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

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

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

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

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG DỊCH

1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển đất đá trên

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu dịch chuyển đất đá trên sườn dốc,

Chương 2 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN - KỸ THUẬT VÙNG ĐỒI

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

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

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

3.2 Nguyên nhân phát sinh và điều kiện phát triển các quá trình dịch

3.3 Cơ chế, động lực và quy luật hình thành, phát triển các quá trình dịch

3.4 Đề xuất phương pháp phân loại quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn

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

4.4 Xây dựng bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt đất đá trên sườn

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,

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

đo lường Giải thích

đn g/cm3 Khối lượng thể tích đẩy nổi của đất

tb g/cm3 Khối lượng thể tích trung bình

Ctn T/m2 Lực dính kết ở điều kiện tự nhiên

bh g/cm3 Khối lượng thể tích ở điều kiện bảo hoà

l m Chiều dài mặt trượt

Mmax Cường độ tác động tương hỗ cực đại của các yếu tố

BĐ Bản đồ

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 + IA1) Bảng 2.5 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của

đất phụ đới phong hóa mạnh IA2 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 4.3 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 Wi 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

Hình 3.3a,b Sơ đồ kiểm toán ổn định MD theo các mùa khô (a) và mưa bão (b) Hình 3.4 Sơ đồ tổng quát động lực phát triển quá trình trượt

Hình 4.1 Sơ đồ tích hợp mô hình trọng số vào GIS để xây dựng BĐ phân

vùng dự báo nguy cơ trượt lở đất đá Hình 4.2 Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt đất đá theo độ dốc

Hình 4.3 Bản đồ PVDB NC trượt đất đá theo tác động cường độ mưa trung

bình năm Hình 4.4 Bản đồ PVDB NC trượt đất đá theo mức độ tác động của hoạt

động kinh tế - xây dựng các công trình Hình 4.5 Bản đồ PVDB NC trượt đất đá theo thành phần thạch học, cấu trúc

đất đá Hình 4.6 Bản đồ PVDB NC trượt đất đá theo mật độ đứt gãy kiến tạo Hình 4.7 Bản đồ PVDB NC trượt đất đá theo bề dày, độ bền kháng cắt đất

đá đới phong hóa mạnh và hoàn toàn Hình 4.8 Bản đồ PVDB NC trượt đất đá theo độ phong phú nước

Hình 4.9 Bản đồ PVDB NC trượt đất đá theo lớp phủ thực vật

Hình 4.10 Bản đồ PVDB NC trượt đất đá theo phân cắt sâu

Hình 4.11 Quy trình thành lập BĐ PVDB NC trượt đất đá vùng đồi núi

Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Hình 4.12a Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt đất đá trên sườn dốc vùng

đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế (tỷ lệ 1:50.000) Hình 4.12b Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt đất đá trên mái dốc vùng

đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế (tỷ lệ 1:50.000) Hình 5.1 Tường ốp mặt

Hình 5.2 Gia cố khối đá không ổn định bằng cọc neo

Hình 5.3 Tạo mái che (hành lang) ở MD của đường nửa đào để bảo vệ nền

đường khỏi bị đổ đá và sụt đá đe dọa

C Danh mục ảnh

Ảnh 2.1 Một số điểm trượt lở thườmg tái hoạt động do mưa cường độ cao kéo

dài kết hợp các loại hình thời tiết gây mưa vùng đồi núi nghiên cứu Ảnh 2.2 Chặt phá, đốt rừng làm rẫy

Ảnh 2.3 Công trình chắn đỡ kém kiên cố, bị xô đổ và lôi cuốn theo điểm trượt

Ảnh 3.1 Mặt cắt ĐCCT và ảnh minh họa điểm trượt tại km 280 + 050

Da Krông - Tà Rụt Ảnh 3.2 Điểm trượt có tọa độ: 16

042’27’’ và 106058’, Dakrong - Quảng Trị giải đoán trên ảnh viễn thám

Ảnh 3.3 Mặt cắt ĐCCT và ảnh minh họa điểm trượt tại km 192 + 200

Chà Lỳ - Khe Sanh Ảnh 3.4 Điểm trượt có tọa độ: 16

045’45’’ và 106039’10’’ Hướng Lập, Hướng Hóa giải đoán trên ảnh viễn thám

Ảnh 3.5 Mặt cắt ĐCCT và ảnh minh họa điểm trượt tại km 390 + 720

Aroàng - A Lưới

Ảnh 3.6 Điểm trượt có tọa độ: 16

005’36’’ và 107048’50’’ ARoàng - A Lưới giải đoán trên ảnh viễn thám

Ảnh 3.7 Mặt cắt ĐCCT và ảnh minh họa điểm trượt đèo ACo, QL 49, xã

Hồng Hạ, A Lưới

Ảnh 3.8 Điểm trượt có tọa độ: 16

020’22’’ và 107032’14’’ xã Hồng Tiến (Hương Trà) giải đoán trên ảnh viễn thám

Ảnh 3.9 Một số hình ảnh sụt, trượt đất đá do mưa với cường độ cao, kéo dài

liên tục trong nhiều ngày

Ảnh 5.1 Tường chắn đá hộc trong rọ và tường bêtông chống trượt tại khu

vực Khe Sanh - Hướng Hóa Ảnh 5.2 Kè rọ đá chống trượt lở taluy âm do tác động của đá tảng, cuội, sỏi cát

tại xã Hướng Lập - Khe Sanh Ảnh 5.3 Gia cố bằng kè rọ đá taluy dương trong tầng phong hóa mạnh J1an

Dakrong - QTrị nhưng vẫn bị trượt Ảnh 5.4 Giải pháp tường chắn bằng bê tông bị vô hiệu hóa tại điểm trượt

đèo A Co (gần Bốt Đỏ) trên QL 49, xã Hồng Hạ - A Lưới

Ảnh 5.5 Giải pháp xây tường chắn bê tông, taluy bậc thang và rãnh đỉnh

chống trượt cục bộ kết hợp nhưng vẫn xảy ra trượt tại A Lưới

Ảnh 5.6 Giải pháp xây cầu cạn thoát nước, do hệ thống thoát nước không đủ

lực tại QL49 đường lên Huyện A Lưới

D Danh mục phụ lục bảng biểu

Bảng 3.1 Các điểm dịch chuyển đất đá trên quốc lộ 9 và vùng kế cận

Bảng 3.2 Các điểm dịch chuyển đất đá vùng gò đồi bao quanh đường Hồ

Chí Minh nhánh Đông (Vĩnh Khê - Cam Lộ) Bảng 3.3 Trượt đất đá trên đường Hồ Chí Minh nhánh Tây và vùng núi phía

Tây Quảng Trị (Da Krông - Tà Rụt) Bảng 3.4 Trượt đất đá khu vực Khe Sanh - Chà Lỳ

Bảng 3.5 Trượt đất đá trên tuyến đường HCM đoạn qua địa phận tỉnh Thừa

Thiên Huế Bảng 3.6 Trượt dọc tuyến quốc lộ 49 và vùng đồi núi kế cận

Bảng 3 7 Trượt đất đá vùng đồi núi dọc tuyến quốc lộ 1A

Bảng 3 8 Trượt đất đá trên các vùng đồi núi khác

Ảnh 3.1 Sơ đồ viễn thám Landsat giải đoán trượt vùng đồi núi Trị - Thiên Ảnh 3.2 Ảnh chụp, ảnh viễn thám một số điểm trượt lở đất đá dọc quốc lộ 9 Ảnh 3.3 Ảnh chụp, ảnh viễn thám một số điểm trượt lở đường HCM nhánh

Tây (Da Krông - Tà Rụt) và vùng kế cận Ảnh 3.4 Ảnh chụp, ảnh viễn thám một số điểm trượt lở đường HCM nhánh

Tây (Khe Sanh - Chà Lỳ) Ảnh 3.5 Ảnh chụp, ảnh viễn thám các điểm trượt lở đường HCM nhánh

Tây (A Lưới - A Roàng) và vùng đồi núi kế cận Ảnh 3.6 Ảnh chụp, ảnh viễn thám các điểm TLĐĐ vùng đồi núi kế cận và QL49

Ảnh 3.7 Ảnh chụp, ảnh viễn thám các điểm TLĐĐ vùng đồi núi kế cận và

TL 14B, Nam Đông Ảnh 3.8 Ảnh chụp, ảnh viễn thám các điểm trượt lở đất vùng đồi núi dọc QL 1A

Ảnh 3.9 Ảnh chụp, ảnh viễn thám các điểm trượt lở ở một số khu vực đồi núi khác

Ảnh 3.10 Đổ đá km 298 + 300 xã Tà Rụt, Dakrong - Quảng Trị

Ảnh 3.11 Sụt đá tại km 287 + 680 xã Húc Nghì - Quảng Trị

Ảnh 3.12 Sụt đất đá tại km48+470 QL9 - Quảng Trị

Ảnh 3.13 Sụt đất tại km 75 + 150 QL 49, xã Hồng Tiến - Hương Trà

Ảnh 3.14 Trượt hỗn hợp tại khối đất đá tại km 206 + 200 xã Hướng Lập - thôn Chà Lỳ Ảnh 3.15 Trượt quay khối đất tại km 201+ 20 Khe Sanh - Chà Lỳ

