luận án tiến sĩ nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi quảng trị thừa thiên huế, đề xuất phương pháp dự báo và phò

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO VÀ PHÒNG CHỐNG PHÙ HỢP LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO VÀ PHÒNG CHỐNG PHÙ HỢP Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62.52.05.01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA CHẤT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS. Tạ Đức Thịnh 2. GS. TSKH. Nguyễn Thanh HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu là của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thanh Nhàn MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt Danh mục các bảng biểu, hình vẽ, ảnh và phụ lục MỞ ĐẦU 1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC 8 1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc trên thế giới 8 1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc ở Việt Nam 14 Chương 2. ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN - KỸ THUẬT VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ 21 2.1. Đặc điểm chế độ khí hậu, thuỷ văn vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế 21 2.2. Cấu trúc địa chất vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế 26 2.3. Đặc điểm phong hóa và tính chất cơ lý của đất đá cấu tạo các đới, phụ đới phong hóa. 35 2.4. Đặc điểm địa chất thủy văn vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế. 40 2.5. Đặc điểm địa hình - địa mạo và lớp phủ thực vật vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế 42 2.6. Hoạt động kinh tế - xây dựng công trình 46 Chương 3. NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ 54 3.1. Hiện trạng dịch chuyển đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi và mái dốc công trình vùng nghiên cứu 54 3.2. Nguyên nhân phát sinh và điều kiện phát triển các quá trình dịch chuyển đất đá trên SD, MD 62 3.3 Cơ chế, động lực và quy luật hình thành, phát triển các quá trình dịch chuyển đất đá trên SD, MD 71 3.4. Đề xuất phương pháp phân loại quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế 78 Chương 4. DỰ BÁO NGUY CƠ PHÁT SINH TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ 83 4.1. Mục đích dự báo các quá trình trượt lở đất đá trên sườn dốc, mái dốc 83 4.2. Khái quát về các phương pháp dự báo quá trình trượt lở đất đá trên SD, MD trên thế giới và ở nước ta 83 4.3. Lựa chọn phương pháp dự báo 84 4.4. Xây dựng bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế 85 Chương 5. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ. 117 5.1. Đánh giá chung về hiệu quả các giải pháp phòng chống dịch chuyển đất đá trên sườn dốc đã ứng dụng ở vùng đồi núi nghiên cứu 118 5.2. Kiến nghị các giải pháp phòng chống dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc 121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO 141 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị đo lường Giải thích  g/cm 3 Khối lượng riêng  w g/cm 3 Khối lượng riêng của nước  c g/cm 3 Khối lượng thể tích khô  đn g/cm 3 Khối lượng thể tích đẩy nổi của đất  tb g/cm 3 Khối lượng thể tích trung bình W % Độ ẩm tự nhiên  w g/cm 3 Khối lượng thể tích tự nhiên C tn T/m 2 Lực dính kết ở điều kiện tự nhiên  tn độ Góc nội ma sát ở điều kiện tự nhiên W bh % Độ ẩm bảo hoà  bh g/cm 3 Khối lượng thể tích ở điều kiện bảo hoà C bh T/m 2 Lực dính kết ở điều kiện bảo hoà  bh độ Góc nội ma sát ở điều kiện bảo hoà G % Độ bảo hoà e 0 Hệ số rỗng tự nhiên n % Độ lỗ rỗng a 1-2 cm 2 /kG Hệ số nén lún  Hệ số ổn định trượt  tn Hệ số ổn định trượt ở điều kiện tự nhiên  bh Hệ số ổn định trượt ở điều kiện bão hoà  Độ Góc dốc sườn dốc, mái dốc  Độ Góc dốc mặt trượt phẳng nằm nghiêng h m Bề dày tầng phủ trung bình h w m Bề dày tầng chứa nước K cm/s Hệ số thấm H m Chiều cao sườn dốc, mái dốc l m Chiều dài mặt trượt b m Chiều rộng mặt trượt, hoặc bậc thang a bề dày lát cắt của lăng thể trượt T Tấn, kG Lực tiếp tuyến N Tấn, kG Lực pháp tuyến A w Tấn, kG Áp lực thủy tĩnh D w Tấn, kG Áp lực thuỷ động J Độ dốc thủy lực dòng ngầm A Tấn, kG, N Tổng ứng lực giữ, chống cắt B Tấn, kG, N Tổng ứng lực gây trượt MN Mực nước ngầm edQ - IA 1 Tàn sườn tích - phong hóa hoàn toàn IA 2 Phong hóa mạnh IB Phong hóa trung bình IIA Phong hóa nhẹ IIB Đới đá tương đối nguyên vẹn ( đới đá tươi ) M max Cường độ tác động tương hỗ cực đại của các yếu tố. I i Hệ số xác định tầm quan trọng của các yếu tố. M ij Cường độ tác động (mức độ ảnh hưởng) LSI Chỉ số nhạy cảm trượt lở X Cường độ tác động W i Trọng số các yếu tố thành phần n Các lớp thành phần m Mức độ phân cấp K DDL Cường độ trượt đất đá HCM Hồ Chí Minh ATNĐ Áp thấp nhiệt đới TN - KT Tự nhiên - kỹ thuật DCĐĐ Dịch chuyển đất đá TLĐĐ Trượt lở đất đá DC Dịch chuyển BĐ Bản đồ PVDB NC Phân vùng dự báo nguy cơ GIS Hệ thống thông tin địa lý ĐCCT - ĐCTV Địa chất công trình - Địa chất thủy văn SD Sườn dốc MD Mái dốc QL Quốc lộ MT Môi trường QT - TTH Quảng Trị - Thừa Thiên Huế TL Tỉnh lộ NCS Nghiên cứu sinh TB - ĐN Tây Bắc - Đông Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ASTM Tiêu chuẩn Mỹ TC Tiêu chuẩn cơ sở TCCL Tính chất cơ lý TN Tự nhiên BH Bảo hòa TB Trung bình KH & CN Khoa học và công nghệ GTVT Giao thông vận tải KT - XH Kinh tế - xã hội KT - XD Kinh tế - xây dựng XD Xây dựng NN & PTNN Nông nghiệp và phát triển nông thôn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ, ẢNH VÀ PHỤ LỤC A. Danh mục các bảng biểu Bảng 2.1 Số liệu mưa (mm) tại các trạm qua các năm vùng đồi núi QT- TTH Bảng 2.2 Lượng mưa lớn nhất các trận kéo dài 1, 3, 5, 7 ngày Bảng 2.3 Đặc trưng hình thái lưu vực sông vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Bảng 2.4 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của đất phụ đới tàn sườn tích - phong hóa hoàn toàn (edQ + IA 1 ) Bảng 2.5 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của đất phụ đới phong hóa mạnh IA 2 Bảng 2.6 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của đá đới phong hóa trung bình IB Bảng 2.7 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của đá đới phong hóa nhẹ IIA Bảng 2.8 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của đới đá tương đối nguyên vẹn (đới đá gần tươi) (IIB) Bảng 2.9 Bảng tổng hợp diện tích và độ che phủ rừng theo huyện của tỉnh Quảng Trị và Thừa Thiên Huế Bảng 3.1 Các điểm dịch chuyển đất đá trên các SD, MD vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Bảng 3.2 Quan hệ giữa khối lượng đất đá trượt lở với lượng mưa năm (2000 - 2013) đường HCM khu vực đồi núi Quảng Trị -Thừa Thiên Huế Bảng 3.3 Quan hệ giữa các điểm DCĐĐ theo lượng mưa TB năm Bảng 3.4 Quan hệ giữa các điểm DCĐĐ và hoạt động KT - XDCT Bảng 3.5 Quan hệ giữa các điểm DCĐĐ và đặc điểm địa tầng - thạch học Bảng 3.6 Quan hệ giữa các điểm DCĐĐ theo chiều dày vỏ phong hoá Bảng 3.7 Quan hệ giữa các điểm DCĐĐ theo độ dốc địa hình Bảng 3.8 Đặc điểm phân bố các điểm DCĐĐ với loại hình dịch chuyển Bảng 3.9 Phân loại các loại hình dịch chuyển đất đá vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Bảng 4.1 Chọn lựa các yếu tố ảnh hưởng chính trong môi trường tự nhiên - kỹ thuật vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Bảng 