Nghiên cứu, đánh giá các nguyên nhân gây trượt lở dọc tuyến đường giao thông huyện côn đảo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thu Hiên NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY TRƢỢT LỞ DỌC TUYẾN ĐƢỜNG GIAO THÔNG HUYỆN CÔN ĐẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thu Hiên NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY TRƢỢT LỞ DỌC TUYẾN ĐƢỜNG GIAO THÔNG HUYỆN CÔN ĐẢO Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 60440201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Chu Văn Ngợi Hà Nội – Năm 2014 ii MỤC LỤC Lời cảm ơn ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .3 Cấu trúc luận văn Chƣơng ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý phạm vi nghiên cứu .4 1.1.2 Địa hình, địa mạo 1.1.3 Khí hậu 1.1.4 Hải văn - Thủy văn .7 1.1.5 Đặc điểm địa chất 1.1.5.1 Địa tầng 1.1.5.2 Kiến tạo 10 1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 16 1.2.1 Dân cư 16 1.2.2 Tổ chức hành 17 1.2.3 Kinh tế 17 1.2.4 Giáo dục – Y tế 20 1.2.5 Cơ sở hạ tầng mức sống dân cư 22 i Chƣơng LỊCH SỬ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Lịch sử nghiên cứu tai biến trƣợt lở 26 2.1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu trượt lở giới 29 2.1.2 Tình hình tai biến trượt lở Việt Nam [2; 11] 33 2.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu 38 2.2.1 Một số phương pháp địa chất áp dụng nghiên cứu tai biến trượt lở38 2.2.2 Phương pháp tổng hợp, phân tích, đánh giá tài liệu 45 2.2.3 Phương pháp khảo sát thực địa 46 2.2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 47 2.2.5 Phương pháp đánh giá trạng tai biến 49 2.2.6 Phương pháp đánh giá trọng số thành lập đồ phân vùng, dự báo trượt lở 54 Chƣơng PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN TRƢỢT LỞ 60 3.1 Hiện trạng trƣợt lở 60 3.2 Đánh giá phân tích nguyên nhân trƣợt lở 66 3.2.1 Đánh giá nguy trượt lở 66 3.2.2 Phân vùng tai biến đánh giá nguyên nhân trượt lở 87 Kết luận 93 Tài liệu tham khảo 94 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Vị trí địa lý phạm vi vùng nghiên cứu Hình 1.2.a Địa hình Cơn Đảo mơ tả tranh họa sĩ người Pháp vẽ vào cuối kỷ 19 Hình 1.2.b Tồn cảnh địa hình Cơn Đảo chụp từ cao Hình 1.3 Sơ đồ địa hình Cơn Đảo Hình 1.4 Bản đồ địa chất Côn Đảo [1] Hình 1.5 Sơ đồ đứt gãy có liên quan đến khu vực nghiên cứu 11 Hình 1.6 Hệ thống đứt gãy-khe nứt kiến tạo phương TB-ĐN Côn Đảo 13 Hình 1.7 Hệ thống đứt gãy-khe nứt kiến tạo phương ĐB-TN Cơn Đảo 14 Hình 1.8 Hệ thống đứt gãy-khe nứt kiến tạo phương Á Kinh Tuyến tạiCơn Đảo 14 Hình 1.9 Hệ thống đứt gãy-khe nứt kiến tạo phương Á Vỹ Tuyến Côn Đảo .15 Hình 1.10 Hoạt động sóng biển tạo thành hang động quanh đảo 15 Hình 1.11 Sân bay Côn Sơn 23 Hình 1.12 Cảng Bến Đầm 23 Hình 2.1 Thảm họa trượt Aberfan (south Wales, Anh) năm 1966 [29] 31 Hình 2.2 Biểu đồ số vụ trượt lở tử vong từ năm 1975 đến 2000 số quốc gia giới (Nguồn: sở liệu CRED) [25] 31 Hình 2.3 Hiện trạng đá đổ thị trấn Frank (Canada) 32 Hình 2.4 Trượt lở xảy Nova Friburgo, Brazil tháng năm 2011 33 Hình 2.5 Trượt lở tuyến đường giao thôn Thổ Nhĩ Kỳ năm 2011 33 Hình 2.6 Trươṭ lởtaluy dương theo măṭlớp ởYên Châu 36 Hình 2.7 Trượt taluy gây ách tắc giao thông 36 iii Hình 2.8 Trươṭ đátheo măṭlớp Mường