Nghiên cứu đánh giá tai biến trượt lở phục vụ quy hoạch và phát triển hệ thống giao thông đường bộ ở lưu vực sông Cầu thuộc tỉnh Bắc Kạn

Landslides in Bac Kan c a ll happen when the amount o f rainfall is 180mm continuously Landslides o f natural slopes in Binh Dilil] call only occur when ram fall mak[r]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỂ TÀI

N G H IÊ N C Ứ U Đ Á N H G IÁ T A I B IỂ N T R Ư Ơ T L Ở •

PH U C V U Q U Y H O A C H V À P H Á T T R IỀ N HÊ • • • •

S Ồ N G C À U T H U Ố C T ỈN H B Ắ C K A N• •

Đ È TÀI N G H IÊN cứu K H O A H Ọ C Đ Ậ C BIỆT

M ã số: Q G 0 8 1 6

C hủ trì đề tài: T S Đ Ỏ M IN H Đ Ứ C

Đ A I H O C Q U O C G iA HM N Ọ I TRUNG TÂM THÔNG TIN THU VIÊN

_ J 2 r / AOO/t

Hà N ộ i

-2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIÉN TRƯỢT LỞ

THUỘC TỈNH BẮC KẠN

ĐÈ TÀI NGHIÊN cứ u KHOA HỌC ĐẬC BIỆT

CÁP ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

M ã số: Q G 0 8 1 6

CHỦ TRÌ: TS Đ ỗ MINH ĐỨC CÁN BỘ THAM GIA:

M Ụ C L Ụ C

Trang

2.2 Tổng quan về các phương pháp nghiên cứu đánh giá trượt lở 19

6.1 Các giải pháp nâng cao độ ổn định các tuyến giao th ô n g 74

1

6.3 X ác định hành lang an toàn đối với trượt lở bờ dốc 80

TÓM TẮT

a T ên đ ề tà i

N g h iê n cứ u đ á n h g iá ta i b iế n trư ợ t lở p h ụ c v ụ q u y h o ạ c h v à p h á t triê n hệ

th ố n g g iao th ô n g đ ư ờ n g b ộ ở lư u v ự c sô n g c ầ u th u ộ c tỉn h B ắc K ạ n

1 L àm sán g tỏ đ iều k iệ n đ ịa ch ất, đ ịa k ỹ th u ậ t v à các n g u y ê n n h â n gây trư ợ t

lở trên các tu y ến đ ư ờ n g bộ ở lưu v ự c sô n g c ầ u tỉn h B ắc K ạ n , đặc b iệ t là

2 Đ ã là m rõ các y ế u tố đ iều k iệ n v à n g u y ê n n h â n k ích h o ạ t h iệ n tư ợ n g trư ợ t lở.

3 X á c đ ịn h n g ư ỡ n g lư ợ n g m ư a g iớ i h ạ n g â y trư ợ t lờ trê n c ơ s ở tín h to án

MỞ ĐẦU

Ở Việt Nam vấn đề trượt lở bờ dốc là hiện tượng phổ biến, đặc biệt là các tinh miền núi Trượt lở bờ dốc thường có liên quan chặt chẽ đên các yêu tô vê tự nhiên như địa chất, địa hình, khí hậu, lớp phủ thực vật và hoạt động nhân sinh Hiện tượng trượt lở xảy ra đặc biệt nghiêm trọng vào mùa m ưa lũ, thường gây ra những thiệt hại không những ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển kinh tế xã hội mà còn

đe doạ đến cả tính mạng con người

Bắc Kạn là một tình miền núi vùng cao thuộc đông bắc Việt Nam, diện tích

tự nhiên 4.795, 54 km2, trải dài từ 21° 47' đến 22°43' v ĩ độ bắc và 104° 47' đến 106° 14' kinh độ đông Phía bắc tinh Bẳc Kạn giáp tỉnh Cao Bằng, phía nam giáp Thái Nguyên, phía tây giáp Tuyên Quang và phía đông giáp Lạng Sơn Tỉnh Bắc Kạn thuộc khu vực có cấu trúc phức tạp, nằm trong miền uốn nếp đông bấc, theo đai uốn nếp Paleozoi ven ria khối nền Trung Hoa Lãnh thổ tỉnh Bắc Kạn chủ yếu thuộc về ven rìa phía đông đới cấu trúc Lô Gâm, có ranh giới với đới Sông Hiến qua đút gẫy phân đới quốc lộ 3 Do cấu trúc địa chất phức tạp, đặc biệt là các hoạt động tân kiến tạo, đã tạo ra sự phân cắt địa hình mạnh mẽ, tạo các m ương xói, khe hẻm, thềm sông, sườn dốc đã dẫn đến hình thành các khối trượt trọng lực

Trên thực tế ở lưu vực Sông c ầ u thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn đã xảy ra nhiều vụ trượt lở lớn như trên quốc lộ 3 vào mùa mưa năm 1992, tại toạ độ 22°03' 06" vĩ độ bắc, 105° 52' 36" kinh độ đông và tại km 210+800 ngày 05/7/1993 đã gây trượt lở mạnh, khối trượt có quy mô lớn 23000 m3, kéo dài trên đoạn đường 40-60m Vụ trượt lờ này đã gây ách tắc hoàn toàn giao thông ở địa điểm này trong thòi gian dài Trong cơn bão số 2 năm

2 0 0 1, mưa lớn, nước lũ dâng cao, đã gây ngập lụt ở nhiều nơi và gây trượt lở ở 11 điểm với khối lượng đất đá sạt 16.000m3 và đã gây ách tấc giao thông trên quốc lộ 3 đoạn Chợ Mới đi thị xã Bắc Kạn và thị xã Bắc Kạn đi Chợ Đồn Ước tính thiệt hại ban đầu về

đường giao thông khoảng 2,68 tỷ đồng (Theo tin cùa VASC ngày 05/7/2001).

Tuy vậy cho đen nay việc điều tra, đánh giá cũng như đề xuất các giải pháp chống trượt lở bờ dốc ở lưu vực sông c ầ u thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn nói chung

chưa được nghiên cứu chi tiết và đầy đủ Xuất phát từ thực tế này đề tài “Nghiên cứu đánh giá ta i biến trư ợt lở p h ụ c vụ quy hoạch và p h á t triển hệ tlĩống giao

1

thông đường bộ ở lưu vực sông càu thuộc tình B ắc K ạ n ”có tính cấp thiết, góp phần giải quyết tồn tại trên.

Đe tài đuợc tiến hành với các mục tiêu:

- Làm sáng tỏ điều kiện địa chất, địa kỹ thuật và các nguyên nhân gây trượt

lờ trên các tuyến đường bộ ở lưu vực sông c ầ u tỉnh Bắc Kạn, đặc biệt là ngưỡng mưa gây trượt lở

- Đề xuất các giải pháp ngắn hạn và dài hạn nâng cao độ ổn định các mái dốc đường bộ hiện tại, kiến nghị vị trí thích hợp xây dụng các tuyến đường mới

Đe đạt được mục tiêu nghiên cứu trên, các nội dung nghiên cứu chù yếu của đề tài bao gồm:

1 Tổng hợp các tài liệu hiện có về điều kiện địa chất, địa kỹ thuật, đặc điểm khí hậu và hiện trạng các tuyến đường bộ ở lưu vực sông c ầ u tinh Bắc Kạn

2 Xác định tính chất cơ lý của đất đa Đ ánh giá m ức độ ổn định của các mái dốc, đặc biệt là dưới ảnh hưởng của m ưa lớn và hoạt động nhân sinh làm tăng góc dốc

3 Đe xuất tổ hợp các giải pháp công trình và phi công trinh nhằm đảm bảo độ

ổn định của mái dốc phục vụ quy hoạch và phát triển hệ thống giao thông đường bộ ở lưu vực sông c ầ u tỉnh Bắc Kạn

Trong quá trình thực hiện đề tài, các tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ của Ban Khoa học Công nghệ, Đại học Quốc gia H à Nội, Phòng Khoa học Công nghệ, Trường ĐH Khoa học Tự Nhiên, Ban chủ nhiệm khoa Địa chất, các thầy cô giáo trong Bộ môn Địa kỹ thuật và các bạn đồng nghiệp N hân dịp này chúng tôi xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu đó

2

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ T ự NHIÊN VÀ KINH TÊ - XÃ HỘI

LƯU VỰC SÔNG CẦU Ở TỈNH BẮC KẠN

2.1 Điều kiện đ ịa lý tự nhiên

2.1.1 Vị tr í địa lý

Khu vực nghiên cứu là lưu vực Sông c ầ u thuộc địa phận tỉnh Bắc Kạn nằm trong phạm vi từ 21°07’ đến 22°18’ vĩ độ Bắc và từ 105°28’ đến 106°08’ kinh độ Đông Sông c ầ u bắt nguồn từ nhiều con suối chảy từ núi Tam Tao, có những đỉnh cao trên 1000 mét (xã N gọc Thái, Phương Viên, huyện C hợ Đồn) đến thị xã Bắc Kạn, sông chày theo hướng chủ yếu là Tây - Đông; sau khi chảy vòng qua thị xã Bắc Kạn tới địa phận xã Mỹ Thanh, sông đổi theo hướng gần bắc - nam, chảy sát dọc sườn phía Tây vòng cung Ngân Sơn về thị trấn C hợ Mới và chảy xuôi về địa phận tinh Thái Nguyên (hình 2.1)

