để đưa ra các cách tiếp cận phù hợp với các hướng dẫn cụ thể để các Nhà thầu có thể tiến hành công tác Khảo sát và tính toán ổn định và đệ trình các biện pháp xử lý phù hợp trên cơ sở ưu tiên tận dụng các phương án sẵn có trong Hợp đồng, kiểm soát được cả giá thành và tiến độ thi công
II TỔNG QUÁT CÔNG TÁC KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
NHẬN XÉT NHỮNG “VẤN ĐỀ TỒN TẠI”
Qua nghiên cứu “Báo cáo Kết quả Khảo sát” - nhằm cung cấp bức tranh tổng thể về điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, địa kỹ thuật công trình, các thông số cần thiết phục vụ tính toán ổn định mái dốc và qua đó đề ra biện pháp gia cố-xử lý bảo đảm công trình ổn định – ở một số gói thầu (A8, A6, A3) kết hợp với kết quả sau chuyến đi thị sát thực tế của nhóm cán bộ và chuyên gia kỹ thuật Getinsa, cho phép rút ra một số nhận định sau:
II 1 TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT DỌC TUYẾN ĐƯỜNG
Tìn hiểu về đặc điểm địa chất chung là dữ liệu rất quan trọng phục vụ cho công tác khảo sát, phân tích và nghiên cứu nguyên nhân là mất ổn định mái dốc tuyến đường cắt qua miền đồi núi, qua
đó đề xuất các biện pháp gia cố, bảo vệ thích hợp
Theo bản đồ Địa chất Việt Nam, Tỷ lệ 1: 200 000, Tờ Bắc Quang, thì địa tầng đất đá chủ yếu phát triển thuộc 3 hệ tầng chính:
a) Hệ tầng Sinh Quyền (PR1-2 sq):
- Đây là thành tạo biến chất của đất đá chủ yếu từ đá trầm tích (sét, cát, đá vội) để trở thành các loại đá phiến (phiến 2 mica, phiến thạch anh, phiến hornblen-biotit-epidot, gneiss và ít đá hoa cương
- Hệ tầng này phát triển dọc tuyến đường từ điểm cuối Lao Cai về Yên Bái, địa phận Đông An b) Phức hệ Xóm Giấu (PRxg):
Trang 5- Đây là thành tạo thâm nhập khối Magma với loại đá chủ yếu: Granite microcline, ganite sáng màu, granosyenite
- Trên địa phận Lao Cai, phức hệ Xóm Giấu chỉ phát triển thành các khoảng nhỏ khu vực Sơn
- Trên địa phận Yên Bái hệ tầng này phát triển từ Đông An đến Nghĩa Thái,
e) Hệ tầng Sông Mua và Bản Nguồn (D1 sm-bn)
- Đất đá bao gồm: đá phiến sét, đá quartzit, đá vôi (sm) và phiến sét, bột kết, quartzit (bn)
- Địa phận Yên Bái hai hệ tầng này phát triển chạy song song với Sông Hồng, từ Yên Phú đến Khảm Úc Về tổng thể, hệ tầng nằm cách khá xa song, tuy nhiên nhiều chỗ áp sát sồng, nên có thể một số đoạn đường sẽ cắt qua hệ tầng này
d) Hệ tầng Cổ Phúc (N1 cp)
- Đất đá bao gồm: Cuội kết, sỏi kết, đá phiến sét, sét than, thấu kính than
- Địa phận Yên Bái hai hệ tầng này trên chạy dọc Sông Hồng, song song với hệ tầng Sông Bản Nguồn, phát triển từ Nghĩa Thái qua TP Yên Bái trải về đến Núi Ông
Mua-a) Bản đồ địa chất VN - Đoạn Lào Bai – Yên Bái – Phú Thọ
Hệ Tầng Sinh Quyền
Hệ Tầng
Trang 6b) Bản đồ địa chất VN – Đoạn Lào Cai - Yên Bái
c) Bản đồ địa chất - Đoạn Việt Trì – Nội Bài Hình II.1: Bản đồ địa chất tuyến cao tốc Nội Bài – Lào Cai
e) Hệ tầng Phan Lương (N13 pl)
- Đất đá bao gồm: Tảng kết, cuội kết, sỏi sỏi kết, cát kết, bột kết, sét kết, thấu kính than lignit
- Hệ tầng nổi lên ở khu vực Tứ Mỹ-Cổ Tiết Tam Thanh và dọc dải Phú Sơn – Vật Lại – Kim Sơn Ngoài ra chúng còn có thể nằm sâu ở nhiều khu vực và bị bao phủ bởi Đệ Tứ
c) Trầm tích Đệ Tứ (Q): Xét về nguồn gốc trầm tích có thể phân thành 3 kiểu:
- “Tàn tích” là sản phẩm trầm tích tại chỗ do phong hóa triệt để của đá gốc thành đất Sản phẩm này gọi là “Đất tàn tích” là đới bọc phủ ngoài các đồi núi Kiểu đất này bắt gặp ở tất cả các núi đồi và là đối tượng quan trọng cần nghiên cứu gây ra sạt lở mái dốc
- “Sườn tích” là trầm tích có vận chuyển ngắn của đất đá phong hóa theo sườn và chân đồi nuí – gọi là sản phẩm sườn tích và phát triển trên sườn và chân núi Trong thực tế khó phân tách sản phẩm sườn tích và tàn tích nên người ta hay gộp chung trong mô tả
- “Bồi tích” là sản phẩm trầm tích có vận chuyển của dòng nước, nên có sự chọn lọc trong phân
bố hạt và thường phát triển dưới các thung lũng, dọc thềm sông và vùng đồng bằng
Trang 7 Dọc thềm sông Hồng và các sông suối thung lũng thuộc địa phận từ Lào Cai đến Việt Trì, bồi tích Đệ Tứ thành tạo bởi sạn sỏi, cát bụi, bột sét
Từ Việt Trì đổ về miền Đồng Bằng nói chung và Nội Bài nói riêng, bồi tích Đệ tứ có thể phân thành các hệ tầng: Hệ tầng Lệ Chi-Hà Nội (apQ11-2) tạo thành bởi cuội sỏi, sạn cát Hệ tầng Vĩnh Phúc (amQ13) thành tạo bởi 2 loại đất đặc trưng là sét Vĩnh Phúc và cát sạn Vĩnh Phúc Hệ tầng Hải Hưng (bmQ22) thành tạo đặc trưng bởi các lớp bùn hữu cơ yếu và sét mịn xám xanh Hệ tầng Thái Bình (bmQ23) trẻ nhất, đặc bởi thành tạo cát lẫn ít sạn, cát pha, các