Ảnh 3.16 Trượt phẳng khối đất đá tại km 384 + 550, đèo Hai Hầm - A Lưới Ảnh 3.17 Chảy (chảy dòng) đất đá tại km 399 + 900 đèo Hai Hầm, xã A Roàng - A Lưới Ảnh 3.18 Chảy (chảy dòng) đất tại km 314+ 550 đoạn đèo Pê Ke, xã Hồng Thuỷ - A Lưới Ảnh 4.1 Giao diện phần mềm ArcGis 10.0

Ảnh 5.1 Tường chắn đá hộc trong rọ và tường bêtông chống trượt tại khu

vực Khe Sanh Hướng Hóa Ảnh 5.2 Trồng cỏ Vetiver kết hợp với tường chắn bêtông, rãnh, dốc thoát

nước tại khu vực Khe Sanh - Hướng Hóa Ảnh 5.3 Kè rọ đá chống trượt lở taluy âm do tác động của đá tảng, cuội, sỏi cát

tại xã Hướng Lập - Khe Sanh Ảnh 5.4 Kè rọ đá chống trượt lở taluy dương tầng phủ phong hóa mạnh đến

hoàn toàn hệ tầng Long Đại thôn Chà Lỳ - xã Hướng Lập

Ảnh 5.5 Trồng cỏ Vetiver kết hợp rãnh thoát nước bậc thang nhưng vẫn không

hiệu quả tại Chà Lỳ - Khe Sanh Ảnh 5.6 Taluy bậc thang kết hợp rãnh thoát nước đỉnh, dốc thoát nước

nhưng vẫn bị trượt lở tiếp tục cục bộ (Đèo Sa Mù) Ảnh 5.7 Kè rọ đá chống trượt tại đèo Sa Mù nhưng không hiệu quả Kè bị xô đổ Ảnh 5.8 Gia cố kè, ốp mái bêtông đá hộc và dốc nước nhưng vẫn bị trượt lở

cục bộ tại xã Tà Long - Dakrong Ảnh 5.9 Kè tường chắn đá hộc trát mạch kết hợp ốp mái bê tông đá hộc tại

km 270 xã Tà Long - Dakrong Ảnh 5.10 Gia cố bằng kè rọ đá taluy dương trong tầng phong hóa mạnh J1an

Dakrong - QTrị nhưng vẫn bị trượt Ảnh 5.11 Kè rọ đá xây cất dạng bậc thang taluy âm trong tầng phong hóa mạnh

Ảnh 5.12 Xử lý trượt bằng giải pháp tường chắn bêtông taluy dương tại đèo

PêKe km 314 Ảnh 5.13 Giải pháp tường chắn bằng bê tông bị vô hiệu hóa tại điểm trượt

đèo A Co (gần Bốt Đỏ) trên QL 49, xã Hồng Hạ - A Lưới

Ảnh 5.14 Giải pháp xây tường chắn bê tông, taluy bậc thang và rãnh đỉnh

chống trượt cục bộ kết hợp xây cầu cạn thoát nước Ảnh 5.15 Giải pháp xây cầu cạn thoát nước, do hệ thống thoát nước không đủ

lực tại QL49 đường lên Huyện A Lưới

Ảnh 5.16 Giải pháp xây tường chắn bê tông, taluy bậc thang và rãnh đỉnh

chống trượt cục bộ kết hợp nhưng vẫn xảy ra trượt tại A Lưới

Ảnh 5.17 Kè tường chắn đá hộc trát mạch kết hợp ốp mái bê tông đá hộc

nhưng vẫn bị phá hủy do không xử lý hiệu quả giải pháp thoát nước Ảnh 5.18 Kè rọ đá chống xói taluy âm trong tầng phong hóa mạnh dọc sông

Dakrong - Quảng Trị nhưng không hiệu quả

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Do ảnh hưởng ngày một gia tăng của sự biến đổi khí hậu toàn cầu, trái đất

ấm lên nên hoạt động bão lũ ở nước ta nói chung và vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế nói riêng đang có những biến đổi bất thường, làm phát sinh những trận mưa lớn kéo dài với cường độ cao hơn nhiều so với trước đây Ở Quảng Trị

- Thừa Thiên Huế, vùng đồi núi chiếm hơn 2/3 diện tích lãnh thổ cùng với chế

độ khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa là môi trường thiên nhiên thuận lợi đối với sự phát sinh, phát triển nhiều quá trình địa chất tự nhiên Mặt khác, trong thời kỳ đổi mới, cơ sở hạ tầng kỹ thuật giao thông có những bước phát triển vượt bậc, nên xuất hiện ngày càng nhiều tuyến đường giao thông, hệ thống bậc thang thủy điện, moong khai thác khoáng sản lộ thiên v.v Hoạt động kinh tế - công trình của con người ngày càng gia tăng, làm cho môi trường tự nhiên bị biến đổi mạnh mẽ, thúc đẩy sự phát sinh với cường độ cao các quá trình sườn dốc

Hằng năm, tại vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế, vào những thời điểm nhất định của mùa mưa lũ thường xảy ra quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, đủ mọi quy mô và chủ yếu tập trung vào những tuyến đường giao thông, nhất là đường Hồ Chí Minh và mái dốc các công trình thuỷ công (hình 1.1)

Quá trình dịch chuyển đất đá trên mái dốc đã phá huỷ taluy, nền đường, làm ách tắc giao thông, gây thiệt hại rất lớn về người và tài sản Thế nhưng các công trình nghiên cứu, dự báo quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế còn rất ít Nhiều vấn đề về bản chất, nguyên nhân, điều kiện, động lực, quy luật phát sinh và phát triển, phân loại quá trình dịch chuyển 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 thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao

Hình 1.1 Sơ đồ vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ làm phong phú thêm lý luận về sự hình thành, phát triển quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi, đồng thời đề xuất, lựa chọn phương pháp dự báo và phòng chống thích hợp nhằm giảm thiểu tác hại do quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc gây ra, góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững, đảm bảo an ninh quốc phòng của hai tỉnh Quảng Trị - Thừa Thiên Huế nói riêng và của đất nước nói chung

2 Mục đích của đề tài luận ánm

- Xác định được hiện trạng, nguyên nhân, động lực và quy luật phân bố, phát triển các quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

- Thành lập bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt lở đất đá trên sườn dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế và đề xuất giải pháp phòng chống phù hợp, phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là môi trường tự nhiên - kỹ thuật vùng đồi

núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế mà trọng tâm là sườn dốc, mái dốc và quá trình dịch chuyển đất đá trên chúng (chủ yếu quá trình trượt lở) Trong đó quan điểm sườn dốc trong luận án bao gồm cả sườn dốc tự nhiên và nhân tạo

- Phạm vi nghiên cứu bao gồm vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế với độ cao từ 50m trở lên Chiều sâu nghiên cứu khoảng trên dưới 50m, được tính từ mặt đất tự nhiên đến tầng đất đá tương đối ổn định bên dưới Đối với các tuyến đường và mái dốc các công trình khác, tuỳ thuộc đặc điểm địa hình - địa chất cụ thể, phạm vi nghiên cứu diện được triển khai theo băng rộng từ 50 - 100 đến 200 - 300m tính từ tim đường hay công trình tương ứng

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài luận án

Để đạt được các mục đích trong giới hạn 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 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 hợp các tài liệu hiện có ở trong và ngoài nước liên quan tới đề tài, vùng nghiên cứu

- Phương pháp phân tích hệ thống: được vận dụng trong phân tích, đánh giá tương tác giữa các yếu tố tự nhiên, con người với quá trình dịch chuyển đất đá (trượt đất đá) trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

- Phương pháp chuyên gia: quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc phát sinh, phát triển do tác động của nhiều nguyên nhân, bị chi phối bởi nhiều yếu tố ảnh hưởng v.v , do đó, rất cần sự tham vấn của nhiều chuyên gia thuộc các chuyên môn sâu khác nhau cũng như sự hỗ trợ, tham gia ý kiến của các nhà quản

- Phương pháp thực nghiệm: chủ yếu là thí nghiệm trong phòng nhằm xác định thành phần hạt, tính chất cơ lý đất 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 dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Qua đó, đưa ra các giải pháp phòng chống hợp lý

- Phương pháp phân tích ảnh viễn thám: sử dụng để giải đoán vị trí các khối trượt trong vùng nghiên cứu

- Phương pháp mô hình toán - bản đồ: sử dụng phương pháp phân tích thứ bậc AHP (Thomas Saaty) để xây dựng hệ thống các cặp ma trận so sánh, xác định mối quan hệ tương quan tuyến tính giữa các yếu tố là nguyên nhân, điều kiện phát sinh dịch chuyển đất đá Từ đó, tìm ra trọng số ảnh hưởng của các yếu

tố được lựa chọn Kết quả của AHP sẽ được tích hợp vào môi trường GIS trên cơ

sở chồng xếp tích hợp các bản đồ thành phần có trọng số đã được lựa chọn để xây dựng bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt đất đá vùng đồi núi Quảng Trị