►

Hình 2.1 S ơ đồ vị trí sông c ầ u ở tinh B ắc Kạn

3

CHƯƠNG 1

LƯU V ự c SÔNG CẦU ở TỈNH BẮC KẠN

2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên

2.1.1 VỊ tr í địa lý

Khu vực nghiên cứu là lưu vực Sông cầu thuộc địa phận tỉnh Bac Kạn năm trong phạm vi từ 21°07’ đến 22° 18’ vĩ độ Bắc và từ 105°28’ đên 106 08 kinh đọ Đông Sông c ầ u bắt nguồn từ nhiều con suối chảy từ núi Tam Tao, có nhưng đinh cao trên 1000 mét (xã N gọc Thái, Phương Viên, huyện Chợ Đôn) đên thị xã Bac Kạn, sông chảy theo hướng chủ yếu là Tây - Đông; sau khi chảy vòng qua thị xã Bắc Kạn tới địa phận xã Mỹ Thanh, sông đổi theo hướng gần bắc - nam, chảy sát dọc sườn phía Tây vòng cung Ngân Sơn về thị trấn Chợ Mới và chảy xuôi vê địa phận tinh Thái Nguyên (hình 2.1)

3

Sông Cầu dài 103km; diện tích lưu vực sông khoảng 510km 2 và là sông lớn nhất trong hệ thống sông Thái Bình Sông có hai phụ lưu lớn là sông Công (dài 96 km) và sông Cà Lồ (dài 89km) sông có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú

về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển kinh tế xã hội, bao gồm toàn bộ hay một phần lãnh thổ của các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên, Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc và Hà Nội

2.1.2 Đ ặc điểm địa hình - địa mạo

Nhìn chung lưu vực Sông c ầ u thuộc miền núi, có cấu trúc địa chất tương đối phức tạp, mạng lưới suối đổ vào Sông c ầ u dày đặc Các hoạt động tân kiến tạo xảy

ra mạnh mẽ đã tạo nên ở khu vực này một cảnh quan địa hình đa dạng và phức tạp Mặt khác việc nghiên cứu địa mạo theo lưu vực sông, thường không bao trùm lên các đơn vị kiến trúc-hinh thái thường được sử dụng rộng rãi trong phân chia địa mạo Chính vì vậy để đon giản trong cách phân loại địa hình địa mạo theo hai kiểu: kiểu địa hình đồi núi bóc mòn và kiểu địa hình tích tụ

a) K iểu địa hình đồi núi bóc mòn

Kiểu địa hình này chiếm hầu hết diện tích vùng nghiên cứu Đá gốc tạo nên dạng địa hình này là các đá của hệ tầng Phú N gữ ( 03-S |p«); hệ tầng Bắc Bun

(D \bb)\ hệ tầng Mia Lé (D |ml)\ hệ tầng Nà Quản (D2tt<7); hệ tầng Sông Hiến ( T|_

ish)\ hệ tầng Hà c ố i 0\.2hc) Dạng địa hình này có độ cao từ 200-1000m Dựa vào

độ cao tuyệt đối, đặc điểm bề mặt, độ dốc địa hình, chia thành 2 phụ kiểu sau:

- Phụ kiểu địa hình bóc mòn có độ cao trên 500m

- Phụ kiểu địa hình bóc mòn cỏ độ cao từ 200-500m

* Phụ kiểu địa hình bóc m òn có độ cao > 500m.

Dạng địa hình này chi phát triển với diện tích hạn chế ở khu vực xã Đôn P hong, Dương Phong huyện C hợ Đồn và phía đông xã Mỹ Thanh huyện Bạch Thông, xã Tân Sơn huyện Chợ Mới v ề mặt cấu trúc dạng địa hình này lại phát triển ở phần nhân của một nếp lõm lớn, cấu thành chủ yếu từ các đá magma xâm nhập granitoid phức hệ Phia Bioc ờ khu vực Đôn Phong và Dương Phong Hoặc từ các đá trầm tích lục nguyên xen

cacbonat cùa hệ tầng M ía Lé (D| mỉ) ờ khu vực Mỹ Thanh, Tân Sơn.

4

v ề mặt hình thái ở hai khu vực này thể hiện là những khôi nâng với độ cao dao động từ 500- 1036m Khối nâng được giới hạn bởi các hệ thống đứt gẫy đông bắc-tây nam và phương á kinh tuyến.Tại đây phân lớn các suôi nhánh băt nguôn chảy về các hướng khác nhau Loại địa hình này có sườn khá dôc, mức độ chia căt mạnh và chủ yếu là xâm thực theo chiều sâu Đ ường chia nước bao gồm những đỉnh núi không nhọn lắm và đều có độ cao phổ biến xấp xỉ 850m Chiều rộng của các đường chia nước từ 300- 400m Đôi nơi trên đường chia nước đá gốc granitoid lộ tạo thành các vách dốc đứng, hoặc tồn tại lớp vỏ phong hoá mỏng Độ dày vỏ phong hoá tăng nhanh ở phần thấp hơn, kết quả đã hình thành ờ vành đai phía thấp những cánh rừng nhiệt đới nhiều tầng lớp.

* Phụ kiểu địa hình bóc mòn có độ cao từ 200-500m

Phụ kiểu địa hình xâm thực bóc mòn độ cao 200-500m phát triển rộng rãi thuộc các xã ven Sông c ầ u thuộc huyện Chợ Đồn, Thị xã Bắc Kạn, huyện Chợ Mới Loại địa hình này được cấu thành từ các đá quaczit, đá phiến, đá phiến sét vôi, đá cacbonat, của các hệ tầng Phú Ngữ (O3-S1/W); hệ tầng Bẳc Bun (D|Ố6); hệ tầng Mia Lé (D |mỉ)\ hệ

tầng Nà Quản (D2nq)\ hệ tầng Sông Hiến ( T 1.2sh)\ hệ tầng Hà c ố i

Địa hình phát triển trên các đá quaczit, đá phiến, phiến sét vôi chiếm ưu thế ở khu vực thị xã Bắc Kạn, khu vực huyện C hợ M ới và huyện Chợ Đồn v ề mặt cấu trúc các thành tạo trên có thế nam đơn nghiêng cam về phía tây bẳc Các dãy núi thấp có phương kéo dài theo phương cấu trúc tây bắc- đông nam Các núi có đỉnh khá tròn, nối với nhau tạo thành dải, hai sườn núi không cân đối Sườn phía tây bắc thường thoải 35-40°, còn sườn phía đông thường dốc 45-50° Loại địa hình này trên

bề mặt thường phát triển lớp vỏ phong hoá dày Ket quả khoan tay của Liên đoàn Địa chất Đông Bắc trên lớp vỏ phong hoá tại xã H uyền Tụng thị xã Bắc Kạn cho thấy lớp sét litom a dày 1,7-3,2 m, phía dưới là lớp đá phiến sét phong hoá không triệt để Đối với các đá phiến sét vôi, quá trình phong hoa gắn liền với quá trình hoà tan, vì vậy vỏ phong hoá trên các đá này thường rất m ỏng, thậm chí đá gốc lộ rất nhiều ở khu vực phía bắc xã N ông Hạ, ngay bên đường quốc lộ số 3

Hệ thống các đường xâm thực phát triển khá đa dạng nhưng tập trung nhiều theo hướng tây bắc- đông nam Các khe rãnh thường có dạng chữ V ở phần thượng lưu và chuyển sang dạng chữ u ở phần thấp

5

Địa hình phát triển trên các đá cacbonat: loại địa hình này có mặt hạn chế ở phía nam thị xã Bắc Kạn (thuộc xã Xuất Hoá), phía bắc và phía nam huyện Chợ Mới (xã Hoà Mục, xã Quảng Chu) Các đá cacbonat thuộc hệ tầng Mia Lé, Bấc Bun Trên bình đồ các đá cacbonat có thể hình thành các dãy núi kéo dài theo phuơng tây bắc - đông nam, hoặc uốn cong có dạng vòng cung với phần cong quay

về phía đông nam Loại địa hình này ở Hoà M ục, Quảng Chu có vách dốc đứng từ 60-70m, tạo ra bậc địa hình rõ rệt Nhìn chung đá vôi tuổi D evon thường lẫn nhiều tạp chất và xen lẫn các đá trầm tích lục nguyên Vì vậy mức độ phong hoá, hoà tan rất khác nhau tạo ra các dạng địa hình có các đường cong sườn và thảm thực vật mang sắc thái riêng Trên bề mặt địa hình, bên cạnh các kiến trúc hình thái được nổi cao đó là các vùng trũng có nguồn gốc rửa trôi và hoà tan các đá cacbonat Các vùng trũng này có kích thước không lớn và có dạng đẳng thước Một số vùng trũng liên quan đến các hố sụt cacstơ, loại hố sụt này thường có kích thước nhỏ, phần lớn trong chúng được lấp đầy bằng đất thổ nhưỡng

b) Kiểu địa hình tích tụ lưu vực Sông cầu

Trong vùng lưu vực Sông c ầ u thuộc tỉnh Bắc Kạn, không tồn tại các đồng bằng lớn, chỉ có các dải đồng bàng nhỏ được canh tác trên m ặt của thềm bậc I và rất