Phăng 36 Hình 2.9 Trươṭ đátheo măṭlớp đèo Tằng Quái 36 Hình 2.10 Cảnh đá trượt, đổởBản Ve 37 Hình 2.11 Cảnh đá đổ mỏ Rú Mốc 37 Hình 2.12 Cảnh đổ sập đá mỏ Hoc Trum 37 Hình 2.13 Sườn dốc thành phần sét chủ yếu có nguy sụp đổ nhanh chóng, đặc biệt có mưa bổ sung làm bão hịa nước tầng cát kết phía (A) Khi trượt, lớp sét đóng vai trị mặt trượt đồng thời chất bơi trơn (B) [23] 39 Hình 2.14 Sườn dốc khơng có đường nước 42 Hình 2.15 Sự biến đổi hệ số an tồn theo góc dốc sườn 43 Hình 2.16 Sườn dốc có nguy trượt cao có mặt tượng tách phiến 44 Hình 2.17.Bốn kiểu trượt thường gặp hình thái lưới chiếu cực đặc trưng 49 Hình 2.18 Mối quan hệ đặc điểm cấu trúc sườn dốc phương tuyến đường sườn dốc cấu thành từ dá phân lớp phân phiến tạo nên bề mặt gián đoạn sườn dốc 51 Hình 2.19 Phép thử Markland phá hủy phẳng sử dụng vector độ dốc 51 Hình 2.20 Phép thử Markland phá hủy dạng nêm, vòng tròn lớn vượt qua trung tâm tập hợp vector dốc 53 Hình 2.21 Phân tích động học đổ lở 53 Hình 2.22 Mơ hình lưới chiếu phân tích đổ lở [27] 54 Hình 3.1 Sơ đồ tuyến khảo sát thực địa 61 Hình 3.2 Trượt lở xảy taluy dương đường từ góc Đơng Nam đảo cảng Bến Đầm 62 Hình 3.3 Điểm xảy trượt gần Bến Đầm 62 iv Hình 3.4 Điểm trượt CD.6 với quy mô nhỏ đường từ Bến Đầm trung tâm thị trấn 63 Hình 3.5 Những khối đá vụn lưu giữ mép đường sau xảy trượt 64 Hình 3.6 Những khối tảng lưu giữ chân sườn sau xảy đổ lở khu vực gần sân bay Cỏ Ống 65 Hình 3.7 Ảnh chụp mặt nằm ngang CĐ thể trượt bằng trái 66 Hình 3.8 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.1 thể mơ hình chiếu 67 Hình 3.9 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.2 thể mơ hình chiếu 67 Hình 3.10 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.3 thể mơ hình chiếu 68 Hình 3.11 Các hệ khe nứt phân cắt sườn thành khối tảng 69 Hình 3.12 Thông số sườn dốc mặt phá hủy CD.4 thể mơ hình lưới chiếu 69 Hình 3.13 Thông số sườn dốc mặt phá hủy CD.5 thể mơ hình lưới chiếu 70 Hình 3.14 Những mặt phá hủy làm tính ổn định sườn dốc 71 Hình 3.15 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.6 thể mơ hình lưới chiếu 71 Hình 3.16 Hệ thống khe nứt phân cắt sườn thành khối tảng lớn gây nguy hiểm 72 Hình 3.17 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.8 thể mơ hình lưới chiếu 72 Hình 3.18 Nguy trượt, đổ lật phá hủy sườn dốc CD.8 73 v Hình 3.19 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.10 thể mơ hình lưới chiếu 74 Hình 3.20 Hệ thống khe nứt phân cắt sườn thành khối nguy trượt theo mặt lớp 75 Hình 3.19 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.12 thể mơ hình lưới chiếu 75 Hình 3.20 Hệ khe nứt cắm đứng vào có nguy gây đổ lở 76 Hình 3.21 Sườn bị phân cắt thành khối có nguy trượt theo mặt phá hủy 76 Hình 3.24 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.13 thể mơ hình lưới chiếu 76 Hình 3.25 Taluy dương bên phải hệ cắm đứng 77 Hình 3.26 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy taluy phải CD.14 thể mô hình lưới chiếu 77 Hình 3.27 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy taluy trái CD.14 thể mơ hình lưới chiếu 78 Hình 3.27 Taluy hai ben đường vách dốc đứng có nguy trượt đổ lở cao .79 Hình 3.28 Taluy vách dốc đứng bị phân cắt chịu áp lực tải trọng lớn 79 Hình 3.30 