- Thừa Thiên Huế

6 Điểm mới của luận án

- Phân tích, đánh giá chi tiết các yếu tố đặc điểm môi trường tự nhiên - kỹ

thuật và ảnh hưởng của nó đến sự hình thành các quá trình dịch chuyển đất đá

trên sườn dốc, mái dốc vùng 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 đa chỉ tiêu môi trường tự nhiên - kỹ thuật

7 Luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng

đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế là kết quả tương tác giữa các yếu tố môi trường tự nhiên và hoạt động kinh tế - xây dựng của con người, trong đó hoạt động xây dựng đường giao thông và mưa cường độ cao kéo dài là nguyên nhân chính gây ra hàng loạt các quá trình sườn dốc

Luận điểm 2: Hiện tượng trượt lở đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi

Quảng Trị - Thừa Thiên Huế có môi trường TN - KT đa dạng, phức tạp hoàn toàn

có thể đánh giá, dự báo bằng mô hình toán - bản đồ với sự trợ giúp của công nghệ GIS theo 5 cấp độ từ rất yếu đến rất mạnh Trong đó, cường độ trượt lở đất đá từ mạnh đến rất mạnh chiếm 44,58%, tập trung chủ yếu trên mái dốc đường giao

thông qua các xã thuộc huyện Hướng Hóa, A Lưới, Nam Đông

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án

- Góp 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 thể tham khảo, sử dụng trong quy hoạch khai thác hợp lý lãnh thổ, trong thiết kế, thi công các công trình, đặc biệt là đường giao thông, góp phần phát triển kinh tế - xã hội

và đảm bảo ổn định an ninh, quốc phòng vùng nghiên cứu

9 Cơ sở tài liệu

Luận án được hoàn thành trên cơ sở các tài liệu, số liệu chủ yếu dưới đây:

- 01 đề tài NCKH cấp Bộ và 02 đề tài NCKH cấp cơ sở do chính tác giả làm chủ biên;

- 09 công trình khoa học của tác giả được đăng tải trên các tạp chí, hội nghị khoa học trong nước và Quốc tế;

- Báo cáo khảo sát địa chất dự án bền vững hoá công trình do mưa lũ gây ra năm 2009 trên đường HCM đoạn từ Quảng Bình đến Kon Tum;

- Báo cáo khối lượng và quy mô sụt lở trên tuyến đường HCM đoạn Quảng Trị - Thừa Thiên Huế từ năm 2006 đến 2013;

- Các báo cáo khảo sát ĐCCT các điểm sụt trượt đường HCM vùng nghiên cứu, các điểm sụt trượt QL 49 và TL Phú Lộc - Nam Đông v.v…;

- Tài liệu khảo sát hiện trạng trượt lở của 7 đợt thực địa (tháng 11/2008, 01/2009, 10/2009, 5/2010, 2/2011, 11-12/2013, 01/2014);

Ngoài ra, luận án còn sử dụng nhiều tài liệu công bố và lưu trữ ở trong và ngoài nước có 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: Dự báo nguy cơ phát sinh trượt lở đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

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

Để minh họa cho nội dung nghiên cứu, luận án còn xây dựng 12 bản đồ, 34 bảng số liệu, 9 hình vẽ và đồ thị, 18 ảnh minh họa, 8 phụ lục bảng, 44 phụ lục ảnh minh họa, cùng với 9 bài báo khoa học đã công bố và danh mục 110 tài liệu tham khảo

11 Lời cảm ơn

Luận án được hoàn thành tại Bộ môn ĐCCT, Khoa Địa chất - Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của:

PGS.TS Tạ Đức Thịnh và GS.TSKH Nguyễn Thanh

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và kính trọng sâu sắc đến Tiểu ban hướng dẫn khoa học đã gợi mở tư duy nghiên cứu và có nhiều đóng góp to lớn trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thiện luận án

Xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi với sự quan tâm giúp đỡ tận tình nhất trong suốt quá trình tác giả hoàn thành luận án

Xin trân trọng cám ơn các thầy giáo, các nhà khoa học: GS.TSKH Phạm Văn

Tỵ, PGS.TS Lê Trọng Thắng, PGS.TSKH Vũ Cao Minh, TS Đỗ Quang Thiên, PGS.TS Đỗ Minh Toàn, TS Tô Xuân Vu,… đã đóng góp nhiều ý kiến có giá trị cho tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận án

Xin gởi lời biết ơn đến các anh chị, bạn bè đồng nghiệp, các Cơ quan và Sở ban ngành thuộc hai tỉnh Quảng Trị - Thừa Thiên Huế (Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn khu vực Trung Trung Bộ; Ban Quản lý dự án đường bộ 4; Phòng Quản lý dự án thuộc Sở giao thông vận tải tỉnh Quảng Trị và Thừa Thiên Huế; Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn; Sở Khoa học công nghệ tỉnh Quảng Trị và Thừa Thiên Huế;….) đã tạo điều kiện để tác giả có thể thu thập được các nguồn tài liệu phong phú cho luận án

Xin chân thành cám ơn Bộ môn Địa chất công trình, Trường Đại học Mỏ - Địa chất; Bộ môn Địa chất công trình - Địa chất thủy văn, Trường Đại học Khoa học Huế

đã giúp đỡ về chuyên môn và tạo mọi điều kiện để tác giả có thể hoàn thành luận án

Vô cùng biết ơn Ông Bà, Cha Mẹ, những người đã sinh thành, nuôi nấng để tôi được như ngày hôm nay Bên cạnh đó, gia đình của tôi chính là nguồn động lực, đã luôn sát cánh, an ủi và động viên cả tinh thần lẫn vật chất để tôi có đủ nghị lực hoàn thành luận án

Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và trân trọng đối với sự giúp đỡ quí báu đó

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG DỊCH CHUYỂN ĐẤT

ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC

Thực tiễn nghiên cứu các quá trình dịch chuyển đất đá (DCĐĐ) trên sườn dốc (SD), mái dốc (MD) ở nhiều nước cho thấy, tuỳ thuộc vào chế độ khí hậu, tác động của các nguyên nhân và điều kiện địa chất - địa hình, các quá trình SD rất đa dạng Trong phạm vi đề tài luận án, nghiên cứu sinh chỉ tập trung nghiên cứu quá trình SD phổ biến và đặc trưng cho vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế là quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá (trượt lở đất đá)

1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc trên thế giới

Bắt đầu từ thời tiền sử xa xưa, trải qua các chế độ nô lệ, phong kiến rồi đến chế độ tư bản sau đó, trong cuộc sống và hoạt động mưu sinh loài người luôn luôn phải đối mặt với các tai họa do các quá trình DCĐĐ trên SD gây ra, chịu tổn thất rất lớn về nhân mạng, của cải và các giá trị vật chất khác Tai biến dịch chuyển trọng lực đất đá (trượt lở đất đá) đã và đang là mối nguy hiểm hàng đầu trong tất cả các loại tai biến địa chất xảy ra hàng năm trên thế giới cả về diện phân bố, số lượng, quy mô và mức độ ảnh hưởng Chính vì thế, tai biến trượt lở đất đá (TLĐĐ) đã và đang trở thành mối quan tâm hàng đầu của các nhà hoạch định chính sách phát triển kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia, nhất là ở các quốc gia thường xảy ra tai biến này như Trung Quốc, Nga, Mỹ, Ấn Độ, Nhật Bản, những nước có địa hình phân dị mạnh, cấu trúc địa chất, chuyển động kiến tạo hiện đại phức tạp, nằm trong những miền khí hậu ôn đới ẩm hoặc nhiệt đới mưa nhiều Những tổn thất nhiều mặt do các tai biến TLĐĐ gây ra ngày một gia tăng

đã thôi thúc loài người quan tâm khám phá, đi sâu nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phòng chống để tồn tại và phát triển Tuy nhiên, công tác nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển trọng lực đất đá thực sự chỉ được triển khai trong các thế kỷ 15

- 18, bắt đầu phát triển sâu và rộng hơn vào thế kỷ 19 và đạt tới đỉnh cao trong thế

kỷ 20 cho đến nay Tuy chưa có thống kê đầy đủ nhưng các công trình nghiên cứu

về hiện tượng dịch chuyển trọng lực đất đá đã được công bố khắp nơi trên thế giới

Đáng chú ý hơn cả là các công trình của Dranicov A.M,1949; Fukuoka M,1953; Popov I.V,1959; Sharpe C.F.S,1938; Terzaghi K,1950 ; Emelianova E.P,1972; Lomtadze V.D,1982; Seed B,2000, v.v , của các tổ chức của Liên Hợp Quốc như UNESCO, Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP), Tổ chức cứu trợ giảm nhẹ thiên tai Liên Hợp Quốc (UNDRO),… Hầu hết các nhà nghiên cứu, các

tổ chức nêu trên, ngoài việc đề cập đến vị trí phân bố các SD, MD trượt, đã tập trung làm sáng tỏ cơ chế dịch chuyển, đặc điểm địa hình, cấu trúc địa chất, điều kiện địa chất thuỷ văn - thuỷ văn, các hoạt động kinh tế - xây dựng công trình như là các yếu tố ảnh hưởng đến động lực và quy luật phát sinh, phát triển dịch chuyển trọng lực đất đá [22],[38],[90],[98],[107],[108], [109]