ít là thềm bậc II Nét đặc trung của thềm Sông c ầ u là: do thung lũng cùa đòng sông tương đối hẹp nên việc hình thành các thềm thường rất hạn chế và không liên tục

Mỹ Thanh thềm có lớp sét lẫn cát dày 0,8 -l,5 m , tạo nên khu canh tác khá màu mỡ

Từ Mỹ Thanh đên Hoà Mục, lòng sông chảy hẹp, qua các dãy núi đá vôi, ở đây thềm bậc I có bề rộng hẹp 20-50m, nhiều nơi không tồn tại Độ cao cùa thềm 3-

6

5m Cấu thành thềm gồm chủ yếu các lớp sạn lẫn cuội dày 0,25-0,3m, chuyên tiêp trên nó là các tập cát pha sét đến các tập sét lẫn cát màu nâu, dày 0,5-1,5m.

Từ Hoà M ục đến Quảng Chu lòng Sông c ầ u có xu thế m ở rộng hom, thềm bậc I cao từ 4-6m, kéo dài không liên tục, chiều rộng của mặt thềm khá rộng đến 200m ở N ông Hạ c ấ u thành thềm bậc I ờ đây chủ yếu là cát pha sét và chuyển dần lên các lớp sét pha cát dày l,5-2m

Thềm bậc II chỉ còn tồn tại rất ít dưới dạng các vạt đất cao rời rạc ờ độ cao 10-12 m so với mặt nước sông tại thời điểm tháng 10/2001 c ấ u thành thềm bậc II chủ yếu là các sản phẩm lũ tích phân bố trên mặt bào mòn của các đá trầm tích lục nguyên hệ tầng Phú Ngữ

Trong báo cáo địa chất của Nguyễn Kinh Quốc có mô tả thềm bậc III ở khu vực thị xã Bắc Kạn ở độ cao 20-25m, trong quá trình khảo sát không gặp các thành tạo này, có thể do quy hoạch san lấp mặt bằng các công trình xây dựng đô thị mới

đã xoá đi sự tồn tại của thềm bậc III

c) B ãi bồi

Như trên đã trình bày dòng Sông c ầ u khu vực tỉnh Bắc Kạn có tiết diện ngang lòng hẹp, độ dốc lớn nên ít hình thành các bãi bồi có kích thước lớn Đoạn từ Phương Viên đến Mỹ Thanh thường xuất hiện các bãi bồi ở giữa sông, các bãi bồi

có dạng elíp, hoàn toàn được cấu thành từ cuội sỏi, khá phẳng, bãi bồi của Sông Cầu đoạn chảy qua xã Quang Thuận đang được nhân dân khai thác từ trên xuống có đặc điểm như sau: lớp sét mùn thực vật 0,4-0,6m , cát 0- l,3m , cuội sỏi 0,3- 0,5m, cuội tảng > 0,6m

Từ Mỹ Thanh đến Quảng Chu ít gặp bãi bồi kiểu trên, các bãi bồi thường được hình thành có dạng lưỡi liềm tại những bờ lồi khi dòng sông đổi huớng chảy Bãi bồi thường có bề mặt nghiêng về phía dòng chảy, c ấ u thành bãi bồi ít gặp các lớp cuội Bãi bồi ở xã Cao Kỷ nhân dân đang khai thác có đặc điểm sau: lớp sét lẫn

c á t , mùn thực vật 0-0,3m, lớp cát 1,2- l,5m

N hư vậy quá trình xói mòn đã mang sản phẩm phong hoá hoá học và cơ học với khối lượng lớn các sản phẩm hoà tan và trôi lơ lửng phần lớn được mang theo dòng chảy, phần còn lại được lắng đọng theo quy luật phân dị trọng lực Tuy theo

7

tốc độ xói m òn, tuỳ theo vận tốc và quy mô dòng chảy đã tạo nên các lớp đât, sỏi và cuội cấu thành các bãi bồi chung ta đã nêu trên Tại vùng thượng lưu khi thêm và bãi bồi cấu thành từ cát cuội, độ lỗ hổng lớn mối liên kết yếu dễ bị xói mòn, gây nên sập lở khi có dòng chảy và sóng vỗ bờ Hiện tượng trên lại xảy ra với tốc độ rât chậm đối với các thềm và bãi bồi cấu thành từ đất sét pha cát.

2.1.3 Thủy văn

Mạng lưới thủy văn trong khu vực phát triển trung bình với con sông chính

là sông Cầu Sông c ầ u bắt nguồn từ núi Tam Tao thuộc huyện C hợ Đồn Tỉnh Bắc Kạn chảy theo hướng Tây - Đông, dài 288km, trong đó phần qua địa phận Bắc Kạn

là 103km với diện tích lưu vực 510km2, tại khu vực thị xã Bắc Kạn với chiều dài khoảng 20km Sau khi chảy qua thị xã sông c ầ u đổi hướng chảy theo hướng Bắc Nam Sông có lưu lượng bình quân vào khoảng 25,3 m3/h, lượng ngậm bùn cát vào mùa lũ khoảng 233g/m 3 nước

Tổng lượng dòng chảy trung bình năm của lưu vực sông c ầ u như sau, trên Sông Cầu (đến cửa sông): 4,50 km3/nãm, trong đó góp của sông Công là 0.8992 km3/năm (19,8% ), sông Cà Lồ là 0.88 km 3/năm (19,5% )

Thuộc hệ thống sông c ầ u , có các phụ lưu quan trọng như: suối Đôn Phong

và sông Nặm c ắ t, suối N óng, suối Lạnh, suối N ông T hượng chảy vào sông c ầ u tại thị xã Bắc Kạn, trong khu vực còn có nhiều con suối lớn nhỏ khác nhau cung cấp nước cho sông c ầ u , đồng thời còn có nhiều con suối nhỏ chỉ hình thành và chảy vào m ùa mưa

Chế độ thủy văn của các sông trong lưu vực sông c ầ u được chia thành hai mùa

- M ùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70 - 80% tổng lưu lượng dòng chảy trong năm

- M ùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20-30% tổng lượng dòng chảy của năm

Lưu lượng dòng chày trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nước cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thề tới 5 - 6 m

2.1.4 K h í hậu

a) C hế độ gió

8

Do ảnh hưởng của hoàn lưu gió mùa Đông N am A và địa hình nên hướng gió thay đổi theo m ùa rõ rệt M ùa đông, thịnh hành hướng gió đông băc hoặc hướng bắc M ùa hạ chủ yếu hướng gió tây nam hoặc hướng nam Sức gió nhìn chung nhỏ hơn so với vùng châu thổ Bắc Bộ từ 0.5m/s - lm /s.

Vì nằm sâu trong nội địa vùng Đông Bấc nên Bắc Kạn hầu như không chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió bão Còn gió m ùa đông bắc đợt mạnh nhất thổi qua thì sức gió cũng tới cấp 3-4 N hưng thời kỳ giao tiếp đổi mùa (m ùa thu, nhất là mùa xuân) hay xuất hiện tố lốc, giông tố với tốc độ gió xoáy có thể lên đến cấp 8 - hoặc giật lên cấp 1 0-1 1, gây hậu quả nghiêm trọng

b) C hế độ nhiệt độ

Tỉnh Bắc Kạn có nhiệt độ trung bình năm từ 21-23°c (Bảng 2.1), mang tính chất nhiệt đới gió mùa rõ ràng Nhưng không đồng nhất mà cũng có sự phân hóa thành 2 mùa trong năm và phân hóa giữa các vùng M ùa nóng từ tháng 4 đến tháng

10 và mùa lạnh tháng 11 đến tháng 12 Càng lên phía bắc, mùa lạnh càng kéo dài hơn và lạnh hơn N hư ở thị xã Bắc Kạn , m ùa lạnh bắt đầu từ tháng 11, kết thúc vào cuối tuần tháng 3 thì ở Ngân Sơn tương tự là tuần cuối tháng 10 và tuần đầu tháng 4 hàng năm

Thỉnh thoảng có những năm, trên địa bàn Bắc Kạn cũng đã từng xảy ra tình trạng nhiệt độ cực đoan Ví dụ năm 1998, thời kỳ ảnh hưởng mạnh gió tây nam, mùa nóng thị xã Bắc Kạn nhiệt độ tuyệt đối lên đến 41°c, ở Chợ Đồn là 39°c

Ngược lại, mùa lạnh ngay tại thị xã, nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối là -0.9°c.