ổ bùn ao hồ hiện đại Các trầm tích này có thể bắt gặp nhiều từ khu vực Vĩnh Yên trở xuống, đặc biệt là khu vực Nội Bài
II.2 TỔNG HỢP CÔNG TÁC KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN
ỔN ĐỊNH MÁI DỐC PHỤC VỤ THIẾT KẾ THI CÔNG
Để phục vụ cho công tác “thiết kế thi công”, ở nhiều gói thầu đã tiến hành công tác khảo sát đất đá nền, với mục đích xác định các điều kiện về đất đá dưới mặt đất (địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn và địa kỹ thuật công trình) và các thông số phục vụ tính toán thiết kế ổn định mái dốc Qua đó, có cơ sở đề ra
biện “pháp gia cố hay xử lý”
cần thiết để bảo vệ mái dốc
của tuyến đường cắt qua miền
đồi núi được ổn định, nhất là ở
các vị trí bất lợi và xung yếu
Tổng hợp các hoạt động nêu
trên đã thực hiện trong thời
gian qua cho phép ra rút ra các
nhận xét và đánh giá như sau
II.2.1 Gói thầu A8
Gói thầu A8 có điểm
đầu từ Km218+040 thuộc huyện Bảo Thắng đến điểm cuối Km244+155 thuộc TP Lào Cai, với tổng chiều dài 26.115 km và 4 làn xe, do Nhà thầu Việt Nam Vinaconex thi công
a) Nhà thầu Vinaconex đã tiến hành khảo sát khá hoàn chỉnh theo đề cương khảo sát được duyệt, theo đó 103 hố khoan đã tiến hành có chiều sâu trung bình 12m, tổng độ sâu khoan 1106m, tổng số mẫu thí nghiệm: 399 ND, 88 XĐ, 108 mẫu đá và 501 thí nghiệm SPT Thông số sử dụng trong tính toán tổng hợp sau
Trang 8Hình II.2: Mặt cắt địa chất đại diện Km 218+820 – A8
- Lớp (2b) Sét pha chứa ít sạn:
Với N30 = 15-30, có thể phân loại thành đất nửa cứng đến cứng (ASTM D1569)
γ = 1.83 tons/m3; Đất tự nhiên: φ = 17015’; C = 24.8 kPa
- Lớp (4a) Sét pha chứa nhiều Sạn Sỏi :
Với N30 = 21, có thể phân loại thành đất nửa cứng (ASTM D1569)
γ = 1.85 tons/m3; Đất tự nhiên : φ = 10026’; C = 15.5 kPa
- Lớp (4b) Dăm sạn, cuội sỏi lẫn mảnh đá, cát bột sét:
Với N30 = 15 – 30, nhưng không lấy được mẫu nguyên dạng để thí nghiệm trong phòng
- Đới đá gốc lớp 6: Đá Granite cứng chắc với sức kháng nén dọc trục qu = 33000kPa
b) Dựa theo kết quả khảo sát Nhà thầu A8 đã tiến hành tính toán ổn định mái dốc tại lý trình
Km 218+820, cho kết quả: FSLC1 = 1.25, FSLC2 = 1.03 → chưa đạt yêu cầu
Trang 9Hình II.3: Các ví dụ tính toán ổn định mái dốc tại Km 218+820 – A8 c) Từ kết quả trên Nhà thầu đã đề xuất các biện pháp gia cố-xử lý mái dốc ở 218+820
Các mái dốc trên chuyển từ 1:1 thành 1/1.75 Còn mái dốc dưới cùng vẫn để 1/1.0 Kết quả tính toán ổn định: FSLC1 = 1.259, FSLC2 = 1.103 (đảm bảo yêu cầu) Phương án này dẫn đến phải giải phóng thêm mặt bằng
Mái dốc phía dưới vẫn giữa nguyên 1/1.0 (trong lớp đá), phía trên mái dốc bố trí tường chắn bê tông Tường chắn bê tông lấy theo thiết kế điển hình 86-06X Phía trên tường chắn các mái dốc được bạt mái thành 1/1.75 Kết quả tính toán ổn định: FSLC1 = 1.312, FSLC2 = 1.140 (đảm bảo yêu cầu) Phương án này không phải giải phóng mặt bằng nhưng thi công phức tạp, chi phí xây dựng lớn và mức độ rủi ro cao
Giải pháp 3: Đặt tường chắn bê tông cốt thép ở bậc dưới cùng (dạng chữ L) và đào thoải mái dốc phía trên tường chắn thành 1:1,75
Giải pháp 4: Kết hợp các giải pháp trên một cách phù hợp tùy từng vị trí cụ thể
Trang 10d) Đến thời điểm này (28/06/2011), gói thầu A8 hầu như đã hoàn thiện công tác khảo sát và tính toán kiểm toán ổn định các mái dốc cao trên 12m Trong Báo cáo kiểm tra ổn định mái dốc Km 218+300 đến km 243+000 và nút giao số 18 (IC.18) lập tháng 4/2011 đã đệ trình và trong 61 vị trí tính toán cho thấy:
Những vị trí mái dốc đạt an toàn theo quy định (Fs ≥ 1.25) bao gồm : Km 219+020, Km 220+250, Km 222+440, Km 224+000, Km 226+180, Km 226+640, Km 227+780, Km 228+296, Km 228+300, Km 229+960, Km 230+000, Km 231+040, Km 232+680, Km 235+860, Km 235+980, Km 236+020, Km 236+040, Km 236+060, Km 240+820, Km 242+693, Km 219+020 (21 vị trí)
Những vị trí mái dốc không đạt an toàn (với Fs = 0.59-1.207 < 1.25) bao gồm : Km 218+920, Km 222+760, Km 222+980, Km 223+140, Km 223+540, Km 223+640, Km 223+720, Km 223+960, Km 224+140, Km 226+260, Km 226+340, Km 226+580, Km 226+760, Km 226+980, Km 227+380, Km 227+888, Km 228+263, Km 228+560, Km 228+580, Km 228+600, Km 228+820, Km 228+900, Km 229+160, Km 229+260, Km 229+300, Km 229+430, Km 229+680, Km 229+720, Km 229+759, Km 229+840, Km 230+400, Km 230+460, Km 231+400, Km 231+600, Km 240+360, Km 240+420, Km 240+660, Km 240+760, Km 241+160, Km 241+240, Km 240+400, Km 242+580, Km 242+600, Km 02+040, Km 01+860, Km 01+960 (47 vị trí)
