Về cấu tạo địa chất công trình nền đê khu vực này, nhất là từ K30-K32 có đặc thù riêng so với các nơi khác thuộc đồng bằng Bắc Bộ. Đó là tồn tại lớp cát pha, cát bụi được hình thành qua quá trình chuyển dòng sông Hồng và các sông nhánh tạo nên.
CƠ CHẾ TRƯỢT LỞ BỜ SÔNG HỒNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC KHU VỰC ĐÔ THỊ VỆ TINH SƠN TÂY TRẦN VĂN TƢ, NGUYỄN MẠNH TÙNG, * ĐÀO MINH ĐỨC, LẠI NGỌC DỰ Landsliding mechanism of red riverbank and remedies in son tay satellite urban Abstract: Landslides of Red riverbank in Son Tay - Phuc Tho area have caused much harm to the economy - society Despite having the embankment in resent, but still a lot of incidents happen It is necessary to recognize the causes of this phenomenon Based on documents of engineering geological survey, the authors analyzed the stable on landslide of dike and riverbank in this region The riverbank is more unstabe in case of having the infiltration from field to river Since it can determine the cause and mechanism of riverbank landslide in Son Tay satellite urban From this result can clearly see the mechanism moving the riverbed of many stretches of the North Delta having a similar geological structure MỞ ĐẦU * Theo định Số: 5514/QĐ-UBND ngày 20 tháng 10 năm 2015 UBNH Thành phố Hà Nội việc phê duyệt quy hoạch chung thị xã Sơn Tây (Long ghép đô thị vệ tinh Sơn Tây), thành phố Hà Nội đến năm 2030 Vị trí khu vực nghiên cứu lập quy hoạch nằm phía tây bắc Thành phố Hà Nội Bao gồm: Tồn địa giới hành thị xã Sơn Tây, gồm 09 phƣờng: Lê Lợi, Phú Thịnh, Ngô Quyền, Quang Trung, Sơn Lộc, Xuân Khanh, Viên Sơn, Trung Hƣng, Trung Sơn Trầm; 06 xã: Đƣờng Lâm, Xuân Sơn, Thanh Mỹ, Kim Sơn, Sơn Đông, Cổ Đông xã Cam Thƣợng, huyện Ba Vì Trong phía bắc khu đô thị vệ tinh (ĐTVT) Sơn Tây giáp sông Hồng, [3] Nhƣ đoạn đê khoảng km từ K25 đến K32 thuộc địa phận ĐTVT Sơn Tây Điều đặt nhiệm vụ quan * Viện Địa chất, Viện Hàn lâm KHCN uốc gia 04 550 8369 Email: vantutran1954@gmail.com ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 trọng bảo vệ an tồn đê phòng chống trƣợt lở bờ sơng Hồng Về cấu tạo địa chất cơng trình đê khu vực này, từ K30-K32 có đặc thù riêng so với nơi khác thuộc đồng Bắc Bộ Đó tồn lớp cát pha, cát bụi đƣợc hình thành qua q trình chuyển dòng sơng Hồng sông nhánh tạo nên Các nghiên cứu địa chất cơng trình đê khu vực cán Viện Địa chất năm 1980-2000, [6] cho thấy cố đê điều thuộc đồng Bắc Bộ nói chung khu vực nói riêng liên quan chặt chẽ với cấu trúc địa chất cơng trình đê Các loại hình trƣợt lở bờ sông phụ thuộc lớn vào điều Tuy nhiên việc bảo vệ xói lở trƣợt bờ sơng có biện pháp làm kè chống xói, phần để chống trƣợt lở song chống xói lở Cũng cấu trúc địa chất cơng trình đặc thù bờ sơng đê mà vấn đề chống xói lở kè vị trí phía nam Hà Nội có ý nghĩa khu vực Ba Vì, Sơn Tây Phúc Thọ, [6] 37 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NỀN ĐÊ VÀ BỜ SƠNG Hình cấu trúc địa chất cơng trình đê bờ sơng Hồng khu vực nghiên cứu Ở có mặt cắt ngang đê cách 200 m Cấu trúc địa chất cơng trình đê giống song khác độ sâu độ dày lớp, [2, 6] - Lớp (1) lớp đất nhân tạo, lớp (1a) lớp đất đắp đê Đây lớp sét, sét