Ở chương này chúng ta cũng thảo luận về sự sụp lún,một dạng thảm họa liên quan đến trượt đất,các vật liệu trái đất bị rã ra theo chiều thẳng đứng thường tạo ra những hố trên mặt đất nh
Trang 1-Ở Liên Xô cũ, vào năm 1946 ở một bờ mỏ thuộc công trường khai thác lộ thiên mỏ than Bôgoxlôv phát sinh một khối trượt Ban đầu, trượt mới xảy ra trên một khu vực của bờ mỏ kéo dài theo sườn 650m, xuôi theo bờ đến 250m; sau đó kích thước khối trượt tăng lên đến 900m theo đường phương và 360m theo hướng dốc Mặt trượt cắt sâu đến 25m, thể tích thân trượt đạt 5,6 triệu m3 Trượt xảy ra sau khi di chuyển diện khai thác với tốc độ không đồng đều ở những khu vực khác nhau.
-Ở Việt Nam, hiện tượng trượt cũng rất phổ biến nhất là vào mùa mưa, và thường xảy ra mạnh ở những vùng núi Tây Bắc và thượng nguồn Sông Chảy, vùng núi Trường Sơn và vùng Đông Bắc Hàng năm ở Tây Bắc các vụ trượt lở xảy ra thường xuyên, đặc biệt trên các tuyến quốc lộ 6, quốc lộ 8 gây ách tắc giao thông nghiêm trọng Năm 1992 tại bản Nậm Tong, Lào Cai xảy ra một khối trượt lớn tại nơi tiếp xúc giữa các đá xâm nhập granitoid khối Ye Yên Sun và đá biến chất hệ tầng Sinh Quyền có đường kính hơn 100m, sâu 20-25m Năm 1993, một khối trượt khác với thể tích hàng trăm ngàn m3 đã chặn ngang dòng suối Ngòi Bo, gây ngập lụt cho khu vực xung quanh và phải mất nhiều ngày mới khai thông được dòng chảy Tháng 6 năm 1996, tại mỏ Apatit Cam Đường, xảy ra trượt khối đất đá từ độ cao 300m trượt xuống làm chết 6 người trong một gia đình và lấp kín nhiều ao hồ
Trượt đất là một dạng tai biến của tự nhiên,nó là một mối nguy hiểm đáng sợ của con người
Trượt đất cùng với các hiện tượng liên quan của nó gây thiệt hại rất lớn cho cuộc sống của con người.Mỗi năm, có 25 người bị mất mạng do lở đất ở Mỹ
và con số này tăng lên khoảng 100-150 người nếu chúng ta tính luôn cả những hầm mỏ bị sập.Con số thiệt hại ước tính trên 1 tỉ đôla
Ở chương này chúng ta cũng thảo luận về sự sụp lún,một dạng thảm họa liên quan đến trượt đất,các vật liệu trái đất bị rã ra theo chiều thẳng đứng thường tạo ra những hố trên mặt đất nhưng cũng gây ra những dạng tổn thất không theo quy
mô lớn khối trượt đến hàng nghìn m3 đất đá.Khi khối trượt dịch chuyển,tổn thất sẽ
xảy ra trên khối trượt và cả ở nơi dồn tụ vật liệu trượt.(Địa chất môi trường.)