II.2.2 Gói thầu A6
Gói thầu A6 có 2 phần: Phần tuyến đường
từ lý trình Km109+750 đến Km190+420 và phần
Đường hầm số 9 xuyên qua nú ở lý trình Km
186+200 Gói thầu này chủ yếu thuộc địa phận
Yên Bái, do Nhà thầu Hàn Quốc Doosan thi công
Về ổn định mái dốc, tại đường hầm số 9
này có 2 vấn đề liên quan đến ổn định mái dốc ở 2
phía cửa hầm, đó là:
1 Cửa hầm phía Nam: Cắt mái dốc trên nóc
cửa hầm (xem hình II.4)
a) Theo mô tả trong “Cáo cáo tính toán
ổn định mái dốc”, mái dốc cửa hầm phía Nam đã
tiến hành 04 hố khoan (BTN01 đến 04) sâu nhất
đến 17m, tất cả đều có SPT > 50, không lấy được
mẫu thí nghiệm Có một mẫu R17 ở hố khoan
BTV.04 nhưng lại là đá, không phải đất Thông số
cơ lý lấy trong tính toán được lấy mẫu gần mặt đất,
tuy không đại diện cho mặt trượt, nhưng cũng sử
dụng tính toán như bảng dưới hình II.4
b) Kết quả tính toán ổn định mái dốc của
Nhà thầu thể hiện trên hình II.5, theo đó hệ số an
toàn chống trượt Fs = 1.263 (Bishop) và 1.285 (Janbu)
c) Do muốn tăng hệ số an toàn Fs lên 1.4 để tránh nguy cơ chấn rung do đào hầm có thể nổ mìn, nên Nhà thầu Doosan đã đệ trình giải pháp neo sâu 15m ngàm vào đất đá từ hệ gông giầm BTCT như thể hiện trên hình II.5 Công tác này đến nay đã hoàn tất
Hình II.4: Mái dốc cửa hầm phía Nam
Trang 11Hình II.5: Kết quả tính toán ổn định mái dốc cửa phía Nam
2 Cửa hầm phía Bắc: Cắt mái dốc sườn núi phía phải cửa hầm (xem hình II.6)
a) Theo mô tả trong “Cáo cáo tính toán ổn định mái dốc”, mái dốc cửa hầm phía Bắc đã tiến hành 03 hố khoan (BTN06 đến 08) sâu nhất đến 25m và phần lớn bắt gặp là đá với N > 60 Dự kiến thí nghiệm các mẫu R4, R6 của BTV.6 song cũng là đá nến không thí nghiệm được
b) Tính toán ổn định mái dốc đã sử dụng thông số trong bảng cạnh hình 3, trong đó, thông số lớp 2 thông báo là kết quả thí nghiệm (tuy nhiên không biết lấy ở đâu, vì khoan không lấy được mẫu) Còn các thông số lớp 3a và 3b được thông báo là chuyển đổi theo phần mềm Rocklab-software Kết quả tính toán cho thấy hệ số an toàn chống trượt Fs = 2.198 (Bíhop) và 2.174 (Janbu)
c) Trong báo không nếu lý do, song mái dốc cửa phía Bắc cũng được xử lý Neo sâu 6m, trong đó 3m vào đá, từ hệ gông BTCT như thể hiện trên hình 3
Cần lưu ý: Tại hạng mục ổn định mái dốc hai cửa hầm đều đã được xưt lý bằng neo đến nay
đã hoàn tất, trong khi Nhà thầu vẫn chưa cung cấp “Báo cáo kết quả Khảo sát”, như đề cập trong Báo cáo tính toán ổn định mái dốc
Trang 123 Mái dốc cắt đường gói thầu A6: Bên cạnh tuyến đường hầm, gói thầu A6 tuyến đường cắt mái dốc đồi núi thuộc địa phận Yên Bái Hiện nay Nhà thầu chưa tiến hành khảo sát bổ sung để cung cấp các thông số tính toán kiểm tra ổn định mái dốc, trong khi nhiều đoạn đã thi công đào cắt mái dốc
II.2.3 Gói thầu A7
Gói thầu A7 trải tử lý trình Km 190+420 đến Km 218+040, trên địa phận Tiếp giáp Lào Cai - Yên Bái, do Nhà thầu Quảng Tây Trung Quốc thi công
Lớp 4c) Cát bột kết phong hóa trung bình đến cao, nứt nẻ mạnh (cấp III-IV, R = 20%, RQD = 10%.), mẫu thỏi khá cứng
- Các hố khoan sườn đồi không phát hiện nước ngầm
- Thông số đặc trưng cơ lý: Lớp 3 được xem là nằm trong phạm vi mặt trượt vo giá trị:
Hình II.6: Mái dốc cạnh Cửa Bắc, hầm số 9
Trang 13q u MPa
Ghi chú: thí nghiệm Cắt trực tiếp-cắt nhanh, tương ứng sơ đồ “ứng suất tổng”, φ u – c u
b) Công tính toán ổn định mái dốc:
- Đoan Km 190+420 đến Km 201+000 đã tính toán ổn định mái dốc cho 30 vị trí đào sâu (ĐS)hay đắp cao (ĐC), với kết quả tổng hợp như sau:
Những vị trí mái dốc đạt an toàn theo quy định (Fs ≥ 1.25) bao gồm : Km 190+640 (2 mái ĐS), Km 190+86 (ĐS), Km 191+560 (ĐS), Km 192+790 (ĐS), Km 192+920 (ĐC), Km 193+070 (ĐS), Km 194+480 (ĐC), Km 195+020 (ĐS), Km 195+330 (ĐS), Km 196+460 (ĐC), Km 196+580 (ĐS), Km 196+960 (ĐS), Km 197+400 (ĐS), Km 199+630 (ĐS), Km 200+120 (ĐS),
IC16: Km 000+600 (ĐS), Km 00+400 (ĐS) Tất cả 18 vị trí trong đó có 5 vị trí đắp cao (ĐC) còn lại
13 vị trí đào sâu (ĐS)
Những vị trí mái dốc không đạt an toàn theo quy định (với Fs = < 1.25) bao gồm : Km 191+070 (2 mái dôc ĐS), Km 191+560 ( ĐS), Km 192+090 ( ĐS), Km 192+470 ( ĐS), Km 193+560 ( ĐS), Km 193+89 ( ĐS), Km 194+200 ( ĐS), Km 196+820 ( ĐC), Km 196+960 ( ĐC), Km 197+220 ( ĐS) Tổng số 11 điểm không đạt, trong đó 2 vị trí đắp cao (ĐC) còn lại là đào sâu (ĐS)