pha nửa cứng đến cứng Mặc dù đƣợc khống chế chặt chẽ chất lƣợng song khả thi công trải qua thời gian dài tu bổ nên lớp không đồng Tuy chúng đủ để đảm bảo khả ngăn nƣớc vào mùa lũ Tuy nhiên lớp đất đắp san lấp mặt (1b) nhiều mục đích khác nhƣ lấp ao hồ chống thấm cho đê, san lấp mặt để xây dựng đất bất đồng Lớp đất chiều dày khoảng 1-2 m - Lớp (2) lớp sét sét pha dẻo đến dẻo cứng trầm tích sơng đại ngồi đê Thƣờng chiều cao lớn đê 1-2 m, nhiều nơi 2-3 m thƣờng xuyên đƣợc bồi đắp thêm - Lớp (3b) sét sét pha trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng thuộc trầm tích sơng hệ tầng Thái Bình Đây lớp hình thành lên đồng châu thổ Thƣờng lớp dày từ 1-2 m đến 4-6 m, tùy theo vị trí Ở KM31 chiều dày thay đổi từ 5-7 m, KM32 chiều dày thay đổi từ 2-3 m Đây lớp chống thấm bảo vệ cho đê Cao trình mặt đất khoảng 9-10m - Lớp (3a) lớp cát pha cát bụi hình thành chuyển lòng sơng nhánh Lớp bình thƣờng với độ ẩm tự nhiên có cấu trúc tốt song bão hòa dễ bị biến dạng Đây lớp đất đặc biệt dễ bị tác động áp lực thấm nhƣ xói ngầm cát chảy Chiều dày thay đổi từ 1-3 m Tuy nhiên cao trình xuất KM31 khoảng từ +1 đến +2m, KM32 khoảng từ +5 đến +6m - Lớp (4) lớp cát mịn đến nhỏ thuộc hệ tầng Thái Bình trầm tích tƣớng lòng sơng Lớp có mặt ven sơng Hồng phạm vi 38 phân bố liên quan đến chuyển lòng sơng Cao trình xuất KM31 khoảng từ -1 đến -2m, KM32 khoảng từ -4 đến -5 m - Lớp (5) lớp cát thô lẫn cuội sỏi nhỏ thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc Trong mặt cắt đê Viên Sơn không xác định song sở lỗ khoan bên cạnh bề mặt chúng phân bố ổn định từ -6 đến -7m - Lớp (6) lớp cuội sỏi thuộc hệ tầng Hà Nội nằm hệ tầng Lệ Chi đá gốc Độ dày chiều sâu chúng thay đổi lớn, khu vực cao trình bề mặt khoảng -8 đến -10m - Lớp (8) lớp đá phong hóa có bề mặt phân bố từ -20-22m Tính chất lớp đƣợc cho Bảng KIỂM CHỨNG ỔN ĐỊNH TRƢỢT Trên sở mặt cắt ngang sơng đo vào năm 2001 (Hình 2) KM27 Khu vực đáy sơng có cao trình -7,68, độ sâu cách bờ khoảng đê khoảng 355 m Mặt cắt sơng KM35 có độ sâu đáy sông -2,93, khoảng cách đến đê 206 m Do lấy bình qn K31 đáy sơng có cao trình -5,30 m, khoảng cách từ nới sâu đến chân đê 280m Nhƣ với mặt lớp cát bụi, cát mịn độ dốc bề lớp cát dƣới nƣớc khoảng 2,00 Đây độ dốc phù hợp với số tài liệu nghiên cứu nhà khoa học nƣớc quốc tế, [6] Hình (3), (4), (5), (6) toán lời giải cho ổn định trƣợt bờ sơng kết hợp với tốn thấm nƣớc từ đồng sông vào mùa giáp ranh mùa khơ mùa mƣa, cao trình mực nƣớc đồng khoảng +10 m, khí cao trình mực nƣớc sơng Hồng hạ thấp khoảng +5 Nhƣ có tƣợng thấm từ đồng sơng Hình cho tốn kết tính thấm từ đồng sông Chúng ta nghiên cứu hệ số an tồn hai trƣờng hợp 1) khơng có dòng thấm từ đồng sơng 2) có dòng thấm từ đồng sơng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 Hình Mặt cắt ĐCCT ngang đê KM31 ĐTVT Sơn Tây Hình Mặt cắt ngang sông Hồng KM27 năm 2001, [6] ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 39 Bảng Bảng tiêu vật lý học lớp đất khu vực Viên Sơn 30 25 20 15 Elevation 10 -5 -10 -15 -20 -25 -30 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Distance Hình Bài tốn tính ổn định bờ sơng khơng có dòng thấm 1.770 30 25 20 