Nghiên cứu tương quan giữa độ bão hòa nước và sức kháng cắt của đất tàn tích phục vụ đánh giá ổn định mái dốc quốc lộ 49, tỉnh thừa thiên huế

Trang 1

BO GIAO DUC VA DAO TAO

DAI HOC HUE

TRUONG DAI HOC KHOA HOC

DUONG VINH NHIEU

NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA ĐỘ BÃO HÒA NƯỚC VA SUC KHANG CAT CUA DAT TAN TICH

PHUC VU DANH GIA

ON DINH MAI DOC QUOC LO 49,

TINH THUA THIEN HUE

LUAN VAN THAC Si KHOA HOC NGANH: KY THUAT DIA CHAT

Thtra Thién Hué, 2018

Trang 2

Các biện pháp áp dụng ổn định MD hiệu quả vẫn còn hạn chế, chưa triệt dé

Cho đến nay, mặc dù đã có rất nhiều nghiên cứu về trượt đất khu vực này nhưng

vẫn chưa đề cập đầy đủ và hoàn thiện về bản chất các đặc tính ĐCCT của đất tàn

tích, sự biến đổi sức kháng cắt của đất tàn tích liên quan đến mức độ bão hòa nước của đất tại một số địa điểm thường xuyên xảy ra trượt đất trên tuyến đường QL49 vào mùa mưa lũ, cũng như hỗ trợ cho việc thiết kế MD tuyến đường hiệu quả hơn, nên học viên lựa chọn đề tài: “Wghiên cứu tương quan giữa độ bão hòa nước va

sức kháng cắt của đất tàn tích phục vụ đánh giá ổn định mái dắc Quốc lộ 49, tỉnh

Thừa Thiên HuÊ” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học lẫn thực tiễn 2 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá sự biến đổi giá trị sức kháng cắt UC của đất tàn tích theo các mức độ bão hòa nước của một số loại đất có nguồn gốc phong hóa khác nhau đọc tuyến đường nghiên cứu

- Xây dựng mối liên hệ tương quan giữa sức kháng cắt với mức độ bão hòa nước của đất

- Đánh giá mối liên hệ tương quan giữa độ bão hòa nước và sức kháng cắt có thé ding dé kiểm tra, dự báo, tính toán cơ bản ổn định MD đường giao thông

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là sức kháng cắt (UC) các thành tạo tàn tích có nguồn gốc phong hóa khác nhau, phân bố trên MD của QL49: hệ tầng Long Đại, phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn, phức hệ Đại Lộc

- Phạm vi nghiên cứu là MD dọc đường giao thông QL49 đoạn từ Thủy Bằng (TX Hương Thủy) đến Sơn Thủy (TT A Lưới), tỉnh Thừa Thiên Huế với chiều dài khảo sát khoảng 60km, chiều rộng nghiên cứu môi trường tự nhiên - kỹ thuật khoảng 10 - 11km

4 Nhiệm vụ

Trang 3

D.1.5.3 KiGn 100 ceescccsccsscsscsssssvessesssssesessessssassusssssssssssassussnssnsaesssssessssasaneaees 15

1.1.6 Dac diém dia chat thy VAN c.cccccccscccssesssscsseesseesseessecsseesseesseesseesseesees 18 1.1.6.1 Tầng chứa nước lỗ hồng .-c:©5S: 25c ScxScxisrkrsrkrsrkesree 18 1.1.6.2 Tầng chứa nước khe HÉ c: 5c 7t ScxcSckiSrkisrkisrkrsrrsrkrsree 18 1.1.6.3 Các thành tạo rất nghèo nước hoặc không chửa nước 18 1.1.7 Hoạt động kinh tế - xây đựng công trình . -: -c cc+sce+ 18 1.1.8 Đặc điểm phong hóa và tính chất cơ lý của đất đá câu tạo các đới, phụ đới phong hóa - + + + 4 nề HH” HH HH HH H0 HH0 1 0 1011101111101 1110170 19 1.1.6: 1 Phân: A601 V6 PROng NOG toitigitiiiisiStSöiNiiGSilGSS1SES.883358G033130184431811383830380888 19 1.1.8.2 Tính chất cơ lý đất đá các đới, phụ đới phong hóa - 20 1.2 Hiện trạng trượt đất trong khu VựC -s<s<sessssssesseessessessee 23 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trượt đất trong khu vực : -: - 23 1.2.2 Hiện trạng trượt đất trong khu vực nghiên cứu - «+ «+ 24

1.2.3 Nguyên nhân gây trượt đất -: + ©cx+2cxctrxrtkxerrxrrrxrrrrerrvee 27

1.2.3.1 Hoạt động xây dựng - nhân sinh - «5s cses+vssssesersers 27

1.2.3.2 Nước mưa và nước dưới đất c: 7ctccxScxisrxisrkrsrkrsrkesree 28 1.2.3.3 Quá trình phong HÓA «+ kk*vEskEseeseksersrresersre 28 1.2.3.4 Xâm thực của sơng suổi .- ©7c: 5S 2ckSckiSrkiSrisrkrsrrsrkrsree 29

1.2.3.5 Vận động tân KkiẾN tqO cá Sc St SE TS E51 1511151115115 Eerrrre 29

Chương 2: XÁC ĐỊNH SỨC KHANG CAT DAT TÀN TÍCH THEO DO BAO HÒA NƯỚC VÀ XỬ LÝ THÔNG KÊ KÉT QUÁ THÍ NGHIỆM 30

2.1 Lựa chọn loại đất và phương pháp thí nghiệm .« s<‹« 30 2.1.1 Lựa chọn loại đất nghiÊn CỨU -. 6 kiệt 30 2.1.2 Phương pháp và quy trình thí nghiệm mẫu - .: -: 33 2.1.2.1 Đối với mẫu nguyên dạng .-.-55c55ccccccccscverkeerkeerrce 33 2.1.2.2 Đối với mâu khơng ngun dạng -©ccc55cccccccccccvervceei 35 2.1.2.3 Quy trình thí nghiệm xác định sức kháng cắt nở hông tự đo 41 2.2 Xác định thông số kháng cắt theo mức độ bão hòa nước của đất 43 2.2.1 Đất tàn tích hệ tằng Long Đại .:-5¿©25¿27+t2cxt2cxSrxsrxrsrxesrev 43 2.2.2 Đất tàn tích phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn .: :©c5¿©c+¿ 44

2.2.3 Đất tàn tích phức hệ Đại Lộc

Trang 4

2.3 Xử lý số liệu thí nghiệm bằng phương pháp xác suất thống kê 46 2.3.1 Cơ sở lý thuyết xác suất thống kê trong xử lý số liệu ĐCCT 46 23) TT, Eoai tri sais th cưaagtiggttrtiatSittgittitiGISHEDAGHE0t060031 0692808508 47

2.3.1.2 Tính giá trị tiêu chuẩn của tập hợp mẫu thí nghiệm .- 48

2.3.2 Kết quả xử lý thống kê độ bền kháng cắt theo mức độ bão hòa nước của mẫu đất tàn tích hệ tầng Long Đại ¿5:27 2CEt 2E 22k SEESEESrkrsrkrsrkrrrei 49 2.3.2.1 MẫU 1 5Ặc 5c 2 2E HH HH eree 49 2.3.2.2 MẫU 4 -c: 5c x22 2 H2 H21 2111111rre 49 2.3.3 Kết quả xử lý thống kê độ bên kháng cắt theo mức độ bão hòa nước của mẫu đất tàn tích phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn -¿ ¿©c+¿©c++2cx++zxesrei 50

PP NN 0v nh nan he e - xa 50

2.3.3.2 Mẫu 2b 5c 5c H2 H2 H221ree 51 P6 nh nh he da 51 2.3.3.4 Mẫu 3b Ăc Ặt HH Hee 52 2.3.4 Kết quả xử lý thống kê độ bên kháng cắt theo mức độ bão hòa nước của

mẫu đất tàn tích Phức hệ Đại LỘC ‹osssscssisssiss66511611161111141116418511118568131835855 5658386556 52

Chuong 3: XAC LAP, DANH GIA TUONG QUAN GIUA DO BAO HOA NƯỚC VÀ SỨC KHÁNG CẮT CỦA ĐẤT TÀN TÍCH 54

3.1 Cơ sở toán học xác lập hàm tương quan hồi quy .s ‹«-ss 54 3.1.1 Khái niệm về liên hệ tương quan hồi quy .-. -: 5: 5+ 54 3.1.1.1 Giá trị trung bình có điều kiện -©ccccccccccccvecreeerrce 54 3.1.1.2 Đường hi qMY 55c 5c ccctEtE treo 55 3.1.2 Các dạng phương trình tương quan hồi quy - : -: :-s:-5: 56 3.1.3 Thành lập phương trình tương quan hồi quy tuyến tính 56 3.1.4 Hệ số tương quan 5:25:22 2Ekt 221 22122211221122112211221 2212 ecrk 59 3.1.5 Hệ số xác din DOL ecsscccsssessssecsssecsssecsssecsssecsssccsscsssesessecessessssesssseessies 60 3.1.6 Các bước tiễn hành thành lập phương trình tương quan 60 3.2 Xác lập quan hệ tương quan giữa độ bão hòa nước và sức kháng cắt của điất tần ĐÍCH sssssssscssnsis0int011601 0010001 g5 tgiÖngg3HGHšNGG1HG5Ng8145TG611435106113341061431480648348.6488 62

kbànN on 62

Trang 5

3.2.2.1 Biéu 6 twong quan gitta strc khang cat khơng thốt nước và độ bão Oa CUA CAC MEU AON Ve eesseesecsssssssssssesssssrsesssesssessseesseesseessessuecsuecsecsueeseesneesneesteess 64