c) Đề xuất giải pháp gia cố-xử lý: Chưa đệ trình giải pháp cụ thể
- Theo mô tả trong “Báo cáo khảo sát” thì đoạn này nằm trong hệ tầng Sinh Quyền bao gồm
đá gốc là đá Phiến mica, Gneiss kẹp Phiến mica và Quartzite v… Tuy nhiên, lớp đá gốc trong “Báo
cáo khảo sát” lại mô tả là đá cát bột kết?? /
- Tương tự section trên, trong phạm vi khảo sát bao gồm các lớp đất đá sau: Lớp 1) Đất trồng trọt Lớp 2) Bụi cát – Sét pha cát, xám nâu-xám xanh, dẻo cứng Lớp 3) Cát bụi sét lẫn dăm sạn,, xám nâu-xam xanh, nửa cứng đến cứng Lớp 4a) Cát bột kết phong hóa cao đến triệt để (cấp IV-VI), xám nâu-xam vàng, đất chặt cứng (R = 10%, RQD = 0%, mùn khoan thành dăm cục) Lớp 4b) Cát bột kết phong hóa cao (cấp IV), phong hóa nứt nẻ mạnh đá mềm-đất cứng (R = 15%, RQD = 0-10% Mùn khoan chủ yếu thành dăm cục, thỏi ngắn) Lớp 4c) Cát bột kết phong hóa trung bình đến cao, nứt nẻ mạnh (cấp III-IV, R = 20%, RQD = 10%.), mẫu thỏi khá cứng
- Nước ngầm: Các hố khoan sườn đồi không phát hiện
- Đặc trưng cơ lý:
Trang 14
q u MPa
Thí nghiệm Nén ba trục (2 mẫu, độ sâu
4 – 6m, tương ứng lớp lớp 3 và 2 Hữu hiệu: φ’ , C’ 20 11
d) Công tính toán ổn định mái dốc:
- Km 201+000 đến Km 207+000 (chưa nhận được báo cáo tính toán)
2 Section 3 từ Km 207 +00 đến Km 218 + 040
a) Công tác khảo sát:
- Báo cáo khảo sát ĐCCT đoạn Km 207+000 đến Km 218+000 lập tháng 10/2010 (sửa lần 2)
có thuyết minh, trụ hố khoan, mặt cắt ĐCCT, các biểu bảng thí nghiệm hiện trường và trong phòng Bảng tổng hợp cho thấy đã tiến hành 44 hố khoan, với độ sâu từ 10m đến 32m, tổng độ sâu khoan 637m, trong đó khgoan đất 100.5m đất, 2.5m đất-đá phong hóa cao và 230m đá cứng Thí nghiệm
142 mẫu ND, 24 XĐ và 16 mẫu đá, … SPT
- Theo mô tả trong “Báo cáo khảo sát” thì đoạn này nằm trong hệ tầng Sinh Quyền bao gồm
đá gốc là đá Phiến mica, Gneiss kẹp Phiến mica và Quartzite v… Một số hố khoan gặp đá gốc được
mô tả là Quartzite
- Các lớp đất đá sau: Lớp 1) Đất trồng trọt Lớp 2) Sét gấy, xám nâu-xám đne, dẻo mềm Lớp 3) Sét gầy, màu nâu vàng, dỏe cứng-nửa cứng Lớp 3a) Cát-sét bụi (Cát pha), màu xám nâu-xám tro, dẻo Lớp 4) Sét gầy lẫn dăm cục, cát sạn trạng thái nửa cứng-cứng Sản phẩm phong hóa triệt để đá gốc? Lớp 5a) Cát cấp phối tốt lẫn bụi, chặt Lớp 5a) Cuội sỏi lẫn sạn cát Sản phẩm phong hóa đá gốc Lớp 6) Đá Quartzite, màu xám xanh, phong hóa nhẹ, nưuts nẻ mạnh, cứng chắc cấp IV-VI Lớp 7) Đá cát kết, màu xám đen, phong hóa vừa, độ cứng cấp IV-VI
- Hầu hết các hố khoan không bắt gặp nước dưới đất
Q u MPa
Lớp 5: Cát – cuội sỏi Không thí nghiệm
-
Ghi chú: Thí nghiệm Cắt trực tiếp-cắt nhanh, tương ứng sơ đồ “ứng suất tổng”, φ u – c u Thí nghiệm Nén ba trục CU, cho sơ đồ “ứng suất hữu hiệu, φ’ – c’
Trang 15số 15 điểm không đạt
Biện pháp gia cố-xử lý: Hiện Nhà thầu chưa đưa ra biện pháp gia cố xử lý
Hình II.8: Vài ví dụ về kết quả tính toán ổn định mái dốc Section 3, A7
II.2.4 Gói thầu A3
Gói thầu A3 trải từ lý trình Km 48+360 đến Km 80+00, nằm chủyếu trên địa bàn Vĩnh Phú,
do Nhà thầu Posco E&C Hàn Quốc thi công
a) Công tác khảo sát: Một “Báo cáo Khảo sát ĐCCT” do nhà thầu tiến hành và cung cấp cho thấy, gói thầu A3 đã tiến hành 27 hố khoan chạy dọc tuyến, trong đó có đầy đủ mặt bằng bố trí khoan, các trụ hố khoan và mặt cắt, các biểu bảng thí nghiệm hiện trường và trong phòng Một mặt cắt ngang ĐCCT đại diện thể hiện trên hình II.9 và tổng hợp đặc trưng cơ lý các lớp đất thể hiện trong bảng sau
Trang 16Hình II.9: Một mặt cắt ĐCCT đại diện gói A3
4 Lớp 4a: Sét kết, phong hóa cao, xám
vàng-xám xanh, lõi sét cứng Bão hòa
1.85
5 Lớp 4b: Sét kết-cát kết, phong hóa cao,
xám vàng-xám xanh, lõi đá đá gốc mềm Bão hòa
Km 74+330-390 (ĐS); Km 74+560-610 (ĐS); Km 74+810-870 (ĐS); Km 76+480-530 (ĐS) Tất cả
13 vị trí
Những vị trí mái dốc không đạt an toàn theo quy định (với Fs = < 1.25) và hạ mái dốc
từ V:H = 1:1 xuống 1:1.25 thì đạt Fs ≥ 1.25, đó là: Km 56+620-720; Km 61+210-350 (2 vị trí)
Trang 17c) Giải pháp gia cố-xử lý: Một số vị trí kiểm tóan cho hệ số an toàn thấp hơn giới hạn, được kiến nghị xử lý bằng cách hạ mái dốc từ 1: 1 xuông 1:1.25 bảo đảm giới hạn an toàn
Hình II.10: Ví dụ tính toán một số vị trí tại A3
II.3 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ TỔNG QUÁT CÔNG TÁC KHẢO SÁT
VÀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÃ TIẾN HÀNH
