Nghiên cứu đánh giá ổn định và thiết lập trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động khối trượt ở khu vực trung tâm thị trấn cốc pải huyện xín mần tỉnh hà giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ------ NGUYỄN TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG KHỐI TRƯỢT Ở KHU VỰC TRUN

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

- -

NGUYỄN TRUNG KIÊN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG KHỐI TRƯỢT Ở KHU VỰC TRUNG TÂM

THỊ TRẤN CỐC PÀI – HUYỆN XÍN MẦN – TỈNH HÀ GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Trang 2

- -

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG KHỐI TRƯỢT Ở KHU VỰC TRUNG TÂM THỊ

TRẤN CỐC PÀI – HUYỆN XÍN MẦN – TỈNH HÀ GIANG

HÀ NỘI - 2012

Trang 3

- -

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG KHỐI TRƯỢT Ở KHU VỰC TRUNG TÂM

THỊ TRẤN CỐC PÀI – HUYỆN XÍN MẦN – TỈNH HÀ GIANG

Chuyên ngành: Địa chất công trình

Mã số: 60.44.65

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Tô Xuân Vu

HÀ NỘI - 2012

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các tài liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, kết quả cuối cùng nêu trong luận văn chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm về lời khai này

Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2012 TÁC GIẢ

Nguyễn Trung Kiên

Trang 5

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG ix

DANH MỤC CÁC ẢNH x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG TRƯỢT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC, CẢNH BÁO TRƯỢT 4

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát sinh, phát triển trượt 4

1.2 Cơ chế và động lực của quá trình trượt 7

1.2.1 Cơ chế của quá trình trượt 7

1.2.2 Động lực của quá trình trượt 8

1.3 Các phương pháp quan trắc, cảnh báo trượt 8

1.4 Nghiên cứu trượt ở thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 12

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trượt lở tại thị trấn Cốc Pài 12

1.4.3 Các giải pháp phòng chống trượt đã áp dụng 13

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH KHỐI TRƯỢT TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG 15

2.1 Hiện trạng khối trượt khu vực nghiên cứu 16

2.2 Các yếu tố thúc đẩy quá trình phát triển trượt 18

2.2.1 Đặc điểm khí hậu 18

2.2.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 20

2.2.3 Quá trình phong hóa 22

2.2.4 Đặc điểm địa chất thủy văn 28

2.2.5 Tính chất cơ lý và mức độ ổn định của đất đá trong điều kiện bão hòa nước 30

2.2.6 Các hoạt động kinh tế - công trình của con người 40

2.3 Nguyên nhân, cơ chế hình thành trượt tại khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài 41

2.3.1 Phân tích nguyên nhân gây trượt 41

2.3.2 Cơ chế hình thành trượt 43

2.3.3 Đánh giá mức độ ổn định khối trượt 46

Trang 6

2.3.4 Kiến nghị các giải pháp giữ ổn định khối trượt 53

CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG Ở TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG 56

3.1 Lựa chọn phương pháp quan trắc cảnh báo trượt tại khối trượt nghiên cứu 57

3.2 Xây dựng trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động 57

3.2.1 Nguyên lý chung của hệ thống quan trắc cảnh báo trượt tự động 57

3.2.2 Qui trình công nghệ xây dựng trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động 58

3.3 Tiến hành xây dựng trạm quan trắc tại khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài 69

3.3.1 Lựa chọn vị trí đặt trạm quan trắc 69

3.3.2 Địa tầng tại vị trí đặt trạm quan trắc 72

3.3.3 Xác định chuyển vị ngang bằng máy xách tay để lắp đặt cảm biến đo chuyển vị ngang 74

3.3.3 Lắp đặt cảm biến đo chuyển vị ngang loại cố định 78

3.3.4 Lắp đặt thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng Piezometer 80

3.3.5 Lắp đặt thiết bị ghi đo tự động 81

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KHAI THÁC SỐ LIỆU QUAN TRẮC TRƯỢT TỰ ĐỘNG 83

4.1 Hệ thống thu thập số liệu 83

4.2 Phân tích các số liệu quan trắc ban đầu 92

4.2.1 Số liệu mưa 92

4.2.2 Quan hệ giữa lượng mưa và áp lực nước lỗ rỗng 93

4.2.3 Quan hệ giữa lượng mưa và dịch chuyển cảm biến 98

4.2.4 Quan hệ giữa áp lực nước lỗ rỗng và dịch chuyển cảm biến 101

4.2.5 Số liệu nhiệt độ 101

4.3 Đánh giá khả năng hoạt động và mở rộng của trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động 102

4.3.1 Đánh giá khả năng hoạt động của trạm 102

4.2.2 Khả năng mở rộng của trạm quan trắc cảnh báo 103

KẾT LUẬN 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

Trang 7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Cbh5h kG/cm2 Lực dính kết của đất trạng thái bão hòa 5 giờ

Cmùa mưa kG/cm2 Lực dính kết của đất vào mùa mưa

Cmùa khô kG/cm2 Lực dính kết của đất vào mùa khô

Trang 8

KÝ HIỆU ĐƠN VỊ GIẢI THÍCH

mùa mưa độ Góc ma sát trong của đất vào mùa mưa

mùa khô độ Góc ma sát trong của đất vào mùa khô

bh5giờ độ Góc ma sát trong của đất trạng thái bão hòa 5 giờ

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát động lực phát triển của quá trình trượt 8

Hình 2.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 15

Hình 2.2 Quy mô khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài - huyện Xín Mần - tỉnh Hà Giang 17

Hình 2.3 Lượng mưa theo tháng tại trạm Xín Mần từ năm 2000 đến 2009 19

Hình 2.4 Mặt bằng trung tâm thị trấn Cốc Pài - huyện Xín Mần - tỉnh Hà Giang 21

Hình 2.5 Mặt cắt địa hình qua khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài 22

Hình 2.6 Mặt cắt vỏ phong hóa khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài 24

Hình 2.7 Dao động độ sâu mực nước ngầm tại LK1 từ ngày 1/1/2010 đến 29/8/2010 28

Hình 2.8 Dao động độ sâu mực nước ngầm tại LK2 từ ngày 1/1/2010 đến 29/8/2010 28

Hình 2.9 Mặt cắt ĐCCT qua các hố khoan 1, 2 và 3 31

Hình 2.10 Sơ đồ biểu diễn các lực tác động lên khối trượt 41

Hình 2.11 Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và c) lực kết dính theo chiều sâu tại hố khoan 2 44

Hình 2.15 Mặt cắt dùng để kiểm toán khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài - huyện Xín Mần - tỉnh Hà Giang 47

Hình 2.16 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái tự nhiên theo phương pháp Bishop Hệ số ổn định Fs = 1.549 48

Hình 2.17 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái tự nhiên theo phương pháp Janbu Hệ số ổn định Fs = 1.414 49

Hình 2.18 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái tự nhiên theo phương pháp Ordinary Hệ số ổn định Fs = 1.412 49

Hình 2.19 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái bão hòa 5 giờ theo phương pháp Bishop Hệ số ổn định Fs = 1.237 50

Trang 10

Hình 2.20 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái bão hòa 5 giờ theo

phương pháp Janbu Hệ số ổn định Fs = 1.142 50

Hình 2.21 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái bão hòa 5 giờ theo phương pháp Ordinary Hệ số ổn định Fs = 1.139 51

