Nghiên cứu đánh giá ổn định và thiết lập trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động khối trượt ở khu vực trung tâm thị trấn cốc pải huyện xín mần tỉnh hà giang

NGUYỄN TRUNG KIÊN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - - NGUYỄN TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG KHỐI TRƯỢT Ở KHU VỰC TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI – HUYỆN XÍN MẦN – TỈNH HÀ GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2012 HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - - NGUYỄN TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG KHỐI TRƯỢT Ở KHU VỰC TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI – HUYỆN XÍN MẦN – TỈNH HÀ GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT - - NGUYỄN TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG KHỐI TRƯỢT Ở KHU VỰC TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI – HUYỆN XÍN MẦN – TỈNH HÀ GIANG Chuyên ngành: Địa chất cơng trình Mã số: 60.44.65 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Tô Xuân Vu HÀ NỘI - 2012 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các tài liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, kết cuối nêu luận văn chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Tơi xin chịu trách nhiệm lời khai Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2012 TÁC GIẢ Nguyễn Trung Kiên ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG ix DANH MỤC CÁC ẢNH x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG TRƯỢT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC, CẢNH BÁO TRƯỢT 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát sinh, phát triển trượt 1.2 Cơ chế động lực trình trượt 1.2.1 Cơ chế trình trượt 1.2.2 Động lực trình trượt 1.3 Các phương pháp quan trắc, cảnh báo trượt 1.4 Nghiên cứu trượt thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 12 1.4.1 Tình hình nghiên cứu trượt lở thị trấn Cốc Pài 12 1.4.3 Các giải pháp phòng chống trượt áp dụng 13 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH KHỐI TRƯỢT TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG 15 2.1 Hiện trạng khối trượt khu vực nghiên cứu 16 2.2 Các yếu tố thúc đẩy trình phát triển trượt 18 2.2.1 Đặc điểm khí hậu 18 2.2.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 20 2.2.3 Q trình phong hóa 22 2.2.4 Đặc điểm địa chất thủy văn 28 2.2.5 Tính chất lý mức độ ổn định đất đá điều kiện bão hòa nước 30 2.2.6 Các hoạt động kinh tế - cơng trình người 40 2.3 Nguyên nhân, chế hình thành trượt khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài 41 2.3.1 Phân tích nguyên nhân gây trượt 41 2.3.2 Cơ chế hình thành trượt 43 2.3.3 Đánh giá mức độ ổn định khối trượt 46 iii 2.3.4 Kiến nghị giải pháp giữ ổn định khối trượt 53 CHƯƠNG THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG Ở TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG 56 3.1 Lựa chọn phương pháp quan trắc cảnh báo trượt khối trượt nghiên cứu 57 3.2 Xây dựng trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động 57 3.2.1 Nguyên lý chung hệ thống quan trắc cảnh báo trượt tự động 57 3.2.2 Qui trình công nghệ xây dựng trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động 58 3.3 Tiến hành xây dựng trạm quan trắc khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài 69 3.3.1 Lựa chọn vị trí đặt trạm quan trắc 69 3.3.2 Địa tầng vị trí đặt trạm quan trắc 72 3.3.3 Xác định chuyển vị ngang máy xách tay để lắp đặt cảm biến đo chuyển vị ngang 74 3.3.3 Lắp đặt cảm biến đo chuyển vị ngang loại cố định 78 3.3.4 Lắp đặt thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng Piezometer 80 3.3.5 Lắp đặt thiết bị ghi đo tự động 81 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KHAI THÁC SỐ LIỆU QUAN TRẮC TRƯỢT TỰ ĐỘNG 83 4.1 Hệ thống thu thập số liệu 83 4.2 Phân tích số liệu quan trắc ban đầu 92 4.2.1 Số liệu mưa 92 4.2.2 Quan hệ lượng mưa áp lực nước lỗ rỗng 93 4.2.3 Quan hệ lượng mưa dịch chuyển cảm biến 98 4.2.4 Quan hệ áp lực nước lỗ rỗng dịch chuyển cảm biến 101 4.2.5 Số liệu nhiệt độ 101 4.3 Đánh giá khả hoạt động mở rộng trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động 102 4.3.1 Đánh giá khả hoạt động trạm 102 4.2.2 Khả mở rộng trạm quan trắc cảnh báo 103 KẾT LUẬN 