Qua nghiên cứu công tác kết quả công tác khảo sát, tính toán kiểm toán ổn định mái dốc và đề xuất giải pháp gia cố xử lý bảo đảm ổn định mái dốc cắt qua các sườn đồi núi xung yếu ở một số gói thầu nêu trên, cho phép ta rút ra các nhận xét và đánh giá tổng quát chung như sau:
A3, Km61+211-Km61+350, V : H = 1.25, Fs = 1.262 OK
A3, Km56+190-Km56+270, V : H = 1:1, Fs = 1.269
Hình 2 xxx
Hình 2 xxx
Trang 18II.3.1 Về công tác khảo sát
Tất cả các “Báo cáo kết quả khảo sát ĐCCT” để cung cấp địa tầng và thông số cơ lý phục vụ cho tính toán ổn định mái dốc đều có nhiều mặt hạn chế và thiếu số liệu nhu sau:
1) Công tác khảo sát mới tiến hành và trình bầy kết quả của phần khoan và thí nghiệm Thiếu một hoạt động rất quan trọng là “Đo vẽ ĐCCT” ở các vệt lộ, cát hố đào thăm dó và đào cắt mái dốc sườn núi để hoàn thiện bức tranh về địa tầng và xác định thông số cần thiết phục vụ tính toán ổn định mái dốc Đó là các thông tin về mức độ phong hóa (chia thành các cấp độ) và mức độ nứt nẻ, đưta gẫy (theo các tập có thế nằm, hướng cắm, khoảng cách, độ hở và chắt lấp nhét) của đất đá trên mặt cắt mái dốc cần phân tích
2) Việc mô tả, phân chia địa tầng các lớp đất phần lớn dựa theo phân loại đất của “đất trầm tích” (theo phân bố hạt và độ dẻo dính), mà bỏ qua phân loại đất theo nguồn gốc (tàn tích, sườn tích với bồi tích) và đặc biệt phân loại đá theo “cấp độ phong hóa và nứt nẻ” Từ đó, đã không phân được thành đới phủ (đất tàn tích hay đá phong hóa cao mềm yếu) với đới đá gốc (phong hóa yếu nên cứng chắc) “Mặt trượt” chủ yếu của mái dốc sườn đồi núi là xẩy ra ở mặt tiếp súc cửa 2 đới này
3) Về thông số cơ lý các lớp đất chỉ tiến hành thí nghiệm cắt nhanh-cắt trực tiếp (DST-UU), nên sức kháng cắt cung cấp là theo sơ đồ “ứng suất tổng-total stress” với giá trị thông số (φu, cu) nhỏ hơn nhiều so với “ứng suất hữu hiệu” (φ’, c’) Trong khi đó, tính toán ổn định mái dốc sử dụng phương pháp Bishop cần sử dụng sức kháng cắt ở “ứng suất hữu hiệu” (φ’, c’ được xác định bằng nén 3 trục sơ đồ CD-CU) cho giá trị lớn hơn nhiều
4) Về điều kiện sử dụng thông số sức kháng cắt bão hòa: Hầu hết các hố khoan bố trí trên sườn đồi núi thể hiện trong báo cáo khảo sát đều mô tả không có mực nước đưới đất Tuy nhiên, trong báo cáo khảo sát đã không mô tả, phân tích và đánh giá khả năng “chứa nước” để của các lớp đất đá qua đó có nhận định về mực nước có thể vào mùa mưa và mùa khô, đặc biệt là các lớp đất đá nằm trong phạm vi mặt trượt Do đó, không thể phân biệt điều kiện bão hòa của các lớp đất đá với điều kiện tự nhiên “bất lợi nhất” là vào mừa mưa
II.3.2 Về công tác phân tích và tính toán ổn định mái dốc
a) Về phân tích mặt trượt khả năng
- Dường như tính toán chỉ thuần túy dựa vào mặt cắt địa tầng theo khoan để lập “mô hình mặt cắt tính toán Không kết hợp với đo vẽ ĐCCT để lập mô hình mặt cắt mái dốc sườn đồi núi, qua đó xác định được “mặt trượt tiềm năng” sát thực tế nhất
- Tất cả các tính toán đều lấy theo mô hình “trượt cung tròn” với mọi loại đất đá, trong khi kiểu trượt này chỉ phù hợp với mái dốc trong đất đá tương đối đồng nhất Trong khi đó nhiều cung trượt cắt qua các lớp đất có đặc tính khác nhau một cách khiên cưỡng trong khi quy luật trượt luôn xảy ra với nơi yếu nhất
- Không phân tích để xác các kiểu mặt trượt thực tế có thể xảy ra ở vùng đồi núi tùy theo cấu trúc địa chất như: Trượt dịch chuyển có thể xảy ra theo mặt tiếp giáp giữa đới phủ và nền đá gốc; theo các mặt phân lớp, nứt nẻ-đứt gẫy và trượt “hình nêm” theo hai hệ nứt nẻ khác nhau
- Đặc biệt là không yêu cầu tiến hành đo vẽ ĐCCT để xác định loại đá mức độ phong hóa và các họ nứt nẻ-đứt gấy, là yếu tố rất quan trọng trong biệc đánh giá khả năng trượt tong thể mái dốc
Trang 19b) Về thông số đặc trưng đất đá áp dụng trong tính toán
Các báo cáo tính toán ổn định mái dốc đều công bố sử dụng phương pháp Bishop, song 2 điều kiện cơ bản của phương pháp đã bỏ qua, đó là:
- Phương pháp bắt buộc phải sử dụng trong điều kiện “ứng suất hữu hiệu” với thông số φ’, c’ trong khi tính toán sử dụng φ, c của thí nghiệm “cắt trực tiếp-cắt nhanh”, tương ứng “ứng suất tổng” cung cấp giá trị φu, cu
- Xác định “mực nước” dưới đất nằm dọc mặt trượt để đánh giá hiệu ứng đẩy nổi (u) tác động vào ổn định mái dốc và quyết định sử dụng thông số tự nhiên hay bão hòa
c) Kết quả tính toán ổn định mái dốc.