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.15 thể mô hình lưới chiếu 80 Hình 3.31 Nguy trượt đổ lở cao hệ thống khe nứt cắt phân bố mật độ cao 80 Hình 3.32 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.16.1 thể mơ hình lưới chiếu 81 Hình 3.33 Hệ khe nứt cắm đứng gây đổ lật 82 Hình 3.34 Taluy dốc đứng bị phân cắt thành khối lớn có nguy gây đổ lật 82 vi Hình 3.35 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.16.2 thể mơ hình lưới chiếu 82 Hình 3.36 Taluy dốc đứng hệ khe nứt dốc cắm ngược hướng có nguy gây đổ lật 83 Hình 3.37 Taluy dương với hệ khe nứt thẳng đứng hệ phân cắt cắm vào bị phong hóa mạnh 83 Hình 3.38 Thơng số sườn dốc mặt phá hủy CD.17 thể mơ hình lưới chiếu 84 Hình 3.39 Các hệ khe nứt phân cắt sườn thành nhiều khối, phá hủy tính bền vững sườn dốc 84 Hình 3.40 Sườn dốc bị phân cắt mạnh, áp lực tải trọng cao có khả đổ, lăn 85 Hình 3.41 Sườn cấu tạo từ vật liệu gắn kết có khả đổ lở lăn 86 Hình 3.42 Taluy âm bền vững có khả trượt sạt lở 87 Hình 3.43 Đoạn taluy dương kè giảm nguy trượt tuyến đường giao thông Côn Đảo 89 Hình 3.44 Sơ đồ trạng trượt lở dọc tuyến đường giao thơng huyện Cơn Đảo 90 Hình 3.45 Sơ đồ phân bố nguy kiểu trượt lở dọc tuyến đường hun Cơn Đảo 91 Hình 3.46 Sơ đồ phân vùng nguy tai biến trượt lở dọc tuyến đường giao thông huyện Côn Đảo vii 92 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Diện tích, dân số mật độ dân số năm 2013 Bảng 1.2 Thay đổi dân số trung bình qua năm (Đ/v: người) Bảng 1.3 Diện tích sản lượng lương thực có hạt Bảng 1.4 Diện tích lúa năm (ha) (tính đến 2013) Bảng 1.5 Giá trị sản xuất lâm nghiệp theo giá hành (Tỷ đồng) Bảng 1.6 Giá trị sản xuất thuỷ sản theo giá hành (Tỷ đồng) Bảng 1.7 Tổng hợp số trường mầm non, số giáo viên học sinh trường mầm non (Đ/v: Trường) Bảng 1.8 Tổng hợp số trường trung học năm học 2013 - 2014 Bảng 1.9 Cơ sở vất chất y tế Bảng 2.1 Những kích cỡ hạt ứng với giá trị góc ma sát cho loại đá có thành phần không đồng (Branton 1973 ; Jaeger and Cook 1976) [20] Bảng 2.2 Giá trị góc ma sát số loại đá (theo Hoek Bray, 1981) [23] Bảng 2.3 Giá trị góc ma sát số loại đá thu từ thí nghiệm phịng thí nghiệm, Andre Johan Geertsema, 2003 [22] Bảng 2.4 Tổng hợp thang điểm đánh giá yếu tố gây trượt [21] Bảng 2.5 Thang điểm chi tiết đánh giá yếu tố gây trượt [21] Bảng 2.6 Thang điểm phân vùng đới trượt [21] Bảng 3.1 Bảng phân hạng mức độ nguy tai biến cho tuyến đường giao thông viii Hình 3.44 Sơ đồ trạng trượt lở dọc tuyến đường giao thơng huyện Cơn Đảo 90 Hình 3.45 Sơ đồ phân bố nguy kiểu trượt lở dọc tuyến đường hun Cơn Đảo 91 Hình 3.46 Sơ đồ phân vùng nguy tai biến trượt lở dọc tuyến đường giao thông huyện Côn Đảo 92 Kết luận Cơn Đảo có cấu trúc địa chất đơn giản Tầng móng cấu tạo từ đá magma Mezozoi thuộc hệ tầng Đèo Bảo Lộc (J đbl), phức hệ Định Quán (-vJ3 đq1), hệ tầng Nha Trang (K nt), phức hệ Đèo Cả ( K đc3) Tầng phủ cấu tạo từ thành tạo Pliocen - Đệ Tứ với bề dầy mỏng Côn Đảo thuộc khối nâng Côn Sơn, có cấu trúc khối tảng rõ rệt, với đặc điểm vận động tân kiến tạo phân dị Đặc điểm phá hủy kiến tạo thể phân dị rõ rệt: Mũi Cá Mập Mũi Tà Bê thành tạo địa chất bị dập vỡ với mực độ cao, trải qua pha nén ép căng giãn Phần tây bắc đảo, thành tạo địa chất bị dập vỡ yếu với Hoạt động kiến tạo diễn phức