3.2.2.2 Biểu đồ tương quan giữa sức kháng cắt khơng thốt nước và độ bão hoa theo NgUON BOC PRONG NO vaessesssesssesssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssscssscesscssseesseess 66

3.3 Đánh giá mức độ phụ thuộc quan hệ tương quan . 68 3.3.1 Đối với các mẫu riêng lẻ ¿ 2¿-©2¿+2+++Cx+2EkESEEESEEEEkerkrerkrsree 68 3.3.2 Theo nguồn gốc phong hóa .¿-¿-©¿©5+++++£x++£x++rxe+rxesrxesres 68 3.4 So sánh độ bền kháng cắt của đất tàn tích hệ tầng Long Đại, phức hệ Bén Giang - Quế Sơn, phức hệ Đại Lộc trong các điều kiện bão hòa nước khác nhau ảnh hướng đến độ ôn định mái dốc QL49 60 KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ -Ö-72 Kết luận 72 Kiến nghị „ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO -74

DANH MỤC CƠNG TRÌNH TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BÓ 77

11890097 ốc 78

1 Phu luc Dang wo 79

7:.Phụ lục Hình sezeeissoeGsetpGTIIDEGSELSOIAESISGMASIIGSIASEIIOIREEIGGIAYEDISQEcUiStyzed 96

Trang 6

DANH MUC CAC BANG

Trang

Bảng I.1 Lượng mưa trung bình đo được qua các năm tại trạm Huế 10

Bang 1.2 Tinh chat co ly dic trưng của phụ đới hỗn hợp edQ+IA 1 20

Bảng I.3 Tính chất cơ lý đặc trưng của phụ đới [A2 . .: -: 5: 21 Bang 1.4 Tinh chat co lý đặc trưng của đới IB -¿ -:-csccc+ 21 Bảng 1.5 Tính chất cơ lý đặc trưng của đới ITA -¿ -z5cs++csccc+s 22 Bảng I.6 Tính chất cơ lý đặc trưng của đới ITB ¿-5¿ccscccs2 23 Bảng 1.7 Lượng mưa tại các trạm đo trong tháng 11/20 17 «-s«- 28 Bang 2.1 Tọa độ lấy mẫu thí nghiệm . .¿ 2¿-©2¿222¿+E+++Ex++EE+2Ekeerkesrkrsres 32 Bảng 2.2 Bảng tổng hợp tính chất vật lý mẫu đất thí nghiệm 33

Bảng 2.3 Tổng hợp kết quả thí nghiệm thành phần hạt mẫu đất 34

Bảng 2.4 Kết quả thí nghiệm độ ẩm khô gió mẫu đất . 2 : 5 36 Bảng 2.5 Số liệu tính toán chế bị mẫu 1 với các giá trị độ bão hòa khác nhau 39

Bảng 2.6 Số liệu tính toán chế bị mẫu 2a với các giá trị độ bão hòa khác nhau 39

Bảng 2.7 Số liệu tính toán chế bị mẫu 2b với các giá trị độ bão hòa khác nhau 39

Bảng 2.8 Số liệu tính toán chế bị mẫu 3a với các giá trị độ bão hòa khác nhau 40

Bảng 2.9 Số liệu tính toán chế bị mẫu 3b với các giá trị độ bão hòa khác nhau 40

Bảng 2.10 Số liệu tính toán chế bị mẫu 4 với các giá trị độ bão hòa khác nhau 40

Bảng 2.11 Số liệu tính toán chế bị mẫu 5 với các giá trị độ bão hòa khác nhau 41

Bảng 2.12 Một số kết quả thống kê thí nghiệm UC mẫu I - - 49

Bảng 2.13 Một số kết quả thống kê thí nghiệm UC mẫu 4 . 50

Bảng 2.14 Một số kết quả thống kê thí nghiệm UC mẫu 2a - - 50

Bảng 2.15 Một số kết quả thống kê thí nghiệm UC mẫu 2b - 51

Bảng 2.16 Một số kết quả thống kê thí nghiệm UC mẫu 3a - 51

Bảng 2.17 Một số kết quả thống kê thí nghiệm UC mẫu 3b - 52

Bảng 2.18 Một số kết quả thống kê thí nghiệm UC mẫu 5 - - 53 Bảng 3.1 Thông số đầu vào xác định quan hệ tương quan giữa sức kháng cắt với độ

bão hòa nước của đất tàn tích QUA sáccecceceeeierrioirieririidnirtrdioaeriatidgceitidegasrgaCg108610 6608 63

Trang 7

DANH MUC CAC HINH

Trang Hình 1:1: Y] trí địa lý khu vực nghiÊn:CỨU ;:-¿::¿sxx2ssss2xz2536295255951230335511519553655998658353838 6

Hình 1.2 Sơ đồ phạm vi khu vực nghiên cứu :-¿©c¿©cc+2cx+cxevrxrerxeees 7 Hình 1.3 Tuyến đường Quốc lộ 49 ¿-5¿ 252 ©2+22Ex2EEEEEEEEEEEEErrErrrrrerrrres 7

Hình 1.4 Sơ để địa hình khu vực nghiÊn CỨU s55 sesersrrserersersree 9

Hình 1.5 Bản đồ đẳng trị lượng mưa năm tỉnh Thừa Thiên Huế 10

Hình 1.6 Vết lộ đá phiến sericit - clorit hệ tầng A Vương . : 5 12 Hình 1.7 Vết lộ bột kết hệ tầng Long Độại ¿-22-7522cSz2cxzerxesrxesrxecres 13 Hình 1.8 Vết lộ granit phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn . -.: 5:-c5 14 Hình 1.9 Sơ đồ phân bố các đứt gãy kiến tạo khu vực Bắc Trung Bộ 16

Hinh 1.10 So dé dia chat khu vue nghién COU .cccccccsscssssssssssesessesscssecseesseens 17 Hình 1.11 So dé phan bé diém trượt đất MD trên QL49 . 25

Hình 1.12 Một số hình ảnh trượt đất trên QL49 mùa mưa năm 2017 26

Hình 2.1 Lấy mẫu thí nghiệm tại hiện trường .: ¿©5¿©cx+2cxv2zxesrxrsree 31 Hinh 2.2 So d6 vi tri lay mau hién truOng oo ceccccsccssessssssssssessscssesseeseeseeeseeens 32 Hình 2.3 Mau dat thí nghiệm trong phòng -¿ 2¿¿+c+¿2c++2zx++zxvzzxrsrei 33 Hình 2.4 Phơi khô gió mẫu đất thí nghiệm . -. ¿©++++++2+++cs+++rxea 36 Hình 2.5 Bộ dụng cụ chế bị mẫu và mẫu sau khi chế bị .: .:-: s: 37 Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo thiết bị và biéu dé thí nghiệm UC .: - 41

Hình 2.7 Thiết bị thí nghiệm UC, model YYW-2 (Trung Quốc) 42

Hình 2.8 Sơ họa vị trí lẫy mẫu hệ tầng Long Đại trên MD 43

Hình 2.9 Sơ đồ chế bị mẫu với các giá trị độ bão hòa nước khác nhau 44

Hình 2.10 Sơ họa vị trí lấy mẫu tàn tích phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn 45

Hình 2.11 Sơ hoa vi tri lay mẫu tàn tích phức hệ Đại Lộc - 46

Hình 3.1 Đường hồi quy thực nghiệm . .¿-2¿-©522c+++cx++Cxeerxeerkrerkecres 55 Hình 3.2 Khoảng chênh lệch trong một phân phối có điều kiện 57

Hình 3.3 Quan hệ phụ thuộc tương quan giữa hai đại lượng x và y 59 Hình 3.4 Quan hệ tương quan giữa G và S„ mẫu l -. ¿ : -e-xe5s+2 64 Hình 3.5 Quan hệ tương quan giữa G và S„ mẫu 2a : -¿©c++ccccxesse2 64

Trang 8

Hình 3.6 Quan hệ tương quan giữa G và Su mẫu 2b .-. c©5+©ccccsccs+2 65 Hình 3.7 Quan hệ tương quan giữa G và S„ mẫu 3a ¿ +©ccccxcsev2 65 Hình 3.8 Quan hệ tương quan giữa G và S„ mẫu 3b -. ¿ ++ccccx+ss+2 65 Hình 3.9 Quan hệ tương quan giữa G và S„ mẫu 4 -¿ ¿ c+c++cccrxccsee 66 Hình 3.10 Quan hệ tương quan giữa G và S„ mẫu 5 -¿ :©ccccsccse2 66 Hình 3.11 Quan hệ tương quan giữa G và S,„ đất tàn tích hệ tầng Long Đại 67 Hình 3.12 Quan hệ tương quan giữa G và S, đất tàn tich phtrc hé Bén Gidng-Qué