- Do các nguyên nhân nêu trên, kết quả tính toán ổn định mái dốc ở cát mặt cắt mái dốc cao trên 12m cho thấy trên một nửa là không đạt giới hạn thiết kế (Fs < 1.25) Đây có thể là kết quả chưa chính xác, phản ảnh đúng thực tế
- Qua các mô hình tính toán cho thấy các Nhà thầu chỉ phân tích mặt trượt cung tròn cục bộ, phần lớn ở mái dốc của lớp đất phủ Chưa có tiến hành phân tích các kiểu “trượt tiềm năng khác” như: + Trượt tổng thể giữa2 đới phong hóa-tàn tích và đá gốc + Trượt mái dốc theo “mặt phẳng” dọc theo xu hướng chủ đạo “nứt nẻ bất lơi” + Trượt mái dốc “dạng nêm” theo 2 xu hướng nứt nẻ-đứt gẫy
II.4 SƠ BỘ NHẬN XÉT MỘT SỐ MÁI DỐC CẮT NÚI ĐÃ KHAI ĐÀO CỦA DỰ ÁN
Trong chuyến đi “thị sát thực địa” của nhóm cán bộ và chuyên gia kỹ thuật Core Team thuộc
Tư vấn Giám sát Getinsa, dưới sự lãnh đạo của Phó Tư vấn trưởng ông Mai Triệu Quang cùng các thành viên: Chuyên gia Địa kỹ thuật Trần Văn Việt, Chuyên gia Địa chất Oscar Ruiz và Kỹ sư ĐCCT Trần Mạnh Hùng, tiến hành từ 21 đến 23 tháng 6 năm 2011 Đoàn đã tiến hành thị sát, nghiên cứu các vêt lộ khai đào mái dốc sườn trên 15 vị trí điển hỉnh, có chiều cao cắt mái dốc từ 12m lên đến 20m, thuộc các gói thầu A8, A7, A6, A3 và trải từ Lào Cai qua Yên Bái về Việt Trì Kết quả chuyến thị sát đã rút ra được một số nhận định cơ bản sau:
1) Về địa chất:
a) Gói thầu A8: Địa phận Lào Cai
- Đá Granite bắt gặp ở một số mặt cắt, bị phong hóa thành 3 đới chính: Đới đất tàn tích phủ ngoài, dạng sét bụi chứa dăm sạn, dày 3-7, màu nâu gụ xám, dẻo cứng nửa cứng Đới đá gốc phong hóa cao, thành dạng “đất cứng-đá mềm”, phát triển tiếp theo đến sát chân hoặc sâu hơn mái dốc (mặt đường) Nền đá gốc Granite có mức độ trung bình đến nhẹ, thành các khối và tảng đá cứng chấc, bắt gặp ở một số vị trí gần chân mái dốc
- Đá Phiến mica xen kẹp Gneiss bắt gặp phần lớn địa phận còn lại Đới đất tàn tích dảy 3-5m
phủ trên Tiếp theo là đới phong hóa cao dạng “đất cứng-đá mềm” dày khoảng 3-4m, Dưới đó bắt
gặp đới phong hóa trung bình khá cứng chắc
b) Gói thầu A7: Địa phận Lào Cai tiếp Giáp Yên Bái
Đá Phiến mica xen kẹp Gneiss bắt gặp phần lớn mặt cắt Đới đất tàn tích dảy 3-5m phủ trên
Tiếp theo là đới phong hóa cao dạng “đất cứng-đá mềm” dày khoảng 3-4m, Dưới đó bắt gặp đới
phong hóa trung bình khá cứng chắc
c) Gói thầu A6: Nằm trên địa phận tỉnh Yến Bái
Trang 20- Hầm số 9: Cửa phía Nam bắt gặp đá Phiến 2 Mi-ca Đới tàn tích dày 3-5m phủ trên Tiếp theo
là đới phong hóa cao thành đá phiến mềm yếu phát triển đến đáy hầm Không bắt gặp đá cứng
Cửa phía Bắc gặp đá Gnaiss kẹp Phiến Mica Đới đất tàn tích dảy 3-5m phủ trên Tiếp theo là đới phong hóa cao dạng “đất cứng-đá mềm” dày khoảng 3-4m, Dưới đó bắt gặp đới phong hóa trung bình khá cứng chắc
- Một số mặt cắt tuyến đường đã khai đào bắt gặp chủ yếu đá Gneis kẹp Micaschist với các đới phong hóa tương tự như trên
d) Gói thầu A3: Nắm trên địa phận tỉnh Vĩnh Phú, từ Phú Thọ đến Việt Trì
- Đá mềm sét bột kết thuộc trầm tích Neogene bắt gặp trên dọc tuyến với sạng đồi bát úp Đá mềm như đất sét bột có trạng thái từ dẻo cứng phía ngoài đến cứng dần hơn theo chiều sâu Loại đá này bắt gặp trên bề mặt hầu hết tuyến đường cắt qua
- Đá cuội tảng kết kẹp cát sạn kết nằm sâu và phát hiện ở khu vực cầu qua Sông Hồng thuộc địa phận Phú Thọ
2) Tình trạng các mái dốc đã khai đào:
a) Tại các gói thầu A8, A7, A6:
- Các mái dốc tại các vị trí đã khai đào trong đá Granite và đá Biến chất loại Phiến Gneiss đều bắt gặp hiện tượng sạt lở cục bộ ở một số bậc “thềm cắt cơ” mái dốc
mica Chưa phát hiện hiện tượng hay nguy cơ trượt mái dốc tổng thể các mái dốc với mặt trượt từ đỉnh đến chân dốc
- Nguyên nhân sạt lở cục bộ là do vấn đề thi công thoát nước không đúng quy trình và sau đó gặp trời mưa gây ra sạt lở Sản phẩm phong hóa cao của đá Granite và đá biến chất Phiến mica là khá nhậy cảm với nước, nên đễ bị sạt lở khi mưa, nếu không có biện pháp bảo vệ sau khi khai mở
b) Tại các gói thầu A3:
- Một số mái dốc khai đào và cắt góc gốc theo thiết kế cho thấy khá ổn định Một số vị trí khai đào cắt mái dốc khá đứng song vẫn ổn định