Hình 2.22 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái bão hòa 24 giờ theo phương pháp Bishop Hệ số ổn định Fs = 1.060 51

Hình 2.23 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái bão hòa 24 giờ theo phương pháp Janbu Hệ số ổn định Fs = 0.981 52

Hình 2.24 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt khối trượt ở trạng thái bão hòa 24 giờ theo phương pháp Ordinary Hệ số ổn định Fs = 0.970 52

Hình 2.25 Dốc nước và tiêu năng cuối dốc 54

Hình 2.26 Bậc nước trên kênh tách nước 54

Hình 2.27 Tiêu năng cuối kênh tách nước 54

Hình 3.1 Tương tác gữa ống vách đo chuyển vị ngang và dịch trượt dưới nền đất 60

Hình 3.2 Mặt cắt thể hiện đầu dò đo nghiêng trong ống vách 60

Hình 3.3 Qui trình lắp đặt ống vách đo nghiêng (chuyển vị ngang) trong hố khoan 61

Hình 3.4 Phương pháp tính toán độ lệch và độ lệch lũy tích 62

Hình 3.5 Nguyên tắc tính toán dịch chuyển và cấu tạo của hệ thống đo chuyển vị ngang loại cố định trong hố khoan 63

Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo của đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) loại dây rung 64

Hình 3.7 Qui trình lắp đặt đầu đo áp lực nước lỗ rỗng loại dây rung trong hố khoan 66

Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống liên lạc giữa bộ ghi đo tự động với máy tính quản lý số liệu bằng mô-đem điện thoại và đường dây điện thoại 69

Hình 3.9 Mặt bằng vị trí đặt trạm quan trắc cảnh báo trượt 70

Hình 3.10 Mặt cắt nơi đặt trạm quan trắc cảnh báo trượt 71

Hình 3.11 Cột địa tầng tại vị trí đặt trạm quan trắc 73

Hình 3.12 Đồ thị dịch chuyển lũy tích (mm) ngày 04/01/2010 so với ngày 03/01/2010 75

Hình 3.13 Đồ thị dịch chuyển lũy tích ngày 09/06/2010 so với ngày 03/01/2010 76

Hình 3.14 Đồ thị dịch chuyển lũy tích các ngày 04/01/2010; 08/06/2010; 09/06/2010 và ngày 14/09/2010 so với ngày 03/01/2010 77

Hình 3.15 Sơ đồ vị trí đặt thiết bị đo chuyển vị ngang 79

Trang 11

Hình 3.16 Sơ đồ thiết kế lắp đặt Piezometer đo áp lực nước lỗ rỗng 80

Hình 3.17 Sơ đồ trạm quan trắc cảnh báo trượt tại thị trấn Cốc Pài 82

Hình 4.1 Biểu đồ lượng mưa theo ngày từ ngày 15/09/2010 đến ngày 02/06/2012 92

Hình 4.2 Biểu đồ lượng mưa theo tháng từ tháng 9/2010 đến tháng 5/2012 93

Hình 4.3 Quan hệ giữa lượng mưa và áp lực Piezometer 1 từ ngày 15/09/2010 đến ngày 15/10/2010 94

Hình 4.5 Quan hệ giữa lượng mưa và áp lực Piezometer 1 và 2 từ ngày 15/09/2010 đến ngày 15/10/2010 95

Hình 4.6 Quan hệ giữa lượng mưa và áp lực Piezometer 1 từ 0 giờ ngày 27/09/2010 đến 24 giờ ngày 28/09/2010 (tổng 48giờ) 96

Hình 4.7 Quan hệ giữa lượng mưa và áp lực Piezometer 2 từ 0 giờ ngày 27/09/2010 đến 24 giờ ngày 28/09/2010 (tổng 48giờ) 96

Hình 4.10 Quan hệ giữa lượng mưa và áp lực Piezometer 1 từ 0 giờ ngày 23/07/2010 đến 24 giờ ngày 25/07/2010 (tổng 72 giờ) 98

Hình 4.11 Biểu đồ lượng mưa, dịch chuyển cảm biến 1 theo tháng từ tháng 9/2010 đến tháng 5/2012 98

Hình 4.12 Biểu đồ lượng mưa, dịch chuyển cảm biến 1, 2 theo tháng từ tháng 9/2010 đến tháng 5/2012 99

Hình 4.13 Biểu đồ lượng mưa, dịch chuyển cảm biến 1 từ 0 giờ ngày 27/9/2010 đến 24 giờ ngày 28/9/2010 (tổng 48 giờ) 100

Hình 4.14 Quan hệ giữa áp lực Pz1 và dịch chuyển cảm biến 1từ 0 giờ ngày 27/9/2010 đến 24 giờ ngày 28/9/2010 (tổng 48 giờ) 101

Trang 12

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

Bảng 2.1 Lượng mưa theo tháng (mm) tại huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 19

Bảng 2.2 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật khu vực khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài 25

Bảng 2.3 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 2 32

Bảng 2.4 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 3 34

Bảng 2.5 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý mẫu đá 37

Bảng 2.6 Kết quả phân tích chỉ tiêu cơ lý mẫu đá của 2 đới phong hóa 38

Bảng 2.7 Sự biến đổi chỉ tiêu cơ lý đất phong hóa khu vực thị trấn Cốc Pài khi thay đổi trạng thái đối với nước 39

Bảng 2.8 Sự biến đổi sức kháng cắt theo mùa và theo trạng thái bão hòa của lớp 2 42

Bảng 2.9 Sự biến đổi sức kháng cắt theo mùa và theo trạng thái bão hòa của lớp 3 42

Bảng 2.10 Số liệu đầu vào dùng để kiểm toán trượt 48

Bảng 2.11 Tổng hợp kết quả tính hệ số ổn định theo các trạng thái khác nhau 53

Bảng 3 1 Các thông số kỹ thuật chính của bộ ghi đo và vi xử lý CR1000 68

Bảng 4.1 Số liệu thu được từ trạm quan trắc lấy đại diện từ ngày 15/09/2010 đến ngày 20/09/2010 84

Trang 13

DANH MỤC CÁC ẢNH

Ảnh 1.1 Trạm quan trắc trượt tự động tại đồi Ông Tượng – Hòa bình 11

Ảnh 1.2 Trượt phá hủy hoàn toàn tường chắn ở đầu cầu Cốc Pài 13

Ảnh 1.3 Kè đá xây chít mạch bảo vệ mái dốc bị sạt 14

Ảnh 1.4 Kiểu kè xếp rọ đá chống trượt sạt cục bộ 14

Ảnh 2.1 Khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài chuyển dịch khoảng 1,0 m từ năm 2005 tới năm 2010 16

Ảnh 2.2 Một vách trượt tại khoảng sân đài tưởng niệm 18

Ảnh 2.3 Một vách trượt tại khoảng sân nhà dân 18

Ảnh 2.4 Trượt lở tại khu vực đài tưởng niệm 18

Ảnh 2.5 Các thành tạo koluvi là các khối tảng đá vôi tại khối trượt nghiên cứu 22

