Nghiên cứu hiện trạng và nguyên nhân trượt lở mái dốc tuyến cao tốc La Sơn - Túy Loan và tỉnh lộ 14B, huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế

Trên cơ sở khảo sát thực địa và thí nghiệm mẫu đất đới phong hóa, bài viết giới thiệu hiện trạng và phân tích nguyên nhân trượt lở đất đá dọc hai tuyến giao thông quan trọng (cao tốc La Sơn - Túy Loan và tỉnh lộ 14B) trên địa bàn huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế trong mùa mưa bão năm 2020.

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 19, Số (2021) NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN TRƯỢT LỞ MÁI DỐC TUYẾN CAO TỐC LA SƠN - TÚY LOAN VÀ ĐƯỜNG 14B, HUYỆN NAM ĐÔNG, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Nguyễn Thị Thủy*, Lê Duy Đạt, Nguyễn Thị Lệ Huyền, Nguyễn Hải Cường Khoa Địa lý – Địa chất, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế *Email: ntthuykh@hueuni.edu.vn Ngày nhận bài: 29/4/2021; ngày hoàn thành phản biện: 6/5/2021; ngày duyệt đăng: 02/11/2021 TÓM TẮT Trên sở khảo sát thực địa thí nghiệm mẫu đất đới phong hóa, báo giới thiệu trạng phân tích nguyên nhân trượt lở đất đá dọc hai tuyến giao thông quan trọng (cao tốc La Sơn - Túy Loan tỉnh lộ 14B) địa bàn huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế mùa mưa bão năm 2020 Dọc tuyến La Sơn - Túy Loan có 03 điểm trượt quy mơ trung bình 05 điểm trượt quy mơ nhỏ, tuyến tỉnh lộ 14B có 05 điểm trượt quy mơ nhỏ Tất điểm trượt xảy mái dốc thuộc đới phong hóa hồn tồn và/hoặc đới phong hóa mạnh đá hầu hết thành tạo địa chất khu vực Nguyên nhân gây trượt lở gồm tổng hợp yếu tố địa hình, khí hậu, cấu trúc địa chất hoạt động nhân sinh, địa hình dốc điều kiện thuận lợi, cấu trúc địa chất yếu tố thúc đẩy trình trượt lở, mưa cường độ lớn kéo dài nguyên nhân trực tiếp khiến đất phong hóa bão hòa nước, gia tăng tải trọng cân bằng, gây khối trượt Từ khóa: Nam Đơng, phong hóa,trượt lở MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, dạng tai biến địa chất phát triển mạnh mẽ diễn biến ngày phức tạp Mùa mưa bão năm 2020 xảy nhiều vụ sạt, trượt đất đá kinh hoàng khu vực miền núi tỉnh Trung Bộ, gây tổn thất vô nặng nề người, thiệt hại tài sản, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi sinh, môi trường bất ổn xã hội Nam Đông huyện miền núi tỉnh Thừa Thiên Huế, kinh tế cịn nhiều khó khăn, địa phương chịu ảnh hưởng nặng nề đợt mưa bão Dọc tuyến giao thông quan trọng địa bàn huyện gồm tỉnh lộ 14B cao tốc La Sơn - Túy Loan xuất nhiều điểm trượt lở đất đá mái dốc taluy dương, mặt gây ảnh hưởng đến hoạt động lại, mặt khác uy hiếp an toàn đến đời sống, sinh hoạt người dân Bài báo giới thiệu trạng nhận định nguyên nhân 167 Nghiên cứu trạng nguyên nhân trượt lở mái dốc tuyến cao tốc La Sơn - Túy Loan … điểm trượt lở sau trận mưa lớn vào tháng 10 tháng 11 năm 2020 sở khảo sát thực địa, kết hợp tài liệu thí nghiệm tính chất lý đất mái dốc hai tuyến đường KHÁI QUÁT VỀ KHU VỰC NAM ĐƠNG 