Phần lớn các nhà nghiên cứu trên thế giới thường tập trung đi sâu nghiên cứu hiện tượng dịch chuyển trọng lực đất đá theo các nội dung sau đây:

1.1.1 Khái niệm về quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá

Tuyệt đại đa số các nhà khoa học coi quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá

là quá trình SD, chủ yếu phát sinh khi trạng thái cân bằng ứng suất của khối đất trên SD đã bị phá vỡ và lực kháng cắt của đất đá bị giảm thiểu làm cho hệ số ổn định của SD hoặc MD nhỏ hơn 1 Theo Emelianova E.P (1972), quá trình SD là quá trình dịch chuyển các hạt đất đá riêng lẻ, những khối đất đá quy mô lớn xuống phía dưới SD, MD do tác động của trọng lực (trọng lượng đất đá) hay tác động tổng hợp của trọng lực, nước mặt, nước dưới đất hoặc tác động của dòng chảy trên SD, trọng lực và các nguyên nhân khác Một số nhà nghiên cứu xếp hiện tượng trượt lở đất đá vào quá trình chuyển động khối (Varnes D.J,1978, Lang A, 1999 ; Hardenbicker U, 2001,vv ) và thậm chí mỗi nước lại có tên gọi hiện tượng này khác nhau như slip hoặc slide (Cruden D.M, 1991; 1996 Rochet

điều kiện địa chất thuỷ văn - thuỷ văn, các hoạt động KT - XD công trình như là các yếu tố ảnh hưởng đến động lực và quy luật phát sinh, phát triển dịch chuyển trọng lực đất đá (Dranicov A.M, 1949; Emelianova E.P, 1972; Fukuoka M, 1953; Popov I.V, 1959; Seed B, 2000; Sharpe C.F.S, 1938; Terzaghi K, 1950 v.v ) [20], [23], [47], [98], [101], [109], [110] Tác động của việc cắt xén SD, mưa lớn kéo dài được xem như là nguyên nhân trực tiếp hoặc gián tiếp gây ra trượt MD nhiều tuyến đường giao thông và các công trình khác, được phân tích khá rõ nét trong nhiều công trình công bố ở các tạp chí khác nhau (Campbell R.H, 1975; Canuti P, 1985; De Graff J.V, 1992; Flacus E, 1959; Lomtadze V.D, 1982; Nilawera N.S, 1992; Phienwej N, 1993 v.v ) [38[, [98], [101]

Về phương diện nghiên cứu động lực và quy luật phân bố hiện tượng dịch chuyển trọng lực đất đá, so với các nước khác, các nhà khoa học Liên Xô cũ có những cống hiến đáng kể (Emelianova E.P, 1972; Lomtadze V.D, 1982; Popov I.V, 1959 v.v ) [23], [38], [47]

1.1.3 Kiểm toán ổn định trượt sườn dốc, mái dốc

Cho đến nay, đã có khá nhiều phương pháp kiểm toán ổn định trượt SD,

MD và dự báo trượt đất đá được xây dựng trên cơ sở xét đến cấu tạo SD, mức độ đồng nhất của đất đá, hình dạng mặt trượt v.v , đồng thời, dựa trên lý thuyết cân bằng giới hạn của môi trường rời tựa đồng 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 nhờ sự trợ giúp của các phần mềm tính toán chuyên dụng, trong đó, phải kể đến các phương pháp của Fellenius V,1933; Terzaghi K,1950; Bishop A.V; Taylor D; Goldstein M.M; Maxlov N.N, 1955; Sakhunhianx G.M v.v… Hiện nay, phương pháp SLOPE/W khá phổ biến được xây dựng dựa trên lý thuyết tính ổn định MD như: Phương pháp Ordinary (hay còn gọi là phương pháp Fellenius), phương pháp Bishop đơn

giản hoá, phương pháp Janbu đơn giản hoá, SLOPE/W đưa ra rất nhiều các phương pháp tính toán khác nhau để cho người dùng có thể lựa chọn phương pháp phù hợp nhất với bài toán của mình [23], [101], [110]

1.1.4 Phân loại các quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc

Quá trình dịch chuyển đất đá trên SD đã có ảnh hưởng tiêu cực đến cuộc sống và hoạt động KT - XD của con người từ xa xưa cho đến nay và do đó đã xuất hiện rất nhiều phương pháp phân loại DCĐĐ dựa trên nhiều tiêu chí (cơ sở khoa học) khác nhau Chủ nhân của một số phương pháp phân loại DCĐĐ tiêu biểu được đăng tải trong các văn liệu khoa học cũng như sử dụng trong thực tiễn nghiên cứu bao gồm: Terzaghi K, 1950; Ban nghiên cứu đường sắt Mỹ, 1958; Đranhicov A.M, 1949; Emelianova E.P, 1972; Varnes D.J, 1978; Lomtadze V.D, 1982; Maxlov N.N, 1955; Pavlov A.P, 1903; Popov I.V, 1946; Xavarensky F.P, 1934; Fixenco G.L, 1965 Do tiêu chí phân loại đa dạng và có khi không hợp lý nên không ít phương pháp phân loại khó sử dụng, nhất là việc đối sánh các kiểu, dạng dịch chuyển trọng lực đất đá giữa các phương pháp phân loại gặp nhiều khó khăn [23], [38], [47], [109]

1.1.5 Dự báo, cảnh báo và quan trắc dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc

Ngoài việc đánh giá định lượng khả năng trượt đất đá bằng phương pháp kiểm toán độ ổn định trượt SD hoặc MD khi đã có số liệu thăm dò, thí nghiệm cung cấp, ngày càng xuất hiện nhiều phương pháp bán định lượng và định lượng cho phép dự báo phân vùng mức độ nhạy cảm trượt đối với lãnh thổ rộng lớn hơn chưa được điều tra chi tiết và đồng bộ Những phương pháp dự báo bán định lượng và quan trắc dài hạn trượt đất đá được giới thiệu khái quát trong nhiều giáo trình và tài liệu chuyên khảo khác nhau (Emelianova E.P, 1972; Lomtadze V.D, 1982; Popov I.V, 1946; Saaty T.L, 2000 v.v ) [23], [38], [47], [97]

1.1.6 Giải pháp phòng chống, giảm thiểu tác hại quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc

Trượt đất đá thường phát sinh do nhiều nguyên nhân và trong các điều kiện

vô cùng phức tạp, đòi hỏi công tác nghiên cứu, đề xuất giải pháp giảm thiểu tác hại

phải được tiến hành tổng hợp, đầu tư lớn Nói chung, công nghệ, thiết bị xử lý dịch chuyển trọng lực đất đá ngày càng đa dạng, hiện đại và hiệu quả hơn Tuy vậy, bên cạnh nhiều phương pháp xử lý đã cơ bản ngăn chặn được trượt lở, đảm bảo ổn định SD hoặc MD công trình, vẫn còn không ít giải pháp công trình phòng chống đầu tư lớn mà hiệu quả không như mong muốn Hệ thống giải pháp phòng chống dịch chuyển trọng lực đất đá mà nhiều nước trên thế giới đã áp dụng có thể chia thành các nhóm giải pháp sau đây: điều tiết dòng chảy mặt (san phẳng mặt dốc,

XD hệ thống rãnh đỉnh kết hợp với dốc nước, trồng cây cỏ chống xói mòn đất v.v ); tháo khô đất đá chứa nước bằng lỗ khoan hút nước ; hầm, hào tháo khô v.v ; phân bố lại khối đất đá (phân bố lại ứng suất trọng lực) bằng biện pháp gọt đầu đắp chân MD; chống hoạt động xói lở bờ sông, suối bằng kè áp mái hộ bờ, mỏ hàn v.v ; gia cố đất đá SD hoặc MD bằng công trình tường chắn và neo giữ; cải tạo tính chất cơ lý đất đá (Flacus E, 1959; Lomtadze V.D, 1982; Popov I.V, 1959 v.v ) [38], [47], [101]

Ngoài cá nhân các nhà khoa học, một số quốc gia ở Châu Âu, Châu Á cũng

đã quan tâm đến tai biến thiên nhiên (trong đó có TLĐĐ) và giảm nhẹ thiên tai

Từ năm 1994 đến nay, dự án “Lập BĐ tai biến thiên nhiên khu vực Đông Á” do Nhật Bản chủ trì đã thường xuyên tổ chức hội nghị, hội thảo về vấn đề này (Tokyo, 1994, Bắc Kinh, 1996, Subic, 2000,…) Theo Pogrebov N.E, 1935 và Emelianova E.P, 1972, tính đến năm 1970 chỉ ở Liên Xô cũ đã xuất bản trên