Số ốc ốốe 67

Hình 3.13 Quan hệ tương quan giữa G và S,„ đất tàn tích phức hệ Đại Lộc 67 Hình 3.14 Tổng hợp quan hệ tương quan giữa G và S, đất tàn tích phân bố trên mái dốc QLL⁄40 - - 5c 2< 2E E1215571211211271111211111111 2111111121111 111.1101.111 11g rre 69 Hình 3.15 Tỉ lệ phần trăm hiện tượng trượt đất xảy ra trong các vùng nguy cơ trượt

đất MD với điều kiện bão hòa nước khác nhau của đất -:¿ 70

Trang 9

ASTM BG-QS BS DCCT DL GTVT LD MD QL49 TCVN TT TX UC

DANH MUC CAC CHU VIET TAT

Tiéu chuan M¥ (American Society for Testing and Materials) Phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn

Tiêu chuân Anh (British Standards)

Trang 10

MO DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thừa Thiên Huế là địa phương có điều kiện địa lý tự nhiên phức tạp và đa dạng, diện tích vùng đổi núi chiếm 75% diện tích lãnh thổ, địa hình bị chia cắt mạnh, có dãy Trường Sơn chạy theo hướng Bắc - Nam ở phía Tây, có dãy Bạch Mã chạy theo hướng Đông - Tây chắn ngang ở phía Nam Vào mùa mưa lũ, khu vực này thường bị chia cắt, cô lập trong việc đi lại, giao thương giữa các vùng miễn do trượt đất gây ra

Để thuận tiện trong việc đi lại, giao thương giữa các vùng miễn và khai thác kinh tế lãnh thổ thì việc xây dựng các tuyến đường giao thông vùng đồi núi là cần thiết Các tuyến đường này thường thiết kế chạy men theo các sườn đốc và trong hầu hết các trường hợp, phải tiến hành cắt cơ, bạt mái đốc Quá trình cắt cơ, bạt mái sườn dốc làm thay đổi trang thái cân bằng ổn định mái dốc (MD)

Lượng mưa hàng năm ở khu vực nghiên cứu tương đối cao (trung bình từ 2500 đến 3600mm) Mưa với cường độ lớn và liên tục trong nhiều ngày là nhân tố thúc đẩy hiện tượng trượt đất thường xuyên xảy ra trên các MD Đất ở trên MD bị bão hòa nước làm cho sức kháng cắt của đất suy giảm dẫn đến làm mất ôn định MD, đây là một trong những nguyên nhân quan trọng gây nên hiện tượng trượt đất Trong đó, QL49 đoạn từ Thủy Bằng (TX Hương Thủy) đến Sơn Thủy (TT A Lưới) kéo đài khoảng 60km là tuyến đường kết nối thành phố Huế với huyện A

Lưới có mật độ và quy mô trượt đất khá lớn

Trang 11

Các biện pháp áp dụng ổn định MD hiệu quả vẫn còn hạn chế, chưa triệt dé

Cho đến nay, mặc dù đã có rất nhiều nghiên cứu về trượt đất khu vực này nhưng

vẫn chưa đề cập đầy đủ và hoàn thiện về bản chất các đặc tính ĐCCT của đất tàn

tích, sự biến đổi sức kháng cắt của đất tàn tích liên quan đến mức độ bão hòa nước của đất tại một số địa điểm thường xuyên xảy ra trượt đất trên tuyến đường QL49 vào mùa mưa lũ, cũng như hỗ trợ cho việc thiết kế MD tuyến đường hiệu quả hơn, nên học viên lựa chọn đề tài: “Wghiên cứu tương quan giữa độ bão hòa nước va

sức kháng cắt của đất tàn tích phục vụ đánh giá ổn định mái dắc Quốc lộ 49, tỉnh

Thừa Thiên HuÊ” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học lẫn thực tiễn 2 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá sự biến đổi giá trị sức kháng cắt UC của đất tàn tích theo các mức độ bão hòa nước của một số loại đất có nguồn gốc phong hóa khác nhau đọc tuyến đường nghiên cứu

- Xây dựng mối liên hệ tương quan giữa sức kháng cắt với mức độ bão hòa nước của đất

- Đánh giá mối liên hệ tương quan giữa độ bão hòa nước và sức kháng cắt có thé ding dé kiểm tra, dự báo, tính toán cơ bản ổn định MD đường giao thông

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là sức kháng cắt (UC) các thành tạo tàn tích có nguồn gốc phong hóa khác nhau, phân bố trên MD của QL49: hệ tầng Long Đại, phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn, phức hệ Đại Lộc

- Phạm vi nghiên cứu là MD dọc đường giao thông QL49 đoạn từ Thủy Bằng (TX Hương Thủy) đến Sơn Thủy (TT A Lưới), tỉnh Thừa Thiên Huế với chiều dài khảo sát khoảng 60km, chiều rộng nghiên cứu môi trường tự nhiên - kỹ thuật khoảng 10 - 11km

4 Nhiệm vụ

Trang 12

- Tìm hiểu đặc điểm cấu trúc vỏ phong hóa và tính phân đới vỏ phong hóa trong khu vực từ các nghiên cứu đã công bố;

- Đánh giá hiện trạng trượt đất dọc tuyến đường nghiên cứu;

- Xác định giá trị sức kháng cắt của đất tàn sườn tích theo các mức độ bão hòa

nước khác nhau;

- Xây dựng mối liên hệ, đánh giá mức độ tương quan giữa độ bão hòa nước và sức kháng cắt của đất tàn sườn tích phục vụ đánh giá ổn định mái dốc

5 Noi dung nghiên cứu

- Đặc điểm môi trường tự nhiên - kỹ thuật khu vực;

- Nghiên cứu tính chất phân đới cấu trúc vỏ phong hóa khu vực nghiên cứu; - Đánh giá hiện trạng trượt đất dọc tuyến đường QL49

- Nghiên cứu sức kháng cắt của đất tàn tích có nguồn gốc phong hóa khác nhau theo các mức độ bão hòa nước khác nhau

- Nghiên cứu mối quan hệ tương quan giữa độ bão hòa nước và sức kháng cắt của đất tàn tích dọc tuyến đường nghiên cứu

6 Phương pháp nghiên cứu

Đê thực hiện các mục tiêu và nội dung nghiên cứu đã đê ra, luận văn đã sử

dụng tổng hợp các phương pháp gồm:

- Phương pháp địa chất truyền thống: Đi khảo sát thực địa, lấy mẫu và thí nghiệm trong phòng

- Phương pháp kế thừa số liệu: Thu thập, tổng hợp, phân tích, chọn lọc các nguồn tài liệu đã có

- Phương pháp thí nghiệm xác định tính chất cơ lý đất đá trong phòng - Phương pháp xác suất, thống kê, xử lý số liệu

Trang 13

- Phương pháp tính toán, vẽ đồ thị, biểu đồ với sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft Excel và phần mềm thống kê

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Về mặt khoa học: Góp phần hoàn thiện cơ sở lý thuyết, phương pháp luận nghiên cứu hiện tượng trượt đất trên MD; đồng thời làm sáng tỏ mối liên hệ giữa mức độ bão hòa nước với sức kháng cắt của đất tàn tích có nguồn gốc khác nhau ảnh hưởng đến độ ôn định của MD

- Về mặt thực tiễn: Kết quả của luận văn là tài liệu tin cậy có thể hỗ trợ việc tính toán, thiết kế MD tuyến đường hợp lý; tham khảo cho việc dự báo nguy cơ trượt lở MD, từ đó có biện pháp phòng chống, cải tạo, bảo vệ MD phù hợp, góp phần phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh - quốc phòng khu vực nghiên cứu 8 Cơ sở tài liệu của luận văn

- Ban dé dia chat va khoáng sản Việt Nam, tỉ lệ 1:200.000 tờ Hướng Hóa -

Huế - Đà Nẵng Cục Địa chất Việt Nam, 1995

- Báo cáo tình hình và sơ đỗ vị trí các điểm trượt đất dọc QL49 năm 2017 - Kết quả khảo sát thực địa tại các điểm trượt trong vùng nghiên cứu

- Kết quả số liệu thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý, độ bền kháng cắt của đất do tác

giả thực hiện

- Ngoài ra, tham khảo thêm các tài liệu liên quan khác về đặc điểm tự nhiên,

địa chất, địa chất công trình khu vực nghiên cứu có liên quan đến đề tài luận văn do

các tác giả trong và ngoài nước đã công bố 9 Cấu trúc nội dung

Luận văn bao gồm 75 trang đánh máy (không bao gồm phân phụ lục) với 38 hình ảnh và 26 bảng biểu Ngoài phần mở đâu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham

Trang 14

Chương 1 Đặc điểm môi trường tự nhiên - kỹ thuật khu vực và vấn dé nghiên

cứu

Chương 2 Xác định sức kháng cắt đất tàn tích theo độ bão hòa nước và xử lý thống kê kết quả thí nghiệm