Bàng 2.1 N hiệt độ tại m ột số khu vực của tỉnh Bắc K ạn (Địa lý Bắc Kạn, 2000)

m ưa trùng với m ùa nấng trong năm kéo dài từ tháng 4 đên tháng 10 với 85%- 90% lượng m ưa cả năm (Bảng 2.3) Thời gian còn lại là m ùa ít mưa Trong mùa mưa, có những tháng có thể tới 15-20 ngày có mưa, M ùa ít m ưa với sô ngày mưa trong tháng là dưới 1 0 ngày và lượng mưa không đáng kể có khi gần như cả tháng không mưa hoặc chì là m ưa phùn, m ưa mù.

Mùa ít m ưa có thể chia thành 2 thời kỳ: Đầu m ùa (thường từ tháng 4 đến tháng 1 năm sau) do ảnh hưởng các khối khí lục địa lạnh, khô nên rất ít mưa, có khi

cả tháng hanh khô, với thời tiết trong xanh, ngày nấng úa, đêm lạnh, gây hạn hán và

có sương muối Thời kỳ cuối mùa khô, do độ ẩm không khí cao, mây mù, mưa phùn, gâu cảm giác rất lạnh, ẩm thấp

Do địa hình , sự phân bố mưa giảm dần từ tây sang đông, từ vùng cao xuống vùng thấp Thể hiện m ưa nhiều nhất ở vùng Chợ Đồn, lượng m ưa trung bình cà năm

từ 1800m m-2000mm Nơi m ưa ít nhất là thung lũng Na Rì, với lượng mưa trung bình năm thấp hơn 1400mm

Báng 2.2 L ượng mưa lớn nhất và nhỏ nhất trong năm tại

m ột sổ khu vực trong tinh Bắc Kạn (Địa lý B ắc Kạn, 2000)

-Bảng 2.3 Tổng lượng mưa các tháng và một năm một số

khu vực trong tinh Bắc Kạn (mm) (Địa lý Bắc Kạn, 2000)

độ ẩm không khí bão hòa (1 0 0%).

2.1.5 Thổ nhưỡng

Đất là nguyên liệu quý giá đối với nông nghiệp Tỉnh Bắc Kạn có nhiều loại đât khác nhau N hiêu vùng có tâng đất khá dầy, hàm lượng mùn tương đối cao, đặc biệt một sô loại đât sản phâm phong hóa từ đá vôi, thuận lợi cho việc phát triển cây công nghiệp, cây ăn quả Phần lớn diện tích của tỉnh là đất feralit, có khả năng phát triển nông nghiệp, lâm nghiệp

11

Ở các khu vực núi cao, phổ biến là các nhóm đất đỏ vàng và vàng nhạt được hình thành trên các loại đá mẹ khác nhau với độ cao từ 700-800 m trở lên Đây là vùng núi cao nên việc bảo vệ về tái tạo vốn rừng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

ở các khu vực núi thấp, tiêu biểu là nhóm đất đỏ vàng trên các loại nham khác nhau có giá trị đối với hoạt động lâm nghiệp

Với các khu vực còn lại, địa hình thấp bao gồm đất thung lũng giữa núi, các loại đất phù sa sông suối dọc thung lũng sông c ầ u tập trung ở các huyện Bạch Thông, Chợ Mới Nhóm đất này có điều kiện để phát triển nông nghiệp, nhất là trồng cây lương thực

về cơ cấu sử dụng đất, diện tích được khai thác phục vụ sản xuất và đời sống hiện nay chiếm 62,3% lãnh thổ cùa tỉnh, trong đó chủ yếu là đất lâm nghiệp Diện tích chưa sử dụng còn khá lớn (37,7%)

Bàng 2.4 Cơ cẩu sử dụng đất Bắc K ạn (Địa lý Bắc Kạn, 2000)

C ác loại đ ấ t Diện tích (ha) % so vói diện tích to àn tỉn h

12

2.2 Đặc điểm kinh tế-xã hội

2.2.1 Đ ặc điểm dân cư

Năm 1991, số dân của Bắc Kạn là 230.653 người Khi mới tái lập tinh, số dân tăng lên 265.193 người (1997) và tới năm 1999 đạt 276.718 người Dân số cùa Bấc Kạn rất ít chỉ chiếm 0.36% dân số cả nước và xếp cuối cùng trong 61 tinh thành của Việt Nam

Tốc độ gia tăng dân số của tình khá cao Trong thời kì giữa hai cuộc tổng điều tra dân số (1989 - 1999), tỉ suất tăng dân số tự nhiên trung bình năm lên tới 2,34%, đứng hàng thứ 3 trong số các tỉnh thuộc vùng đông bắc

Trong những năm gần đây, mức tăng dân số có xu hướng giảm nhờ làm tốt công tác kế hoạch hóa gia đình và mặt khác đời sống của nhân dân bước đầu được cải thiện Theo thống kê của tinh (từ tháng IV năm 1998 đến tháng III năm 1999), tốc độ tăng dân số tự nhiên chỉ còn 1,51% trong đó tỉ suất sinh thụ 21,83%, tỉ suất

từ thụ 6,77% (tỉ suất tử đối với trẻ sơ sinh 40,13%)

Dân cư ở đây chủ yếu sống tập trung ở một số trung tâm của tỉnh như là Chợ Đồn, Thị xã Bắc Kạn, C hợ Mới, và sống rải rác trên các tuyến trục đường chính như quôc lộ 3 Hầu hết các công trình kể cả nhà dân đều xây rất gần với bờ dốc cao và không có biện pháp phòng chống trượt lở

2.2.2 Đ ặc điểm kinh tế

Từ khi tái lập tỉnh bộ mặt tinh Bắc Kạn đã có nhiều thay đổi trên cơ sở phát huy nội lực đổi mới khai thác toàn diện hợp lý các lợi thế sẵn có nhanh tốc độ tăng trưởng kinh tế với cơ cấu: công nghiệp - dịch vụ - nông nghiệp

a) N ông-Lâm nghiệp.

Nông lâm là ngành kinh tế chủ yếu của Tỉnh Bắc Kạn, ở những khu vực trung tâm như thị xã Bắc Kạn, Chợ Mới thì kinh tế nông lâm chi chiếm phần khiêm tốn mà kinh tế hàng hóa, dịch vụ được chủ trọng phát triển Nông nghiệp chủ yêu tập trung ở các xã ngoại thành với cây trông chủ yếu là cây lương thực ngắn ngày, chăn nuôi nhỏ lẻ theo kiểu kinh tế hộ gia đình Với đà phát triển như hiện nay thì diện tích dành cho nông lâm đang bị thu hẹp nhưng sản lương vẫn tăng do áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật

13

b) Công nghiệp - X â y dựng và dịch vụ

Nền công nghiệp trong khu vực chủ yếu là công nghiệp khai khoáng, vật liệu xây dựng và chế biến lương thực thực phẩm Bên cạnh đó tồn tại nhiều xưởng sản xuất mang tính chất tiểu thủ công nghiệp

Xây dựng cơ bản đang phát triển m ạnh mẽ cùng với đô thị hóa nhanh đặc biệt những nơi giáp với đường liên tỉnh Hàng loại công trình, nhà xưởng được xây dựng và cải tạo, đồng thời rất nhiều nhà dân đang được xây dựng

Cùng với sự phát triển chung thì kinh tế dịch vụ ngày càng chiếm tỷ trọng cao trong cán cân kinh tế Trung tâm thương mại của Tỉnh đang được xây dựng mới hứa hẹn sẽ thúc đẩy phát triển kinh tế nhanh hơn

2.2.3 M ạng lư ới giao thông

Trục giao thông chính của tỉnh là Quốc lộ 3 từ Hà Nội đi Cao Bằng Con đường này đang được cải tạo, nâng cấp với những ta luy đường dốc tới 800 - 900 nên rất nguy hiểm và là một trong những trọng điểm chính xuất hiện trượt lở đất trong khu vực Tại các khu vực trung tâm như thị xã Bắc Kạn còn là đầu mối giao thông quan trọng đi các huyện khác trong Tỉnh và các Tỉnh lân cận Những tuyến đường này cũng đang được cải tạo và nâng cấp

14

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u

2.1 Các thuật ngữ sử dụng trong đề tài

Trượt lở được xem là m ột trong những tai biển thiên nhiên nguy hiểm nhất, hàng năm đều gây thiệt hại lớn về tính m ạng và tài sản (bao gồm cà chi phí trực tiếp

và gián tiếp) Trượt lở được định nghĩa là sự chuyển động của một khôi đá, đât xuống phần thấp của địa hình (Cruden, 1991), có thể được kích hoạt bởi một loạt các yếu tố bên ngoài như mưa lớn, động đất, thay đổi mực nước, sóng bão hoặc dòng chảy gây xói mòn nhanh chóng dẫn đến sự gia tăng ứng suất cat, hay giảm sức chống cắt của đất đá Ngoài ra, sự phát triển mở rộng đến các khu vực mái dốc kém