15 Elevation 10 -5 -10 -15 -20 -25 -30 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Distance Hình Mặt trượt hệ số an toàn theo Bishop (FS=1,77) 40 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 600 30 25 20 15 Elevation 10 -5 -10 -15 -20 -25 -30 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 450 500 550 600 Distance Hình Bài tốn tính trượt có kể đến áp lực thấm 1.432 30 25 20 15 Elevation 10 -5 -10 -15 -20 -25 -30 50 100 150 200 250 300 350 400 550 600 Distance Hình Kết phân tích ổn định tốn có kể đến áp lực thấm (Fs=1,432) 30 25 20 15 Elevation 10 -5 -10 -15 -20 -25 -30 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Distance Hình tốn tính thấm từ đồng sông ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 41 600 30 25 20 15 Elevation 10 -5 -10 -15 -20 -25 -30 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Distance Hình Kết tính thấm từ đồng sơng Hình lƣỡi trƣợt hệ số an toàn theo Bishop (Với Jabu hệ số an tồn nhỏ chút) Đây kết tính ổn định trƣợt khơng có áp lực thấm Hình tốn với kết tính tốn kết hợp với toán thấm từ đồng Mặc dù hệ số an tồn có giảm đáng kể song bờ sơng ổn định Điều cho thấy chế trƣợt lở bờ sơng khu vực có tính đặc biệt đƣợc phân tích dƣới CƠ CHẾ TRƢỢT LỞ VÀ BIỆN PHÁP PHÕNG CHỐNG Trƣớc hết phân tích khả ổn định thấm lớp đất đê Trên sở Bảng cho thấy lớp đất sét-sét pha nhìn chung ổn định với biến dạng thấm Tuy nhiên việc lại lớp cát pha cát bụi cát mịn Dựa thành phần hạt lớp cát pha, cát bui ta tính đƣợc hệ số bất đồng =21,54 Dựa biểu đồ Ixtomina ta tính đƣợc Jgh=0,25 Nhƣ với lớp cát pha cát bụi gradient thủy lực lớn 0,25 tƣợng xói ngầm xảy Tuy nhiên quan tâm nhiều đến tƣợng cát chảy 42 Theo tính tốn lý thuyết ổn định khối đất mái dốc có dòng thấm với cát mịn ta có mái ổn định 10 0, với cát bụi Nhƣ đáy sông cắt vào tầng cát mịn cát bụi hai tầng bị chảy tràn để có mái dốc ổn định Điều phù hợp với độ dốc đáy sông tầng cát Trở lại tốn tính thấm từ đồng sơng nhƣ Hình ta tính đƣợc XGradient Y-Gradient mặt lớp cát bụi nhƣ hình 10 dƣới Trị số lớn X-Gradien 0,12 YGradient 0,5 Đây trị số lớn với ổn định tầng cát bụi mịn Từ cho thấy chế trƣợt khu vực nhƣ sau Đầu tiên với tác động dòng chảy sơng bị xói đáy cắt sâu vào tầng cát bụi mịn Tầng cát bụi mịn bị chảy sông tạo mái dốc cân nhỏ 100 tƣơng ứng Thực tế ranh giới tầng cát bụi lớp sét bên gần nằm ngang nên chảy tạo khe hở hai tầng Nhƣ bờ đất sét bên có dạng "hàm ếch" bị sập đủ điều kiện tác động trọng lƣợng Nhƣ nói tƣợng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 600 trƣợt lở bờ sông khu vực có chế phá hỏng dạng trƣợt-sập Cơ chế trƣợt-sập xảy làm tăng độ dốc bờ sơng, dẫn đến q trình trƣợt bình thƣờng Việc cát chảy làm tách bề mặt tiếp xúc sét cát làm mặt đất bị lún nghiêng sơng q trình xảy từ từ đất bị sụt dạng "hố địa ngục" tầng sét - sét pha tầng phủ mỏng X-Gradient mat cat bui Y-Gradient mat cat bui 0.02 0.5 0.4 -0.02 Y-Gradient X-Gradient 0.3 -0.04 -0.06 0.2 0.1 -0.08 -0.1 -0.12 140 160 180 200 220 150 170 190 210 230 X (m) -0.1 140 160 180 200 220 150 170 190 210 230 X (m) Hình Gradient thủy lực mặt tầng cát bụi lân cận bờ sơng Biện pháp khắc phục có ý nghĩa bảo