Ảnh 2.6 Đá phiến phong hóa nứt nẻ trung bình (Lớp 4) 36

Ảnh 2.7 Đá phiến phong hóa nhẹ (Lớp 5) 36

Ảnh 2.8 Mật độ xây dựng đông tại trung tâm thị trấn 40

Ảnh 3.1 Trạm quan trắc sẽ được đặt trước hội trường UBND huyện 72

Ảnh 3.2 Lắp đặt cảm biến đo chuyển vị ngang cố định 78

Ảnh 3.3 Trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động đã được lắp đặt 82

Ảnh 3.4 Bên trong trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động 82

Ảnh 3.5 Vị trí đặt cốc đo mưa – trên nóc nhà hội trường UBND huyện 82

Trang 14

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trung tâm thị trấn Cốc Pài là nơi tập trung đông dân cư và có ý nghĩa quan trọng về

chính trị, an ninh và kinh tế của Huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang Từ những năm 2000, tại đây, hiện tượng trượt lở đã xảy ra mạnh, đặc biệt vào mùa mưa Những năm gần đây hiện tượng trượt lở có xu hướng tăng cao gây ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển kinh tế -

xã hội của địa phương Điển hình là sự xuất hiện khối trượt tại trung tâm thị trấn huyện (sau Ủy ban Nhân dân huyện Xín Mần) Đây là khối trượt lớn nhất và nguy hiểm nhất có quy mô khoảng 500.000 m3, có thể gây ra thảm họa đối với khu dân cư ở phía dưới Khối trượt này đã được Viện Địa chất - Viện KH&CN Việt Nam khảo sát năm 2005 Đến năm

2010 thì khối trượt này đã dịch chuyển xuống phía dưới theo sườn dốc khoảng 1.0m Việc nghiên cứu xác định các yếu tố ảnh hưởng, điều kiện, nguyên nhân hình thành khối trượt này sẽ giúp cho các nhà khoa học và các nhà quản lý lựa chọn các giải pháp phòng tránh thích hợp nhằm giảm thiểu những rủi ro mà khối trượt này có thể gây ra Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có giải pháp hiệu quả nào được đưa ra, bởi quy mô khối trượt quá lớn, việc di dân và công trình đến nơi khác sẽ rất tốn kém Trong điều kiện như vậy thì việc xây dựng trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động là rất cần thiết trong việc dự báo khả năng trượt có thể xảy ra và tìm ra giải pháp phòng chống hiệu quả Vì vậy, đề tài nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng, nhằm phòng tránh tác hại của nó đối với công trình và con người ở đây

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài là khối trượt nằm ở phía sau Ủy ban Nhân dân huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang, những yếu tố ảnh hưởng tới sự phát sinh, phát triển của nó và phương pháp quan trắc, cảnh báo quá trình trượt xảy ra

3 Mục tiêu đề tài:

- Đánh giá khả năng, mức độ ổn định của khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài,

huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang

Trang 15

- Thiết lập trạm quan trắc cảnh báo tự động quá trình dịch chuyển của khối trượt ở trung tâm thị trấn Cốc Pài

4 Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu tổng quan về hiện tượng trượt và các phương pháp quan trắc cảnh báo

trượt trên thế giới và ở Việt nam

- Làm rõ đặc điểm tự nhiên, địa hình, địa mạo, địa chất, địa chất thủy văn khu vực

thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang

- Phân tích điều kiện thúc đẩy, nguyên nhân, cơ chế hình thành và động lực phát

triển của khối trượt ở khu vực nghiên cứu

- Thiết lập hệ thống cảnh báo trượt tự động lắp đặt trong khu vực nghiên cứu

- Đánh giá khả năng hoạt động và mở rộng trạm quan trắc trượt tự động

5 Phương pháp nghiên cứu:

Để tiến hành nghiên cứu các nội dung trên, luận văn sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu: Thu thập các tài liệu đã có về địa lý tự nhiên, địa hình địa mạo, địa chất, địa chất thủy văn,… kết hợp với các tài liệu khảo sát thực địa để giải quyết nội dung nghiên cứu của đề tài

- Phương pháp thực nghiệm: Nghiên cứu thực địa, khoan thăm dò, lấy mẫu, thí nghiệm trong phòng và hiện trường

- Phương pháp tính toán mô hình: Đánh giá ổn định trượt bằng các mô hình Bishop, Janbu và Ordinary

- Phương pháp quan trắc: Xây dựng trạm quan trắc trượt tự động bằng thiết bị quan trắc của hãng Slope indicater của Mỹ, với kỹ thuật quan trắc tự động theo dõi mức độ dịch chuyển trượt, theo dõi động thái của nước ngầm, đánh giá tính hiệu quả của công trình phòng chống trượt

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Kết quả nghiên cứu của đề tài đã làm rõ được các yếu tố ảnh hưởng, nguyên nhân, cơ chế và động lực phát triển của khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh

Hà Giang

Trang 16

- Kết quả quan trắc cảnh báo trượt liên tục và thường xuyên cho khu vực trung tâm hành chính huyện Xín Mần là tài liệu rất cần thiết giúp cho công tác phòng tránh trượt đạt hiệu quả, góp phần ổn định an sinh của cộng đồng các dân tộc sinh sống tại huyện Xín Mần

7 Cơ sở tài liệu của luận văn:

- Các tài liệu khảo sát địa chất, địa chất thủy văn và địa chất công trình phục vụ việc

đánh giá các yếu tố ảnh hưởng và nguyên nhân hình thành khối trượt nghiên cứu

- Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong nước và ngoài nước có liên quan đến

đề tài

- Luận văn có sự tham khảo tài liệu từ đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu đánh giá và

dự báo chi tiết hiện tượng trượt - lở và xây dựng các giải pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang” mã số KC.08/06-10

8 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm phần Mở đầu, 4 chương, phần Kết luận được trình bày trong 105 trang với 59 hình, 13 bảng và 17 ảnh

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất công trình, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Tô Xuân Vu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và luôn luôn ghi nhớ công lao to lớn của người thầy đã tận tâm hướng dẫn khoa học trong suốt quá trình lựa chọn đề tài, xây dựng đề cương cho đến khi hoàn thành luận văn

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tác giả luôn nhận được sự quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi của các thầy cô trong Bộ môn Địa chất công trình, các nhà khoa học thuộc Viện Địa chất, các bạn đồng nghiệp có liên quan đến đề tài Tác giả xin chân thành cảm ơn và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trước sự giúp đỡ quý báu đó

Trang 17

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG TRƯỢT

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC, CẢNH BÁO TRƯỢT

Trượt là hiện tượng mất ổn định và dịch chuyển xuống phía dưới của đất đá theo một hoặc nhiều mặt yếu tồn tại trong mái dốc

Trong thực tế, trượt xảy ra khá phổ biến, đặc biệt là ở vùng núi Trượt xảy ra có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động kinh tế, công trình và cả sinh mạng con người nên có thể được xem là một trong những tai biến địa chất nghiêm trọng

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát sinh, phát triển trượt

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thành tạo trượt bao gồm các điều kiện tự nhiên và nhân tạo, có tác dụng làm cho các lực phá hoại sự cân bằng của khối đất đá hoạt động được dễ dàng Quá trình trượt là kết quả tổng hợp tác động đồng thời của nhiều yếu tố, cần đánh giá đúng các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu dẫn đến trượt để có biện pháp phòng tránh thích hợp

và dễ dàng dịch chuyển xuống dưới sườn dốc

Đối với vùng khí hậu khô nóng có lượng mưa ít, tổng lượng bốc hơi lớn hơn tổng lượng nước ngấm xuống nên độ bền của đất đá tăng, làm tăng độ ổn định của sườn dốc