2000 danh mục công trình nghiên cứu TLĐĐ, trong đó, phần lớn công trình nghiên cứu có giá trị đều do các Trung tâm, Viện nghiên cứu, Trường Đại học chuyên ngành lớn thực hiện

Nhận thức được mối hiểm họa do tai biến trượt lở đất gây ra, việc nghiên cứu, đánh giá tai biến TLĐĐ trên thế giới không chỉ dừng lại ở khía cạnh cụ thể của một đối tượng cụ thể mà đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp và thực hiện các giải pháp phòng chống đồng bộ, thực sự đã giảm thiểu đáng kể các sự cố do tai biến TLĐĐ gây ra Các nước như Trung Quốc, Mỹ, Nga và Nhật Bản, đã tập trung nghiên cứu đánh giá hiện trạng, xác định các nguyên nhân, diễn biến và

PVDB NC TLĐĐ, nhằm quy hoạch sử dụng hợp lý lãnh thổ, đưa ra các giải pháp phòng chống làm giảm nhẹ thiệt hại do chúng gây ra Tuy vẫn còn có sự mâu thuẫn về xác định nguyên nhân, điều kiện hình thành tai biến TLĐĐ giữa các nhà khoa học, nhưng không thể phủ nhận sự đóng góp lớn lao của họ Các công trình nghiên cứu TLĐĐ còn hướng tới từng đối tượng cụ thể như các điểm tập trung dân cư, các khu công nghiệp, các tuyến đường giao thông, các hồ đập thủy điện, các khu kinh tế và đã đề xuất được các giải pháp phòng tránh tai biến TLĐĐ thực

sự có hiệu quả

Trung Quốc là nước chịu thiệt hại lớn về người cũng như tài sản vật chất do tai biến trượt lở đất gây ra (mỗi năm thiệt hại hàng chục tỷ Nhân dân tệ) Từ những năm 1989 - 1990, Trung Quốc đã thiết lập Atlas Phòng trị tai biến địa chất Đây là một công trình đồ sộ, phản ánh đầy đủ những nội dung chủ yếu về nguồn gốc phát sinh, lịch sử phát triển, các vùng nguy cơ của từng loại tai biến địa chất, mức độ rủi ro do tai biến địa chất gây ra để cho mọi người dân nâng cao

ý thức phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường

Một thành công quan trọng của Viện Nghiên cứu đường sắt Tây Nam - Bộ Đường sắt Trung Quốc là đã nghiên cứu, đánh giá nguyên nhân và xác lập cơ chế hình thành TLĐĐ trên các tuyến đường sắt Chính nhờ đó mà Trung Quốc đã áp dụng thành công nhiều giải pháp phòng chống TLĐĐ ở trên các tuyến đường sắt

ở vùng núi cao

Năm 1992, Viện Điều tra cơ bản ĐCCT - ĐCTV Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu, điều tra và thành lập bản đồ phân loại, phân bố TLĐĐ lãnh thổ Trung Quốc, làm căn cứ định hướng cho công tác nghiên cứu tiếp theo ở từng vùng cụ thể, cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đá trên toàn bộ lãnh thổ Trung Quốc là một trong những nước đi đầu trong đầu tư công nghệ quan trắc và dự báo tai biến TLĐĐ Hiện nay, Trung Quốc đã trang bị hệ thống quan trắc tự động tại các khối trượt ven SD, gồm nhiều thiết bị khác nhau như: máy đo lưu lượng nước, máy đo mưa và máy cảnh báo nguy hiểm Hệ thống cảnh báo tự động đã được lắp đặt ở khắp nơi thuộc các tỉnh miến núi phía Tây, Tây Nam của Trung Quốc, nhờ đó đã giảm thiểu được thiệt hại do trượt lở gây ra

Sau Trung Quốc, các nhà khoa học Liên Xô cũ trước đây, Cộng hòa liên bang Nga ngày nay đã coi TLĐĐ là một trong những loại hình tai biến địa chất nguy hiểm cần phải nghiên cứu phòng tránh kịp thời Các nhà khoa học Nga đã triển khai nghiên cứu trượt lở đất đá trên quan điểm địa chất học hiện đại Các nhà khoa học Nga đã tiến hành phân loại TLĐĐ theo đặc điểm chuyển động, cơ chế phát sinh và nguồn vật liệu Lomtadze V.Đ, Oxipov V.I, Soigu X.K, Sheko A.I, Rogozin A.L còn đi sâu đánh giá các yếu tố chính tác động đến phát sinh TLĐĐ, xác lập các nguyên tắc PVDB NCTLĐĐ trên cơ sở đánh giá một cách đầy đủ, chi tiết hiện trạng TLĐĐ đã diễn ra, xác định các đặc trưng về quy mô, kích thước, tần suất diễn ra và mức độ thiệt hại do TLĐĐ gây ra ở khu vực nghiên cứu

Các nhà khoa học Trung Quốc, Nga, Mỹ, Nhật Bản, Nêpan đã đi sâu đánh giá mức độ nguy hại, độ rủi ro từ các vùng nguy cơ tai biến TLĐĐ về kinh tế - xã hội tại vùng nghiên cứu Trên cơ sở đó, các nhà quản lý sẽ hoạch định chính sách phát triển kinh tế cho vùng, phát triển bền vững kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường, tránh được những rủi ro không đáng có Do vậy, trong nghiên cứu tai biến TLĐĐ, cần phải xác định được mức độ rủi ro để có giải pháp phòng chống hiệu quả và hoạch định chính sách phát triển bền vững KT - XH

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu DCĐĐ trên sườn dốc, mái dốc ở Việt Nam

So với các nước trên thế giới, nhất là những nước có nền kinh tế, khoa học công nghệ phát triển, công tác nghiên cứu tai biến địa chất ở Việt Nam khởi đầu chậm hơn nhiều, chủ yếu từ sau năm 1954 (ở miền Bắc) và sau 1975 (ở miền Nam) Từ sau năm 2000 cho đến nay có rất nhiều đề tài, dự án và chương trình nghiên cứu về trượt lở đất đá của các nhà khoa học trong cả nước thực hiện, trong

đó có nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả thuộc Viện Địa chất, Viện Địa

lý, Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản, Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải và các trường đại học Phần lớn các công trình đã công bố chủ yếu trình bày kết quả nghiên cứu đặc điểm TLĐĐ vùng đồi núi Bắc Bộ, Trung Bộ, nhất là ở các tuyến đường giao thông, moong khai thác khoáng sản, mái đập, bờ hồ chứa nước v.v Kết quả nghiên cứu đã có những đóng góp đáng kể trong việc đề xuất giải pháp giảm thiểu tai biến trượt lở ở Việt Nam nói chung và ở các đoạn đường HCM nói riêng

Ở Việt Nam, dịch chuyển trọng lực đất đá trên SD, MD xảy ra khá phổ biến, nhất là vào mùa mưa lũ Theo ước tính của Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải, thiệt hại trung bình về người do lũ bùn đá và dịch chuyển trọng lực đất đá gây ra hằng năm vào khoảng 30 người/năm, có 60% loại hình dịch chuyển là sụt lở, 10% là trượt đất, 25% là xói sụt và khoảng 5% là đá lở, đá lăn [40], [53], [54], [57]

Việc nghiên cứu TLĐĐ vùng đồi núi, dọc các tuyến đường giao thông được một số nhà khoa học trong nước tiến hành theo các nội dung chính dưới đây:

1.2.1 Đặc điểm phân bố, nguyên nhân, điều kiện, động lực, quy luật phát sinh, phát triển và phân loại dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc, mái dốc

Dịch chuyển trọng lực đất đá là một trong những quá trình địa động lực phát triển mạnh mẽ ở nước ta, nhất là trên lãnh thổ đồi núi Thực trạng nghiên cứu, phòng chống TLĐĐ vùng đồi núi, dọc các tuyến đường giao thông, bờ mỏ được phản ánh trong nhiều công trình khác nhau (Nguyễn Thanh, 1968; Dương Học Hải, Hồ Chất, 1986; Nguyễn Huy Quang, 2001; Lê Xuân Anh Hào, 2004; Trần Tân Văn, 2005; Lưu Tấn Hùng, 2006; Nguyễn Đức Lý, 2008; Doãn Minh Tâm, 2008; Phạm Văn

Tỵ, 2008 v.v ) Phần lớn các tác giả tập trung mô tả hiện trạng, quy mô, mà ít chú ý phân tích nguyên nhân, điều kiện phát sinh TLĐĐ Các công trình nghiên cứu về động lực, qui luật phân bố, phân loại trượt lở lại càng ít hơn (Vũ Ngọc Phương, 1998; Ngô Bích Trâm, Nguyễn Ngọc Thạch, Trịnh Thu Hoài, 1999; Huỳnh Thanh Bình, Huỳnh Đăng Vinh, 2008; Lê Xuân Anh Hào, 2004; Nguyễn Đức Lý, 2008 v.v ) Nhìn chung, quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá, tuy xảy ra ở nhiều nơi, gây tổn thất về nhân mạng, của cải và ảnh hưởng tiêu cực đến phát triển KT - XH, nhưng chưa được nghiên cứu một cách có hệ thống và kết quả nghiên cứu vẫn còn ít được công bố rộng rãi [6], [22], [27], [48], [68], [78],…