Trang 2- Trượt đất là hiện tượng di chuyển các khối đất đá trên sườn dốc theo một mặt trượt nào đó Khối đất đá bị trượt gọi là thân khối trượt Chiều rộng của thân khối trượt có thể tới hàng trăm mét, thể tích có khi tới hàng vạn mét khối hoặc hơn Đặc điểm hình thái nổi bật của của một khối trượt là nó còn giữ được tính nguyên khối hoặc có thể bị rạn nứt, nhưng chưa đến mức vỡ ra Do tác dụng của trọng lực
và lực ma sát, đỉnh và chân khối trượt thường bị biến dạng chút ít Tuy nhiên, trên
bề mặt khối trượt, cây cối vẫn tồn tại và phát triển, nhưng thân cây có thể bị uốn cong hoặc xiêu vẹo nên được gọi là "rừng say" Đây được coi là dấu hiệu quan trọng
để dự báo trượt đất sắp xảy ra ở một nơi nào đất.(Đoàn khảo sát địa chất miền trung)
2.Nguyên nhân của trượt đất.(nguyên nhân gián tíêp)
*Nguyên nhân tự nhiên:
-Sự xói mòn của các dòng sông
-Sự tan chảy của các dòng sông băng
-Lũ lụt,các trận mưa lớn làm lở các lớp đất đá
-Những trận động đất
-Sự phun trao của núi lửa
-Sự dịch chuyển của các mạch nước ngầm
*Nguyên nhân do con người:
-Những chấn động từ các hoạt động xây dựng -Giao thông và các công trình đường xá
-Các chấn động từ các vụ nổ
-Các hoạt động khai thác mỏ dưới lòng đất
-Việc phá hoại các cánh rừng
3.Cấu trúc khối trượt
-Mặt trượt: là bề mặt trên đó khối trượt dịch chuyển.Mặt trượt có thể dạng phẳng hay cong,độ dốc của mặt trượt có thể thay đổi
-Vách trượt : còn gọi là vết sụp đánh dấu mức độ dịch chuyển của khối trượttheo chiều thẳng đứng,số lượng vết trượt đánh dấu số lần di chuyển của khối trượt
-Khe nứt ngang: đây là các khe nứt phân bố phía trên khối trượt,là dấu hiệu
về sự hình thành một khối trượt.Trên mạt đất các khe nứt ngang có dạng vòng cung,mặt lõm hướng về khối trượt.Độ mở của các khe và mật độ khe nứt là chỉ thị
về nguy cơ dịch chuyển
Trang 3-Khe nứt dọc: là các khe nứt thẳng đứng phân bố ngay trên bề mặt khối trượt,phương kéo dài song song với dịch chuyển.Đây là khe nứt phát triển khi khối trượt dịch chuyển;chúng phá hủy nội bộ khối trượt,kết quả làm cạn kiệt khối
trượt,đặc biệt là các khối trượt di chuyển xa và diễn biến lâu dài
-Đới vật liệu di chuyển-đới cạn kiệt: còn gọi là đới trượt.Khối đất đá bị di chuyển do tốc độ dịch chuyển không đồng điều giữ các bộ phận của khối đặc biệt là phần trên mặt và và phần đáy,vật liệu trong khối sẽ chịu tác dụng đồng thời của các yếu tố khác nhau,kết quả cấu trúc vật liệu bị phá hỏng dẫn đến sự phá hủy bên trong nội bộ khối dọc theo đường vận chuyển
-Đới dồn tụ là nơi tập trung các vật liệu trượt từ trên xuống
4.Sườn dốc và độ ổn định trên sườn dốc
-Phần đỉnh dốc liên quan đến sự dịch chuyển chậm rải của khối đất đá
-Phần vách đá thì thường liên quan đến đến quá trình đá rơi
-Phần dốc nghiêng từ 300 đến 350 là nơi mà phần vách hội tụ.Gốc nghiêng của phần này là phần gốc nghiêng ổn định nhất mà loại vật chất có thể duy trì tính
Trang 4-Độ ổn định của dốc mô tả mối liên hệ giữa driving force,lực khiến vật chất dich chuyển xuống dốc và lực cản trở di chuyển.Lực di chuyển phổ biến nhất là thành phần khối lượng của vật chất bao gồm bất kể thứ gì ở trên dốc.Lực cản trở di chuyển phổ biến nhất là độ mạnh của vật chất.
-Độ ổn định của dốc được tính bởi SF,nghĩa là tỉ số giữa lực cản trở di chuyển và lực di chuyển
+Nếu SF>1(lực cản > lực di chuyển) dốc được xem là ổn định
+Nếu SF<1(lực cản < lực di chuyển)dốc không ổn định
Lực cản và lực di chuyển có thể thay đổi khi điều kiện khu vực thay đổi.Lúc này có thể làm tăng hay giảm độ SF
