Nghiên cứu nguyên nhân, điều kiện hỗ trợ và đề xuất giải pháp giảm thiểu tai biến trượt lở đất đá tại một số tuyến đường giao thông miền núi tỉnh quảng nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN NGỌC LINH NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN, ĐIỀU KIỆN HỖ TRỢ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TAI BIẾN THIÊN NHIÊN TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ TẠI MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG GIAO THÔNG MIỀN NÚI TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN NGỌC LINH NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN, ĐIỀU KIỆN HỖ TRỢ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TAI BIẾN THIÊN NHIÊN TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ TẠI MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG GIAO THÔNG MIỀN NÚI TỈNH QUẢNG NAM Chuyên ngành: ĐỊA CHẤT HỌC Mã số: 8440201.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐỖ MINH ĐỨC Hà Nội – 2020 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập rèn luyện Khoa Địa chất Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội biết ơn kính trọng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Chủ nhiệm Khoa, thầy Khoa nhiệt tình hướng dẫn, giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn nghiên cứu khoa học Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đỗ Minh Đức người thầy trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp, cán thuộc Viện Địa công nghệ Môi trường, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn đề tài “Nghiên cứu dự báo nguy tai biến trượt lở mái dốc dọc theo tuyến Quốc lộ trọng điểm miền núi tỉnh Quảng Nam đề xuất giải pháp ứng phó” mã số ĐTĐL.CN - 23/17 giúp đỡ trình thực luận văn Tuy nhiên điều kiện lực thân hạn chế, luận văn thạc sĩ chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn tác giả hoàn thiện Hà Nội, tháng 12 năm 2019 Tác giả MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Vị trí nghiên cứu 1.2 Điều kiện tự nhiên 1.2.1 Đặc điểm địa hình 1.2.2 Đặc điểm cấu trúc địa chất 1.2.3 Đặc điểm vỏ phong hóa 1.2.4 Đặc điểm thảm thực vật 1.2.5 Tài nguyên khoáng sản 1.2.6 Đặc điểm mạng lưới thủy văn 1.2.7 Đặc điểm khí hậu 1.3 Đặc đểm kinh tế xã hội 1.3.1 Giao thông 1.3.2 Năng lượng 1.3.3 Công nghiệp Nông nghiệp 1.3.4 Lâm nghiệp 1.3.5 Đặc điểm dân cư, xã hội CHƯƠNG CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở tài liệu 2.2 Tổng quan phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Nghiên cứu trượt lở đất Thế giới 2.2.2 Nghiên cứu trượt lở đất Việt Nam 2.3 Các phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Các phương pháp nghiên cứu trường 2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu phòng CHƯƠNG HIỆN TRẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN TRƯỢT LỞ DỌC CÁC TUYẾN ĐƯỜNG 40B VÀ ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH Ở TỈNH QUẢNG NAM 3.1 Hiện trạng trượt lở dọc tuyến đường giao thông tỉnh Quảng Nam 3.1.1 Hiện trạng trượt lở tuyến đường 40B qua tỉnh Quảng Nam 3.1.2 Hiện trạng trượt lở tuyến đường Hồ Chí Minh qua tỉnh Quảng Nam 42 3.2 Đặc điểm nhóm yếu tố tác động đến phát sinh trượt lở tỉnh Quảng Nam 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng dạng địa hình – đị 55 3.2.2 Nghiên cứu đặc điểm địa chất loại hìn gây trượt lở 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố thủy văn thả 3.2.4 Ảnh hưởng yếu tố thảm thực vật tới trượ cứu 66 3.2.5 Các yếu tố khí tượng thủy văn 3.2.6 Ảnh hưởng hoạt động nhân sinh 3.3 Ảnh hưởng mưa lơn đến ổn định mái dốc 3.3.1 Tổng quan đặc điểm mưa Quảng Nam 3.3.2 Phân tích hệ số an tồn mái dốc theo lượ 71 3.3.3 Kết phân tích hệ số an toàn mái dốc 3.4 Nguyên nhân q trình trượt lở dọc theo tuyến giao thơng tỉnh Quảng Nam Chương CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG TR TUYẾN ĐƯỜNG GIAO THÔNG MIỀN NÚI TỈNH QUẢNG NAM 4.1 Tăng cường hiệu công tác khảo sát Địa chất cơng trình 4.2 Các giải pháp cơng trình 4.2.1 Các biện pháp xử lý tình thế, tạm thời để đảm 4.2.2 Các biện pháp thiết kế thi cơng cơng trình phịng 79 4.2.3 Các biện pháp thiết kế cơng trình phịng chốn 4.2.4 Giải pháp cho số tuyến đường cụ thể: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH Hình 1.1 Vị trí điểm trượt lở dọc hai tuyến đường Hình 1.2 Bản đồ địa chất khu vực nghiên cứu (Nguyễn Địch Dỹ, Mai Thành Tân, 1996) Hình 1.3 Sơ đồ phân vùng khí hậu tỉnh Quảng Nam YHình 2.1 Phân bố lực tác dụng mái dốc Hình 2.2 Lấy mẫu trường Hình 2.3 Đặc điểm hình thái khối trượt Hình 2.4 Các thơng số hình học khối trượt Hình 2.5 Hình mẫu mái dốc so sánh (Mochizuki) YHình 3.1.Vị trí điểm trượt theo đồ độ dốc địa hình tỉnh Quảng Nam Hình 3.2.Vị trí điểm trượt lở theo đồ mật độ phân cắt sâu địa hình tỉnh Quảng Nam Hình 3.3.Vị trí điểm trượt theo đồ mật độ phân cắt ngang địa hình tỉnh Quảng Nam Hình 3.4 Bản đồ hệ thống sống suối tỉnh Quảng Nam Hình 3.5 Các điểm trượt lưu vực cấp tỉnh Quảng Nam Hình 3.6 Các điểm trượt lưu vực cấp tỉnh Quảng Nam Hình 3.7 Các điểm trượt lưu vực cấp tỉnh Quảng Nam Hình 3.8 Các điểm trượt lưu vực cấp tỉnh Quảng Nam Hình 3.9 Vị trí điểm trượt theo đồ thảm thực vật tỉnh Quảng Nam Hình 10.Vị trí điểm trượt theo đồ phân bố lượng mưa trung bình tháng năm 2017 khu vực Quảng Nam Hình 3.11 Phân bố dân cư tỉnh Quảng Nam Hình 3.12 Đường cong đất nước mẫu Hình 3.13 Kết phân tích hệ số an tồn mẫu 01 02 với trường hợp mưa YHình 4.1 Mơ hình cảnh báo sớm trượt lở Hình 4.2 Trồng cỏ bụi Hình 4.3.Lớp phủ đá Hình 4.4 Thảm phủ thực vật Hình 4.5 Đặt ghi sợi đất Hình 4.6 Xây tường chắn chặn đất Hình 4.7 Trồng chống trượt lở YPhụ Lục Mẫu phiếu khảo sát DANH MỤ Bảng 1 Các nhóm đất, diện tích phân bố Bảng 1.2 Diện tích loại đất lâm nghiệp (đơ YBảng 2.1 Bảng phân loại trượt đất đá (Varnes, 1978) Bảng 2.2 Bảng tiêu chuẩn thí nghiệm áp Bảng 2.4 So sánh giá trị hệ số an toàn tron LEM YBảng 3.1 Hiện trạng trượt lở tuyến đường Qu Nam 22 Bảng 3.2 Hiện trạng trượt lở tuyến đường Hồ C Nam Bảng 3.3 Thống kê độ dốc tuyến đường Hồ C Bảng 3.4 Thống kê mật độ chia cắt sâu tuyến Bảng 3.5 Thống kê mật độ chia cắt ngang Bảng 3.6 Các loại vỏ phong hóa Quảng Nam Bảng 3.7 Mưa ngày lớn thời kỳ 1977 – 20 Bảng 3.8 Các thông số đầu vào dùng để so sán Bảng 3.9 Kết phân tích hệ số an toàn mẫu mưa YBảng 4.1 Biện pháp xử lý tình thế, tạm thời để đảm bảo giao thông Bảng 4.2 Biện pháp thiết kế biền vững hóa Bảng 4.3 Biện pháp thiết kế kiên cố hóa Bảng 4.4.Một số giải pháp cụ thể MỞ ĐẦU Tính cấp thiết nghiên cứu Quảng Nam tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ, có địa hình nghiêng dần từ Tây sang Đơng, hình thành ba kiểu địa hình rõ rệt vùng núi cao phía Tây, vùng trung du vùng đồng ven biển phía Đơng Quảng Nam có hệ thống giao thông phát triển, đặc biệt vùng miền núi tỉnh Quảng Nam có nhiều tuyến đường giao thơng quan trọng qua đường Hồ Chí Minh, quốc lộ 14B, 14D, 14E, 40B, 24C tỉnh lộ 604, 604, 607, 609, 610, 611, 614, 615, 616, 617, 618 (mới cũ) 620 Đây tuyến giao thơng quan trọng, có ý nghĩa chiến lược khu vực miền Trung nói chung tỉnh Quảng Nam nói riêng Việc gia tăng dân số nhu cầu lại người dân tăng cao, từ phải xây dựng, nâng cấp mở thêm tuyến đường để thuận tiện giao thông lại khu vực Tuy nhiên, từ phát sinh nhiều vần đề tai biến môi trường đe dọa hoạt động ổn định cơng trình Một vấn đề tượng trượt lở mái ta luy gây biến dạng phá