ổn định dưới áp lực của gia tăng dân số, đô thị hóa hay các hoạt động nhân sinh như phá rừng, khai đào mái dốc xây dựng đường giao thông, các khu dân cư, v.v đã trờ thành yếu tố quan trọng gây ra trượt lở Trượt lở đã gây ra một số lượng lớn các thương vong và thiệt hại kinh tế nghiêm trọng ở các khu vực miền núi trên Thế giới Các thảm họa trượt lở tai hại nhất đã cướp đi tính m ạng của hàng trăm nghìn người (Li và Wang, 1992) Tại Hoa Kỳ, trượt lở gây thiệt hại về kinh tế khoảng $ 1-2 tỷ USD và cướp đi sinh m ạng của khoảng 25-50 người hàng năm, tức là vượt quá mức thiệt hại trung bình do động đất gây ra (Schuster và Flem ing, 1986) Li và Wang (1992) ước tính rằng số người chết do trượt lở tại Trung Quốc đạt tới hơn 5.000 trong giai đoạn 1951-1989, trung bình 125 người/năm ; thiệt hại kinh tế khoảng 500 triệu USD/năm Thiệt hại về kinh tế xã hội do trượt lở gây ra có thể được giảm thiểu bằng các giải pháp quy hoạch và quản lý hiệu quả Các phương pháp tiếp cận bao gôm: (a) hạn chế các hoạt động phát triển trong khu vực dễ bị trượt lở, (b) áp dụng các tiêu chuẩn về khai đào và xây dựng trên mái dốc, (c) sử dụng các giải pháp công trình (hệ thống thoát nước, giảm độ dốc, điều chỉnh dạng hình học của mái dốc, sử dụng các công trình gia cường) để ngăn ngừa hoặc kiểm soát trượt lở, và (d) phát triển các hệ thống cảnh báo (Slosson và Krohn, 1982; Schuster và Leighton, 1988; Schuster, 1996) Schuster và Leighton (1988) ước tính ràng các phương pháp này có thể giảm bớt thiệt hại do trượt lở ở California tới hơn 90% Slosson và Krohn (1982) đã chỉ ra răng việc sử dụng các phương pháp trên đã giảm thiệt hại trượt lở ờ

15

thành phố Los Angeles tới 92-97% Tuy vậy, mặc dù có nhiều cải tiến trong việc nhận biết, dự đoán, các giải pháp giảm thiểu và hệ thống cảnh báo, hiện tượng trượt

lở vẫn tiếp tục gia tăng trên toàn thế giới Xu hướng này dự kiến sẽ được tiếp tục trong thế kỷ 21 với những lý do sau đây (Schuster, 1996):

- Gia tăng đô thị hóa và phát triển ở các vùng hay bị trượt lờ;

- Nạn phá rừng ở các vùng đất dốc có nguy cơ truợt lở; và

- Tăng lượng mưa tập trung trong khu vực do biến đổi khí hậu

Đe giải quyết vấn đề trượt lở, các cơ quan chính phủ cần phải phát triển một

sự hiểu biết tốt hơn về nguy cơ trượt lở và đưa ra quyết định hợp lý về phân bổ kinh phí cho quản lý các nguy cơ trượt lở Tuy vậy, một vấn đề thực tế được chấp nhận rộng rãi là tai biến trượt lở được chi phối bởi rất nhiều sự không chắc chắn Sự không chẳc chắn phát sinh ở tất cả các giai đoạn trong việc giải quyết vấn đề, từ nghiên cứu thực địa, xác định tính chất của đất đá đến phân tích, đánh giá và đưa ra các giải pháp khắc phục tai biến trượt lở (M orgenstem , 1997) Các tiến bộ gần đây trong phân tích và đánh giá rủi ro đã cung cấp các quy trình nghiêm ngặt có tính hệ thống trong các hoạt động phát triển liên quan đến sườn dốc, qua đó cải thiện chất luợng quản lý các khu vực đất dốc (Fell và H artford, 1997) Trong những năm gần đây, phân tích và đánh giá rủi ro đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc định hình sự không chắc chắn, phục vụ cho quản lý tai biến trượt lở Các hệ thống thuật ngữ về rủi ro liên quan đến trượt lở đến nay vẫn còn rất khác nhau Trong phạm vi nghiên cứu cùa đề tài, các tác giả sử dụng hệ thống của Hiệp hội Khoa học Địa chất Quốc tế, ủy ban về đánh giá rủi ro Trượt lở đưa ra năm 1997

2.1.1 H ìn h thái của kh ố i trượt: rất đa dạng phụ thuộc vào đặc điểm của

từng khu vực xảy ra trượt Tuy nhiên, hình thái một khối trượt điển hình sẽ bao gồm những thành phần chính như sau (Hình 2.1)

16

Hình 2.1 Đặc điểm hình thái khối trượt

* M ặt trượt: là bề mặt mà dọc theo đó khối đất đá di chuyển về phía dưới

sườn dốc Mặt trượt là dấu hiệu quan trọng khi nhận biết hiện tượng trượt, một khối trượt có thể có m ột hoặc nhiều mặt trượt với cấu trúc và hình dạng khác nhau Mặt trượt thông thường có dạng cung tròn lõm trong đất đồng nhất, còn trong đất không đồng nhất chúng rất khác nhau Mặt trượt là bề m ặt yếu nhất của khu vực trượt, chúng có thể là bề mặt tiếp xúc giữa đá gốc và tầng đá phong hóa bên trên, mặt xen kẹp của các lớp đất không đồng nhất,

* Chân khối trượt là nơi mà mặt trượt xuất lộ ở chân sườn dốc hoặc mái dốc

Do tác dụng của lực ma sát và giảm độ dốc khu vực trượt nên chân khối trượt thường

bị biến dạng đôi khi gần giống uốn nếp;

* Đỉnh khối trượt là phần mặt trượt lộ ra ở phần trên của sườn dốc và mái dốc;

* Vách trượt là m ặt bao xung quanh đỉnh trượt có phát triển các khe nứt

tách kéo dài hoặc dạng vòng cung mà theo đó thường xuất hiện các m ặt trượt;

* P hần đấ t giới hạn bởi đỉnh và chân kh ố i trượt gọi là thán khối trượt, bề

m ặt thân trượt thường không bằng phảng m à có dạng gồ ghề, gợn sóng Tại thân trượt thường có những thảm thực vật bị chia cắt và có hiện tượng cây say Trênthân khối trượt thường xuất lộ n ư ớ c ; _ _

1 TR U N G T Á M T H Õ N G TIN THU V IỆ h

D T / A 00/1

17

Cả khối trượt thường xuất hiện rất nhiéu khe nứt lớn nhỏ khác nhau, phần lớn

là các khe nứt tách, phát triển chủ yếu theo phương chuyển động của khối trượt

2.1.2 P h ă n loại trư ợ t lở đấ t

H iện tượng trượt lở đất xảy ra rất phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tô' khác nhau, nên biểu hiện của các khối trượt vô cùng đa dạng Do đó, phân loại trượt là việc khó kh ãn và hiện nay chưa có sự thống nhất H iện nay, trượt lở đất được phân loại theo m ột số tiêu chí sau:

a- T h eo q u y m ô k h ố i trượt

Phân loại này dựa vào thể tích khối trượt xác định được, thể tích khối trượt có thể từ rất nhỏ như m ột vài tảng lăn đến rất lớn tới hàng triệu m 3 Lom tadze phân loại khối trượt theo quy mô như sau:

- Trượt quy mô rấ t nhỏ' Từ m ột vài tảng nhỏ đến vài m3

- Trượt quy mô nhỏ: Từ 10 đến khoảng 100-200 m3

- Trượt quy m ô trung b ìn h : Từ vài trăm đến 1000 m3

- Trượt quy mô lớn: Hàng nghìn và chục nghìn đến 100-200 nghìn m s

- Trượt quy mô rấ t lớn: Hàng trãm nghìn m3 và lớn hơn

b- P h â n lo ạ i th eo tín h ch ấ t m ặ t trượt

M ật trượt thường tồn tại ba kiểu chính là:

- M ặt trượt dạng cung tròn: Thường xuất hiện trong các lớp đất đá đồng

nhất và tương đối đồng nhất chủ yếu là trong vỏ phong hóa dày;

- M ặt trượt p h ẳ n g : M ặt trượt này có dạng đường thẳng hướng xuống chân

dốc, xuất hiện chủ yếu trong lớp đất đá không đồng nhất, thường trùng với mặt lớp của đá gốc;

- M ặt trượt hỗn hợp' Dạng này bao gồm cả m ặt trượt cung tròn và m ặt

trượt phảng D ạng cung tròn thuờng xuất hiện ở phần đinh của khối trượt và dạng phẳng thường là phần cuối của khối trượt Tồn tại trong đất tàn tích với vỏ phong hóa m ỏng

N goài ra có thể phân loại theo độ sâu phân bố m ặt trượt F p X avarenky phân chia theo độ sâu phân bố m ặt trượt như sau:

- T rượt b é m ặ t: Đ ộ sâu phân bố m ạt trượt nhỏ hơn lm

- Trượt nông- Đ ộ sâu phân bố mặt trượt lm - 5m

18

- Trượ t sá u : Đ ộ sâu phân bố m ặt trượt 5m - 20m

- Trượt rất sâu: Độ sâu phân bô' m ặt trượt lớn hơn 20m

2.2 Tổng quan về các phương pháp nghiên cứu đánh giá trư ợ t lở

Trượt lở như đã trình bày ở trên là khái niệm chỉ sự dịch chuyển của các khối đất đá theo m ái dốc, bao gồm cả trượt lở đất, đá đổ, đá lăn, lũ bùn đá, Sự dịch chuyển của khối đất đá ở mái dốc có thể có quy mô lớn hoặc rất nhỏ, liên tục hay không liên tục Thực chất dịch chuyển ở đây là biểu hiện động lực của quá trình phá hủy mái dốc dưới tác dụng chủ yếu của trọng lực Khi dịch chuyển tích lũy đù lớn, đất đá bị phá hủy hoàn toàn, khối đất đá trượt với tốc độ nhanh hơn hẳn theo sườnmái dốc Hiện tượng này thường xảy ra khi có tác động trực tiếp của các yếu tố gâytrượt (triggering factor) như mưa lớn, hoạt động địa chấn Tuy nhiên, không phải toàn bộ khối đất đá bị phá hủy mà sự phá hủy chủ yếu xảy ra theo những mặt trượt nhất định Quá trình phá hủy đất đá, dẫn đến sự hình thành, phát triển mặt trượt phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như đặc điểm địa chất, địa mạo, tính chất cơ lý của đất đá, thảm thực vật, đặc điểm khí tượng, thủy văn, Theo không gian, các yếu tố này luôn biến đổi và có mức độ ảnh hưởng khác nhau đến sự ổn định cùa mái dốc Do vậy, bên cạnh các phương pháp truyền thống để khảo sát, đánh giá trượt lở như địa chất-địa mạo, thí nghiệm trong phòng và hiện trường, quan trắc, mô hình hóa, nhiều thập kỷ gần đây các nghiên cứu tập trung nhiều vào các hệ phương pháp phân vùng nguy cơ trượt lở, gắn liền với đánh giá và quản lý rủi ro tai biến trượt lở Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, các phương pháp nghiên cứu sẽ không được đề cập mà chì tập trung phân tích các đặc điểm của các phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay liên quan đến đánh giá và quản lý rủi ro tai biến trượt lờ

Trong nghiên cứu tai biến địa chất nói chung, trượt lở nói riêng, việc phân vùng cỏ thể tiến hành theo các loại khác nhau, bao gồm phân vùng theo hiện trạng, mức độ nhạy cảm (susceptibility), tai biến (hazard) và rùi ro (risk) Đen nay, nhiều phương pháp khác nhau đã và đang được sử dụng Tuy có những khác biệt nhất định nhưng chúng đều được xây dựng trên cơ sở 3 nguyên tắc cơ bàn:

/ - Quá khứ và hiện tại là chìa khóa để giài đoán tương lai (past and present tare keys to the future): Đây là một trong các nguyên tắc được sử dụng rất phổ biến

19

trong nghiên cứu địa chất Theo đó các mái dốc có đặc điểm tương tự như các mái dốc đã xảy ra trượt lờ cũng sẽ xảy ra hiện tượng trượt lở trong tương lai Sừ dụng nguyên tấc này có thể dự báo được kiểu trượt, quy mô, tần suất và mức độ ảnh hưởng của các khối trượt.

2- Có thể xác định được các điểu kiện chính g â y ra trượt lở: Bang việc khảo

sát các khối trượt (cả trước và sau khi xảy ra trượt lở) các yếu tố ảnh hường như độ cao, độ dốc của mái dốc, đặc điểm đất đá, thảm thực vật, hoạt động nhân sinh (nếu có), hoàn toàn có thể được xác định

3- Cỏ thế ước tính được mức độ nguy cơ trượt lở: Theo các nguyên tắc ở trên

khi các nguyên nhân, điều kiện dẫn đến trượt lở được làm sáng tỏ thì ảnh hường của từng yếu tố có thể được xác định định tính hoặc bán định lượng Như vậy nếu đánh giá tổng hợp tất cả các yếu tố ảnh hưởng tại mỗi mái dốc cụ thể có thể xác định được mức độ nguy cơ trượt lở Đây là công việc có thể tiến hành bằng những cách thức rất đơn giản đến rất phức tạp với sự trợ giúp của máy tính, tùy thuộc vào cơ sở

dữ liệu hiện có

Bên cạnh các nguyên tắc trên chúng ta vẫn phải chấp nhận một thực tế ià ngay cả khi tiến hành thành lập bản đồ phân vùng rất chi tiết kết hợp với công tác quan trắc hiện trường thì vẫn rất khó dự đoán chính xác thời gian và địa điểm xảy ra hiện tượng trượt lở

Mức độ nhạy cảm về nguy cơ trượt lờ của m ột yếu tố nào đó liên quan chủ yếu đến sự phân bố trong không gian (cùa yếu tố đang xem xét) cùa các khối trượt tiềm năng hoặc đã xảy ra cùng với các đặc điểm của nó (loại trượt, thể tích, diện tích, khoảng lăn xa) Tùy thuộc vào việc xem xét, phân tích, đánh giá các đặc điểm , cùa khối trượt mà ta có phân vùng mức độ nhạy cảm định tính, bán định lượng hoặc

định lượng Phân vùng tai biến (landslide hazard zoning), có thể xem là mức độ nghiên cứu sâu săc hơn, liên quan đến xác suất xảy ra cùa các khối trượt tiềm năng trong một khoảng thời gian tại một không gian cụ thể Cuối cùng là phân vùng rủi

ro, liên quan đến việc lượng hóa các thiệt hại do trượt lở gây ra, có thể tính bàng tiền, số người bị chết, bị thương, Các loại phân vùng, các đối tượng cần xem xét

và mức độ nghiên cứu có thể tham khảo ờ bảng 2.1 Tỷ lệ nghiên cứu phân vùng có thể tham khảo ở bảng 2.2

20

Trình tự tiến hành các nghiên cứu từ hiện trạng đến quản lý tai biến trượt lờ

có thể được tiến hành theo Fell và nnk (2005) (hình 2.2) Ở Việt nam các bản đồ phân vùng đã đuợc thực hiện chủ yếu là phân vùng theo mức độ độ nhạy cảm Các

số liệu về tần suất, mức độ thiệt hại của các đối tượng khác ở một khu vực nào đó

do trượt lở gây ra rất ít được tổng kết một cách đầy đủ và có hệ thống Trong khuôn khổ bài báo, các phương pháp phân vùng chủ yếu được minh họa ở loại nghiên cứu phân vùng này

Bảng 2.1 Mức độ nghiên cứu phân vùng mức độ nhạy cảm, tai biến và rủi ro trượt

Khoáng lăn xa

Đánh giá tần suất trượt lờ

Xác suât không gian và thời gian

Đôi tượng

bị ành hướng

Tồn thương

Sơ bộ Sơ bộ Sơ bộ

Sơ bộ- Trung bình

Sơ bộ Sơ bộ Sơ bộ Sơ bộ Trung

bình Trung bình Trung bình

Trung bình

Trung bình

Trung bình

Trung bình

Trung bình-

Sơ bộ Chi tiết Chi tiết Chi tiết-

Trung bình

Chi tiết- Trung bình

Chi tiêt- Trung bình

Chi tiết Chi

tiết

Chi tiết- Trung bình

Bàng 2.2 Tỳ lệ nghiên cứu phân vùng nguy cơ trượt lở (AGS, 2007)

L o ại tỳ lệ

nghiên cứu T ỷ lệ ứ n g dụ ng

D iện tích nghiên cứu phổ biển Nhò < 1/100.000 Cung câp thông tin khái quát vê hiện trạng và

mức độ nhạy với trượt lờ > 10.000 kmJ

Lớn 1 /2 5 0 0 0

-1/5000

Phân vùng hiện trạng, mức độ nhạy và rủi ro trượt lở phục vụ quy hoạch, phát triển ở quy

mô địa phirơng.

Lập bản đồ rủi ro tai biến trưọt lở sơ bộ ờ quy

mô địa phương hoặc giai đoạn khảo sát sơ bộ các công trình lớn, đường bộ, đường sẩt

1 0 -1 0 0 0 km2

Chi tiết > 1/5000

Phân vùng rủi ro trượt lờ phục vụ quy hoạch, phát triên ờ quy mô địa phương hay một khu vực cụ thể hoặc phục vụ thiết kế kỹ thuật các công trinh lớn, đường bộ, đưÒTig sắt

M ột vài ha đên hàng chục km

21

tu

•5 Dí

Xy

'<ì

Q.