- Nhìn chung tuyến đường thuộc gói thầu này cắt mái dốc trên đá bột sét mềm, không chứa nước nên thi công thuận tiện và mái dốc nhìn chung là ổn định
c) Kiến nghị chung:
- Cần thi công hệ thống thoát nước và có biện pháp bảo vệ mái dốc ngay sau khi khai đào Không để hiện tượng trượt lở mái dốc cục bộ trên sườn mái dốc, trên các bậc thềm cắt cơ xảy ra hay phát triển – nhất là khi mùa mưa đến – để tránh từ “sạt lở cục bộ” phá triển thành “trượt tổng thể” sẽ làn tình hình phức tạp hơn nhiều
- Cần phân tích và đánh giá khă năng trượt mái dốc “tổng thể” - từ đỉnh dốc xuống chân dốc hay sâu hơn về phía thung lũng - do trượt đới phong hóa cao phủ ngoài và nền đá gốc hay do hệ thống bất liên tục (nứt nẻ-đứt gẫy-phân lớp-phân phiến) có thế nằm và hướng cắm bất lợi (cùng hướng mái dốc)
Trang 21III CÁC VẤN ĐỀ TRONG KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
VÙNG ĐỒI NÚI
- Mái dốc ở sườn đồi núi được hình thành trong tự nhiên là chịu một quá trình liên hoàn “bào mòn - rửa trôi - phong hóa - bao phủ” để “tự điều chỉnh” trong trạng thái “ổn định cân bằng động” Nghĩa là khi mất trạng thái cân bằng trên thì mái dốc sẽ “tự sạt lở” và khôi phục cân bằng và tái tạo quá trình
- Khi ta cắt mái dốc sườn đồi núi, đương nhiên, làm giảm trạng thái “ổn định” đó theo hướng: giảm hệ số an toàn chống trượt (Fs), làm mất chế độ bao phủ, làm tăng các quá trình phong hóa, bào mòn, rửa trôi
- Nguyên lý thiết kế ổn định khi cắt mái dốc qua sườn đồi núi là phải bảo đảm đến hệ số an toàn chống trượt đến giới hạn quy định (Fs ≥ 1.25 trong trường hợp dự án), có biện pháp bảo vệ tránh gia tăng các quá trình phong hóa, bào mòn, rửa trôi và trả lại hay thay thế chế độ báo phủ
III.1 ĐẶC ĐIỂM TRƯỢT MÁI DỐC CẮT
ĐƯỜNG MIỀN ĐỒI NÚI
Khác với mái dốc “đắp đường” trên miền
đồng bằng, mái dốc “cắt đường” miền đồi núi có
2) Từ đặc diểm trên dẫn đến có nhiều
“kiểu mặt trượt” khác nhau khi cắt mái dốc đường
và trong thực tế người ta đã tổng hợp thành 6 kiểu
chính, như thể hiện trên hình III.1 (Theo L
Richard et al.) [6, 7]
a) Kiểu “trượt vòng cung” của mái dốc
miền đồi núi thường chỉ gặp ở đất đá phi cấu trúc
của đới phủ, của đới đá phong hóa cao hay mái
dốc rất cao của loại đá nứ nẻ mạnh và hẹp
Trượt “cung tròn” có thể xảy ra ở khối đá
có mức độ nứt nẻ quá mạnh đến nỗi có thể xem
như “nát vụn” đồng nhất và đẳng hướng
b) Trượt “mặt phẳng” thường xảy ra mái
dốc đất đá mà quá trình trượt xảy ra trên một mặt
phẳng duy nhất với các điều kiện là độ nghiêng
mặt trượt nhỏ hơn độ nghiêng mặt mái dốc mặt
trượt hướng về biên khối trượt Các kiểu trượt này
hay xảy ra ở mặt tiếp xúc đới phủ và đá gốc hoặc
mặt phân lớp đá trầm tích
c) Trượt “dạng nêm” xảy ra khi khối đất
đá tạo ra từ 2 mặt phẳng đứt gẫy
d) Với nhiều khối đã tác động vào nhau gây dạng “trượt khối chủ động-bị động”
e) Trượt “lăn đỉnh” xảy ra ở mắt quá dốc và đá “nứt nẻ đa phương”
4) Từ các đặc điểm nêu trên hai yếu tố rất quan trọng liên quan đến tính toán và đánh giá ổn định mái dốc, đó là:
Hình III.1: Ví dụ các kiểu trượt mái
dốc miền đồi núi
Trượt vòng cung - Rotational failure
Trượt dịch chuyển – Translation failure
Trượt dịch chuyển Translation failure
Trượt lăn rơi đỉnh Topling failure
a) Trượt cung tròn b) Trượt cung không tròn
c) Trượt mặt phẳng d) Trượt khối active & pasive
e) Trượt hìn nêm
f) Trượt lở đỉnh
Trang 22a) Cần ap dụng các phương pháp khảo sát và thăm dò thích hợp để lột tả được bản chất địa tầng và phân tích và xác định các “kiểu mặt trượt khả năng”
b) Cần áp dụng các phương pháp lấy mẫu và thí nghiệm thích hợp để xác định được thông số sức kháng khả dĩ đại diện cho mặt trượt để áp dụng trong tính toán
c) Nhìn chung đánh giá chính xác mức độ ổn định mái dốc miền đồi núi là phức tạp và khó khăn và “back analysis” là kênh quan trọng cần tham khảo trong đánh giá
III.2 ĐẶC ĐIỂM KHẢO SÁT MÁI DỐC CẮT ĐƯỜNG MIỀN ĐỒI NÚI
III.2.1 Phương pháp khảo sát
Phương pháp khảo sát phục vụ cho đánh giá mái dốc đường trong miền đồi núi – nơi có nhiều nguy cơ xảy ra trượt lở mái dốc – được đề cập khá kỹ trong triêu chuẩn Việt Nam 22 TCN 171 – 87