1.2.2 Kiểm toán ổn định trượt sườn dốc, mái dốc

Thực tiễn dự báo, kiểm toán ổn định trượt SD, MD cho thấy phần lớn các nhà nghiên cứu, thiết kế nước ta thường sử dụng các phương pháp gần đúng có

sự trợ giúp của phần mềm Slope/W Các phương pháp gần đúng của Fellenius V., Bishop A.V; Goldstein M.N; Taylor D; Sakhunhianx G.M được lựa chọn để kiểm toán ổn định SD, MD có thành phần thạch học, mức độ đồng nhất về cấu trúc, hình dạng mặt trượt khác nhau

1.2.3 Dự báo, cảnh báo dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc, mái dốc

Ngoài công tác quan trắc lâu dài (chủ yếu là đo mưa, đo mực nước ở các sông, suối) và kiểm toán ổn định trượt SD, MD (được xem như là một trong những phương pháp dự báo TLĐĐ), trong thời gian gần đây, các phương pháp phân tích

ma trận bán định lượng và tiếp cận đa chỉ tiêu đã được “nhập nội” và vận dụng rộng rãi trong dự báo, cảnh báo TLĐĐ ở Việt Nam (Dương Mạnh Hùng, Phạm Văn Tỵ, 2008; Trần Mạnh Liểu, 2008; Nguyễn Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thanh 2008; Nguyễn Quốc Thành, 2006; Đỗ Quang Thiên, Nguyễn Thanh, 2006; Trần Anh Tuấn, 2005; Lê Công Tuấn, Nguyễn Linh Ngọc, 2008 v.v ) [30], [53], [57], [66], Có thể nói, việc sử dụng các phương pháp dự báo mới được đưa vào thử nghiệm trong thời gian gần đây khá phong phú và hiện đại

Các phương pháp áp dụng công nghệ GIS và viễn thám dự báo trượt lở đất

ở Việt Nam cũng đã được thực hiện, theo đó, cần xác định trọng số cho từng lớp dữ liệu theo hướng chủ quan trên cơ sở phân tích tầm quan trọng và sự ảnh hưởng của từng loại dữ liệu đầu vào, sau đó tích hợp GIS theo mô hình phân tích yếu tố mà không sử dụng mô hình toán học Về thực chất, các phương pháp này đều là những phương pháp phân tích đa chỉ tiêu các nguyên nhân, điều kiện phát sinh - phát triển TLĐĐ với cách tiếp cận, giải quyết bài toán dự báo rất đa dạng Tuy nhiên, khả năng áp dụng, độ tin cậy các kết quả dự báo của từng phương pháp là hoàn toàn không giống nhau do có sự khác biệt về bản chất, cơ chế dịch chuyển đất đá cũng như việc lựa chọn yếu tố và thang bậc đánh giá, dự báo mức độ nhạy cảm của chúng

1.2.4 Biện pháp phòng chống dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc

Để loại trừ hoặc giảm thiểu nguy cơ dịch chuyển trọng lực đất đá ở các SD,

MD, ở nước ta và vùng nghiên cứu đã áp dụng nhiều giải pháp mà thế giới đã và đang sử dụng: Điều tiết dòng chảy mặt (san phẳng mặt dốc, xây dựng hệ thống rãnh đỉnh kết hợp với dốc nước, trồng cây, cỏ chống xói mòn đất v.v ); tháo khô đất đá chứa nước bằng lỗ khoan hút nước, hầm hào tháo khô v.v ; phân bố lại khối đất đá (phân bố lại ứng suất trọng lực) bằng biện pháp gọt đầu đắp chân MD; chống hoạt động xói lở của sông, suối bằng kè áp mái hộ bờ, mỏ hàn v.v ; gia cố đất đá SD

hoặc MD bằng công trình tường chắn và neo giữ; cải tạo TCCL đất đá Nói chung, công nghệ, thiết bị xử lý dịch chuyển trọng lực đất đá ngày càng đa dạng, hiện đại

và hiệu quả hơn Tuy vậy, bên cạnh nhiều phương pháp xử lý đã cơ bản ngăn chặn được trượt lở, đảm bảo ổn định SD hoặc MD, vẫn còn không ít giải pháp công trình phòng chống đầu tư lớn mà hiệu quả không như mong muốn

Trong những năm gần đây, một số đề tài, dự án nghiên cứu khá toàn diện về hiện tượng trượt lở đất đá dựa trên các quan điểm tiếp cận và phương pháp khác nhau đã được triển khai thực hiện

Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất trên lãnh thổ Việt Nam và các giải pháp phòng tránh”, (Giai đoạn 1 phần Bắc Trung Bộ) do Trần Trọng Huệ làm chủ nhiệm đã tập trung nghiên cứu, đánh giá 7 loại tai biến địa chất quan trọng, trong đó có tai biến TLĐĐ Tác giả đề tài đã tập trung đánh giá hiện trạng, qui mô phát triển và những thiệt hại do các tai biến địa chất gây ra ; phân tích nguyên nhân và cơ chế hình thành tai biến TLĐĐ Đề tài

đã sử dụng tư liệu ảnh viễn thám và GIS để xây dựng bản đồ tai biến trượt lở đất

đá và lũ quét, trên cơ sở đó dự báo sự phát triển của tai biến và kiến nghị các giải pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại [29]

Trần Tân Văn (2004) đã triển khai đề tài “Nghiên cứu, đánh giá điều kiện địa chất, kiến tạo và các yếu tố liên quan tới tai biến địa chất, môi trường dọc một

số đoạn trên tuyến đường HCM” Đề tài này tập trung nghiên cứu các nguyên nhân và hiện trạng trượt lở đất đá và lũ quét ở một số đoạn trên tuyến đường Hồ Chí Minh giai đoạn 2004 - 2005 Kết quả của đề tài là cơ sở khoa học giúp cho công tác dự báo về trượt lở đất đá và lũ quét ở vùng nghiên cứu [79]

Đậu Văn Ngọ và nnk (2004) thực hiện đề tài “Nghiên cứu các tai biến địa chất SD dọc đường HCM (khu vực Tây Nguyên), kiến nghị các giải pháp ngăn ngừa, phòng chống” Đề tài tập trung phân tích nguyên nhân gây mất ổn định mái dốc đường HCM và xây dựng mô hình tính toán ổn định mái dốc đường thông qua các số liệu thực địa và trong phòng, từ đó dự báo trượt lở đất và lũ quét Nguyễn Trọng Yêm (2006) tiến hành đề tài “Nghiên cứu đánh giá trượt lở, lũ quét - lũ bùn đá một số vùng nguy hiểm ở miền núi Bắc Bộ, kiến nghị các giải

pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại”, trong đó gồm các đề tài nhánh “Nghiên cứu đánh giá trượt lở, lũ quét - lũ bùn đá tại vùng trọng điểm Lào Cai (huyện Bát Xát,

Sa Pa và thành phố Lào Cai) và kiến nghị các giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại”; “Nghiên cứu đánh giá trượt lở, lũ quét - lũ bùn đá lưu vực Nậm Lay, Nậm Rốn, tỉnh Điện Biên”; “Nghiên cứu đánh giá trượt lở, lũ quét - lũ bùn đá ở huyện Yêm Minh, huyện Hoàng Su Phì và huyện Xí Mần, tỉnh Hà Giang” Các đề tài này đã đưa ra một cái nhìn tổng thể về tình hình TLĐĐ và lũ quét ở vùng núi phía Bắc Việt Nam trên cơ sở đánh giá tổng hợp, phân tích nguyên nhân, quy luật phân bố theo không gian và dự báo nguy cơ phát sinh trượt lở và lũ bùn đá ở vùng đồi núi Bắc Bộ Đề tài đã tiến hành phân vùng nguy cơ (dự báo) trượt lở, lũ quét -

lũ bùn đá một số vùng nguy hiểm ở vùng núi Bắc Bộ Kết quả nghiên cứu phản ánh khá trực quan các tai biến địa chất SD trên lãnh thổ Việt Nam [87], [88] Trần Tân Văn (2006) nghiên cứu đề tài “Khảo sát, đánh giá hiện trạng, nguy

cơ TLĐĐ trên một số đoạn trên tuyến đường HCM, Quốc lộ 1A và đề xuất biện pháp xử lý đảm bảo an toàn giao thông, sản xuất, sinh hoạt của các vùng dân cư”

Đề tài tiến hành nghiên cứu hiện trạng, nguy cơ, nguyên nhân TLĐĐ trên đường HCM và QL 1A, nêu lên các đặc điểm địa chất bất lợi và đưa ra các giải pháp xử

lý, khắc phục hậu quả TLĐĐ nhằm giảm thiểu thiệt hại do chúng gây ra [82]