tạp, phân cắt rõ rệt tạo địa hình sườn dốc kéo dài huyện Cơn Đảo Đặc điểm địa tiềm ẩn nguy trượt lở cao Kết nghiên cứu xác lập nguy trượt lở dọc tuyến đường Côn Đảo theo cấp: - Nguy cao: đoạn đông – bắc (gần Mũi Tà Bê, Mũi Chin Chim, đông – nam đảo (gần Mũi Cá Mập), phía nam đảo (đoạn cảng Bến Đầm Mũi Cá - Nguy trung bình: đoạn xung quang khu vực Bến Đầm rải rác số điểm nhỏ lẻ gần mũi Cá Mập, nằm xen kẽ với đoạn có nguy trượt lở cao Nguy thấp: đoạn gần sân bay Côn Sơn trung tâm thị trấn Côn Đảo Nhằm đảm bảo an tồn giao thơng đảo vị trí có nguy trượt lở cao phải có biển cảnh báo Đồng thời, áp dụng biện pháp cơng trình giảm thiểu phịng tránh thiệt hại trượt lở gây nên như: hạ thấp taluy, gia cố taluy (kè áp mái), 93 Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng Việt [1] Cục địa chất Việt Nam, Thuyết minh đồ địa chất khoáng sản Việt Nam, tỷ lệ 1: 200.000 Tờ Trà Vinh - Côn Đảo, 1995 [2] Cục Địa chất khoáng sản Việt Nam Địa chất tài nguyên Việt Nam, 2009 [3] Bùi Quang Dũng Nghiên cứu biến động đường bờ biển phục vụ quản lý tai biến xói lở tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Báo cáo luận văn thạc sĩ chuyên ngành sử dụng bảo vệ tài nguyên môi trường, 2012 [4] Trần Tuấn Dũng, 2011 Nghiên cứu cấu trúc đới chuyển tiếp vỏ lục địa vỏ đại dương Biển Đông Đề tài cấp sở Viện ĐC&ĐVLB [5] Vũ Cao Minh Báo cáo tóm tắt “Nghiên cứu thiên tai trượt lở Việt Nam”, 2000 [6] Nha Địa dư Quốc gia Việt Nam, Bản đồ địa hình tờ Cơn Sơn, Việt Nam, tỷ lệ 1: 50.000, 1969 [7] Chu Văn Ngợi nnk Đánh giá nguy tai biến trượt lở dọc tuyến đường 4D sở nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc địa chất địa hình Đề tài QG 05-29, 2006 [8] Chu Văn Ngợi, Tạ Trọng Thắng, Vũ Văn Tích, Nguyễn Ngọc Trực, Lường Thị Thu Hoài Biến dạng kiến tạo Kainozoi vấn đề trượt lở Tây Bắc Tuyển tập cơng trình khoa học Hội thảo khoa học toàn quốc Tai biến địa chất giải pháp phòng chống NXB Xây dựng, Hà Nội [9] Chu Văn Ngợi Xác định nguyên nhân, chế, yếu tốc ảnh hưởng đến trình diễn biễn cửa sông biến động đường bờ biển vùng nghiên cứu Thuôcc̣ đềtài : Nghiên cứu sởkhoa hocc̣ vàđềxuất giải pháp tổng thểổn đinḥ vùng bờbiển Nam Đinḥ từ cửa Ba Laṭđến cửa Đáy , TS Nguyêñ Khắc Nghia làm chủ nhiệm, 2012 [10] Chu Văn Ngợi nnk Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá đề xuất giải pháp giảm thiểu tác hại số loại tai biến địa chất khu vực hạ lưu đập thủy điện Hịa Bình (từ Hịa Bình đến Sơn Tây)” Mã số QG.11-25, 2013 94 [11] Chu Văn Ngợi, 2013 Tai biến thiên nhiên NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [12] Phạm Văn Ninh nnk Biển Đơng (tập 2: Khí tượng, thủy văn, Động lực biển) NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ [13] Phùng Văn Phách nnk Đặc điểm cấu trúc kiến tạo địa động lực khu vực Côn Đảo phụ cận Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam “Nghiên cứu cấu trúc-kiến tạo địa động lực đại khu vực đồng bằng Sông Cửu Long nhằm nâng cao khả thích ứng giảm thiểu thiệt hại bối cảnh mực nước biển dâng cao”, 2010-2011 [14] Trần Anh Tuấn Đánh giá biến động lớp phủ rừng huyện Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu bằng công nghệ Viễn thám GIS Báo cáo luận văn thạc sĩ chuyên ngành địa chính, 2012 [15] Tạ Trọng Thắng, Nguyễn Văn Hướng, Chu Văn