CHUYÊN ĐỀ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY TRƯỢTLỞĐẤT PGS.TS Nguyễn Bá Kế 1.1.Nguyên nhân chung Theo thống kê từ tài liệu nghiên cứu vấn đề nguyên nhân gây ổn định đất vùng đồi dốc gồm có: - Do dịch chuyển kiến tạo vỏ trái đất; - Do động đất tác động rung máy móc; - Do mưa tăng độ ẩm áp lực nước đất; - Do xói lở dòng nước, lũ quét; - Do nắng hạn, đất bị khô nứt giảm lực dính kết đất; - Do gió mạnh đập vào vách đất đá thẳng đứng; - Do bơm hút nước ngầm nhanh; - Do phong hóa mặt đất/đá bị xuất lộ thi công khai thác công trình.; - Do khai thác đất quanh mái dốc không quy định kỹ thuật 1.2.Ví dụ điển hình Các ví dụ trình bày nhằm để hiểu sâu tượng chế ổn định đất dốc công trình (1) Tại Malaysia đồi người ta tiến hành xây dựng nhà cao tầng đặt gần (hình 1.1) Khi nhà thứ hoàn thành xuất hiện tượng trượt đến lúc không kịp tìm giải pháp để chống đỡ nên nhà bị đổ hoàn toàn ảnh hưởng nghiêm trọng đến nhà thứ gần a) Trước bị sụp đổ b) Đang trình sụp đổ Hình1.1 Quá trình xây dựng trượt mái dốc làm đổ nhà Malaysia Bài học rút từ cố là: Mật độ xây dựng cao, tải trọng tập trung lớn kiểm soát/ quan trắc trình thi công không chặt chẽ/ nghiêm túc (2) Theo kết điều tra nêu tài liệu [2]: Trận lở núi kinh hoàng thôn Sùng Hoàng, xã Phìn Ngan, huyện Bát Xát (Lào Cai) vào hồi 21h ngày 13/9/2004 với vạn mét khối đất đá từ cao đổ ập xuống tạo chiều rộng vết trượt 100m, dài 400m vùi lấp hoàn toàn nhà đồng bào dân tộc Dao, 23 người chết tích với trâu bò, lợn, ga, thóc, lúa, đồ đạc… bị chôn vùi tích tắc Vào tháng 7/2004, km 119+100 Quốc lộ 4D (từ Sa Pa Lào Cai), ban ngày trời nắng, đất sụt lở từ sườn núi đổ ập xuống dãy nhà lán trại công trường Công ty xây dựng cầu đường, làm chết người hất xuống suối Móng Sến làm trôi xe ôtô tải vùi lấp, làm hư hại số xe khác Vào tháng 7/1995, khu vực km 125 – km 126, quốc lộ 37, đoạn đường qua chân đồi lớn trung tâm thị xã Yên Bái, khối đất sườn đồi từ độ cao 60 – 70m, bị ổn định trượt xuống, phá huỷ 24 nhà xây dựng kiên cố chân đồi, làm thiệt mạng người Khối đấttrượt tạo nên vách trượt phía đỉnh đồi cao 8m làm trồi mặt đường nhựa lên cao 1,50m đê Tại thị xã Sơn La, vào năm 1984, đường Tô Hiệu chân đồi Khau – Cả, lúc đường mòn, xe ôtô không qua lại được, người để ý tới Nhưng đến năm 1988 – 1989, đường mòn thiết kế mở rộng nâng cấp thành đường đô thị rộng 12m Khi nhà thầu phải hạ sâu đường mòn xuống – 10m để vừa đủ khuôn đường Thế năm 1990 – 1991, nhiều hộ dân từ nơi khác đến tự ý tuỳ tiện đào sâu thêm vào chân taluy từ 15 – 20m để nhằm tạo dải đất dài 120m phẳng ven đường để làm nhà mặt đường Như vậy, cách ngẫu nhiên, họ tạo nên vách taluy dựng đứng chân đồi, cao tới 15m, tiềm ẩn ổn định học khối đất sườn đồi Tháng 7/1991, mùa mưa lũ diễn khốc liệt Sơn La, mực nước sông Nậm La gần dâng cao làm ngập mặt đường khu vực lân cận chân đồi Sau ngày mua tầm tã, độ ẩm đất tăng vọt, sức kháng cắt đất giảm mạnh, cộng với ổn định học ban đầu, khối đất sườn đồi Khau Cả cao tới 70m bị ổn định trượt xuống, phá huỷ toàn hệ thống tường chắn nhà cửa chân đồi Sơ đồ mô tả cấu trúc địa chất diễn biến trình trượtđất sườn đồi Khau Cả (Thị xã Sơn La) năm 1991, thể hình 1.2 Trượtđất vùng núi có nguồn gốc từ ổn định thân khối đất sườn đồi đất đá đạt đến trạng thái gần bão hoà sức kháng cắt đất bị giảm xuống cách đột ngột làm cho đất đá sườn dốc trạng thái sệt sau đổ ập xuống chân đồi dòng bùn đá Nguyên nhân tình trạng hệ thống tưới tiêu người dân thô sơ: nước từ suối lớn đổ vào ruộng nương dân theo hệ thống rãnh tưới cách tự do, hệ thống điều khiển van đóng mở Cho nên, mùa nước suối cạn, lượng nước từ suối lớn đổ vào rãnh đất để tưới cho ruộng Hình 1.2 Sơ đồ mô tả cấu trúc địa chất diễn biến trượtđất sườn đồi Khau Cả 1991 (Theo