vệ chảy tầng cát bụi cát mịn Tuy nhiên trạng lòng sơng xảy nhƣ hình vẽ nên cần thiết phải bảo vệ khơng để dòng nƣớc trơi lớp cát đáy sơng, nghĩa bảo vệ q trình xói mòn "di đáy" Thực tế khu vực ln ln hình thành bơn dòng cho thấy q trình di đáy mạnh Để bảo vệ kè có thiết kế kè phải mở rộng phạm vi bảo vệ đáy sông rồng tre đá hộc Trƣớc Bộ NN & PTNT nhập công ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 nghệ bao tải cát xi măng Hoa Kỳ để bảo vệ đáy sông song thực tế chƣa triển khai cơng trình dạng này, [1] MỘT SỐ NHẬN XÉT THAY KẾT LUẬN Trƣợt lở bờ sơng dạng xói lở tốc độ cao nhƣ tai biến thiên nhiên, trình gia tăng có tác động nhân sinh Cơ chế trƣợt - sập gây thảm họa cho ngƣời tài sản nhân dân ven sông Khu vực bờ sơng Hồng thuộc ĐTVT Sơn 43 Tây nói riêng phía bắc Hà Nội nói chung (Từ Đan Phƣợng trở lên Sơn Tây, Ba Vì phía bên Mê Linh) với đặc điểm đặc thù cấu tạo địa chất cơng trình đê bờ sông, tƣợng thấm ngƣợc từ đồng sông cƣờng độ lớn gia tăng trình trƣợt lở bờ sơng Q trình gây hố sụt xói ngầm hay cát chảy Cần thiết phải nghiên cứu công nghệ để thiết kế kè bờ sơng đảm bảo an tồn cho kè vừa giữ chức chống xói mòn, trƣợt lở vừa bảo vệ vùng đất ven sông không xảy trình trạng "hố địa ngục" Cơng nghệ chủ yếu cải tiến thi công kè bảo vệ tầng cát đáy sông TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Quốc Thành nnk, 2006, Nghiên cứu đánh giá trƣợt lở, lũ quét - lũ bùn đá vùng trọng điểm tỉnh Lào Cai (H Bát Xát, H Sa Pa TP Lào Cai - tỉnh Lào Cai) kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại, ĐT nhánh ĐT KC08-01 Nguyễn Văn Phƣơng nnk, 2004, Thu thập, kiểm chứng tài liệu có, nghiên cứu bổ sung lập đồ phân vùng đất yếu Hà Nội phục vụ phát triển bền vững thủ đô, Đề tài cấp TP, Hà Nội, 2002-2004 Quyết định Số: 5514/QĐ-UBND ngày 20 tháng 10 năm 2015 UBNH Thành phố Hà Nội việc phê duyệt quy hoạch chung thị xã Sơn Tây (Lòng ghép đô thị vệ tinh Sơn Tây), thành phố Hà Nội đến năm 2030 Trần Văn Tƣ, 2001, Địa chất đệ tứ với tƣợng xói lở bờ sơng Hồng đoạn Việt Trì Đan Phƣợng, Tạp chí Địa chất, ISSN 08667381, Loạt A, số 267, 2001 Trần Văn Tƣ, 2004, Những cố liên quan đến biến dạng thấm với đê bờ sông hữu Hồng khu vực Phúc thọ, Đan phƣợng (Hà Tây), Tạp chí khoa học trái đất, ISSN 08867187, N01/26, 30-37.111-120 Trần Văn Tƣ, 2011, Đặc điểm địa chất cơng trình đê sông Hồng khu vực Hà Nội tai biến địa chất liên quan, Tạp chí khoa học trái đất, ISSN 0886-7187, No3/33, 480-492 Phản biện: PGS.TS ĐOÀN THẾ TƢỜNG 44 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 ... hệ số an toàn có giảm đáng kể song bờ sơng ổn định Điều cho thấy chế trƣợt lở bờ sông khu vực có tính đặc biệt đƣợc phân tích dƣới CƠ CHẾ TRƢỢT LỞ VÀ BIỆN PHÁP PHÕNG CHỐNG Trƣớc hết phân tích...2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH NỀN ĐÊ VÀ BỜ SƠNG Hình cấu trúc địa chất cơng trình đê bờ sơng Hồng khu vực nghiên cứu Ở có mặt cắt ngang đê cách 200 m Cấu trúc địa chất cơng trình đê giống song... nhân sinh Cơ chế trƣợt - sập gây thảm họa cho ngƣời tài sản nhân dân ven sông Khu vực bờ sông Hồng thuộc ĐTVT Sơn 43 Tây nói riêng phía bắc Hà Nội nói chung (Từ Đan Phƣợng trở lên Sơn Tây, Ba Vì