2.1 Địa hình Nam Đơng nằm thung lũng hẹp dãy núi Truồi, Bạch Mã, dãy núi nối từ Trường Sơn đến Hải Vân Địa hình chia cắt mạnh với 90% đồi núi, nghiêng từ phía đơng nam sang phía tây bắc Nơi có độ cao lớn núi Mang (1.720 m), nơi có độ cao thấp lịng sơng Tả Trạch giáp ranh ba huyện Nam Đông, Phú Lộc Hương Thuỷ (40 m) Diện tích thung lũng bãi bồi ven sông, suối không đáng kể [5] Ven sông bãi bồi tương đối phẳng, tập trung thung lũng Nam Đơng, có độ dốc trung bình < 80 Khu vực núi thấp (250-750 m) núi trung bình (> 750 m), địa hình bị hệ thống khe suối chia cắt mạnh, độ dốc sườn 20-250, đặc biệt có nơi dốc đến 60-700 Ở đồi núi có rừng tự nhiên bao phủ người dân canh tác trồng keo tràm, cao su…, nhiều nơi hoang hóa, trước rừng gỗ bụi, sim mua, cỏ tranh… Trên sườn mái dốc, q trình xâm thực, bóc mịn, trượt lở làm cho địa hình biến đổi phức tạp 2.2 Cấu trúc địa chất Khu vực huyện Nam Đông nằm sát đới phá hủy kiến tạo mạnh hệ thống đứt gãy khu vực sơng Cu Đê - Hương Hóa, phần rìa phía nam đới uốn nếp Trường Sơn Tham gia vào cấu trúc khu vực gồm trầm tích lục nguyên dạng flysh màu xám bị biến chất tướng phiến lục phụ tướng sericit hệ tầng Long Đại tuổi Ordovic muộn - Silur sớm (O3-S1lđ) Phủ bất chỉnh hợp lên cát sạn kết hạt thô, cát thạch anh dạng quarzit phân lớp dày xen kẹp bột kết, cát kết khống hệ tầng Tân Lâm (D1tl) Các thành tạo xâm nhập granit phức hệ Hải Vân phân bố rộng rãi phía đơng bắc khu vực, phần trung tâm xâm nhập granodiorit phức hệ Quế Sơn có dạng khối nhỏ dọc đứt gãy phương đông bắc - tây nam tây bắc - đơng nam Ít thành tạo magma siêu mafic đến trung tính phức hệ Chaval trung tâm phía bắc [14] (Hình 1) 2.3 Lượng mưa Nam Đơng huyện có lượng mưa nhiều tỉnh Thừa Thiên Huế Lượng mưa trung bình hàng năm phổ biến từ 2.700 mm đến 3.800 mm, lượng mưa ngày lớn Nam Đông lên tới 700-1.000 mm, có đợt mưa xảy diện rộng tập trung khoảng 5-7 ngày với tổng lượng mưa đặc biệt lớn, xấp xỉ lượng mưa trung bình nhiều năm mùa mưa (đợt mưa 01-06/11/1999: gần 2.300 168 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 19, Số (2021) mm; đợt mưa 09-19/11/2007: 2.300 mm, ngày mưa lớn đạt 927 mm) [12] Do đặc điểm khí hậu, thủy văn điều kiện địa hình, đá khu vực bị phong hóa mạnh mẽ, đặc biệt dọc đới đứt gãy, đới dập vỡ Khảo sát thực địa taluy dọc tuyến giao thông khu vực cho thấy lớp vỏ phong hóa dày Đây điều kiện thuận lợi cho trình trượt lở xảy ra, đặc biệt vào mùa mưa đất bão hịa nước Hình Sơ đồ địa chất khu vực huyện Nam Đông, tỉnh Thừa Thiên Huế (biên tập theo [14]) vị trí điểm trượt, điểm lấy mẫu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Công tác khảo sát thực địa, ghi nhận điểm trượt lở lấy mẫu thực sau đợt mưa lớn kéo dài địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế, vào ngày 15/10/2020 22/10/2020, sau khảo sát bổ sung vào ngày 28/11/2020 28/02/2021 Mẫu lấy, vận chuyển bảo quản theo tiêu chuẩn TCVN2683-2012, gồm 07 mẫu đất sản phẩm phong hóa