Phạm vi vả đối tượng nghiên cửu _ * PHÂN TÍCHrTAI BIÉN Đặc điểm trượt lờ T Phàn tỉch tần xuát xảy ra PHÂN TlCH THIỆT HẠI Đặc điểm các thiệt hại Phàn tich xác xuất các mức độ thiệt hại

-Tiến hành giam thiểu rủi ro

Quan trắc, rút kinh nghiệm -4

và phàn hồi

►Hình 2.2 Sơ đồ nghiên cứu quản lý tai biến trượt lở (Fell et al., 2005)

2.2.1 Phân vùng trượt lở trên cơ sở địa mạo

Đây là phương pháp đơn giản nhất, được tiến hành dựa trên việc phân tích các bản đồ địa hình Các mái dốc thường là mái dốc tự nhiên và bản đồ phân vùng được thành lập ở tỷ lệ nhò và trung bình, có tác dụng định hướng cho công tác nghiên cứu chi tiết tiếp theo Trong phương pháp này, mái dốc được chia thành 2 vùng: ổn định và có nguy cơ mất ổn định Theo kết quả nghiên cứu của Ban Địa

22

công nghệ phòng chống Tai biến thiên nhiên Châu Á (1997), các khu vực đất dốc có nguy cơ không ổn định được gọi là kiểu “mái dốc có nguy cơ trượt lở do mưa” (heavy rain-type slope failure) Loại mái dốc này thường phân bố ờ thung lũng bậc

T h u n g lũ ng b ả c 0

b > a

7 1}

ẩ - v V ù n g n g u y cơ trượt lở t h u n g Ịũ n g b â c 1

b < a

T h u n g lũ n g b ậ c 2

Hình 2.3 S ơ đồ định nghĩa thung lũng bậc " 0 “ và vùng có nguy cơ trượt lở (ATC, 1997)

Ở các mái dốc có nguy cơ trượt lở do m ưa điển hình trượt lở diễn ra ở phần địa hình cao của thung lũng, làm tiền đề dẫn đến sự hình thành các khối trượt quy

mô lớn hon ở phần địa hình thấp hơn

2.2.2 Phân vùng trượt lở trên cơ sỏ’ cho điểm

Phương pháp này dựa trên cở sở dữ liệu thu thập được và kinh nghiệm chuyên gia để đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố đến hiện tượng trượt lở Thông thường mỗi yếu tố được cho số điểm nhất định theo mức độ ảnh hưởng đến hiện tượng trượt lở Sau đó nguy cơ trượt lờ mái dốc được đánh giá dựa trên điểm tổng số thu được Theo Bộ Xây dựng Nhật Bản 8 yếu tố được quan tâm đánh giá (bảng 2.3) và nguy cơ trượt lở được phân thành 3 loại trung bình, cao và rất cao (bảng 2.4)

Bàng 2.3 Tiêu chuẩn cho điếm các yếu tố ánh hưởng đến ổn định m ải dốc

2.2.3 Phân vùng theo phương pháp thống kê

Đây là phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện nay khi thành lập các

* bản đồ phân vùng nguy cơ trượt lở ở tỷ lệ trung bình đến lớn (1: 50.000 đến 1:

10.000) Phương pháp này chỉ sử dụng hiệu quả khi cơ sờ dữ liệu về hiện tượng trượt lở đủ lớn Các mô hình phân tích thống kê đa chiều tiêu chuẩn như hồi quy đa chiều được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu phân vùng nguy cơ trượt lờ Các mô hình này đòi hỏi biến số phải thuộc dạng số liên tục Tuy vậy, một số yếu tố ảnh hưởng như loại đá gốc không thể thể hiện bàng dạng số mà phải sử dụng biến giả (dummy variable) tương ứng với việc xuất hiện (giá trị biến số bàng 1) hay không

24

xuất hiện (giá trị biến số bàng 0) Điều này có thể dẫn đến số lượng rất lớn các biến độc lập, kéo dài thời gian tính toán Hơn nữa nếu trường hợp các biến độc lập chỉ có hai giá trị ứng với xảy ra trượt lờ (1) và không xảy ra trượt lở (0), điều kiện cần cho việc kiểm chứng giả thuyết của phân tích hồi quy sẽ bị vi phạm Đe khắc phục nhược điểm này, phương pháp thay thế là phân tích hồi quy logarit (logistic regression).

Phương pháp thống kê được tiến hành trên cơ sở ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) có thể phân chia thành 5 bước chính như sau: 1 Xác định các lớp thông tin cần phân tích, 2 Xác định trọng số của từng lớp, 3 Xác định trọng số của từng thông số trong mỗi lớp, 4 Chồng các lớp thông tin có trọng số để xác định điểm của từng diện tích đom vị nghiên cứu, 5 Phân chia điểm có được thành các lớp có nguy cơ trượt lở khác nhau Trong phương pháp này, ứng dụng GIS cho phép đánh giá được tổng hpfp các yếu tố ảnh hưởng một cách thuận lợi và nhanh chóng, đồng thời xây dựng được bản đồ phân vùng trượt lở phàn ánh trung thực cơ sở dữ liệu hiện có, phục vụ công tác đánh giá rủi ro và quản lý tai biến trượt

2.2.4 Phân vùng trượt lở trên C ff sỏ’ tính toán địa kỹ thuật

Phương pháp này được sử dụng khi tiến hành các nghiên cứu chi tiết Việc phân tích ổn định được tiến hành trên cơ sở xác định hệ số an toàn của mái dốc với

sự trợ giúp của các phần mềm máy tính Riêng đối với hiện tượng mưa lớn gây trượt lở trước khi tính ổn định cần xác định sự phân bố áp suất nước lỗ rỗng (PWP) trong mái dốc theo các khoảng thời gian mưa khác nhau Đe xác định được PWP có thể mô hình hóa mái dốc bàng phương pháp phẩn tử hữu hạn và tính toán bằng các phần mềm thích hợp như SEEP/W (GeoSlope Office) Tính toán địa kỹ thuật đòi hỏi các thông tin chi tiết về dạng hình học mái dốc, tính chất cơ lý cùa đất, được tiến hành ở từng mái dốc cụ thể, có tính định hướng cho việc phân vùng theo các phương pháp khác

Phương pháp phân vùng theo địa mạo thích hợp cho bản đồ tỷ lệ nhỏ, cho điểm và thống kê thích hợp cho bản đồ tỷ lệ trung bình đến lớn, phương pháp địa kỹ thuật thích hợp cho bản đồ tỷ lệ lớn Đề tài được tiến hành nghiên cứu ở tỳ lệ trung

25

bình 1/50.000, tất cả các phương pháp kể trên đều được áp dụng (chi tiết ờ chương 5) và so sánh kết quả.

2.3 Các phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài

2.3.1 Phương ph áp khảo sát thực địa

Điều tra trực tiếp hiện trường là một phương pháp không thể thiếu được khi nghiên cứu các quá trình và hiện tượng địa chất, và Phương pháp khảo sát thực địa càng trở lên quan trọng trong nghiên cứu ảnh hưởng của của điều kiện tự nhiên và hoạt động nhân sinh đến trượt lở đất Các khối trượt được mô tả bằng phiếu điều tra gồm 9 thông tin cơ bản cần phải mô tả Những thông số này cho phép đánh giá được quy mô, hiện trạng, mức độ ảnh hưởng của trượt lở đến điều kiện tự nhiên, đến hoạt động nhân sinh và ngược lại Phiếu điểu tra cho ta biết vị trí các khối trượt và ngày khảo sát Cấu trúc chính của phiếu khảo sát gồm những thông tin chính trong phiếu khảo sát bao gồm

- Ký hiệu điểm khảo sát, thời gian khảo sát điểm lộ và vị trí của nó Các điểm khảo sát nằm chủ yếu trên trục đường giao thông chính của thị xã nên việc cần thiết

là phải xác định được tuyến đường khảo sát

- Mô tả đặc điểm địa hình và thông số hình học đo được tại điểm khảo sát như: độ dốc tại bờ dốc, chiều cao bờ dốc, độ dốc khu vực lân cận bờ dốc cùng với đó

là những đặc điểm đặc trưng của từng điểm khảo sát

- Đặc điểm về các công trình xây dựng kề cận các điểm lộ Bao gồm chủ yếu

là nhà dân và các công trình xã hội khác Khu vực nghiên cứu là trung tâm của một Tỉnh lên có lượng dân cư đông và xây dựng nhà sát vào vách dốc Nghiên cứu đậc điểm này nhằm đánh giá mức độ nguy hiểm khi trượt lớ xảy ra

- Mô tả sơ bộ đất đá tại các điểm lộ bao gồm mô tả về màu sắc, tính chất và

sơ bộ phân loại đất đá Cùng với những mô tả cụ thể như: thế nằm đá gốc, đặc điểm thế nàm đá so với hướng dốc của địa hình, độ ẩm, mức độ nứt nẻ, mức độ phong hóa của đá gốc

- Thảm thực vật, tùy vào mức độ phát triển, loại hình thảm thực vật và sự khác biệt với thực vật xung quanh cho phép đánh giá vai trò của thảm thực vát với vai trò ngăn, làm giảm tốc độ của khối trượt

26

- Nước ngầm Đ ánh giá vai trò của hệ thống thuỷ vãn, sự nâng hay hạ của gương nước ngầm sẽ gây ảnh trực tiếp đến độ bến cơ lý của đất đá Bao gồm mô tả mực nước giếng và xem xét có nước lộ ở chân khối trượt hay không.