Ngợi, Vũ Văn Tích Các đới xiết trượt phát triển dọc quốc lộ hai đập thủy điện Hịa Bình Sơn La vấn đề tai biến địa chất liên quan Tc Các khoa học Trái đất, số (T30), 243 - 250 [16] Vũ Văn Tích, Chu Văn Ngợi, Lường Thị Thu Hồi Đặc điểm thạch cấu trúc nguy tai biến trượt lở khu vực Mường Lay, Điện Biên Tuyển tập cơng trình khoa học Hội nghị Khoa học Trường ĐHKHTN, 2010 [17] Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Uyên, 2011 Phòng chống trượt lở đất đá bờ dốc – mái dốc NXB Xây dựng [18] Nam TT Kỹ thuật Môi trường (CEE) - Cty Tài nguyên Môi trường Việt Báo cáo đánh giá mức độ tổn thương tài nguyên - môi trường huyện Côn Đảo Dự án thành phần “Điều tra, đánh giá tổng hợp mức độ tổn thương tài nguyên - môi trường vùng biển đới ven biển Việt Nam, đề xuất giải pháp quản lý phát triển bền vững”, 2006 [19] Lê Triều Việt nnk Đặc điểm dập vỡ kiến tạo, hoạt động đứt gãy trạng thái địa động lực vùng quần đảo Côn Đảo Tạp chí Địa chất, loạt A, số 336 - 337, 7-10/2013, tr61-69 95 Tài liệu tiếng Anh [20] A Keith Turner, Robert L Schuster, editors Landslide investigation and mitigation National Academy of Science, US, 1996 [21] Anbalagan, R (1992) "Landslide hazard evaluation and zonation mapping in móntainóus terrain", Engineering Geology, Elseviers, Amsterdam, 32, pp 269-277 [22] Andre Johan Geertsema, 2003 The shear strength of rock joints with special reference to dam foudations, Chapter four - Results of the investigation PhD Thesis of Engineering Geology, University of Pretoria, South Africa [23] C F Watts, PhD, CPG Engineering Geologist, Daniel R Gilliam, Marc D Hrovatic, Han Hong, 2003 User‟ manual RockPack III for Windows, Rock slope stability Computerized Analysis PACKage [24] Edwin L Harp, David K Keefer, Hiroshi P Sato, Hiroshi Yagi, 2010 Landslide inventories: The essential part of seismic landslide hazard analyses Engineering Geology (2010), doi: 10.106/j.enggeo.2010.06.013 [25] Keith Smith, 2004 Environmental hazards – Assessing risk and reducing disaster Fourth edition, Taylor & Francis e-Library [26] Lomtadze, 1982 Địa chất cơng trình – Địa chất động lực cơng trình NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp [27] R Anbalagan, Bhoop Singh, D Chakraborty, Atul Kohli A field manual for landslide investigation A publication of Department of science and technology government of India, 2007 Tài liệu khác http://news.bbc.co.uk/onthisday/hi/witness/october/21/newsid_3194 000/31948 [28] [29] http://www.alangeorge.co.uk/aberfandisaster.htm [30] http://en.wikipedia.org/wiki/Quebec_rockslide 96 PHỤ LỤC 97 98 99 100 101 ... trượt lở Xác định nguyên nhân gây trượt lở dọc tuyến đường giao thông huyện Côn Đảo giao Đề xuất giải pháp giảm thiểu tai biến dọc tuyến đường thông Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu trượt lở dọc. .. giao thông huyện Côn Đảo 90 Hình 3.45 Sơ đồ phân bố nguy kiểu trượt lở dọc tuyến đường huyên Côn Đảo 91 Hình 3.46 Sơ đồ phân vùng nguy tai biến trượt lở dọc tuyến đường giao thông huyện Côn Đảo. .. tài nghiên cứu tai biến địa chất hạn chế Xuất phát từ lý nêu trên, học viên lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu, đánh giá nguyên nhân gây trượt lở dọc tuyến đường giao thông huyện Côn Đảo? ?? Mục tiêu nghiên