hồn tồn, lấy mặt trượt điểm trượt lở, gồm: 02 mẫu hệ tầng Long Đại, 01 mẫu hệ tầng Tân Lâm, 02 mẫu phức hệ Chaval 02 mẫu phức hệ Quế Sơn (Hình 1) Thí nghiệm thành phần hạt thực theo tiêu chuẩn TCVN 4198-2014, thí nghiệm tính chất lý, mẫu cịn lại đất sét trạng thái dẻo mềm, hàm lượng hạt sét bụi nhỏ chiếm đến 67,7-82,5% (ngoại trừ mẫu TLD05 chứa nhiều dăm sạn), độ rỗng hệ số rỗng lớn, đạt 53.0-57.5% 1.13-1.35 Về lượng mưa cường độ mưa: Các đợt khảo sát bổ sung vào tháng 11/2020 02/2021 không ghi nhận điểm trượt phát sinh hai tuyến giao thông nghiên cứu Các cơng trình nghiên cứu trượt lở cho thấy, vào mùa khơ hạn mưa, số lượng điểm trượt hẳn, chí khơng có; trượt lở xảy phổ biến có mưa cường độ lớn kéo dài Lượng mưa lớn thời gian ngắn yếu tố ảnh hưởng trực tiếp nhất, kích hoạt trận trượt lở đất quy mô lớn [2, 9, 10] Rõ ràng rằng, có mưa cường độ lớn kéo dài, đất đá đới phong hóa mạnh nhanh chóng bão hoà nước gia tăng tải trọng, đồng thời giảm kết cấu đất kéo theo giảm cường độ chống cắt chúng Trong mùa mưa bão năm 2020, lượng mưa đợt 0618/10 lên đến 2.715 mm, ngày 07/10 401 mm, ngày 09/10 357 mm ngày 10/10 309 mm; lượng mưa ngày lớn đạt 199 mm; đợt 27-28/10 đạt 439 mm (trong vịng 19 giờ) [12] Kết thí nghiệm tính chất lý đất đới phong hóa hồn tồn lấy mặt trượt thời điểm sau đợt mưa lớn (15/10/2020) cho thấy độ ẩm cao 36.8-44% (trừ mẫu TLD05: 21%), lực dính kết 0.18-0.22 kG/cm2, số giới hạn chảy, giới hạn dẻo độ bão hòa cao (Bảng 3b) Thảm thực vật: Dọc hai tuyến giao thơng, phần lớn diện tích mái dốc tận dụng canh tác keo tràm cao su, cịn có trảng bụi nhỏ So sánh mái dốc xảy trượt không xảy trượt khu vực nghiên cứu cho thấy khơng có khác biệt thảm thực vật chủng loại số lượng, chứng tỏ rằng, lớp phủ 173 Nghiên cứu trạng nguyên nhân trượt lở mái dốc tuyến cao tốc La Sơn - Túy Loan … thực vật có ảnh hưởng khơng đáng kể đến ngun nhân gây trượt điểm trượt Tác động nhân sinh: Hoạt động nhân sinh chủ yếu tác động đến trình trượt lở đất đá việc cắt xẻ taluy làm đường, hệ lớp đất đá bị lộ chịu tác động trực tiếp tức điều kiện phong hóa, tốc độ phong hóa mặt taluy diễn nhanh chóng hơn, dễ dàng trở nên yếu có mưa lớn kéo dài cường độ lớn Hơn nữa, cắt xén taluy, phần chân sườn bị dỡ tải điểm tựa, phần đất đá phía dễ bị trượt xuống [1] Ở khu vực nghiên cứu, đặc biệt tuyến cao tốc La Sơn - Túy Loan, nhiều đoạn (Km11, Km13, Km22+700, Km25+800…), mái dốc cao dốc Tuy nhiên, trượt lở xảy điểm có vỏ phong hóa dày (Km22+700, Km25+800), phần lớn vị trí mái dốc cịn lại ổn định cấu tạo từ đá gốc đá phong hóa yếu Điều chứng tỏ, hoạt động cắt sườn dốc có tác động thúc đẩy q trình phong hóa bề mặt xảy mạnh mẽ hơn, đồng thời làm phá vỡ kết cấu chân sườn tự nhiên, khơng phải ngun nhân trực tiếp gây tượng trượt lở đất đá thời gian qua khu vực Bảng 3a Thành phần hạt đất đới phong hóa hồn tồn đá Hệ tầng Cơ Bai Nam Đơng, Thừa Thiên Huế Kích thước hạt KHM 0,005- 0,01- 0,05- 0,1- 0,25- 0,5- 2,0- 5,0