Chương 3 Xác lập, đánh giá tương quan giữa độ bão hòa nước và sức kháng

Trang 15

CHUONG 1

DAC DIEM MOI TRUONG TU NHIEN - KY THUAT KHU VUC VA VAN DE NGHIEN CUU

1.1 KHAI QUAT DIEU KIEN TU NHIEN - KY THUAT KHU VUC NGHIEN CUU

1.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực nghiên cứu nằm dọc tuyến đường giao thông Quốc lộ 49 (QL49) đoạn từ Thủy Bằng (TX Hương Thủy) đến Sơn Thủy (TT A Lưới), tỉnh Thừa Thiên Huế với chiều dài khảo sát khoảng 52km, chiều rộng nghiên cứu môi trường

Trang 16

Tuyến nghiên cứu trải dài qua 2 huyện: Hương Trà và A Lưới, đi qua các xã Hương Thọ, Bình Thành, Bình Điển, Hồng Tiến, Hương Nguyên, Hồng Hạ, Sơn Thủy (hình 1.2) 740,000 750,000, 760.000 770,000 780,000 T | at | § : | “+ 2 8 a | CHỈ DẪN | 3 È AL) sen si § — Quốc lộ 49 Ne | Ranh giới địa chính 1, Ề | š 5 S 750,000 760,000 770,000 760,000

Hinh 1.2 So dé phạm vì khu vực nghiên cứu

Quốc lộ 49 là tuyến đường quan trọng kết nối hệ thống giao thông, thương mại khu vực đổi núi với khu vực đồng bằng, là một mắc xích quan trọng cho sự phát

Trang 17

1.1.2 Dac diém dia hinh - dia mao

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng đổi núi tiếp giáp với đồng bằng Địa hình thấp dần từ Tây sang Đông, có lịch sử hình thành và phát triển rất phức tạp, có quan hệ mật thiết với dạng địa hình khối tảng, kiến tạo - xâm thực - bóc mòn núi trung bình và núi thấp xen đổi (hình 1.4) Theo nguyên tắc nguồn gốc kết hợp hình thái trắc lượng có thể chia dia hình vùng nghiên cứu thành 3 đạng chủ yếu sau [7, 23, 25)

- Địa hình khối tảng bóc mòn núi trung bình: Dạng địa hình này có độ cao đỉnh > 750m, nằm ở phía Tây và chiếm khoảng 20% diện tích khu vực nghiên cứu

Địa hình được cấu thành từ các thành tạo magma, đá trầm tích và đá biến chất Địa hình khu vực nghiên cứu bị biến đổi do vận động kiến tạo và tân kiến tạo mạnh tạo

thành nhiều đứt gãy và có ảnh hưởng đến sự phân bố độ cao và hình thái của dạng địa hình này

- Địa hình khối tảng - kiến tạo - bóc mòn núi thấp và gò đổi: Dạng địa hình

này chiếm phần lớn diện tích khu vực nghiên cứu, có độ cao tuyệt đối từ 250m đến

750m Khác với dạng địa hình núi trung bình, dạng địa hình này bị phá hủy mạnh bởi tác dụng xâm thực lâu dài của dòng chảy và sự phát triển của mạng lưới sông

suối Độ chia cắt và mật độ sông suối phân bố không đều, mật độ sông suối dày

nhất là ở vùng tiếp cận với núi trung bình, phổ biến từ 1.8 đến 2.0 km/km” Cấu tạo nên dạng địa hình này chủ yếu là đất đá có nguồn gốc trầm tích, biến chất hệ tầng Long Đại

- Địa hình tích tụ: Dạng địa hình này hình thành dưới dạng các bãi bồi và các

Trang 18

N i Á wafer ES

Hinh 1.4 So dé dia hinh khu vuc nghiên cứu

1.1.3 Đặc điểm khí tượng, thủy văn

1.1.3.1 Đặc điểm chế độ mưa và lượng mưa

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa

nhiều với tổng lượng mưa đo được tại các trạm dao động từ 2500 mm/năm đến

3600 mm/năm (hình 1.5) Số ngày mưa trung bình hàng năm khoảng 200 ngày Lượng mưa lớn song phân bố không đều mà tập trung tới 70 - 80% tổng lượng mưa vào mùa mưa Điều kiện vị trí địa lý, địa hình sườn đón gió và đặc điểm hướng gió là yếu tố tác động ảnh hưởng đến lượng mưa trong vùng nghiên cứu

Trang 19

Bảng 1.1 Lượng mưa trung bình do duoc qua cdc ndm tai tram Hué [24] Thang Téng Nam 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | 11 | 12 (mm) 2010 | 112 | 13 | 89 | 52 | 68 | 139 | 231 | 649 | 177 |1130| 830 | 108 | 3490 2011 | 161 | 0 31 | 73 | 149) 88 | 16 | 59 | 742 | 1260} 542 | 710 | 4481 2012 | 156 | 76 | 17 | 51 | 216} 20 | 25 | 169 | 436 | 409 | 489 | 304 | 2368 2013 | 47 | 27 | 64 | 25 | 43 | 96 | 118 | 39 | 569 | 521 | 1090} 90 | 2731 2014 | 76 | 30 | 17 5 80 | 76 | 225 | 136 | 45 | 699 | 275 | 776 | 2370 2015 | 71 | 64 | 64 | 50 | 40 | 34 | 34 | 52 | 247 | 458 | 527 | 124 | 1765 2016 | 124 | 86 | 25 | 26 | 108 | 102 | 84 | 166 | 662 | 619 | 577 | 1219| 3798 2017 | 242 | 205 | 47 | 30 | 232 | 106 | 359 | 134 | 217 | 385 | 1773 | 376 | 4106

Hiện tượng trượt đất dọc tuyến QL49 phân bố nhiều trong vùng có lượng mưa từ 3000 mm/năm trở lên, nhất là đoạn từ xã Hồng Hạ đến xã Sơn Thúy Chú dẫn E1< 2800 mm [E]2800-3000 mm E]3000-3200 mm [3400-3600 mm [3600-3800 mm I> 3800 mm kilometres Vùng nghiên cứu ` 3409 000 [KHIỆN mì Dion g) NA MÔ 0 NGỦ tIVÀ¡hlu on GẦN hìait2

Hình 1.5 Bản đồ đẳng trị lượng mưa năm tỉnh Thừa Thiên Huế 1.1.3.2 Đặc điểm thủy văn

Hệ thống sông suối khá phát triển ở vùng nghiên cứu, các sông suối đa phần chảy theo hướng từ Tây sang Đông với 2 con sông chính là sông Bỏ và sông Hữu Trạch, có độ dốc khá lớn 27 - 29%, mật độ lưới sông 0.64 km/kmỶ [7, 25]

Trang 20

Nhìn chung sông suối trong khu vực nghiên cứu có độ dốc sườn lớn từ 30 đến 60”, sông suối hoạt động xâm thực sâu là chủ yếu, một phần đáng kề sông suối chạy dọc theo tuyến đường QL49, gây nguy hiểm ổn định taluy âm của tuyến đường vào mùa mưa lũ khi nước sông dâng cao, chảy xiết

1.1.4 Đặc điểm lớp phủ thực vật

Dọc theo tuyến đường nghiên cứu, thực vật chủ yếu là cây bụi và rừng nhân sinh (keo, tràm) của người dân Diện tích bao phủ khoảng 70 - 80%, tuy nhiên vào

các đợt khai thác gỗ thì cây cối trên sườn dốc hai bên đường bị chặt hạ, các sườn

dốc không được che chắn bởi lớp phủ thực vật nên nước mưa dễ dàng thấm trực tiếp

vào đất trên sườn dốc và đất bão hòa nước nhanh hơn, tại các khu vực này hiện

tượng trượt đất cũng thường xảy ra hơn [7, 11,23] 1.1.5 Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực

Trên cơ sở tham khảo tờ bản đồ địa chất khoáng sản tỉ lệ 1:200.000 (tờ Hướng Hóa - Huế - Đà Nẵng), Các phân vị địa tầng Việt Nam, Địa chất và Tài nguyên Việt Nam cùng một số tài liệu khác [3, 12, 22], vùng nghiên cứu có cấu trúc địa chất như Sau:

1.1.5.1 Địa tầng

GIỚI PALEOZOI

HỆ CAMBRI THÓNG TRUNG - HỆ ORDOVIC THÓNG HẠ Hệ tang A Vương (¿; - O Zy)

Hệ tầng A Vương được Nguyễn Xuân Bao và Trần Đức Lương xác lập năm 1980

Trong khu vực nghiên cứu, đá của hệ tầng lộ ra ở phía Tây, thành phần gồm các trầm tích lục nguyên hạt thô gồm chủ yếu là đá cát kết xen ít bột kết, đá phiến sét, quarzit có biotit màu nâu, đá phiến biotit, phiến thạch anh sericit - mica thuộc

phụ hệ tầng giữa (e; - Ơi av;) (hình 1.6)

Hệ tầng A Vương có bề dày khoảng 1800 - 2500m, có quan hệ địa tầng bất chỉnh hợp trên phức hệ Khâm Đức - Núi Vú và bất chỉnh hợp dưới hệ tầng Long