4.2 Các yếu tố môi trường TN - KT, tầm quan trọng I i , cường độ tác động (mức độ ảnh hưởng) M ij của chúng trên các SD, MD công trình vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Bảng 4.3 So sánh cặp đôi các yếu tố thành phần môi trường TN - KT về tầm quan trọng hơn, thua Bảng 4.4 Ma trận so sánh các yếu tố MTTN - KT trên các MD vùng đồi núi QT - TTH Bảng 4.5 Ma trận xác định trọng số W i các yếu tố MTTN - KT các đoạn tuyến đường HCM và vùng kế cận thuộc vùng đồi núi Quảng Trị - TT.Huế Bảng 4.6 Bảng xác định giá trị cấp mức độ ảnh hưởng và cấp độ nguy cơ của yếu tố độ dốc SD, MD đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.7 Bảng xác định cấp cường độ tác động và cấp độ nguy cơ của yếu tố cường độ mưa trung bình năm đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.8 Bảng xác định giá trị cường độ tác động và cấp độ ảnh hưởng của yếu tố hoạt động KT - XD các công trình đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.9 Bảng xác định giá trị cấp mức độ ảnh hưởng và cấp độ nguy cơ của yếu tố thành phần thạch học, cấu trúc đất đá đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.10 Bảng xác định giá trị cấp mức độ ảnh hưởng và cấp độ nguy cơ của yếu tố mật độ đứt gãy kiến tạo đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.11 Bảng xác định giá trị cấp mức độ ảnh hưởng và cấp độ nguy cơ của yếu tố chiều dày, độ bền kháng cắt của đất đá phong hóa mạnh và hoàn toàn đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.12 Bảng xác định cấp cường độ tác động và cấp độ nguy cơ của yếu tố lưu lượng mạch lộ đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.13 Bảng xác định giá trị cấp mức độ ảnh hưởng và cấp độ nguy cơ của yếu tố lớp phủ thực vật đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.14 Bảng xác định cấp mức độ ảnh hưởng và cấp độ nguy cơ của yếu tố mật độ phân cắt sâu đến tai biến trượt đất đá Bảng 4.15 Phân cấp nguy cơ trượt đất đá vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế theo chỉ số nhạy cảm trượt LSI Bảng 5.1 Tóm tắt tổ hợp các giải pháp phòng chống dịch chuyển đất đá trên SD, MD vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế. B. Danh mục các hình, bản đồ, sơ đồ Hình 1.1 Sơ đồ vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Hình 2.1 Bản đồ địa chất vùng đồi núi QT- TTH (tỷ lệ 1:200.000) Hình 3.1 Bản đồ hiện trạng các điểm DCĐĐ vùng đồi núi QT- TTH (Tỉ lệ: 1/50.000) Hình 3.2 Quan hệ giữa khối lượng trượt lở đất đá đường HCM nhánh Tây vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế với lượng mưa trung bình năm [...]... đối tượng, phạm vi nghiên cứu nêu trên, đề tài luận án tập trung nghiên cứu những nội dung chính sau: - Nghiên cứu tổng quan về hiện tượng dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc - Nghiên cứu đặc điểm môi trường tự nhiên - kỹ thuật vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế - Nghiên cứu quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế - Nghiên cứu, dự báo nguy... liên quan đến đề tài luận án 10 Cấu trúc luận án Nội dung luận án được tác giả trình bày trong 5 chương: Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc Chương 2: Đặc điểm môi trường tự nhiên - kỹ thuật vùng đồi núi Quảng Trị Thừa Thiên Huế Chương 3: Nghiên cứu quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Chương 4:... nguy cơ phát sinh dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế - Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phòng chống dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế 5 Phương pháp nghiên