Trang 18

- Đặc điểm địa hình, địa mạo

Điều kiện quan trọng nhất có tác dụng hỗ trợ sự thành tạo trượt là địa hình khu vực

Sự phân bố địa lý và vị trí địa mạo là bằng chứng rõ ràng cho kết luận đó Nhiều số liệu quan sát đã chứng tỏ rằng trượt thường phân bố rộng rãi nhất ở trong vùng núi, ở những khu vực có địa hình phân cắt mạnh trên sườn cao và dốc của thung lũng sông, trên các sườn ven bờ các bể nước, trên mái dốc các đường đào và công trường khai thác lộ thiên Nói chung, địa hình mặt đất tạo ra những dự trữ thế năng tiềm tàng hỗ trợ cho sự phát triển hiện tượng trượt

- Đặc điểm địa chất

Sự trùng hợp trượt với những sườn dốc và mái dốc có cấu trúc địa chất nhất định rất

hay gặp trong thực tế Ta có thể thấy các bề mặt và các đới yếu nghiêng về phía chân sườn dốc làm cho lực cắt tác động dễ dàng và ngược lại, nếu các mặt và đới yếu đó nghiêng vào phía trong sườn dốc, sẽ gây khó khăn hoặc không hỗ trợ cho tác động của lực cắt nói trên Trong nhiều trường hợp, trượt phân bố ở những sườn dốc cấu tạo từ đất đá loại sét, hoặc trong tầng đất đá cấu tạo nên sườn dốc có những lớp xen kẹp, đới đất đá loại sét, vật chất sét lấp nhét hoặc những loại đá khác dễ tạo nên những mặt và đới yếu (các lớp than, muội than, các mặt và đới khe nứt, phá huỷ kiến tạo ) và cuối cùng là những nơi trên sườn dốc có thành tạo loại sét eluvi, deluvi, proluvi dày Phân tích điều kiện thành tạo trượt trong đá cứng cho thấy vật chất sét lấp nhét khe nứt, sét bôi trơn bề mặt khe nứt cũng tạo điều kiện rất dễ dàng cho sự phá huỷ cân bằng các khối đá Sự thành tạo trượt có nhiều khả năng nhất ở những nơi trong cấu trúc địa chất của sườn dốc hay mái dốc tồn tại các mặt trượt ẩn, định hướng bất lợi, tức là có hướng nghiêng về chân sườn dốc

Những khu vực bị nâng lên do các chuyển động kiến tạo mới và hiện đại luôn luôn

đổi mới dự trữ thế năng tiềm tàng hỗ trợ cho sự thành tạo trượt Những vùng núi hay xảy

ra động đất cũng có nguy cơ cao bị trượt Thành phần của đất đá, đặc biệt là thành phần khoáng vật quyết định đến tính chất cơ lý của nó, do đó ảnh hưởng đến quá trình trượt

- Điều kiện địa chất thuỷ văn

Những sườn dốc cấu tạo bởi đất đá sũng nước bao gồm các phức hệ, tầng và đới bão hoà nước, các đới tẩm ướt, bão hoà thường xuyên hay tạm thời đối với sự thành tạo trượt

sẽ thuận lợi hơn nhiều so với các sườn dốc cấu tạo từ đất đá thoát nước tốt, khô Do đó khi

Trang 19

nhận xét và đánh giá độ ổn định sườn dốc (hay mái dốc) và điều kiện thành tạo trượt, cần phải xem nước dưới đất như một trong những yếu tố tự nhiên quan trọng nhất

Trong nhiều trường hợp sự thành tạo trượt thường có liên quan không phải với mức độ tẩm ướt, với lượng ẩm thâm nhập vào đất đá, cũng không phải với mức độ chứa nước của chúng, mà liên quan với chính yếu tố tẩm ướt Yếu tố tẩm ướt ở đây chính là hiện tượng bôi trơn bề mặt hoặc bôi trơn ở đới yếu trong đất đá, làm giảm đột ngột sức chống cắt của chúng và trở thành nguyên nhân làm mất ổn định Từ đó cần phải xem yếu tố bôi trơn đất

đá như là một trong nhiều dạng ảnh hưởng của nước dưới đất đối với sự thành tạo trượt

- Sự phát triển các quá trình và hiện tượng địa chất ngoại sinh kèm theo

Các quá trình và hiện tượng địa chất ngoại sinh bao gồm quá trình phong hóa, mương xói, rãnh xói, xói ngầm, vận động kiến tạo mới và hiện đại, động đất và nhiều hiện tượng địa chất hiện đại khác- thường chuẩn bị điều kiện làm dễ dàng cho sự tác động của lực cắt

Vì vậy khi thực hiện các biện pháp chống trượt, thường không nhằm tác động trực tiếp đến quá trình trượt mà là tác động đến các quá trình và hiện tượng chuẩn bị cho quá trình trượt

Đi kèm với sự phát sinh và phát triển trượt thường gặp nhất là quá trình phong hoá đất đá Phong hoá là quá trình làm thay đổi và phá huỷ đất đá trên bề mặt và gần bề mặt của vỏ quả đất, do ảnh hưởng của sự dao động nhiệt độ không khí, nước mưa, nước dưới đất, khí CO2, O2 và của sinh vật Nói cách khác, phong hoá là nguyên nhân phá hoại làm thay đổi cấu trúc, thành phần và tính chất đất đá Quá trình phong hóa được chia làm ba loại là quá trình phong hóa vật lý, phong hoá hoá học và quá trình phong hóa sinh học Trong điều kiện khí hậu á nhiệt đới ẩm ướt, ấm, nóng và thừa ẩm, trong điều kiện thực vật phong phú và đa dạng và các quá trình sinh hoá mãnh liệt như ở nước ta thì phong hoá hoá học phát triển ưu thế

- Thảm thực vật

Thảm thực vật trên bề mặt địa hình có tác dụng bảo vệ sự xói mòn đất của nước mưa, hạn chế nước mưa ngấm vào trong đất Đối với những cây lớn, rễ cây bám sâu xuống lòng đất sẽ làm tăng sức kháng cắt của đất Vì vậy, những vùng có thảm thực vật dày thì nguy

cơ trượt cũng sẽ giảm

Trang 20

- Hoạt động kinh tế - công trình của con người

Cắt xén sườn dốc, thi công mái quá dốc, phá huỷ dòng chảy mặt và ngầm, đào phá các bãi cát gần chân sườn và nhiều hoạt động khác của con người mà về phương diện phổ biến, qui mô và ý nghĩa có thể so sánh với các yếu tố tự nhiên thường tạo ra những điều kiện quan trọng nhất đối với sự phá huỷ sự cân bằng của các khối đá trên sườn dốc, hỗ trợ cho sự thành tạo trượt

1.2 Cơ chế và động lực của quá trình trượt

1.2.1 Cơ chế của quá trình trượt

Dạng dịch chuyển, phương thức và tính chất dịch chuyển các khối đất đá trên sườn dốc quyết định cơ chế quá trình trượt Tính chất cơ bản của cơ chế quá trình trượt là sự dịch chuyển tương đối của bộ phận đất đá này so với bộ phận đất đá khác xảy ra theo các mặt và đới yếu Trượt thường xảy ra phổ biến theo cơ chế trượt cắt (trượt kiến trúc) và trượt dẻo