Đại Hóa thạch rất nghèo, phát hiện bào tử cổ Archaeohystricosphaeridium sp.,

Tasmanites sp., Protosphaeridium sp thuong gap trong Cambri - Ordovic

Trang 21

HE ORDOVIC THONG THUONG - HE SILUR THONG HA Hệ tang Long Dai (O3 - S; /d)

Hệ tầng Long Đại được A.M Mareisev và Trần Đức Lương xác lập năm 1965 Đất đá của hệ tầng phân bố rộng rãi chiếm khoảng 1⁄3 diện tích khu vực nghiên cứu, gồm 3 phụ hệ tầng:

- Phụ hệ tầng dưới (O; - S¡ /đ,): gồm sạn kết, bột kết, ít đá phiến sét

- Phụ hệ tầng giữa (Os - S; /3;): gồm chủ yếu là cát kết hạt trung, bột kết xen ít đá phiến sét màu đen

- Phụ hệ tầng trên (O; - S; /đ;): gồm chủ yếu bột kết, đá phiến sét xen ít thấu kính mỏng đá vôi, phun trào trung tính - axit, đá phiến sét than giàu vật chất hữu cơ màu đen

Bề dày của hệ tầng xấp xi 2000m và có quan hệ địa tầng không chỉnh hợp trên hệ tầng A Vương và dưới hệ tầng Đại Giang nằm trên Tuổi của hệ tầng được xác

định dựa vào sưu tập hóa thạch Bút đá tuổi Ordovic muộn - Silur sớm như

Monograptus sp., Pristiograptus sp., Demirastrites convolutus, Monograptus halli, Oktavites spiralis, Monoclimacis sp., (hinh 1.7)

Trang 22

Hình 1.7: Vết lộ bột kết hệ tang Long Dai 1.1.5.2 Các thành tạo magma

Phức hệ Đại Lộc (GaD, dl)

Phức hệ Đại Lộc được Huỳnh Trung và nnk xác lập năm 1979

Tại khu vực nghiên cứu, phức hệ Đại Lộc phân bố dưới đạng dải kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam thuộc huyện A Lưới Các đá của phức hệ được chia làm 2 pha:

- Pha xâm nhập thực thụ gồm chủ yếu granitogneis biotit, granitogneis hai mica, granodiorit dang gneis va granit migmatit

- Pha đá mạch gồm aplit, granit aplit va pegmatit

Granitoid Đại Lộc xuyên cắt và gây sừng hóa mạnh các đá biến chất hệ tang A Vương và bị trầm tích màu đỏ hệ tầng Tân Lâm phủ lên trên Tuổi thành tạo của granitoid Đại Lộc nằm trong khoảng 406 - 418 Tr.n

Phúc hệ Bến Giăng - Quế Son (Di-GDi-GPZ; bg - qs)

Phức hệ này được Huỳnh Trung và Nguyễn Xuân Bao xác lập năm 1981 Trong vùng nghiên cứu, các đá xâm nhập phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn phân bố rộng khắp (chiếm khoảng 1/3), gồm 3 pha:

Trang 23

- Pha 1: diorit, diorit thach anh, gabrodiorit, tao thanh các khối nhỏ riêng biệt - Pha 2: granodiorit biotit hornblend, granit biotit hornblend, có diện lộ lớn - Pha 3: granit biotit, granosyenit hạt vừa - thô, màu hồng kiến trúc dạng porphyr, xuyên cắt các đá pha 1 và pha 2

Các loại đá mạch gồm granit aplit, granit porphyr, diorit porphyr

Các xâm nhập granitoid phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn xuyên cắt các trầm tích hệ tầng A Vương, Long Đại Kết quả phân tích đồng vị tuổi (Rb - Sr, K - Ar) cho các giá trị biến động trong khoảng từ 232 đến 269 Tr.n (hình 1.8)

Phúc hệ Hải Vân (GaT;»)

Phức hệ Hải Vân tuổi Trias muộn được Đào Đình Thục, Huỳnh Trung và nnk xác lập năm 1995

Trên tuyến đường nghiên cứu, các đá của phức hệ lộ ra tại phần phía Đông Bắc của bản đồ với diện tích khoảng 10km” có thành phần chủ yếu là granit biotit hạt vừa đến lớn, dạng porphyr, granit hai mica hạt nhỏ sáng màu và granit biotit (đá nội tiếp xúc) Pha đá mạch có granit aplit và granit pegmatit

Thành tạo xâm nhập của phức hệ xuyên cắt và gây biến chất tiếp xúc mạnh mẽ

(tạo đá sừng) các đá của hệ tầng A Vương, Long Đại Granitoid Hải Vân thuộc

Trang 24

Phức hé Ba Na (GaE, bn)

Tại khu vực nghiên cứu, phức hệ Bà Nà lộ ra ở phía Đông Bắc với diện tích

khoảng 17km” Kết quả nghiên cứu cho thấy: đá của phức hệ Bà Nà có hai 2 pha xâm nhập và pha đá mạch:

- Pha 1: granit biotit có muscovit sáng màu, giàu thạch anh - Pha 2: granit alaskit

- Pha đá mạch: aplit, pegmatit có turmalin

Các đá của phức hệ Bà Nà xuyên cắt và gây sừng hóa các trầm tích của hệ tầng A Vương Trong đới tiếp xúc vây quanh chủ yếu là đá sừng thạch anh biotit Đá của phức hệ Bà Nà tạm thời được xếp vào tuổi Paleogen, tuổi đồng vị (K - Ar) 40 - 130 triệu năm

1.1.5.3 Kiến tạo

Khu vực nghiên cứu nằm trên hai đới kiến tạo: đới đứt gãy Đakrông - Huế và đới đứt gãy Hướng Hóa - A Lưới (hình 1.9) Các đứt gãy trong khu vực, theo đặc điểm, tính chất và vai trò của chúng có thể chia thành 3 cấp: I - đứt gãy sâu lớn đóng vai trò phân chia các đới kiến trúc; II - đứt gãy quan trọng đóng vai trò phân chia các phụ đới, các khối, hay những đứt gãy gây dịch chuyền, biến vị đất đá; III - đứt gãy chủ yếu đóng vai trò làm phức tạp hóa cấu trúc nội bộ của phụ đới hoặc

khối

Hệ thống đứt gãy sâu Đakrông - Huế và Hướng Hóa - A Lưới phân chia 2 đới cấu trúc A Vương và Long Đại Theo các tài liệu địa vật lý nghiên cứu chỉ tiết về kiến tạo đã xác định là đứt gãy nghịch trượt có độ sâu rất lớn (>30 km), gốc dốc 70 - 80” [22] Dọc theo đứt gãy, các thể xâm nhập hình thành khá đa dạng như diorit phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn, granitogneis phức hệ Đại Lộc, các thể xâm nhập gabrodiabas chưa rõ tuôi và phát triển các đới cà nát, milonit hoá mạnh mẽ Có khả năng liên quan với các khoáng sản vàng, pyrit, đồng

Trang 25

tết oa ; = Phir Gay chin 1m 105 106" 1" 105" vast Bae a ũ 50 190 kilomet Viriing tick ty dé nr Tri rich Neogew oy

‘ ma Det plaen treo Bazan [| Khu tụt nứt, trượt lở hat # ¡ | ®@ | Chữu nâu đẳng rất i — Phir ged pale a eS Thịt giữ thun 5 = EMir gây wghch Fos ¬

FSS) Ranh gu rÑR đng lực (hân gây

(Cac did dint gay chinh

Ap Dea dit piy Som Le H- Đựi (đứt VỊ trí vùng Km es nghiên cứu

E- 9 đứt actly Ki Giăn-Viuh Finh Fett chit gel Dea Krovrg- Had

Sha dt ety Bene Hod AL

Rue) ,

Yến Hằgme chayeu dịch (aePha sena; le ha mưiôm

Trang 27

1.1.6 Dac diém dia chat thay van

Dựa vào nguồn tài liệu cho thấy trong vùng nghiên cứu có các tầng chứa nước khác nhau dưới đây:

1.1.6.1 Tầng chứa nước lỗ hỗng

Chủ yếu tổn tại trong lớp vỏ phong hóa từ các đá của hệ tầng A Vương, Long Đại, phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn Đặc điểm chung của tầng chứa nước này là tồn tại tạm thời vào mùa mưa và một thời gian sau mùa mưa, phụ thuộc vào bể dày của tầng phong hóa, lớp phủ thực vật, độ đốc của sườn Lưu lượng nước gặp trong đất cát pha, sét pha thường là Q=1.72 - 5.12 1⁄s, độ tổng khoáng hóa 0.05 - 0.21 g/l, độ pH=6.5 - 8.5 [25]

1.1.6.2 Tầng chứa nước khe nút

Tầng chứa nước khe nứt trong khu vực nghiên cứu tồn tại chủ yếu dọc theo các đứt gãy kiến tạo trong các đá của hệ tầng Long Đại , với thành phần thạch học gồm đá phiến, cát kết, bột kết, cát kết vôi, sét kết vôi Thành tạo này phân bố phía rộng khắp trong vùng Nước tồn tại trong các khe nứt với mức độ nghèo đến rất nghèo, lưu lượng lỗ khoan Q = 0.27 1⁄s, tỷ lưu lượng q = 0.012 1⁄s [25]