Tạ Đức Thịnh (2007) với đề tài “Nghiên cứu quy luật hình thành và phát triển các tai biến địa chất (lũ quét, trượt lở) tại các huyện miền núi tỉnh Bắc Giang làm cơ

sở khoa học định hướng chiến lược quy hoạch phát triển bền vững KT-XH” Tác giả

đã làm rõ khả năng phát sinh, phát triển trượt lở, lũ quét ở tỉnh Bắc Giang, đã XD hệ thống chỉ tiêu đánh giá, dự báo và phân vùng trượt lở, lũ quét bằng phần mềm ILLWIS 3.4, từ đó đưa ra các giải pháp phòng chống thích hợp, có hiệu quả [67] Đoàn Ngọc Toản thực hiện đề tài “Hiện trạng sạt lở đường HCM khu vực đèo Lò Xo và kiến nghị các giải pháp phòng chống” Tác giả đã thống kê và đưa ra các điểm sạt lở tiêu biểu trong khu vực nghiên cứu, đánh giá và phân tích các điều kiện tự nhiên và nhân tạo có ảnh hưởng trực tiếp đến sự mất ổn định mái dốc bằng phần mềm SLOPE/WV.5 và kiến nghị giải pháp khắc phục hiện tượng sạt lở

Trên quan điểm tiếp cận hệ thống, sử dụng GIS và các phần mềm chuyên dụng, cùng với việc phân tích, đánh giá các yếu tố chủ yếu chi phối TLĐĐ, tiến hành xác định trọng số cho từng lớp dữ liệu và ảnh hưởng của từng loại dữ liệu đầu vào, sau đó tích hợp GIS theo mô hình phân tích yếu tố mà không sử dụng

mô hình toán học, Nguyễn Trọng Yêm, Nguyễn Quốc Thành, và Phạm Văn Hùng

đã xây dựng được BĐ phân vùng tai biến TLĐĐ Từ đó, đưa ra các giải pháp phòng tránh giảm thiểu thiệt hại do trượt lở đất đá gây ra [33],[59],[86]

Hiện nay, dự án hợp tác giữa Bộ GTVT và JICA “Phát triển công nghệ đánh giá rủi ro do trượt đất dọc các tuyến giao thông chính tại Việt Nam” do Viện KH

& CN GTVT chủ trì và Đề án "Điều tra, đánh giá và phân vùng cảnh báo nguy

cơ TLĐĐ các vùng miền núi Việt Nam" (2012 - 2020), do Viện Khoa học ĐC &

KS chủ trì mới triển khai, hứa hẹn sẽ cung cấp những luận cứ khoa học thuyết phục về TLDĐ dọc các tuyến giao thông chính và ở vùng núi Việt Nam

Vùng đồi núi nghiên cứu là một trong những vùng chịu sự tác động mạnh

mẽ của quá trình DCĐĐ trên SD, MD do tác động của BĐKH với những trận mưa rất to, kéo dài và ảnh hưởng của hoạt động KT - XD ngày một gia tăng, gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản của nhân dân Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một công trình nào nghiên cứu một cách có hệ thống, chi tiết, chưa

XD được CSDL và thành lập BĐ cảnh báo nguy cơ DCĐĐ để đề xuất giải pháp phòng chống, giảm nhẹ thiệt hại do quá trình DCĐĐ gây ra ở vùng này Một số

công trình nghiên cứu có thể kể đến là:

Hoàng Anh Tuấn, 2008, “ Nghiên cứu tai biến trượt đất đá vùng đồi núi Thừa Thiên - Huế”, Luận văn Thạc sĩ Địa chất, Đại học Huế [72]

Nguyễn Thành Long, “Landslide susceptibility mapping of the mountainous area in Aluoi district, ThuaThienHue 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

Trên cơ sở phân tích lý thuyết và thực 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 chống có hiệu quả cho từng vùng

cụ thể còn rất hạn chế Trong khi đó, trước yêu cầu của thực tiễn cuộc sống, trên quan điểm của địa chất công trình hiện đại thì tai biến trượt lở đất đá phải được nghiên cứu một cách hệ thống, toàn diện để từ đó đề xuất được những giải pháp phòng chống có hiệu quả hơn

Những thành tựu, kinh nghiệm nghiên cứu, phòng chống quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá trên sườn dốc trên thế giới và ở Việt Nam nêu trên sẽ hỗ trợ cho tác giả định hướng nghiên cứu, hoàn thiện phương pháp luận và cách tiếp cận nghiên cứu để giải quyết trọn vẹn mục tiêu của đề tài luận án

Chương 2

ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN - KỸ THUẬT VÙNG ĐỒI NÚI

QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ

Môi trường tự nhiên - kỹ thuật (TN - KT) là phần trên của thạch quyển cùng với địa hình bao gồm đất đá, khoáng sản, nước dưới đất, nước mặt, khí tương tác với khí quyển, thủy quyển, sinh quyển và quyển kỹ thuật Tác động của các yếu

tố thành phần thuộc các quyển khác nhau nói trên là nguyên nhân (trực tiếp hay gián tiếp) gây ra các quá trình địa động lực hoặc là điều kiện hỗ trợ hay hạn chế sự phát sinh - phát triển những quá trình địa chất này

2.1 Đặc điểm chế độ khí hậu, thuỷ văn vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

Trong phạm vi vùng nghiên cứu có 6 trạm khí tượng thuỷ văn đang hoạt động là Gia Vòng, Khe Sanh, Da Krông, A Lưới, Nam Đông, Thượng Nhật Do vậy, các tài liệu, số liệu khí hậu, thuỷ văn trình bày trong phần này được lấy từ các trạm trên [29], [49], [50], [56], [69], [71]

2.1.1 Đặc điểm chế độ khí hậu

Nằm trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, được thừa hưởng chế độ bức

xạ dồi dào nên vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế có một nền nhiệt độ cao, chịu ảnh hưởng sâu sắc của chế độ khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, phân biệt hai mùa rõ rệt Mùa khô có ảnh hưởng gió Tây Nam khô nóng với cường độ mạnh và hoạt động gần như liên tục từ tháng IV đến tháng IX, mùa mưa với gió mùa Đông Bắc hoạt động từ tháng X đến tháng III năm sau Trong khoảng thời gian từ tháng VI đến tháng XI thường có bão, áp thấp nhiệt đới Biên độ nhiệt/năm ở phía Bắc vùng nghiên cứu lớn hơn phía Nam, ở đồng bằng, hải đảo lớn hơn vùng núi

a Mưa và chế độ mưa: Vùng đồi núi nghiên cứu có lượng mưa khá dồi dào,

tổng lượng mưa trung bình nhiều năm từ 2200 đến 3000 mm, có nơi trên 4000

mm (như ở Bạch Mã, Thừa Lưu) với số ngày mưa từ 140 đến 200 ngày và tăng dần từ Quảng Trị đến Thừa Thiên Huế (Bảng 2.1) Điều kiện địa lý, địa hình và tác động của gió mùa là các yếu tố quyết định đến lượng mưa và chế độ mưa

Bảng 2.1 Số liệu mưa (mm) tại các trạm qua các năm vùng đồi núi

Quảng Trị - Thừa Thiên Huế [69]

Mùa mưa ở khu vực nghiên cứu bắt đầu từ cuối tháng V (Hướng Hoá, Khe Sanh) đến tháng XII, kéo dài 8 tháng, trong đó từ tháng IX đến tháng XI hầu khắp lãnh thổ đều xảy ra mưa lớn với lượng mưa đạt đến 2672,2mm (11/2007) ở Nam Đông, chiếm 55 - 66% lượng mưa năm và 70 - 80% lượng mưa mùa Lượng mưa ngày lớn nhất thường tập trung vào các tháng IX, X, XI và không hiếm ngày có lượng mưa đạt từ 426,4mm đến 927,3mm (ở A Lưới lượng mưa đo được trong ngày 29/9/2009 đạt đến 658mm), do hoạt động của bão, áp thấp nhiệt đới, xoáy thuận nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, hội tụ gió trên cao kết hợp với gió mùa Đông Bắc gây ra Đây là một trong những tháng có tổng lượng mưa lớn nhất trong năm Theo

số liệu thống kê về các đợt mưa lớn xảy ra trên diện rộng ở hai tỉnh Quảng Trị - Thừa Thiên Huế của Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn khu vực Trung bộ, hàng năm có thể có từ 4 đến 8 đợt mưa kéo dài từ 2 đến 6 ngày, cá biệt có thể tới 8 - 9 ngày với lượng mưa phổ biến dao động trong khoảng 150 - 400mm đến 600 - 1125mm (bảng 2.2)