cứu Để triển khai thực hiện các nội dung nghiên cứu đã đề ra, đề tài sử dụng tổng hợp các phương pháp dưới đây: - Phương pháp thu thập, phân tích, tổng... phần hoàn thiện cơ sở lý thuyết, phương pháp luận nghiên cứu quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc - Trên cơ sở dự báo phân vùng nguy cơ dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, đề xuất được các giải pháp khoa học công nghệ phù hợp phòng chống, giảm thiểu tác hại do dịch chuyển đất đá gây ra ở vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế - Kết quả nghiên cứu của luận án là nguồn tài liệu tin cậy, có... đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế cũng như phương pháp dự báo, phòng chống, giảm thiệt hại do quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc gây ra chưa được nghiên cứu thấu đáo Vì vậy, việc chọn đề tài luận án: Nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế, đề xuất phương pháp dự báo và phòng chống phù hợp” là rất cấp... tiễn nghiên cứu, khảo sát nhiều năm về hiện tượng trượt lở và tổng quan về tình hình nghiên cứu, phòng chống các quá trình DCĐĐ trên SD, MD trên thế giới và ở nước ta đã trình bày ở trên, có thể thấy rằng, hiện tượng dịch chuyển đất đá trên SD, MD được nghiên cứu chủ yếu ở các tỉnh miền Bắc của nước ta với tỷ lệ nhỏ; công tác dự báo quá trình dịch chuyển đất đá trên SD, MD và đề xuất các phương án phòng... đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế - Đề xuất phân loại các quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế - Vận dụng thành công phương pháp mô hình toán - bản đồ có sự trợ giúp của công nghệ GIS để đánh giá, dự báo và lập bản đồ phân vùng cường độ hoạt động dịch chuyển đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế trên cơ sở xây dựng hệ thống... nhất và đẳng hướng, trong đó phương pháp Xocolovsky V.V, 1942 được xem như là phương pháp có luận chứng chặt chẽ nhất về phương diện toán học Tuy nhiên, phương pháp Xocolovsky V.V chỉ áp dụng cho môi trường đồng nhất, lại quá phức tạp, tính toán công phu nên ít được sử dụng trong thực tiễn Đã xuất hiện ngày một nhiều hơn các phương pháp gần đúng cho phép giải quyết bài toán ổn định trượt nhanh chóng... province, VietNam”, Luận án Tiến sĩ 2008 Nguyễn Thám và nnk, 2012: Nghiên cứu XDBĐ nguy cơ lũ quét và trượt lở đất ở tỉnh Quảng Trị và đề xuất các giải pháp phòng tránh” Đề tài đã nghiên cứu, đánh giá hiện trạng và XD hệ thống các chỉ tiêu ảnh hưởng đến quá trình trượt lở và lũ quét, từ đó tích hợp vào mô hình trọng số GIS để XDBĐ phân vùng nguy cơ lũ quét và trượt lở đất ở tỉnh Quảng Trị 20 Trên cơ sở phân... đá trong điều kiện độ ẩm thay đổi - Phương pháp xác xuất - thống kê toán học với sự trợ giúp của công nghệ thông tin nhằm xử lý kết quả thí nghiệm, quan trắc phục vụ cho việc đánh giá, dự báo động lực của quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi nghiên cứu - Phương pháp kiểm toán ổn định trượt sườn dốc, mái dốc: sử dụng các phương pháp khác nhau để đánh giá độ ổn định của sườn dốc, mái . tượng, phạm vi nghiên cứu nêu trên, đề tài luận án tập trung nghiên cứu những nội dung chính sau: - Nghiên cứu tổng quan về hiện tượng dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc. - Nghiên cứu. trường tự nhiên - kỹ thuật vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế. - Nghiên cứu quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế. - Nghiên cứu, dự. Trị - Thừa Thiên Huế. - Đề xuất phân loại các quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế. - Vận dụng thành công phương pháp mô hình toán - bản