Trượt kiến trúc luôn luôn là trượt cắt, tức là trượt của khối đất đá theo một hay nhiều mặt yếu, tại đó sức chống cắt của đất đá không cản trở nổi sự dịch chuyển của nó Trượt kiến trúc không làm thay đổi nhiều đến cấu trúc của đất đá bên trong khối trượt Thảm thực vật trên bề mặt địa hình không bị xáo trộn

Trượt dẻo thường là trượt chảy Sự chảy nhớt của đất đá bị trượt (thường không đồng nhất) có tính chất tương tự như chảy rối, vì trong đó các hạt đất đá cấu tạo thân trượt, ngoài dịch chuyển chủ yếu (trượt theo sườn dốc) còn bị dịch chuyển ngang Hơn nữa các mặt và đới trượt bên trong khối đất đá dịch chuyển khó xác định được

Như vậy, chảy nhớt đặc trưng cho sự phát triển các biến dạng dẻo hoặc giòn dẻo ở bên trong khối đất đá bị trượt, còn trượt cấu trúc các biến dạng như thế chỉ phát triển ở các mặt hoặc đới yếu Biết được cơ chế trượt cho phép hiểu được bản chất vật lý của quá trình,

đề xuất sơ đồ kiểm toán hiện thực nhất và chọn được các biện pháp công trình để làm giảm ứng suất cắt hoặc tăng sức chống cắt của đất đá Để xác định cơ chế trượt cần hiểu biết cặn kẽ cấu trúc của khối trượt, trạng thái, tính chất của đất đá cấu tạo nên khối trượt

và động lực phát triển trượt

Trang 21

1.2.2 Động lực của quá trình trượt

Động lực phát triển của mỗi khối trượt có thể chia ra ba thời kỳ (hình 1.1):

1 Thời kỳ chuẩn bị trượt là thời kỳ làm giảm dần độ ổn định của các khối đất đá;

2 Thời kỳ thành tạo trượt thực thụ, tính ổn định của đất đá mất đi tương đối nhanh hoặc rất đột ngột;

3 Thời kỳ tồn tại - thời kỳ ổn định trượt, lập lại độ ổn định của các khối đất đá

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát động lực phát triển của quá trình trượt

(theo V Đ Lômtađze)

Trong nghiên cứu dự báo nguy cơ trượt mối quan tâm hàng đầu là khu vực có khả năng xảy ra trượt, thời gian xuất hiện và mức độ nguy hiểm của chúng Mức độ huỷ hoại của tai biến trượt được quyết định bởi năng lượng của nó (P=mv2/2) khi sinh ra Năng lượng này được xác định bởi diện phân bố (thể tích khối trượt), tính chất vật liệu (khối lượng thể tích của đất đá), và tốc độ dịch chuyển của khối trượt Để làm sáng tỏ các nhận

định nêu trên, vấn đề đặt ra là phải xác định chính xác vị trí, hình dạng của mặt trượt

và tính chất cơ lý của đất đá trong khối trượt

1.3 Các phương pháp quan trắc, cảnh báo trượt

Quan trắc trượt đất cho từng vị trí cụ thể thường dựa trên hệ thống các thiết bị quan trắc lắp đặt tại vị trí khối trượt Trên thế giới, các kỹ thuật quan trắc cảnh báo trượt thường

sử dụng các phương pháp như: Đo chuyển vị trên mặt đất, đo chuyển vị của đất đá dưới

Trang 22

các độ sâu khác nhau trong hố khoan, đo áp lực nước lỗ rỗng trong đất, đo sóng âm, đo dao động, rađa định hướng, ghi hình Các thiết bị quan trắc thường được lắp đặt tại các

bờ dốc có nguy cơ bị dịch trượt, hoặc các khối trượt đã xuất hiện tại các khu vực đông dân

cư hoặc đe dọa các tuyến giao thông và các công trình hạ tầng quan trọng có giá trị về văn hóa, lịch sử

Trong các phương pháp quan trắc nêu trên, hiện nay ở Việt Nam phổ biến nhất là phương pháp đo chuyển vị trên mặt đất Nguyên tắc chung của phương pháp này là theo dõi sự thay đổi bề mặt địa hình nơi xuất hiện khối trượt Ban đầu, khối trượt xuất hiện sẽ

để lộ ra các dấu hiệu như là: vách trượt, khe nứt tách, chân khối trượt có đất đùn lên Từ

đó, chôn các cột mốc dọc theo hướng dịch chuyển của khối trượt Khoảng cách giữa các cột mốc tùy thuộc vào sự phức tạp của bề mặt địa hình Các cột mốc đan dày ở những nơi địa hình dốc, gồ ghề và thưa dần ở những vị trí bề mặt địa hình thoải Phải có ít nhất một mốc cắm phía trên đỉnh và một mốc cắm phía dưới chân của khối trượt Các cột mốc này không chịu tác dụng của khối trượt Khi khối trượt dịch chuyển thì các cột mốc trên thân khối trượt cũng sẽ dịch chuyển theo Dùng máy trắc địa đo độ cao của các cột mốc trên sẽ

vẽ được mặt cắt dọc đi qua khối trượt Qua một số chu kỳ đo sẽ thiết lập được mặt cắt dọc tương ứng Qua đó, luận giải được động lực của quá trình trượt

Phương pháp này có ưu điểm là thực hiện đơn giản Tuy nhiên, mức độ chính xác chưa cao và không thể đo thường xuyên, liên tục Đặc biệt, những vùng đông dân cư hoặc thảm thực vật dày thì rất khó cắm mốc để đo Hiện nay, phương pháp này chủ yếu được áp dụng trong việc đánh giá trượt trong các hồ chứa, ở taluy đường giao thông Đây vẫn là phương pháp quan trắc thủ công và không đem lại nhiều hiệu quả

Quan trắc trượt bằng các thiết bị theo dõi tự động là phương pháp quan trắc có nhiều ưu điểm, cho phép xác định liên tục quá trình di chuyển của khối trượt Các thiết bị quan trắc được lắp đặt tại hiện trường bằng các phương pháp khác nhau nhằm mục đích thu thập các thông tin chính xác của các đặc trưng cần thiết trong tính toán dự báo hiện tượng trượt Các giá trị cần quan trắc bao gồm: xác định chiều sâu, hình dạng của của khối trượt để chính xác hóa các bài toán phân tích ổn định của khối, quan trắc mực nước dưới đất và áp lực nước lỗ rỗng của đất, và xác định các giá trị dịch chuyển như biên độ, tốc độ

và hướng dịch trượt

Trang 23

Các số liệu thu thập bởi các thiết bị lắp đặt trên hiện trường có thể được ghi đo định

kỳ bằng các máy ghi đo xách tay hoặc bằng hệ thống ghi đo tự động liên tục sau đó được truyền đi xa tới các trạm quan trắc trung tâm để theo dõi, xử lý và đưa ra các tín hiệu báo