1.1.6.3 Các thành tạo rất nghèo nước hoặc không chứa nước

Phân bố trong các đá xâm nhập cấu tạo khối, rắn chắc, nứt nẻ rất ít đến không nứt nẻ, phía trên mặt thường có lớp phong hóa mỏng gồm sạn, cát lẫn bột sét Các thành tạo xâm nhập này không chứa nước, một số nơi phía trên mặt chứa nước rất nghèo

1.1.7 Hoạt động kinh tế - xây dựng công trình

Trong vùng nghiên cứu, hoạt động kinh tế nhân sinh chính ảnh hưởng đến sự ồn định của sườn dốc, mái dốc là chặt phá rừng, đốt rừng đề trồng các loại cây keo, tràm và hoạt động thi công, xây dựng đường giao thông

Như đã trình bày ở phần lớp phủ thực vật, trồng rừng công nghiệp góp phần giúp tăng độ che phủ, giữ ôn định sườn dốc nhưng vào các đợt khai thác, rừng bị

đốn hạ, làm cho sườn dốc mắt ổn định hơn vào mùa mưa lũ

Qua công tác tổng hợp, phân tích tài liệu và công tác thực địa, nhận thấy rằng tỉ lệ trượt lở mái đốc dọc đường giao thông vẫn chiếm tỉ trọng lớn hơn nhiều so với

Trang 28

trượt trên mái dốc tự nhiên, một phần có thê là do công tác thiết kế mái dốc chưa phù hợp, không hợp lý

1.1.8 Đặc điểm phong hóa và tính chất cơ lý của đất đá cấu tạo các đới, phụ đới phong hóa

1.1.8.1 Phân đới vỏ phong hóa

Phong hóa là quá trình phá hủy các đá dưới tác động của các yếu tố nội sinh, ngoại sinh Kết quả của quá trình phong hóa làm biến đổi thành phần, cấu trúc, tính chất, trạng thái của đất đá, hình thành nên lớp vỏ phong hóa Việt Nam nói chung, khu vực nghiên cứu nói riêng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm mưa nhiều nên quá trình phong hóa diễn ra khá mạnh mẽ

Các hiện tượng địa chất động lực, nhất là hiện tượng trượt đất trên mái đốc có liên quan chặt chẽ với hoạt động phong hóa đất đá, chính vì vậy khi nghiên cứu hiện tượng trượt đất trên mái đốc cần làm sáng tỏ đặc điểm, tính chất của lớp vỏ phong hóa trong khu vực nghiên cứu

Phong hóa có tính phân đị các sản phẩm phong hóa theo chiều thăng đứng của mặt cắt phong hóa tạo nên sự phân đới trong vỏ phong hóa Các đới phong hóa phân biệt với nhau bởi thành phần hóa học, thành phần khoáng vật, màu sắc, cấu trúc và các tính chất cơ lý khác Trong ĐCCT, khi mô tả vỏ phong hóa người ta thường phân ra các đới và phụ đới: edQ, [A¡, IA;, IB, HA va IIB [4, 7, 8, 13, 25]

Khu vực nghiên cứu có cấu trúc địa chất tương đối phức tạp với đầy đủ các thành tạo xâm nhập, magma, biến chất cùng với sự phát triển mạnh mẽ các khe nút,

đứt gãy kiến tạo Đồng thời, đá có chứa nhiều thành phần dễ bị tác động phong hóa

như fenspat, biotit, muscovic, horblend, sericit vdi diéu kiện độ âm cao, mưa nhiều làm tăng tốc độ phân hủy đá Tuy nhiên, mức độ phong hóa là không giống nhau theo diện cũng như theo chiều sâu, càng xuống sâu thì quá trình phong hóa càng yếu, vỏ phong hóa có tính chất phân đới theo chiều sâu rõ rệt Chiều dày đới

phong hóa phụ thuộc vào độ dốc địa hình, đặc điểm cấu trúc địa chất và thành phần

thạch học của đá gốc bị phong hóa Trên mặt cắt phong hoa thường có sự biến đổi theo hướng thẳng đứng từ đá gốc bên dưới đến lớp đất loại sét trên bề mặt địa hình (sản phẩm phong hóa hoàn toàn)

Trang 29

Từ các kết quả nghiên cứu của các tác giả đã công bố và kết quả thực địa cho thấy khu vực nghiên cứu có đầy đủ các đới và phụ đới của vỏ phong hóa

1.1.8.2 Tính chất cơ lý đất đá các đới, phụ đới phong hóa

* Phụ đới đất tàn sườn tích và đất phong hóa hoàn toàn (edQ+IA¡)

Trong vùng nghiên cứu, phụ đới hỗn hợp này phân bố ở phần phía trên của tầng phong hóa với chiều dày biến đổi từ vài mét đến 20m, phổ biến từ 4 đến 7m Thành phần chủ yếu là sét pha, sét chứa it dim san va cdc mảnh vụn của đá gốc giàu hydroxit sắt, nhôm Tính chất cơ lý đặc trưng của phụ đới edQ+IA; được trình bày trong bảng 1.2 Bảng 1.2 Tính chất cơ lý đặc trưng của phụ đói hỗn hop edQ+IA, [7] Hé tang Phức hệ

Stt Chỉ tiêu oe Donvil A | Long | Dai | BG- | Hai

Trang 30

* Phu doi dat phong hóa manh (IA)

Phụ đới này có chiều dày phổ biến từ 2 đến 10m Đá gốc bị phong hóa thành đất (tỉ lệ đất/đá > 50%), thành phần thường là đăm sạn, tảng nhỏ lẫn sét pha, cát pha, đồng thời xuất hiện nhiều khoáng vật thứ sinh Đặc điểm phân biệt ranh giới phụ đới này với phụ đới phía trên (edQ+IA,) là kiến trúc của đá gốc vẫn giữ được một cách rõ nét, tuy thành phần và tính chất đã bị biến đổi so với đá gốc

Bảng 1.3 Tính chất cơ lý đặc trưng của phu doi IA; [7] Ki Hé tang Phức hệ agen y i

Stt Chi tiéu hiệu Đơn vị A Long Dai BG- | Hai

l Vương | Đại | Lộc | QS | Vân

1 | Khối lượng riêng A, | g/cm? | 2.75 | 2.74 | 2.70 | 2.71 | 2.68 Dung Tự nhiên | v ; 217 | 2.01 | 2.14 | 2.13 2 g/cm trọng Bão hòa | Yon 2.26 2.16 | 2.18 | 2.17 Sức Góc nội masát | @ độ 30 31 31 30 32 3 | khang cat 2T tư nhiên Lực dính kết | C |kG/cm | 032 | 0.28 | 026 | 0.30 | 0.31 Sức Góc nội ma sát | @pụ độ 27 28 27 26 27 4 |kháng cất am bão hòa Lực dính kết | Cụ, | kG/cm”| 0.25 | 0.23 | 0.21 | 0.24 | 0.22

* Đới đá phong hóa trung bình (IB)

Đới đá phong hóa trung bình phân bố trực tiếp phía dưới phụ đới IA; với bể dày thay đổi từ 5 đến 15m Dấu hiệu nhận biết đới này là đá thường bị nứt nẻ mạnh

đa dạng khe nứt, bể mặt các khe nứt thường có lớp đọng oxit sắt màu nâu do,

mangan màu nâu đen - đen, một phần khe nứt được lấp đầy bởi sét cát, đăm sạn Tính chất cường độ của đá giảm nhiều so với đá tươi

Bảng 1.4 Tính chất cơ lý đặc trưng của đói IB [7] Ký Hệ tầng Phức hệ 5g 3# ý $

Stt Chỉ tiêu hiệu Đơn vị A Long Dai | BG- | Hai

, Vuong | Đại | Lộc | QS | Vân

1 | Khối lượng riêng A, | gem | 2.76 | 2.74 | 271 | 2.72 | 2.67

Trang 31

= Hé tang Phức hệ S3ÿA ý :

Stt Chi tiéu hiệu Đơn vị A Long Dai BG- | Hai

l Vương | Đại | Lộc | QS | Vân 4_ | Biến dạng Eo | kG/cm | 226 223 | 285 | 280 | 212 Cường độ Tự nhiên „| 377 380 | 264 | 289 | 376 5 kháng R, | kG/cm nén Bão hòa 319 321 | 238 | 246 | 221 Cường độ Tự nhiên 46 47 27 35 32 6 khang R, | kG/em? kéo Bão hòa 39 37 25 27 26

* Đới đá phong hóa nhẹ (HA)

Đới đá phong hóa nhẹ phân bố rộng khắp trong các thành tạo xâm nhập tại vùng nghiên cứu, bề dày đới không đều, có nơi đạt đến 30m So với đá của đới IB

thì đá đới HA ít bị nứt nẻ, cường độ kháng nén khá cao, mức độ thấm nước trung

bình Các chỉ tiêu cơ lý đá không khác nhiều so với đới đá tươi IIB bên dưới Bang 1.5 Tính chất cơ lý đặc trưng của đới HA [7] E6 Hệ tầng Phức hệ S90 Sợ ý x