kết nghiên cứu Viện Khoa học Công nghệ Giao thôngVận tải) nương thường ít, đủ để làm ẩm đất, thích hợp cho trồng trọt.Tuy nhiên, mùa mưa bão, có lũ tràn về, mực nước dòng suối lớn dâng cao đột ngột chảy với lưu tốc mạnh, dẫn đến lưu lượng nước đổ từ suối lớn vào rãnh tưới tăng vọt nước chảy xiết hệ thống rãnh đất Hậu làm cho thành rãnh đất bị vỡ vị trí xung yếu toàn dòng chảy tự từ suối lớn theo rãnh đất đổ trực tiếp xuống sườn đồi qua đoạn thành rãnh vỡ tạo nên bể chứa nước lớn sườn đồi Trong thực tế, thông thường đất đá vùng núi có cấu trúc phân lớp Trong đó, lớp thấm nước không thấm nước thường xen kẽ Do trình vận động uốn nếp kiến tạo, làm cho lớp đất đá nằm nghiêng Hướng dốc lớp chiều với hướng dốc địa hình phân lớp xen kẽ điều kiện thuận lợi để xảy tượng trượtđất Ngoài ra, tượng nước thấm qua mặt đất vào lớp đất thấm nước, lớp đất thấm nước đạt đến bão hoà, nước tiếp tục ngấm xuống vượt bão hoà Phần nước thừa tích đọng lại phần lớp thấm nước tạo thành dòng chảy ngầm mặt lớp không thấm nước để thoát Chính dòng chảy ngầm làm giảm ma sát phá vỡ liên kết hai lớp thấm nước không thấm nước Dưới tác dụng trọng lực, khối lượng đất đá nằm lớp không thấm nước di chuyển bề mặt tạo thành tượng trượtđất (3) Trượtđất Tuve [3] Sáng ngày 30 tháng 11 năm 1977 Tuve, cách thành phố Gothenburg (Thuỵ Điển) phía Bắc, khoảng 10km, xảy cố trượt đất, gây nhiều thiệt hại vật chất Đây sườn đồi quanh thung lũng Kvillebacken Diện tích trượt 27 hecta xảy khoảng phút làm 65 nhà bị sập, ước thiệt hại khoảng 30 triệu đô la Rất may Hình 1.3.Quang cảnh đổ nát sau cố trượt Tuve thiệt hại người Trên hình 1.3 quang cảnh sau trượt hình1.4 lưỡi trượt hướng chuyển vị đất Mặt đất vùng trượt gần nằm ngang, sét bồi lấp quanh thung lũng nằm đá dốc với độ nghiêng khoảng 1:12 với số bậc nghiêng tỷ lệ 1:5 1:3 theo chiều sâu nên bề dày lớp đất yếu lên đến 20m phần Trên bề mặt đá có lớp cát mỏng (hình 1.5) thoát nước Hình 1.4 Phạm vi hướng trượt Độ ẩm tự nhiên đất từ 40 – 70%, giới hạn nhão Hình1.5 Sơ đồ vùng đất bắt đầu trượt (I) vùng bị ảnh hưởng (II) thí nghiệm theo phương pháp xuyên côn Thuỵ Điển thấp độ ẩm tự nhiên giới hạn dẻo từ 20 – 40%, khối lượng thể tích từ 1,6t/m3 đến 1,9t/m3, tăng theo chiều sâu, sức chống cắt không thoát nước trung bình 15 kPa đến chiều sâu 5m, tăng theo chiều sâu 1,3 kPa/m Độ nhạy lớp sét 20 – 40 (4) Trượt nước thải vào đất lún ướt [4] Nhà nồi thành phố Dnhepropetrov (Ucrain) nằm gần khe sâu mà sét có tính lún ướt bị xáo động Độ lún ướt không lớn đất bị loại trừ làm ướt toàn chiều dày trước xây dựng Tuy nhiên, trình sử dụng công trình lại tiếp tục làm cho đất mái dốc bị tràn đầy nước làm cho mái dốc ổn định (hình 1.6) Hình 1.6 Sơ đồ biến dạng nhà nồi mái dốc Nhà nồi hơi; Vết nứt tường; Lớp phủ mặt; Hình thành mặt trượt; Mực nước ngầm thay đổi; Mực nước ngầm ổn định; Suối nhỏ; Đất đắp lẫn thực vật; Đất lún ướt ẩm;10 – 11 Á sét lún ướt ẩm no nước; 12 Lớp đất chôn lấp; 13 Á sét chặt, màu đỏ Hậu hình thành mặt trượt phía khe suối, đất chuyển dịch phía cuối dốc chạm tới công trình Trong tường nhà xuất vết nứt không cho phép, điều cần phải tìm gấp biện pháp để gia cố mái dốc gia cường móng tường Lớp đất lấp (lớp 3) vừa tạo phụ tải làm việc khối phản áp, sau làm hệ thống thu nước (sỏi sạn + cát) chảy suối cuối dốc cứu nhà nồi không bị trượt Như vậy, việc không tổ chức tốt từ giải pháp thiết kế quy trình sử dụng để thu thoát nước nguyên nhân gây biến dạng công trình nhà nồi xây đỉnh mái dốc Sự cố có nguyên nhân xảy đất bazan bị mưa làm giảm độ ẩm nên gây sạt lở Đắc Lắc( xem hình 1.7): Hình1.7 Lún sụt đất huyện C M’gar-Đắc Lắc - Từ 22/9 đến 29/9/2005 điện tích trượt tăng, từ 4500m2 đến 20.000m2 (từ 30x150m đến 50x400m) với độ sâu từ 2-9m, Độ dốc 60-70% 10