động kịp thời

Trên thế giới, việc quan trắc trượt đã được tiến hành từ nhiều thập kỷ trước và hầu hết các công tác quan trắc đã được tự động hoá để có thể phát hiện và đưa ra các cảnh báo các sự cố một cách chính xác và kịp thời và đã góp phần không nhỏ để giảm thiểu thiệt hại

về tính mạng và tài sản do tai biến trượt đất gây ra Dưới đây là một vài ví dụ

 Tại New Zealand: Một hệ thống những thiết bị quan trắc trượt được lắp đặt tại

Cromwell Gorge, thuộc đập Clyde ở sông Clutha Những khối trượt đã xuất hiện xung quanh hồ Dunstan Khoảng 25% đường bờ hồ Dunstan xuất hiện những vết trượt rộng và sâu hình thành chủ yếu trên nền đá phiến, đá phiến vỡ vụn và lở tích Các thông số được

đo là độ biến dạng, áp lực nước, tốc độ dòng chảy và các thông số thời tiết

 Tại Canada: Khối trượt Downie khu vực công trình đập Revelstoke British

Columbia, Canada được lắp đặt hệ thống thiết bị quan trắc Khối trượt này được nghiên cứu lần đầu tiên vào năm 1965- 1966 như là một phần của đập Mica, cách khối trượt 70km về phía thượng nguồn (Imrie, 1983) Người ta đã tiến hành lắp đặt thiết bị quan trắc

đo chuyển động của khối trượt và các thông số về nước ngầm

 Tại Mỹ: Mùa xuân năm 1991, khi xây dựng đường tránh trung tâm thành phố

Golden, bang Colorado, phát hiện một khối trượt nhỏ ở vách hố đào trong đá phiến sét Khối trượt phát triển từ từ cho đến năm 1994 thì bắt đầu đi vào ổn định nhờ biện pháp gia

cố theo công nghệ Brazil, nạo bỏ đi 75000m3 vật liệu bên trên khối trượt Để hỗ trợ biện pháp trên, người ta lắp đặt 1 trạm quan trắc và đo xa tích hợp để tự động đo và truyền số liệu về trung tâm bằng sóng rađiô Một trạm thu số liệu được đặt ở trụ sở Giao thông vận tải để thu và xử lý dữ liệu từ trạm quan trắc

Các trạm quan trắc được lắp đặt chủ yếu để bảo vệ tính mạng và tài sản của dân cư trong khu vực bị đe doạ chứ không phải để ngăn chặn các khối trượt Tuy nhiên, các trạm quan trắc có thể cung cấp các số liệu cảnh báo về sự dịch chuyển của các khối đất đá một cách kịp thời để có thể áp dụng các giải pháp công trình để ngăn chặn sự phát triển của

Trang 24

thảm hoạ Các số liệu đo được về dịch động và áp lực nước kẽ rỗng có giá trị rất lớn trong các bài toán phân tích tính toán ổn định của bờ dốc

 Tại Việt Nam: Ở nước ta, các kỹ thuật quan trắc trong địa kỹ thuật - công trình đã

được đưa vào áp dụng cho các công trình trọng điểm của nhà nước như các đập Thủy điện Hoà Bình, thủy điện Ialy, hệ thống đê Hà Nội, cầu Mỹ Thuận, trong đó có quan trắc độ ổn định của các mái dốc, quan trắc dịch trượt Một số trạm quan trắc tự động bằng các thiết

bị do các hãng phương Tây cung cấp đã được đưa vào hoạt động và đã chứng tỏ tính ưu việt của giải pháp trong các công trình trên Tuy nhiên, xây dựng một trạm quan trắc trượt

tự động chuyên biệt cho một khu vực bị đe doạ bởi thiên tai trượt đất chưa được tiến hành nhiều ở Việt Nam Cho tới nay, mới có một trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động được Viện Địa chất - Viện KHCN Việt Nam xây dựng thử nghiệm tại đồi Ông Tượng - thành phố Hòa Bình năm 2008 cho kết quả tốt

Tại khu vực đồi Ông Tượng, thị xã Hoà Bình; các khối trượt xuất hiện trên đoạn dài hơn

500 mét dọc sườn đồi trong mùa mưa năm 1996, 1997, 2000 đã gây ra biến dạng bề mặt địa hình và đe doạ nghiêm trọng các công trình quan trọng của thành phố và tỉnh Hoà Bình như trạm biến áp hạ thế điện, nhà máy nước và khu nhà Tỉnh Uỷ tỉnh Hoà Bình Trạm quan trắc đã được đặt tại khuôn viên khu B tỉnh ủy Hòa Bình nằm trên đồi Ông Tượng

Ảnh 1.1 Trạm quan trắc trượt tự động tại đồi Ông Tượng – Hòa bình

Trạm quan trắc bao gồm thiết bị đo chuyển vị ngang của khối trượt, thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng, thiết bị đo mưa Tất cả được ghi đo tự động bằng thiết bị ghi đo tự động CR10X

Trang 25

Số liệu được thu thập bởi máy tính qua mô-đem điện thoại Trạm quan trắc đã xác định được vị trí mặt trượt tại độ sâu 4.5 đến 5.5m và đã đánh giá được chu kỳ dịch chuyển của khối trượt phụ thuộc vào chu kỳ mưa

1.4 Nghiên cứu trượt ở thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trượt lở tại thị trấn Cốc Pài

Từ những năm 2000, hiện tượng trượt đã xảy ra mạnh ở thị trấn Cốc Pài Tại đây,

đã xuất hiện nhiều khối trượt trên các sườn dốc, mái taluy đường giao thông Vào mùa mưa các năm 2007, 2008 và 2009, hiện tượng trượt phát triển mạnh mẽ, đặc biệt tại trung tâm huyện lỵ Xín Mần Khu nhà UBND huyện và nhà làm việc của các phòng ban nằm trên một khối trượt lớn có chiều dài khoảng 150m, chiều rộng 100m Nhiều nhà dân, đường giao thông và đài tưởng niệm nằm trên khối trượt này đều bị nứt và biến dạng nghiêm trọng Người dân ở thị trấn Cốc Pài rất hoang mang, không yên tâm sản xuất, định canh, định cư Trong thời gian gần đây, các hoạt động xây dựng cơ sở hạ tầng và xây dựng

cơ bản phát triển mạnh mẽ càng làm gia tăng hiện tượng trượt trong khu vực, ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển kinh tế - xã hội của địa phương

Hiện tượng trượt xảy ra mạnh vào những năm gần đây tại thị trấn Cốc Pài nên hiện nay mới được quan tâm đúng mức Trước năm 2005 chưa có nghiên cứu nào về trượt tại đây Vào năm 2005, lần đầu tiên hiện tượng trượt được đưa vào dự án nghiên cứu của Viện Địa chất Tới năm 2009 và 2010 trượt lở tại đây đã được nghiên cứu chi tiết Các khối trượt lớn đều tập trung ở những nơi đông dân cư và những nơi cắt xén sườn dốc để làm đường và làm nhà Trong đó, khối trượt nguy hiểm nhất là khối trượt tại trung tâm thị trấn Kết quả là đã xây dựng được bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt đất tại thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh hà Giang tỷ lệ 1:10.000 và bản đồ dự báo tổng hợp độ nguy hiểm trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài tỉ lệ 1:5.000

Tại khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài, Viện Địa chất đã thực hiện công tác nghiên cứu, khảo sát chi tiết để đánh giá và thiết lập hệ thống quan trắc, cảnh báo trượt nhằm phòng tránh tác hại và xây dựng cơ sở khoa học cho các giải pháp phòng chống trượt hiệu quả lâu dài tại đây Tác giả là một trong những người đã được tham gia vào dự