huỷ đường Hiện điểm có nguy ổn định gia cố nhiều biện pháp khác thay đổi mái dốc, xây tường chống giữ, thoát nước mặt nước ngầm, làm lớp phủ bề mặt Như biết, trượt lở xảy điều kiện cân khối đất đá mái dốc bị phá hủy Nguyên nhân gây trượt độ bền đất đá bị giảm đi, trạng thái ứng suất mái dốc bị thay đổi theo chiều hướng bất lợi, hai nguyên nhân Theo Lomtadze [9], nguyên nhân gây trượt thường là: tăng cao độ dốc mái dốc cắt xén, khai đào xói lở, thi công mái dốc; giảm độ bền đất đá biến đổi trạng thái vật lí tẩm ướt, trương nở, giảm độ chặt, phong hoá, phá huỷ kết cấu tự nhiên, tượng từ biến đất đá; tác động áp lực thuỷ tĩnh thuỷ động lên đất đá, gây nên biến dạng thấm (xói ngầm, chảy trơi, biến thành trạng thái cát chảy v.v.); biến đổi trạng thái ứng suất đất đá đới hình thành mái dốc thi cơng mái dốc; tác động bên ngồi chất tải mái dốc, địa chấn vi địa chấn, v.v Mỗi nguyên nhân riêng biệt kể làm cân khối đất đá mái dốc, thông thường tác động đồng thời số nguyên nhân Ở Việt Nam vấn đề trượt lở bờ dốc tượng phổ biến, đặc biệt tỉnh miền núi Trượt lở bờ dốc thường có liên quan chặt chẽ đến yếu tố tự nhiên địa chất, địa hình, khí hậu, lớp phủ thực vật hoạt động nhân sinh Hiện tượng trượt lở xảy đặc biệt nghiêm trọng vào mùa mưa lũ, thường gây thiệt hại ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển kinh tế xã hội mà cịn đe doạ đến tính mạng người Do ảnh hưởng biến đổi khí hậu, thập kỷ gần đây, thời tiết có diễn biến bất thường phức tạp Các bão áp thấp nhiệt đới di chuyển vào nước ta thường xuyên, gây nhiều hậu nghiêm trọng đặc biệt với tỉnh miền Trung nói chung tỉnh Quảng Nam nói riêng Để làm sáng tỏ chất, quy luật phát sinh, phát triển trượt lở đất đá mái dốc, từ đề xuất giải pháp phịng chống thích hợp nhằm hạn chế tối đa hậu tượng trên, học viên lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu nguyên nhân, điều kiện hỗ trợ đề xuất giải pháp giảm thiểu tai biến trượt lở đất đá số tuyến đường giao thông miền núi tỉnh Quảng Nam” Mục tiêu nội dung nghiên cứu Xác định nguyên nhân điều kiện tác động phát sinh, phát triển quán trình trượt lở đất đá mái dốc tuyến đường giao thông vùng miền núi tỉnh Quảng Nam Đề xuất biện pháp xử lý phù hợp giảm thiểu tai biến trượt lở đất đá Nghiên cứu kiểu cấu trúc địa chất, tính chất lý địa chất cơng trình đất đá cấu tạo nên sườn dốc Nghiên cứu đánh giá lịch sử trượt xảy ra, giải pháp cơng nghệ phịng chống áp dụng khu vực Phân tích nguyên nhân dẫn đến tai biến trượt lở khu vực nghiên cứu Đánh giá nhân tố tác động đến tai biến trượt lở khu vực nghiên cứu Đề xuất giải pháp khoa học cơng nghệ phịng chống trượt hiệu Nội dung luận văn bao gồm: Mở đầu Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu Chương 2: Cơ sở tài liệu phương pháp nghiên cứu Chương 3: Hiện trạng nguyên nhân trượt lở dọc tuyến đường 40B Hồ Chí Minh tỉnh Quảng Nam Chương 4: Các giải pháp phòng chống trượt lở tuyến đường 40B Hồ Chí Minh tỉnh Quảng Nam Kết luận Tài liệu tham khảo ... NGUYỄN NGỌC LINH NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN, ĐIỀU KIỆN HỖ TRỢ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TAI BIẾN THIÊN NHIÊN TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ TẠI MỘT SỐ TUYẾN ĐƯỜNG GIAO THÔNG MIỀN NÚI TỈNH QUẢNG NAM Chuyên ngành:... phát triển quán trình trượt lở đất đá mái dốc tuyến đường giao thông vùng miền núi tỉnh Quảng Nam Đề xuất biện pháp xử lý phù hợp giảm thiểu tai biến trượt lở đất đá Nghiên cứu kiểu cấu trúc địa... kiện hỗ trợ đề xuất giải pháp giảm thiểu tai biến trượt lở đất đá số tuyến đường giao thông miền núi tỉnh Quảng Nam? ?? Mục tiêu nội dung nghiên cứu Xác định nguyên nhân điều kiện tác động phát sinh,