Stt Chi tiéu hiệu Đơn vị A Long Dai BG- | Hai

, Vuong | Đại | Lộc | QS | Van

1 | Khối lượng riêng A, | g/cm? | 2.77 | 2.76 | 2.72 | 2.73 | 2.67 Dung Tự nhiên | yy 3 | 2.69 | 2.65 | 2.63 | 2.68 | 2.62 2 B/C peesseeẻ trong Bão hòa | Yon 272 | 2.66 | 2.64 | 2.70 | 2.64 Sức Góc nội ma sát | @ độ 4I 40 44 43 44 3 |kháng cất _._ 5 tự nhiên Lực dính kết | € |kG/em | 163 161 152 | 209 | 154 4_ | Biến dạng Eo |kG/cm | 345 347 | 498 | 502 | 397 Cường độ Tự nhiên „| 722 725 | 679 | 962 | 950 5 kháng Ra | kG/cm nén Bão hòa 635 633 | 614 | 900 | 886 Cường độ Tự nhiên „| 84 82 58 94 89 6 khang Ry | kG/em kéo Bão hòa 75 70 50 82 84

* Đới đá tương đối nguyên vẹn - đới đá tươi (IIB)

Đới này nằm dưới cùng của vỏ phong hóa, đá nguyên khối và hầu như không chịu tác động của các nhân tố phong hóa vật lý, hóa học Đá có cường độ kháng nén cao, mức độ thâm nước yêu

Trang 32

Bảng 1.6 Tính chất cơ lý đặc trưng của đới IIB [7] Ký Hệ tầng Phức hệ 2 gen y A

Stt Chi tiéu hiệu Đơn vị A Long Dai | BG- | Hai

, Vuong | Đại | Lộc | QS | Vân

1 | Khối lượng riêng A, | gem’ | 2.79 | 2.80 | 2.82 | 2.80 | 2.82 Dung Tự nhiên | + y | 274 | 276 | 2.79 | 2.73 | 2.79 2 B/C Ƒreseseseẻ trong Bao hoa] Yon 2.75 | 2.78 | 2.81 | 2.74 | 2.80 Sức Góc nội ma sát | @ độ 45 44 47 46 47 3 | khang cat TƯ tư nhiên Lực dính kết | C |kG/cm | 191 189 | 197 | 248 | 218 4_ | Biến dạng Eo |kG/cm | 387 385 | 558 | 550 | 583 Cường độ Tự nhiên „| 932 927 | 988 | 1000 | 989 5 kháng R, | kG/cm nén Bão hòa 855 857 | 912 | 950 | 925 Cường độ Tự nhiên „| 98 97 93 | 112 | 105 6 kháng R | kG/cm kéo Bão hòa 82 85 82 | 101 | 100

1.2 HIEN TRANG TRUOT DAT TRONG KHU VUC 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trượt đất trong khu vực

Nghiên cứu trượt đất ở khu vực Thừa Thiên Huế được quan tâm nhiều với các đề tài như: “Đánh giá tai biến địa chất ở các tỉnh ven biển miền Trung từ Quảng Bình đến Phú Yên - hiện trạng, nguyên nhân, dự báo và đề xuất biện pháp phòng tránh, giảm thiểu hậu quả” do Trần Tân Văn chủ nhiệm (2002); “Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng tai biến tự nhiên lãnh thổ Việt Nam” do Nguyễn Trọng Yêm làm chủ nhiệm (2006); “Điều tra đánh giá ảnh hưởng của các sự cố môi trường

địa chất đối với một số công trình kinh tế xã hội trọng điểm” do Trần Trọng Huệ

chủ nhiệm (2006); “Nghiên cứu tai biến địa chất vùng Thừa Thiên - Huế bằng tích hợp phương pháp viễn thám và hệ thống thông tin dia lý” đo Trần Trọng Huệ chủ nhiém (2007); "Landslide susceptibility mapping of the mountainous area in A Luoi district, Thua Thien Hue province, VietNam" do Nguyén Thanh Long thuc hién (Luận án tiến sĩ, 2008); "Xác định nguyên nhân, điều kiện phát sinh - phát triển các quá trình dịch chuyên đất đá trên sườn đốc dọc tuyến đường Hồ Chí Minh đoạn qua Quảng Trị - Thừa Thiên Huế và kiến nghị giải pháp phòng chống hợp lý" do Nguyễn Thị Thanh Nhàn chủ nhiệm (2009); "Nghiên cứu, đánh giá đa chỉ tiêu

Trang 33

cường độ hoạt động trượt đất đá trên sườn dốc vùng đổi núi phía Tây Thừa Thiên Huế" do Nguyễn Thị Thanh Nhàn chủ nhiệm (2010); "Nghiên cứu đánh giá tai biến

trượt đất bằng tích hợp các phương pháp địa chất, địa mạo, mô hình trọng số tối ưu

của GIS ở các lưu vực sông khu vực Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Đà Nẵng, đề xuất các giải pháp phòng tránh" do Mai Thành Tân chủ nhiệm (2012); "Nghiên cứu dự báo lũ bùn đá và dịch chuyền trọng lực đất đá trên đường Hồ Chí Minh, đoạn từ Cổng Trời đến đèo Lò Xo" do Nguyễn Thị Thanh Nhàn chủ nhiệm (2015); Cùng nhiều bài báo khoa học về hiện tượng trượt đất có liên quan đến vùng nghiên cứu đã công bố của các tác giả như Nguyễn Thanh, Đỗ Quang Thiên, Nguyễn Đức Lý, và nhiều luận văn thạc sĩ, luận văn tốt nghiệp của các sinh viên, học viên cao học về

hiện tượng trượt lở đất vùng đồi núi Thừa Thiên Huế Các nghiên cứu tập trung vào xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở đất, phân vùng trượt đất, xác định các nhân tố gây trượt đất, nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá tàn sườn tích

1.2.2 Hiện trạng trượt đất khu vực nghiên cứu

Trên tuyến đường khu vực nghiên cứu, hiện tượng trượt đất xảy ra vào mùa mưa lũ với tần suất cao với quy mô từ nhỏ đến rất lớn, tập trung chủ yếu ở đoạn tuyến từ xã Hồng Hạ đến cách chợ Bốt Đỏ khoảng Ikm Đoạn đường này chạy qua

khu vực đổi núi cao trung bình với độ cao tương đối từ 200m đến 600m Độ dốc địa

hình phổ biến từ 15 - 202 đến 30 - 35”, trượt đất đá xảy ra chủ yếu trong các thành tạo bột kết chứa tuff, cuội kết, sạn kết, cát bột kết, đá phiến sét của hệ tầng Long Đại, phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn và phức hệ Đại Lộc

Theo báo cáo của Sở GTVT Thừa Thiên Huế [2] cùng các kết quả khảo sát

thực địa (từ tháng 11/2017 đến 2/2018), vào các đợt mưa lũ trong năm 2017 có gần

100 điểm trượt đất phát sinh mới với các quy mơ khác nhau trên tồn tuyến nghiên cứu (hình 1.11) Đặc biệt trượt đất xảy ra với quy mô lớn tại các vị trí Km54+950, Km55+135, Km55+350, Km56+195, Km75+250, Km75+350, Km76+200, Km76+380 (hinh 1.12)

Trang 36

1.2.3 Nguyên nhân gây trượt đất

Nguyên nhân trượt đất trên MD đường giao thông có thê do độ bền của đất đá bị suy giảm vượt quá trạng thái giới hạn ôn định MD hoặc/và trạng thái ứng suất trên MD bị thay đổi theo hướng phá vỡ cân bằng ứng suất trọng lực các khối đất đá Theo V.D Lomtadze [6], các nguyên nhân gây trượt đất thường là do: hoạt động tăng cao độ dốc của MD (cắt xén, đào bới, xói lở); giảm độ bên của đất đá do biến đổi trạng thái vật lý khi ngắm nước, trương nở, giảm độ chặt, phong hóa, phá hủy

kết cấu tự nhiên; các hiện tượng từ biến trong đất đá: tác động của áp lực thủy tĩnh, thủy động: các tác động khác (chất tải, địa chấn, kiến tạo )

Trên cơ sở phân tích các tài liệu thu thập được [1, 5, 7, 8,11, 13, 15, 23, 25], tham khảo ý kiến của các chuyên gia cùng với khảo sát thực địa tại những địa điểm xây ra trượt đất cho thấy hiện tượng trượt đất trên MD tuyến đường QL49 do những nguyên nhân trực tiếp, gián tiếp sau gây ra:

1.2.3.1 Hoạt động xây dựng - nhân sinh

Tuyến QL49 hầu hết chạy dọc theo các sườn núi, cắt xén sườn dốc là không thé tránh khỏi, hoạt động này làm phá vỡ cân bằng ứng suất ở các sườn dốc, MD có

xu hướng dịch chuyển trượt các khối đất đá dé đạt đến trạng thái cân bằng mới, do

đó trong vài năm ngay sau khi thi công thì hiện tượng trượt đất thường xuyên xây ra Đồng thời, khi cắt xén sườn dốc thì sinh ra các yếu bất lợi khác ảnh hưởng đến sự ổn định của MD tuyến đường như đất đá đễ dàng thắm nước mưa, nhanh bão hòa nước, thúc đây quá trình phong hóa, từ biến Đây là một trong những nguyên nhân chính làm cho hiện tượng trượt đất trên MD của QL49 kéo dài nhiều năm và khó xử lý hiệu quả