án nghiên cứu này

Trang 26

Ảnh 1.2 Trượt phá hủy hoàn toàn tường chắn ở đầu cầu Cốc Pài

Tường chắn được xây bằng đá chít mạch, có bề dày khoảng 30-40cm, chiều cao khoảng 1-2m và chiều sâu khoảng 2m Mái dốc phía sau tường chắn tương đối thoải và được tạo thành các ruộng bậc thang Tường chắn bị phá hủy là do áp lực thủy tĩnh và thủy động cao, hệ thống thoát nước của tường chắn không hiệu quả

Công trình bảo vệ mái dốc bằng cách xây kè đá tại hội trường UBND huyện hoàn thành vào đầu năm 2010, nhưng chỉ sáu tháng sau, vào tháng 6/2010 cũng đã bị sạt (Ảnh 1.3) Nguyên nhân ban đầu được nhận định là do áp lực nước vào mùa mưa dâng cao làm phá hủy kè

Trang 27

Ảnh 1.3 Kè đá xây chít mạch bảo vệ mái

Với những khu vực có mực nước ngầm dâng cao như ở trung tâm thị trấn Cốc Pài, thì giải pháp phòng chống trượt cần phải chú ý đến việc làm giảm áp lực thủy tĩnh và thủy động Kè rọ đá, như đã phân tích ở trên, có tác dụng thoát nước ra khỏi khối trượt Vì vậy, giải pháp dùng kè rọ đá là một trong những giải pháp cần được nghiên cứu sử dụng tại đây

Trang 28

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH KHỐI TRƯỢT TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG

Thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần nằm về phía Tây Bắc của tỉnh Hà Giang, giáp với huyện Bắc Hà của tỉnh Lào Cai (hình 2.1) và được hình thành trên sườn núi cao có độ dốc lớn, bị phân cắt mạnh Nhìn tổng quát, địa hình cao là dãy núi đá vôi phân bố không liên tục, vách dựng đứng đặc trưng của địa hình đá vôi Chuyển tiếp xuống dưới là các sườn dốc cấu tạo bằng vật liệu tàn tích, tàn tích hỗn độn, dăm sạn, cục tảng đá phong hoá, đá hòn mảnh mức độ gắn kết yếu Nằm dưới lớp tàn tích là lớp đất phong hoá từ đá gốc có bề dày lớn, thành phần không đồng nhất

Hình 2.1 Vị trí khu vực nghiên cứu

Trang 29

2.1 Hiện trạng khối trượt khu vực nghiên cứu

Khối trượt tại trung tâm thị trấn Cốc Pài (sau Uỷ ban Nhân dân huyện Xín Mần) là khối trượt lớn nhất và nguy hiểm nhất trong khu vực thị trấn Khối trượt thuộc tổ 4, thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, nằm trên sườn núi có hướng nghiêng về phía đông nam, là một trong những nơi tập trung dân cư chính của thị trấn Hiện tượng trượt tại đây bắt đầu xảy ra vào năm 2009 Khối trượt có kích thước lớn, rộng khoảng 100m, dài 150m và cao 100m Khối trượt này đã được Viện Địa chất - VKHCN Việt nam khảo sát năm 2005, nếu

so với năm 2010 thì khối trượt này đã sụt xuống phía dưới theo sườn dốc khoảng 1.0m

Ảnh 2.1 Khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài chuyển dịch khoảng 1,0 m từ năm 2005

tới năm 2010

Trượt xảy ra trong lớp vỏ phong hóa sườn - tàn tích Địa hình dốc thoải khoảng 150

- 200 Theo hố khoan 2 (HK2), thành phần từ trên xuống như sau: Lớp đất lấp gồm dăm sạn, sét pha dày 1,3m; phía dưới là lớp sét pha, sản phẩm phong hóa tại chỗ màu xám ghi, xám vàng trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng dày 5,1m; tiếp theo là lớp sét pha phong hóa mạnh lẫn dăm sạn, hòn cục màu xám ghi, xám nâu trạng thái cứng dày 8,6m; tiếp đến là lớp đá phiến hai mica phong hóa nứt nẻ dập vỡ mạnh tồn tại dạng vỉa, dày 3,5m Cuối cùng, đến độ sâu 25m là đá phiến hai mica phong hóa nứt nẻ trung bình Trên khối trượt vẫn tồn tại nhiều hộ dân sinh sống Về phía đỉnh khối trượt có một mó nước đang được sử dụng làm nước sinh hoạt cho thị trấn Vào mùa mưa, trên thân khối trượt này quan sát thấy nước chảy tràn lên từ miệng hố khoan khảo sát số 3 (HK3)

Hiện tượng trượt xuất hiện ở đây vào năm 2009 sau những đợt mưa lớn kéo dài Trên khối trượt trung tâm xuất hiện nhiều vách trượt cao từ vài chục cm đến 1m (ảnh 2.2;

1m

Trang 30

ảnh 2.3 và 2.4) Đỉnh của khối trượt được xác định nằm trên đường giao thông liên xã phía trên của đài tưởng niệm Đường giao thông này đã được sửa chữa nên hiện nay dấu vết của đỉnh khối trượt không còn nữa Khu vực đài tưởng niệm liệt sĩ là trung tâm của khối trượt Chân của khối trượt chưa xác định được chính xác Theo kết quả đo vẽ tại hiện trường thì chân khối trượt có khả năng đi qua khoảng sân của UBND huyện Xín Mần, thuộc kiểu trượt kiến trúc với mặt yếu đã tồn tại trong lòng khối đất với kích thước lớn,

dịch chuyển trượt mang tính chu kỳ phụ thuộc vào chu kỳ mưa

Hình 2.2 Quy mô khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài - huyện Xín Mần - tỉnh Hà Giang

Trang 31

Ảnh 2.2 Một vách trượt tại khoảng sân

đài tưởng niệm

Ảnh 2.3 Một vách trượt tại khoảng sân

nhà dân

Ảnh 2.4 Trượt lở tại khu vực đài tưởng niệm

2.2 Các yếu tố thúc đẩy quá trình phát triển trượt

2.2.1 Đặc điểm khí hậu

Lượng mưa đo được tại huyện Xín Mần từ năm 2000 đến 2009 cho thấy, tổng lượng mưa của cả năm lớn nhất là 2063.8mm (năm 2008), nhỏ nhất là 693.9mm (năm 2003) và trung bình là 1518.3mm Trong giai đoạn này có 3 năm có tổng lượng mưa từ 2063.8 mm đến 2098 mm là năm 2001, 2002 và 2008 và lớn gấp gần 1,4 lần mưa trung bình và lớn tới gấp 3 lần năm có mưa ít nhất (bảng 2.1, hình 2.3)

Trang 32

Bảng 2.1 Lượng mưa theo tháng (mm) tại huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang

Trang 33

Một đặc trưng về mưa trong khu vực thị trấn Cốc Pài nói chung và tại khối trượt nghiên cứu nói riêng là trong giai đoạn 2000-2009 hầu hết tháng nào trong năm cũng có mưa Mưa nhiều tập trung vào tháng 6, 7 và 8 (nhiều nhất là tháng 7) với tổng lượng mưa

3 tháng này trung bình trong giai đoạn 2000-2008 là 959,4mm (chiếm 63%) Thời gian mưa liên tục và lượng mưa ảnh hưởng nhiều đến nguy cơ trượt sườn có cấu tạo từ đá phong hóa nứt nẻ và đất bở rời Đặc biệt mưa 1 ngày, 2 ngày và 3 ngày liên tục có cường