- Đưa các đặc điểm cần lưu ý khác tại điểm lộ và khu vực lân cận và ảnh huởng của nó tới khả năng trượt lở, thiệt hại tại khu vục nếu trước đó đã có trượt xảy

ra Nếu tại điểm lộ có lấy mẫu thì ghi số hiệu mẫu

- Số hiệu ảnh chụp (nếu cỏ) Hình minh họa tại những điếm lộ phức tạp mà

ảnh không thể hiện được đầy đủ nội dung tai điểm lộ, cùng với phần rất quan trọng

- Đất xây dựng - Phương pháp xác định khối lượng riêng trong phòng thí nghiệm TCVN 4195:1995

- Đất xây dựng - Phương pháp xác định độ ẩm và độ hút ấm trong phòng thí nghiệm TCVN 4196:1995

- Đất xây dựng - Phương pháp xác định xác định giới hạn dẻo và giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm TCVN 4197:1995

- Đất xây dựng - Phương pháp xác định thành phần hạt trong phòng thí nghiệm TCVN 4198:1995

- Đất xây dựng - Phương pháp xác định sức chống cắt trong phòng thí nghiệm ở máy cắt phẳng TCVN 4199:1995

- Đất xây dựng - Các phương pháp xác định khối lượng thể tích trong phòng thí nghiệm TCVN 4202:1995

- Phương pháp thí nghiệm xác dịnh hệ s ố kiên c ố của đá

Theo Prôtôđiakônôv đã đưa ra khái niệm hệ số kiên cố F, tính theo công thức:

F = ^ - s-

100

ơ„: Độ bền nén tức thời kG/cm2

27

Sau đây trình bày phương pháp thí nghiệm xác định hệ sô' kiên cô' bằng phương pháp động:

* Thiết bị thí nghiệm:

- Cối giã chuyên dụng (cối n O K )

- Quả tạ nặng 2,4kg

- ống đo cột bụi có đường kính 23mm

- Phiẻu, rây có đường kính 0,5 mm, búa, chổi lông

* Chuẩn bị thí nghiệm:

- Chọn m ẫu đá đồng nhất, dùng búa đập 25 viên, mỗi viên có kích thước từ

20 + 40 mm (khoảng 30g) dạng khối Tỷ sô' giữa cạnh lớn nhất và nhỏ nhất không

quá 1,5

- Chia thành 5 nhóm mỗi nhóm 5 viên

* Trình tự thí nghiệm:

- đặt mỗi viên vào tâm cối để giã Giã riêng biệt mỗi lần 1 viên

- Số lần giã có thể từ 3-h 5 lần Tuỳ theo loại đá, loại dễ vỡ thì chọn ít lần,loại rắn chắc chọn nhiều lần hơn

- Chiều cao quả tạ là 60 cm

- Sau khi giã 5 viên, tập trung lượng vụn đá lại, đem rây qua rây 0,5 mm

- Cuối cùng cho lượng bụi dưới rây vào ống đo, xác định chiều cao cột bụi

b) C ông tác th í nghiệm ngoài trời

Do các sản phẩm đất phong hoá luôn chứa một hàm lượng đáng kể dăm sạn nên cần thiết phải có các thí nghiệm hiện trường để xác định chính xác các thông sô' sức chống cắt của đất để đánh giá ổn định của bờ dốc Sức chống cắt cùa đất được xác định bằng phương pháp cắt đẩy ngang Nội dung của phương pháp như sau:

28

Các khối đất liền bị hạn chế 3 phía bởi hai rãnh xẻ đến một độ sâu nhất định (hình 2.4) Ta làm chuyển dịch (đẩy) khối đất liền được chuẩn bị sẵn như vậy bởi lực

ngang Kích thước của khối đất liền được xác định bởi các khả năng kỹ thuật để đẩy

vỡ nó Hợp lý nhất là tỉ số như sau: h = 0.3-0.5m, a -(1 5 -2 0 )h và b=(2.5-3.0)h.

Lực gây trượt được truyền từng cấp, bằng 0.3-0.5kG/cm 2 Giữ mỗi cấp lực trong 15-20’ Sau khi thí nghiệm ta xác định được áp lực cực đại pmax lúc chuyển dịch và pmin khi làm chuyển vị một phần khối đất liền theo mật truợt đã có / Thí nghiệm được coi là kết thúc, nếu khối đất chuyển dịch theo mặt trượt 10-I5cm Sau khi trượt, tại 2-3 tiết diện thẳng đứng của khối đất đã bị dịch chuyển ta đào lộ mặt trượt ra và xác định đường nét cùa nó Trong những trường hợp không xác định được mật truợt, ta vẽ nó trên giấy với bán kính tuỳ ý của hình trụ tròn, giữa các điểm quyết định các ranh giới của khối đất đã trượt

Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm cắt đẩy hiện trường a) M ặt cắt; b) M ặt bằng; c) Sơ đồ tính toán của phương pháp

1 Khối đất liền đ ể đẩy vỡ; 2 Bản tựa di động;

3 Bản tựa; 4 Kích thuỷ lực; 5 Lực k ế

6 C ác rãnh x ẻ được lấp đầy bằng đất nhào trộn

h, b- Chiều cao và chiều dài khối đất thí nghiệm

29

Sau khi th í nghiệm các chỉ tiêu sức chống cắt của khối đất được xác định bằng cách chia tiết diện phần bị trượt của khối đất ra từng khối và sau đó lập phương trình cân bằng giới hạn:

/sô' ma sát trong; C- lực dính kết, bằng (p-p,)/l; 1- chiểu dài của mặt trượt (cm) và P i=

Những phương pháp phân vùng dựa trên kết quả đánh giá, phân tích các yếu

tố ảnh hưởng tới trượt lở sẽ cho kết quả với độ chính xác cao hơn khi kết hợp với quản lý dữ liệu bằng công nghệ GIS Hai nguyên tắc cơ bản phải được tuân thủ khi tạo một cơ sở dữ liệu

• Thông tin phải đồng nhất, phải cùng tỉ lệ và cùng hệ tọa độ địa lý;

• Dữ liệu phải được tổ chức theo các lớp chủ đề, mỗi lớp bao gồm các dữ liệu đồng nhất

Dữ liệu bao gồm các thông tin cơ sở sau:

• Thông tin về các vụ trượt đất đă xảy ra bao gồm tự nhiên, cỡ, vùng và lịch sử;

• Các vùng được liên hệ với mã một cách xác thực;

• Bất kì thông tin nào về điều tra khu vực trước đó (ảnh máy bay, thí nghiệm, nghiên cứu hiện trường);

• Dụng cụ xử lý hay ngăn chặn được lắp đật và tính hiệu quả của chúng;

30

• Dữ liệu từ bất kì công cụ được lắp đặt nào (thiết bị đo từ khuynh và máy đo

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, công nghệ GIS cho phép tạo bản đồ địa hình sô' từ bản đồ địa hình thông thường, đồng thời với quá trình số hoá ta xác định các cơ sở dữ liệu cho các lớp thông tin Đối với nghiên cứu trượt lở đất thì quan trọng nhất là thông số về độ cao tương đối của địa hình (hình 2.5) Thông qua các giá trị độ cao này cho phép ta lập ra các bản đồ chuyên đề khác nhau như bản đồ huớng dốc địa hình (hình 2.6) bản đồ độ dốc địa hình (hình 2.7) Từ bản đồ địa hình

và hành chính cho ta khai thác được phần nào thông tin về hoạt động nhân sinh trong khu vực nghiên cứu VỊ trí của hệ thống đường giao thông, hệ thống thuỷ văn

và khu dân cư

Bên cạnh cơ sở từ bản đồ địa hình, địa m ạo ta còn tài liệu rất quan trọng là bản đồ địa chất Từ bản đồ địa chất cho phép ta biết đuợc các thành tạo địa chất trong khu vực, các cấu trúc liên quan và khả năng hoạt động của nó sẽ gây ảnh hưởng tới hiện tượng trượt lở

Mỗi loại bản đồ trên được gọi là các bản đồ tham số khi đánh giá trượt lở Sau khi tính được hệ số an toàn cho các khối trượt, sẽ kết hợp với các bản đồ trên dựa vào khả năng chổng các lớp thống tin thuộc tính của GIS cho phép phân tích được ảnh của các tham số được trình bày trẽn bản đồ tham số đê xác định nguyên nhân và phân vùng trượt lớ

31

Hình 2.5 Sơ đồ dộ cao tương đối khu vực thị x ã Bắc Kạn

Hình 2.6 S ơ (tổ hướng dốc khu vực thị x ã Bắc Kạn