5.Các yếu tố ảnh hưởng đến sự dịch chuyển
-Thành phần vật liệu và trạng thái vật liệu khối nền
5.1 Thành phần vật liệu và trạng thái vật liệu khối nền.
*Vật liệu khối nền được chia làm các nhóm sau:
-Nhóm đá cứng: bao gồm các loại đá kết tinh được gắn kết tốt
-Đá gắn kết yếu: chủ yếu là các loại đá trầm tích Kainozoi sớm
-Đá không gắn kết hay gắn kết yếu: chủ yếu là các loại đá trầm tích trẻ,trầm tích Đệ Tứ
*Thành phần vật liệu khối nền
-Sự thay đổi thành phần vật liệu khối nền bao gồm:
+Các tạo thành trầm tích nguồn gốc từ biển
+Các tạo thành trầm tích từ sông suối
-Thành phần vật liệu nền có tính chất cơ lý không thuận lợi vì nó sẽ làm bảo hòa dòng nước sẽ trở thành mặt trượt làm dịch chuyển các tầng đất đá
-Sự thay đổi trạng thái vật liệu: cũng là yếu tố kích thích chuyển động trượt của khối vật liệu
5.2 Cấu trúc địa chất
*Cấu trúc địa chất thuận lợi cho việc hình thành các mặt trượt.Trong đó phổ biến các kiểu cấu trúc như sau:
-Mặt đứt gãy được lấp nhét bằng vật liệu sét
-Mặt phân lớp,đặc biệt là các lớp sét,có thể làm đổ về nơi thấp
-Cánh nếp lồi,đặc biệt là các nếp lồi cấu tạo bằng đá cacbonat
5.3.Đặc điểm mặt trượt
Trang 5*Hai yếu tố ảnh hưởng đến phương thức dịch chuyển khối trượt.:
-Hình thái mặt trượt: là yếu tố quyết định kiểu dịch chuyển
+Mặt trượt phẳng quy định kiểu trượt tịnh tiến
+Mặt trượt cong quy định kiểu trượt xoắn hay còn gọi là trượt ngẫu lực
-Độ dốc mặt trượt là yếu tố chính quyết định vận tốc dịch chuyển
II.Vai trò của các kiểu vật liệu trên trái đất.
-Vật chất đổ xuống một dốc ảnh hưởng kiểu hình và tần số của sự chuyển động xuống dưới.Sự trượt xuống có hai mẫu cơ bản của sự chuyển động là quay vòng và tịn tiến
-Loại đất là nguyên nhân của cả việc rơi và trượt của các vật liệu
-Cường độ vật liệu dốc có thể gây ảnh hưởng lớn đến tần số của những vùng trượt đất
1.Vai trò của dốc và địa hình
-Dốc nghiêng lớn ảnh hưởng độ lớn lực trượt trên mặt dốc
-Qúa trình tăng góc của mặt trượt dẫn đến động lực cũng tăng
2.Vai trò của khí hậu và thực vật
*Khí hậu hay thực vật có thể ảnh hưởng đến sạt lở đất hay sự di chuyển xuống dưới trên một độ dốc nào đó
*Vai trò của khí hậu là kiểm soát được thiên nhiên,phạm vi lượng mưa và lượng hơi ẩm của những vật liệu trên đó
*Vai trò của thực vật trong vùng trượt đất khá phức tạp bởi vì cây cỏ trong vùng là vài chức năng của các nhân tố,nó làm ảnh hưởng trên các sườn dốc.Thực vật
là nhân tố quan trọng trên các sườn dốc là vì:
-Thực vật là một màn chắn để hạn chế luợng mưa rơi trên các đỉnh dốc,tạo điểu kiện thuận lợi cho sự thấm nước vào đât
-Thực vật có hệ rễ tạo ra sự kết dính các vật liệu trên các sườn dốc
-Thực vật thêm trọng lượng vào dốc
3.Vai trò của nước
-Nước hầu như trực tiếp hay gián tiếp kéo theo việc lở đất , vì thế mà nó rất quan trọng Nhiếu sự phong hóa hóa học của nước làm biến đổi cường độsự trượt lở
1 cách chậm chạp là nguyên nhân gây ra bởi các hoạt động hóa học của nước trong việc tiếp xúc với đất đá gần bề mặt trái đất
Trang 6-Nước có khả năng tác động xói mòn đến độ ổn định của sườn dốc rất nhiều Các đợt và òng xói mòn có thể làm di chuyển vật liệu và làm cho sườn dốc , vì thế làm giảm bớt hệ số an toàn
-Nước có thể làm giảm độ ổn định của chỗ dốc (*) làm giảm nhanh chóng mức nước trong hồ chứa hoặc sông ( đạt tốc độ tối thiểu 1m/ngày )
-Nước cũng gây ra trượt lở vì nó góp phần làm xảy ra sự hóa lỏng của trầm tích giàu đất sét , hoặc hiện tượng hóa lỏng (*) trong suốt năm 1964 động đất đã tạo
ra những tác động này và nó rất tàn phá
4.Vai trò của thời gian
-Khả năng chống chọi của sườn dốc thường thay đổi theo thời gian
-Sườn dốc có thể ít bền vững theo thời gian và có thể tăng tốc độ của sự lở đácho tới khi (*) hệ số an toàn của chân dốc củng có thể giảm theo thời gian vì tình trạng ẩm ướt nhanh chóng đó là nguyên nhân gây ra sự xáo trộn cửa mảnh vụn đất ở sườn dốc
III.Phân loại trượt đất.