Như đã trình bày ở mục 1.1.7 hoạt động trồng rừng keo, tràm dọc hai bên

đường cũng là yếu tố tác động đến quá trình trượt đất dễ xảy ra hơn Các loại rừng này có chu kỳ xoay vòng khai thác trong khoảng 5 - 7 năm, tiến hành chặt hạ cây cùng lúc với diện tích lớn sau đó đốt phát quang để trồng lại Các MD trơ trọi là môi trường thuận lợi cho tác nhân nước mặt dễ dàng tác động lên bề mặt MD, thực tế khảo sát cho thấy có nhiều khối trượt quy mô trung bình đến lớn xảy ra trên các MD đã khai thác các loại cây gỗ công nghiệp này

Trang 37

1.2.3.2 Nước mưa và nước dưới dat

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng mưa nhiều và mưa liên tục trong nhiều ngày (đã trình bày ở tiểu mục 1.3.1.1) Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế độ

mưa (lưu lượng mưa, thời gian mưa) có liên quan chặt chẽ với hiện tượng trượt đất trên MD, lượng mưa càng lớn thì khối lượng đất trượt càng cao [7]

Năm 2017, số điểm trượt đất trên QL49 xảy ra nhiều hơn so với các năm trước là do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, lưu lượng mưa lớn trong tháng 11/2017 là yếu tố chỉ phối gây ra gần 100 điểm trượt đất lớn nhỏ trên tuyến đường (bảng 1.7)

Bang 1.7 Lượng mưa tại các trạm ảo trong tháng 11/2017 ä Từ 13h Từ I9h Từ 7h Tông lượng ‘ ‘ Tén tram (29/10) đên | (3/11) dén (19/11) dén mua (mm) Th (2/11) Th (9/11) 19h (23/11) Hué 1603 173 715 715 Bình Thành (sông Hữu 1628 187 733 708 Trạch) Tà Lương (A Lưới) 1632 155 1003 474 A Lưới 1854 278 1197 379

Mưa lớn tạo dòng chảy gây xói lở bề mặt, tạo nên các rãnh xói, mương xói gây phá hủy phần thấp của mái đốc (chân mái dốc) Thêm vào đó là hình thành tầng nước ngầm trong lớp edQ, IA¡, IAz tạo ra áp lực thủy tĩnh, thủy động trong khối đất Động lực dòng chảy lớn làm giảm sự liên kết giữa các khối đất đá sẽ thúc đầy hình thành các khối trượt với quy mô khác nhau

Ảnh hưởng rõ rệt nhất của nước mưa là làm giảm sức kháng cắt của đất tàn sườn tích (sét, sét pha dăm sạn, cát pha) Độ bền kháng cắt (C, œ) của đất trong điều

kiện bão hòa nước suy giảm dẫn đến các hạt đất dịch chuyển theo các mặt yếu (mặt

trượt), là nguyên nhân phát sinh trượt đất trên MD 1.2.3.3 Quá trình phong hóa

Sản phâm của quá trình phong hóa là tầng phong hóa, hiện tượng trượt đất trên MD dọc theo tuyến đường QL49 là trượt đất trong tầng phong hóa của các thành tạo

địa chất phân bố trên diện tích khu vực nghiên cứu

Trang 38

Thuc té cho thay toàn bộ các điểm trượt đất trên MD trong khu vực nghiên

cứu phát triển trong phụ đới edQ+IA¡ và IA; của các thành tạo trầm tích lục nguyên, magma, biến chất thuộc hệ tầng Long Đại, hệ tầng A Vương, phức hệ Bến Giang - Quế Sơn và phức hệ Đại Lộc

Tác động của quá trình phong hóa là làm giảm độ bền và cường độ của đất đá trong phạm vi phong hóa, từ đó giúp làm giảm hệ số ôn định MD

Phong hóa cung cấp nguồn vật liệu (sản phâm phong hóa) làm môi trường cho trượt đất phát sinh, đồng thời nó cũng là tác nhân thúc đây quá trình trượt đất MD dễ dàng hơn, quy mô lớn hơn bằng cách làm biến đổi thành phần, tính chất, trạng thái của đất đá theo hướng bất lợi cho sự ôn định của MD

1.2.3.4 Xâm thực của sông suỗi

Dọc theo tuyến nghiên cứu, hệ thống sông suối có tác động tiêu cực một phần đến ôn định MD, gây ra các điểm trượt taluy âm Tuyến đường nghiên cứu có nhiều đoạn chạy song song liền kể với sông suối (ví dụ như ở đoạn đường QL49 thuộc xã Hồng Hạ), vào mùa mưa lũ nước sông dâng cao, chảy mạnh gây xâm thực vào phần chân MD, là nguyên nhân gây nên các điểm trượt đất

1.2.3.5 Vận động tân kiến tao

Hoạt động kiến tạo là quá trình nâng - hạ bể lớp vỏ Trái đất, tạo ra các dạng hình thái địa hình khác nhau Trong vùng nghiên cứu, nổi bật là hoạt động nâng

kiến tạo, tạo nên sự phân bậc địa hình cùng với đó là sự phát triển mạnh mẽ các đứt

gãy, khe nứt kiến tạo Vận động tân kiến tạo đã gián tiếp gây nên hiện tượng trượt

đất MD

Trang 39

CHUONG 2

XAC BINH SUC KHANG CAT DAT TAN TICH

THEO DO BAO HOA NUGC VA XU LY THONG KE

KET QUA THI NGHIEM

2.1 LỰA CHỌN LOẠI ĐẮT VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 2.1.1 Lựa chọn loại đất nghiên cứu

Trên cơ sở phân tích đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc điểm vỏ phong hóa và

hiện trạng trượt đất MD tuyến QL49 kết hợp với các tài liệu nghiên cứu [2, 7, 11, 23, 25, 32] cho thấy các điểm trượt trong khu vực nghiên cứu phát triển chủ yếu trong phụ đới tàn sườn tích phong hóa hoàn toàn (edQ+[A¡) của vỏ phong hóa đá trầm tích, xâm nhập, biến chất hệ tầng Long Đại, hệ tầng A Vương, phức hệ Bến

Giằng - Quế Sơn và phức hệ Đại Lộc (hình 1.12)

Vì vậy, học viên lựa chọn lay mẫu thí nghiệm trên các điểm trượt thuộc 3 hệ

tầng, phức hệ (Long Đại, Bến Giằng - Quế Sơn, Đại Lộc) và có sự tư vấn tham khảo ý kiến của chuyên gia và người hướng dẫn khoa học để nghiên cứu tương quan giữa

sức kháng cắt không thoát nước (S„.) với các độ bão hòa nước khác nhau trong đất

(G) theo sơ đỗ thí nghiệm nén một trục no héng tu do (Unconfined Compression

Test - UC)

Dia diém lay mẫu được lựa chọn là trên các mặt trượt hoặc xung quanh khối

trượt, nơi mà đất vẫn còn giữ được tính nguyên dạng cũng như có tính chất cơ lý tương đồng với đất phân bố trong khu vực trước khi xảy ra trượt lở, đại diện cho thành tạo địa chất cần nghiên cứu Mẫu được lấy sau mùa mưa khoảng | thang dé

đảm bảo lay duoc mau nguyên dạng, thuận lợi cho việc xác định các chỉ tiêu cơ lý

thông thường cũng như tính toán chế bị mẫu thí nghiệm nén nở hông tự do Phạm vi

lay mẫu trong khoảng từ bể mặt đến độ sâu 0.5 1.0m tính từ bề mặt MD Mau duoc

lấy theo 2 dạng:

- Mẫu nguyên dạng: Mẫu được lấy trực tiếp từ vết lộ thuộc phụ đới edQ+IA; theo phương pháp lăng trụ phù hợp với kích thước ống mẫu (nhựa PVC) là

Trang 40

90x200mm Loại mẫu này được dùng để thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý thông

thường, làm cơ sở tính toán để tạo mẫu chế bị cho thí nghiệm ÚC

- Mẫu chế bị: Mẫu được lấy xung quanh khu vực lẫy mẫu nguyên dạng với khối lượng khoảng 5 kg/vị trí, đảm bảo có sự tương đồng với mẫu nguyên dạng về thành phần, màu sắc, trạng thái, tính chất, nguồn gốc với mẫu nguyên dạng

Để nghiên cứu độ bền kháng cất theo các mức độ bão hòa nước của đất, tác giả đã

tiến hành lay 7 nhóm mẫu đất thí nghiệm tại 5 khu vực có mức độ trượt đất MD tập trung

với tầng suất khá cao Mỗi nhóm mẫu gồm ít nhất l mẫu nguyên dạng và 2 mẫu không

nguyên dạng, nhóm mẫu được đánh số theo thứ tự 1, 2a, 2b, 3a, 3b, 4, 5 (theo hướng Huế

di A Lưới) Vị trí chỉ tiết lấy mẫu được trình bày trong bảng 2.1 và hình 2.2