Bảng 2.2 Lượng mưa lớn nhất các trận kéo dài 1, 3, 5, 7 ngày [29], [49]

b Enino và Lanina

Cùng với ảnh hưởng của gió, bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) gây mưa lũ, hoạt động DCĐĐ trên SD còn chịu tác động của sự biến đổi khí hậu toàn cầu, liên quan đến hiện tượng Enino và Lanina Có thể nhận thấy rằng, trong những năm thời tiết khô hạn kéo dài, lượng mưa trong năm không đáng kể do hoạt động Enino diễn

ra mạnh mẽ (1993, 1997, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004), hoạt động DCĐĐ trên SD xảy ra rất yếu Ngược lại, trong những năm xuất hiện tượng Lanina, do bão, áp thấp nhiệt đới, kết hợp với gió mùa ĐB và đới gió Đông trên cao gây ra các trận mưa lớn với cường độ mạnh và kéo dài nên hiện tượng dịch chuyển đất đá trên trên SD xảy

ra rất mạnh mẽ, thể hiện rất rõ trong các năm 1990, 1991, 1992, 1994, 1995, 1998,

1999, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010 [71]

2.1.2 Đặc điểm thủy văn khu vực nghiên cứu

Hệ thống sông, suối khá phát triển ở vùng nghiên cứu Đại bộ phận sông, suối chảy theo hướng từ Tây sang Đông vào đầm phá trước lúc đổ ra biển (trừ các sông Quảng Trị, Bù Lu, Chu Mới ở Phú Lộc là đổ trực tiếp ra biển) Riêng sông A Sáp (Tà Rình), sau khi chảy qua A Lưới thì đổ vào đất Lào

Các dòng sông chính và đặc trưng hình thái lưu vực sông ở vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế được thể hiện ở bảng 2.3 [7], [43], [50], [51], [68] Đặc điểm chung của hệ thống sông ở đây là các lưu vực sông thường không

rộng, có độ dốc lớn, chiều dài sông ngắn, độ dốc thay đổi đột ngột khi tiếp giáp với đồng bằng Tuy nhiên, hệ thống sông ở vùng nghiên cứu cách xa các tuyến đường giao thông nên ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình DCĐĐ trên các SD, MD

Bảng 2.3 Đặc trưng hình thái lưu vực sông vùng đồi núi Quảng Trị -

Thừa Thiên Huế [50],[51]

Tóm lại: Trên cơ sở phân tích đặc điểm, mối quan hệ giữa chế độ khí hậu,

thuỷ văn vùng nghiên cứu và sự phát sinh các tai biến địa chất cho thấy, tác động của khí hậu, thuỷ văn là một trong các nguyên nhân chủ yếu trực tiếp hoặc gián

tiếp dẫn đến sự hình thành các quá trình SD

- Vùng nghiên cứu có sự phân dị mạnh về địa hình, lại nằm trong vành đai nhiệt đới, chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa nên thừa hưởng một chế độ nhiệt cao, lượng bức xạ phong phú Mùa hạ nắng nóng, hanh khô, chịu tác động mạnh của gió Lào (Quảng Trị) Mùa đông mưa nhiều với cường độ mưa lớn Điều kiện nắng lắm, mưa nhiều diễn ra liên tục từ năm này sang năm khác tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phong hoá cơ học và hoá học đất đá, tạo nên sản phẩm phong hoá gắn kết yếu gồm đất loại sét, dăm vụn, đá tảng với bề dày

vỏ phong hoá 20 - 50 m Đây chính là một trong những điều kiện tiềm ẩn quan trọng thúc đẩy quá trình DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi nghiên cứu

- Mưa với cường độ cao và kéo dài 2 - 3 ngày đến 5 - 7 ngày, thường xuất hiện vào các tháng IX - XI sẽ tạo ra dòng chảy tràn trên SD, MD với lưu lượng, vận tốc lớn, gây xói mòn đất trên SD, MD Bên cạnh đó, nước mưa còn ngấm sâu vào các tầng đất đá nứt nẻ, phong hóa làm tẩm ướt đất đá, tăng khối lượng thể tích

tự nhiên và giảm giá trị các thông số kháng cắt (φ, c) của đất đá Tác động tổng

hợp của sự gia tăng khối lượng thể tích đất đá, giảm giá trị các thông số kháng cắt,

sự xuất hiện áp lực thủy tĩnh (Aw), áp lực thủy động (Dw) của dòng ngầm vận động theo SD chính là các nguyên nhân trực tiếp gây ra trượt lở đất đá mãnh liệt trên các tuyến đường giao thông trong mùa mưa bão lớn, gây tê liệt và tắc nghẽn hệ thống đường giao thông Tại Quảng Trị, vào các ngày từ 28/9 đến 01/10/2009, lượng mưa và cường độ mưa lớn đạt từ 437 mm đến 500 mm/giờ đã gây ra trượt lở tại các đoạn km 195+150, km 200+900, km 201+210, km 201+350, km 202+650, km 204+910 (đoạn đường HCM nhánh Tây Chà Lỳ - Khe Sanh) với khối lượng đất đá đạt 21.430m3 Tại km 265+250, km 267+650, km 271+400, km 277+800, km 280+450, km 289+500, km 302+200, km 313+650, km 314+200 (đoạn đường HCM nhánh Da Krông - Tà Rụt ), khối lượng đất đá trượt lở đạt 72.776m3 Vào các ngày từ 29/9 đến 23/10/2009 với lượng mưa đạt từ 619 mm đến 790 mm/giờ, trên tuyến đường HCM đoạn qua A Lưới, thường xuyên xảy ra trượt lở với quy

Ảnh 2.1 Một số điểm trượt lở thườmg tái hoạt động do mưa cường độ cao kéo

dài kết hợp các loại hình thời tiết gây mưa vùng đồi núi nghiên cứu

(Nguyễn Thị Thanh Nhàn, 2014)

- Ngoài bão, áp thấp nhiệt đới kết hợp với không khí lạnh gây mưa lớn và tập trung, thì trong những năm gần đây, chế độ mưa còn chịu tác động của sự biến đổi khí hậu toàn cầu liên quan đến hiện tượng Enino và Lanina Trong những năm trùng hợp với hiện tượng Lanina (1996, 1999, 2005, 2009, 2010 ), mưa lũ thường

xảy ra với cường độ mạnh, kéo dài, hiện tượng mương xói, lũ quét - lũ bùn đá và trượt đất đá vùng đồi núi nghiên cứu càng nghiêm trọng hơn

Tóm lại, tác động của mưa, bão, dòng chảy sông, suối mùa lũ chính là các nguyên nhân chính gây ra TBĐC nói chung, các quá trình DCĐĐ trên SD, MD nói riêng ở vùng đồi núi nghiên cứu với quy mô lớn và tần suất cao vào mùa mưa

2.2 Cấu trúc địa chất vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

2.2.1 Khái quát về địa tầng

Theo bản đồ ĐCKS (1:200000) các tờ Lệ Thủy - Quảng Trị - Hướng Hóa - Huế - Đà Nẵng, tại vùng đồi núi nghiên cứu bao gồm các thành tạo biến chất, trầm tích và trầm tích nguồn gốc núi lửa phát triển khá đa dạng nhưng phân bố không liên tục, có tuổi từ Paleozoi sớm đến Kainozoi (hình 2.1) với đặc điểm các phân vị địa tầng như dưới đây [15], [16], [17], [30], [82]

2.2.1.1 Phụ giới NeoProterozoi - Giới Paleozoi, hệ Cambri, thống hạ

Phụ giới này chỉ có hệ tầng Núi Vú (NP-  1nv) lộ ra hạn chế ở các xã A

Bung và A Pey - A Dang (A Lưới) với diện tích 100km2 Thành phần gồm các đá phun trào mafic xen trầm tích lục nguyên carbonat ở phần dưới, lục nguyên - silic

ở phần trên Phần lớn đá kém ổn định đối với phong hoá (chứa các khoáng vật dễ

bị phong hoá hoá học như: feldspat, sericit, clorit, amphibol, hornblend, calcit, mica, epidot, v.v , chiếm 45 - 90% so với các khoáng vật ổn định phong hoá như thạch anh, silic chiếm 15 - 55%), góc dốc 50 - 800 Bề dày hệ tầng 1300 - 1500m

2.2.1.2 Giới Paleozoi (PZ)

- Hệ tầng A Vương (2 - O1av) phân bố không nhiều dọc sông Da krông, khu

vực La Sam, Tà Long, Làng Vây, A Vao, Tà Lao, La Dụt Thành phần thạch học

là các đá phiến thạch anh 2 mica, đá phiến thạch anh, đá phiến biotit - thạch anh,

đá phiến serixit - clorit - thạch anh, đá phiến sét chứa hữu cơ, của 3 phân hệ tầng:

A Vương dưới (Є2 - O1av 1), A Vương giữa (Є2 - O1av 2) và A Vương trên (Є2 - O1av 3) Phân hệ tầng A Vương trên vắng mặt trên lãnh thổ Quảng Trị Phần lớn các đá của hệ tầng A Vương kém ổn định đối với phong hóa (feldspat, sericit, clorit, calcit, muscovit, biotit chiếm tỷ lệ cao 15 - 98%), còn hàm lượng thạch anh, silic v.v thấp hơn, dao động trong khoảng rất rộng 6 - 80% (ở quarzit đến 60

- 80%) Toàn bộ diện lộ của hệ tầng đều phân bố ở cánh Tây Nam đứt gãy Da krông - A Lưới, góc dốc 70 - 850, bề dày hệ tầng 1700 - 2000 m