-Phân loại đặc điểm vận động của khối trượt
-Phân loại chuyển động trượt
-Phân loại trượt lở theo thành phần vật liệu-Phân loại trượt theo vận tốc chuyển dộng
-Phân loại trượt theo độ ẩm của vật
1.Phân loại theo đặc điểm vận động.
- Trượt trôi: Khối trượt bắt đầu chuyển động từ phía chân rồi lan dần về phía
đỉnh Kiểu trượt này làm cho khối trượt trôi theo mặt sườn về phía chân dốc
- Trượt đẩy: Chuyển động trượt bắt đầu từ đỉnh rồi do sức đẩy sinh ra từ
trọng lực của phần trên khối trượt mà các bộ phận bên dưới phải vận động theo về phía chân sườn Do lực ma sát giữa thân khối trượt và khối đá gốc rất lớn nên ở kiểutrượt đẩy này thường xuất hiện gò biến dạng rất đặc trưng tại chân khối trượt
2.Phân loại chuyển động trượt.
1.1.Trượt.
-Sự dịch chuyển của khối đất đá trên một bề mặt-mặt trượt
-Hình dạng mặt trượt tạo thành các kiểu trượt sau:
+Trượt xoay
+Trượt tịnh tiến
+Trượt ngang
1.1.1 Trượt xoay.
-Khối trượt di chuyển trên mặt trượt cong
-Vận tốc di chuyển trung bình của khối trượt từ trung bình đến nhanh
1.1.2Trượt tịnh tiến
Trang 7-Mặt trượt phẳng,có gốc nghiêng nhỏ,đôi khi phân bậc.
-Khi mặt trượt các khôi nghiêng nhỏ sẽ di chuyển rất chậm,nhiều lúc khó quan sát trực tiếp mà thông qua các mốc quan trắc hay thông qua các dấu hiệu trên
-Sự dịch chuyển này đóng vai trò quan trọng
-Sự dịch chuyển này chỉ nhận biết qua công tác quan trắc
-Vận tốc dịch chuyển giảm dần từ trên xuống dưới
-Yếu tố ảnh hưởng tới sự dịch chuyển này là yếu tố môi trường
Đât sụp
Khối đất/đất trượt
Đất chuối
Phức hợp Phối hợp từ hai kiểu cơ bản
Trang 84.Phân loại trượt theo vận tốc dịch chuyển.
Vận tốc dịch chuyển
mm/ngày cm/giây.cm/ngày- >100km/giờ.
bình
Trung bình:
100-104m3
Trung rất lớn
bình-100-104m3.Vật liệu nền Đất(chủ
yếu),đá gốc(ít hơn)
Đá gốc và đất(ở các tỉ lệ khác nhau)
Chủ yếu là
đá gốc,đá không gắn kết hay đá bị phong hóa
Kiểu di
chuyển
Chảy,phồngđất,dịch chuyển ngang
Chảy trượt Trượt chảy
Trang 95.Phân loại theo độ ẩm của vật liệu.
SôngDòng đá vụn.
Trang 10IV.Các điều kiện dẫn đến hiện tượng trượt đất.
-Hiện tượng trượt đất xảy ra phổ biến ở nhiều nơi, nhưng nó chỉ xảy ra trong những điều kiện nhất định, khi có tình trạng mất cân bằng về trọng lực Trạng thái này thường xảy ra khi lớp vỏ phong hoá dày, vật chất trên sườn dốc bị thấm đẫm nước, chân sườn bị hụt hẫng, vận động kiến tạo và cấu trúc địa chất thuận lợi Cụ thể là:
- Những nơi có lượng mưa lớn và tập trung với cường độ cao thì nước mưa sẽthấm vào đất làm tăng trọng lượng của tầng trên mặt và khi đạt đến bề mặt tầng không thấm nước sẽ gây nên hiện tượng xói ngầm Nếu tầng không thấm nước là sétthì khi bị thấm nước, nó sẽ trở nên rất trơn và dễ gây ra trượt đất
- Nếu trên bề mặt sườn dốc có hệ thống đứt gãy kiến tạo phát triển sẽ làm chođất đá vụn nát, có nhiều khe nứt, tạo điều kiện cho nước thấm xuống làm giảm lực kháng cắt của đất đá, từ đó nguy cơ phát sinh trượt đất càng cao hơn
- Điều kiện về cấu trúc và thế nằm của đá có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình trượt đất Khi các tầng đá có thế nằm cắm về phía thung lũng, tức là nghiêng theo chiều dốc của sườn thì trượt đất dễ xảy ra hơn
- Địa hình cao, độ dốc và độ chia cắt ngang lớn sẽ tạo ra năng lượng địa hình lớn, là điều kiện thuận lợi cho các quá trình trượt đất có nguồn gốc trọng lực Vận động kiến tạo hiện đại và các trận động đất cũng gây nên các tai biến trượt lở cộng sinh
- Quá trình trượt đất còn chịu ảnh hưởng của các tác động nhân sinh như: cắt xén chân dốc khi làm đường giao thông, xây dựng các công trình có tải trọng lớn trên sườn dốc, khai thác mỏ bằng phương pháp nổ mìn, hoạt động của các phương tiện cơ giới
V.Cơ chế của trượt đất.