“Quy trình khảo sát địa chất công trình và thiết kế biện pháp ổn định Nền đường vùng có hoạt động trượt, sụt lở” Đây là tiêu chuẩn biên soạn từ tiêu chuẩn Liên Xô cũ song nhiều điểm tương đồng với tải liệu lỹ thuật từ các nước phát triển Âu Mỹ hiện nay, trình bầy sau đây [6]
Theo Glossop L., các phương pháp khảo sát áp dụng cho từng trường hợp phụ thuộc mức độ phức tạp và quy mô mái dốc, điều kiện hiện trường và đặc điểm địa chất Một số hay nhiều các
phương pháp khảo sát sau thường áp dụng mái dốc sườn đồi núi [6, 7]:
- Công tác “Điều tra ban đầu” không thể thiếu: Đo vẽ ĐCCT, đo đạc địa hình, chụp ảnh hàng không, nghiên cứu các công trình có trước và lân cận, nghiên cứu các công trình đào, lịch sử đứt gẫy kiến tạo hoạt động hoặc núi lửa v.v… Công tác đo vẽ ĐCCT đặc biệt hữu ích khi đi đo vẽ chi tiết các
“vệt lộ”, qua đó dựng lên được bức tranh khá sát thực về đặc điểm đất đá, đặc biệt phân biệt “đới phủ” với nền “đá gốc”
- Phương pháp thăm dò địa vật lý (Điện, seismic, trọng trường ….)
- Phương pháp khoan (khoan xoay phá đáy, khoan lấy lõi) Đây là phương pháp hữu hiệu thăm dò sâu, lấy các lõi mô tả địa tầng và thí nghiệm trong phòng, xác định tỷ lệ RQD đánh giá mức
độ nứt nẻ phong hóa
- Hố đào, hào đào (đào thủ công, máy máy, khoan rung, nổ mìn…) Đây là các phương pháp đặc biệt hữu ích cung cấp lượng lớn thong tin về địa tằng, bản chất đất đá, hướng và thế nằm phân lớp, đứt gẫy, nứt nẻ và mức độ phọng hóa Ngoài ra có thể láy mẫu khối nguyên dạng thí nghiệm trong phòng
- Đào tunnel chỉ sư dụng trong trường hợp đặc biệt với đập thủy lợi
- Khoan đường kính lớn
III.2.2 Phương pháp lấy mẫu
- Mẫu nguyên dạng trong hố khoan (đất dính)
- Mẫu lõi khoan (với đá khối, đất đá dính chặt cứng)
- Mẫu xáo động trong hố khoan và ống đóng SPT (đá phong hóa, nứt nẻ, đất rời loại cát sạn sỏi)
- “Mẫu khối” trong hố đào
III.2.3 Dữ liệu “chìa khóa” cho công tác thiết kế mái dốc sườn đồi núi đá [7]
Công tác khảo sát phải cung cấp được được “tối đa có thể” các dữ liệu về đặc tính “bất liên tục-discontinuities” hiện diện trên khối đá Đặc trưng này nói chung là “chìa khóa” trong các thông tin cần thiết cho việc thiết kế thành công ổn định mái dốc Việc thiết kế mái dốc yêu cầu, trước tiên,
là thiết lập được mối quan hệ không gian của các “bất liên tục” sao cho các “kiểu mặt trượt” phải
Trang 23được xác định và phân tích, sau đó, xác định các yếu tố tác động đến “sức kháng cắt” của khối đá sao cho một “giá trị khả dĩ” có thể sử dụng trong tính toán ổn định mái dốc
III.2.4 Vấn đề sức kháng cắt với đá phong hóa - nứt nẻ
Theo Ritcharss [7] sức kháng cắt loại đá nứt nẻ nói chung (jointed rock) là sự kết hợp của 2 thành phần:
- Một phần là sức kháng ma sát cơ sở của bề mặt
nứt nẻ Góc ma sát cơ sở này được xác định trên bề mặt
phẳng và nhẵn của vật liệu đá Nhìn chung giá trị của đó
tương ứng với “sức kháng cắt dư”, nghĩa là ở trạng thái
khi cắt đã bị trượt
- Một phần sức kháng phụ thêm do mức độ “gồ
ghề-thô ráp” của bề mặt nứt nẻ Đặc điểm bề mặt kiểu
này cho một giá trị “lực dính biểu kiến” hoặc là gia tăng
góc ma sát trong mặt tiếp sức giữa các nứt nẻ
Mẫu hình đơn giản sức kháng cắt đá nứt nẻ (hình
III.2) sẽ trở nên phức tạp khi các nứt nẻ đo lại bị tác động
quá trình phong hóa, lấp nhét hoặc nứt nẻ hở không lien
tục
Yếu tố chủ yếu là suy yếu sức kháng cắt của đá
nứt nẻ-phong hóa là suy giảm “sức kháng nén” Barton
[x] chứng minh được rằng sức kháng nén đá nứt nẻ phong hóa cho giá trị gần đúng khi lấy sức kháng nén đá tươi chia cho 4
Còn Deere & Patton [7] đã tổng hợp các hiệu ứng chính của phong hóa tác động vào sức kháng trượt như sau:
a) Sự suy giảm khá mạnh mẽ sức kháng cắt ở mức độ ứng suất cao
b) Sự suy giảm áp lực nén (normal stress level) ở đó kiểu trượt ban đầu đã chuyển từ trượt lên cắt trên toàn bộ khối
Bên cạnh là suy yếu sức kháng nén đá, quá trình phong hóa còn làm thay đổi bản chất góc ma sát của đá do sực chuyển hóa khoáng vật Số liệu sức kháng cắt của đá phong hóa được tổng hợp trong bảng III.1 [7]
Hình III.2