độ mưa lớn gây nguy cơ trượt cao

Khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài chịu ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ theo mùa Mùa đông lạnh, khô và mùa hè nóng, mưa nhiều Như vậy, với biên độ dao động nhiệt độ và mưa mạnh sẽ là tác nhân thúc đẩy phong hóa phát triển Đất đá tại đây chịu khô lâu ngày, khi gặp mưa sẽ làm cho đất đá bị sũng nước, giảm cường độ một cách nhanh chóng

2.2.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài nằm trên dải núi có phương á kinh tuyến Theo mặt cắt địa hình qua khối trượt theo phương Tây Bắc (TB) – Đông Nam (ĐN), cho thấy có sự chuyển tiếp giữa các bậc địa hình khá rõ nét (hình 2.5) Từ TB xuống ĐN có ba bậc địa hình Bậc một, phía TB là dãy núi đá vôi, đá phiến sét vôi ở độ cao từ 500 đến 800m kéo dài theo phương Đông Bắc (ĐB) – Tây Nam (TN) Bậc hai, phần trung tâm bao gồm các thành tạo sườn - tàn tích, có độ dốc thoải 150 - 200 vàkéo dài khoảng 400m Cuối cùng, về phía ĐN là địa hình sườn đồi thấp nằm trên độ cao 300 – 420m và có độ dốc khoảng 20-30 Kết thúc của địa hình này là sông Nấm Dẩn

Qua đó có thể thấy, chỉ có địa hình bậc một và bậc hai mới ảnh hưởng đến quá trình trượt tại đây Địa hình núi đá vôi phía trên có thể là nơi cung cấp nước ngầm cho khu vực phía dưới Đồng thời, nước mưa từ phía trên cao có thể chảy tràn trên mặt, qua các cống thoát nước trên thân và xung quanh khối trượt, cuối cùng đổ về thung lũng phía dưới Khi mưa, nước mưa men theo các rãnh nước tập trung về các cống thoát nước phía đỉnh và thân khối trượt (hình 2.4), làm tăng nguy cơ mất ổn định khối trượt

Trang 34

Hình 2.4 Mặt bằng trung tâm thị trấn Cốc Pài - huyện Xín Mần - tỉnh Hà Giang

Trang 35

Hình 2.5 Mặt cắt địa hình qua khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài

Phần trung tâm khối trượt với bề mặt địa hình tương đối dốc với các sản phẩm sườn

- tàn tích (edQ) dày từ 10 đến 30m tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy quá trình trượt ở đây Ngoài ra, còn có các thành tạo lở tích (kQ) hình thành do quá trình lở đá từ phía trên núi

đá vôi phía trên tích tụ lại trên sườn dốc

2.2.3 Quá trình phong hóa

Dựa trên kết quả phân tích thành phần khoáng vật, vỏ phong hóa tại khối trượt trung tâm thị trấn Cốc pài có các khoáng vật chính gồm: thạch anh, kaolinit, mica, illit,

Trang 36

clorit, fenspat, gipxit và gơtit (bảng 2.2) Với các khoáng vật này thì vỏ phong hóa tại đây

là loại vỏ phong hóa Sialferit

Trong HK1 gặp nhiều khoáng vật Vermiculit, chiếm từ 35 đến 52% HK3 hầu như không gặp Vermiculit Khoáng vật vermiculit có tính trương nở cao khi gặp nước, là điều kiện thuận lợi gây trượt Các khoáng vật illit cùng các vẩy mica xót lại trong quá trình phong hóa có tính kết dính kém và rất dễ tan rã khi gặp nước Đây là các yếu tố làm cho đất có tính tan rã nhanh, tính thấm lớn gây bất lợi cho ổn định mái dốc Các khoáng vật này có hàm lượng cao, tại HK1 đạt 9-29%, HK2 đạt 19-37%, HK3 đạt 40-46%, HK4 đạt

27 – 46%, HK5 đạt 26 – 36% và HK6 đạt 18 – 37% Các khoáng vật gơtit, fenspat, thạch anh, kaolinit ổn định với nước và các thành phần này làm tăng độ ổn định trượt của đất

Trong vỏ phong hóa tại khối trượt nghiên cứu, thành phần và tính chất của đất đá không đồng nhất, biến đổi có quy luật từ đá mẹ sang các sản phẩm phong hóa Tại đây, vỏ phong hóa có thể chia thành 4 đới là:

- Đới phong hóa nhẹ: Đá trong đới này còn tương đối nguyên khối, màu sắc và đặc điểm bên ngoài ít biến đổi và giống đá mẹ Đới phong hóa nhẹ bắt gặp ở độ sâu 18,5 (hk2) đến 31m (hk1) Đá có màu xám ghi, xám sáng

- Đới phong hóa trung bình: Trong đới này, đá bị nứt vỡ theo các khe nứt thành các khối nứt và tảng Màu sắc, thành phần, đặc điểm kiến trúc, cấu tạo của đá về cơ bản biến đổi ít Theo các lỗ khoan qua thân khối trượt cho thấy, bề dày của đới phong hóa trung bình biến đổi từ 3,5m (hk2) đến 12,7m (hk4) Chiều sâu bắt gặp đới này là từ 11,7m (hk4) đến 21m (hk1)

- Đới Litoma: Đới Litoma bao gồm chủ yếu các khoáng vật sét thứ sinh Về cấu trúc, đất hầu như không còn giữ được đặc điểm cấu trúc của đá gốc Đất có màu xám ghi, xám vàng Đới này nằm gần mặt đất với chiều sâu bắt gặp từ 0,4m (hk4) đến 3,8m (hk1)

Bề dày đới biến đổi từ 11,3m (hk4) đến 17,6m (hk3)

Trang 37

Hỡnh 2.6 Mặt cắt vỏ phong húa khu vực trung tõm thị trấn Cốc Pài

(Trái: Cao độ ; Phải: Độ sâu từ miệng LK)

Độ sâu lớp đất từ miệng LK (m)

Đới Litoma: Sét pha màu xám ghi, xám vàng.

Khoáng vật đi kèm gồm: Vermiculit, felspat, kaolinit, gơtit, gipxit, illit, mica, thạch anh.

Đới phong hóa trung bình: Đá màu xám ghi, xám đen.

Khoáng vật đi kèm: Vermiculit, felspat, kaolinit, gơtit, gipxit, illit, mica, thạch anh

Đới phong hóa nhẹ: Đá màu xám ghi, xám sáng.

tỷ lệ đứng : 1 / 500

tỷ lệ ngang: 1 / 1000

mặt cắt vỏ phong hóa QUA CÁC hố KHOAN hk1 - hk2 - hk3

Trang 38

Bảng 2.2 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật khu vực khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài

(Nguồn: Đề tài KC.08/06-10)

STT Tên hố

khoan

Độ sâu (m)

Ký hiệu mẫu

Hàm lượng % Vermiculit Illit+Mica Kaolinit Clorit Thạch

Trang 39

STT Tên hố

khoan

Độ sâu (m)

Ký hiệu mẫu

Trang 40

STT Tên hố

khoan

Độ sâu (m)

Ký hiệu mẫu

Định dạng
Số trang	121
Dung lượng	4,95 MB