1.Mức độ ổn định sườn và khả năng trượt đất.
1.1 Xác dịnh sự ổn định của sườn dốc
-Việc xác định nguyên nhân gây ra trượt đất ở các sườn dốc là công việc rất khó khăn Trong thực tế, hầu hết các trường hợp trượt lở đều do nhiều nguyênnhân gây ra và hiếm khi chỉ do một nguyên nhân duy nhất Xác định nguyên nhân gây ra trượt đất chính là tìm ra các yếu tố tác động gây phá hủy sự ổn định sườn dốc Quan hệ giữa tổng các lực chống lại sự di chuyển khối đất đá (∑S) và tổng các lực gây trượt (∑T) được T.V Zvonkova [6] gọi là hệ số ổn định (K) và được xác định theo công thức:
K = ∑S / ∑T (1)-Sườn và đất đá hình thành sườn sẽ trong trạng thái ổn định nếu K > 1, khi
mà ∑S > ∑T Khi K = 1, tức là ∑S = ∑T thì sườn nằm trong trạng thái cân bằng giới hạn Nếu K < 1, tức là ∑S < ∑T thì sườn trong trạng thái không ổn định
Trang 11Khi phân tích các lực tác động lên một khối đá nằm trên sườn dốc, thì góc dốc đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập tỷ số ban đầu của các lực chống trượt và gây trượt.
Ghi chú: α: Góc dốc của mặt trượt; P: Trọng lượng khối đá; T: Lực tiếp
tuyến có xu thế làm cho khối đá di chuyển xuống sườn dốc (còn gọi là lực gây trượt)
và = P.sinα; N: Lực pháp tuyến và = P.cosα; S: Lực ma sát có xu thế giữ khối đá lại trên sườn dốc Lực ma sát có quan hệ với lực pháp tuyến thông qua hệ số ma sát (f)
và được thể hiện theo công thức: S = N.f = P.cosα.tgф (với f = tgф và ф là góc ma sát trong của đất đá)
-Từ công thức (1) có thể viết
-Ứng với một loại đất đá thì có một giá trị góc ma sát trong xác định, nên khi thay đổi độ dốc của sườn thì hệ số ổn định sẽ thay đổi theo Ở trạng thái cân bằng
giới hạn K = 1, thì ta có: α = ф Do đó, khi α < ф thì sườn sẽ ổn định.
-Trên cơ sở mô hình số địa hình, bản đồ độ dốc, bản đồ đất và bản đồ thực vật cùng với các dẫn liệu đầu vào khác, bản đồ độ ổn định sườn ở tỉnh Quảng Bình được thành lập dưới sự trợ giúp của phần mềm Sinmap chạy trong môi trường Arcview [5] Diện tích và tỷ lệ của các cấp ổn định được trình bày ở Bảng 1
-Qua Bảng 1 ta thấy diện tích sườn có mức độ không ổn định chiếm hơn 25% địa phận tỉnh Quảng Bình và tập trung ở vùng đồi núi, nơi có tuyến đường Hồ Chí Minh
đi qua Do đó, để phục vụ cho công tác duy tu, bảo dưỡng và cảnh báo ách tắc giao thông vào mùa mưa lũ, đồng thời phục vụ cho công tác quy hoạch các điểm dân cư
và phát triển sản xuất có hiệu quả, các vùng có tiềm năng trượt lở cần phải được nghiên cứu một cách đầy đủ