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU ĐƠN VỊ a1-2 cm2/kG B C GIẢI THÍCH Hệ số nén lún cấp 1-2 kG/cm2 Độ sệt kG/cm2 Lực dính kết CB1 Cảm biến CB2 Cảm biến Cbh5h kG/cm2 Lực dính kết đất trạng thái bão hịa Cbh24h kG/cm2 Lực dính kết đất trạng thái bão hòa 24 Cbh96h kG/cm2 Lực dính kết đất trạng thái bão hịa 96 Cmùa mưa kG/cm2 Lực dính kết đất vào mùa mưa Cmùa khơ kG/cm2 Lực dính kết đất vào mùa khô Chỉ số nén lún Cc Thiết bị ghi đo tự động CR1000 Lực dính kết thí nghiệm nén trục Cu kG/cm Cv cm/s Hệ số cố kết d mm Độ lệch cảm biến Dtđ T/m2 Áp lực nước thủy động ĐCCT Địa chất công trình Hệ số rỗng e E0 kG/cm2 Mơ đun tổng biến dạng f Hệ số góc ma sát F Hệ số an tồn khối trượt ĐB Đơng Bắc ĐN Đơng Nam G % Độ bão hịa IP % Chỉ số dẻo K cm/s Hệ số thấm L m Chiều dài cung trượt đơn vị v KÝ HIỆU ĐƠN VỊ GIẢI THÍCH Lỗ khoan LK N % Pc kG/cm2 Độ trương nở Áp lực tiền cố kết Pz1 Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng Piezometer Pz2 Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng Piezometer R0 kG/cm2 Sức chịu tải quy ước TB Tây bắc TN Tây nam Ủy ban nhân dân UBND W % Độ ẩm WL % Giới hạn chảy WP % Giới hạn dẻo v m3 Thể tích φ độ Góc ma sát mùa mưa độ Góc ma sát đất vào mùa mưa mùa khơ độ Góc ma sát đất vào mùa khơ bh5giờ độ Góc ma sát đất trạng thái bão hòa bh24giờ độ Góc ma sát đất trạng thái bão hịa 24 bh96giờ độ Góc ma sát đất trạng thái bão hòa 96 u độ Góc ma sát thí nghiệm nén trục  độ Góc dốc địa hình γ g/cm3 Khối lượng thể tích tự nhiên c g/cm3 Khối lượng thể tích khơ γS g/cm3 Khối lượng riêng vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát động lực phát triển trình trượt Hình 2.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 15 Hình 2.2 Quy mơ khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài - huyện Xín Mần - tỉnh Hà Giang 17 Hình 2.3 Lượng mưa theo tháng trạm Xín Mần từ năm 2000 đến 2009 19 Hình 2.4 Mặt trung tâm thị trấn Cốc Pài - huyện Xín Mần - tỉnh Hà Giang 21 Hình 2.5 Mặt cắt địa hình qua khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài 22 Hình 2.6 Mặt cắt vỏ phong hóa khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài 24 Hình 2.7 Dao động độ sâu mực nước ngầm LK1 từ ngày 1/1/2010 đến 29/8/2010 28 Hình 2.8 Dao động độ sâu mực nước ngầm LK2 từ ngày 1/1/2010 đến 29/8/2010 28 Hình 2.9 Mặt cắt ĐCCT qua hố khoan 1, 31 Hình 2.10 Sơ đồ biểu diễn lực tác động lên khối trượt 41 Hình 2.11 Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát c) lực kết dính theo chiều sâu hố khoan 44 Hình 2.12 Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát c) lực kết dính theo chiều sâu hố khoan 44 Hình 2.13 Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát c) lực kết dính theo chiều sâu hố khoan 45 Hình 2.14 Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát c) lực kết dính theo chiều sâu hố khoan 46 Hình 2.15 Mặt cắt dùng để kiểm toán khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài - huyện Xín Mần - tỉnh Hà Giang 47 Hình 2.16 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái tự nhiên theo phương pháp Bishop Hệ số ổn định Fs = 1.549 48 Hình 2.17 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái tự nhiên theo phương pháp Janbu Hệ số ổn định Fs = 1.414 49 Hình 2.18 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái tự nhiên theo phương pháp Ordinary Hệ số ổn định Fs = 1.412 49 Hình 2.19 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái bão hòa theo phương pháp Bishop Hệ số ổn định Fs = 1.237 50 vii Hình 2.20 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái bão hòa theo phương pháp Janbu Hệ số ổn định Fs = 1.142 50 Hình 2.21 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái bão hòa theo phương pháp Ordinary Hệ số ổn định Fs = 1.139 51 Hình 2.22 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái bão hòa 24 theo phương pháp Bishop Hệ số ổn định Fs = 1.060 51 Hình 2.23 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái bão hòa 24 theo phương pháp Janbu Hệ số ổn định Fs = 0.981 52 Hình 2.24 Kết tính tốn hệ số ổn định trượt khối trượt trạng thái bão hòa 24 theo phương pháp Ordinary Hệ số ổn định Fs = 0.970 52 Hình 2.25 Dốc nước tiêu cuối dốc 54 Hình 2.26 Bậc nước kênh tách nước 54 Hình 2.27 Tiêu cuối kênh tách nước 54 Hình 3.1 Tương tác gữa ống vách đo chuyển vị ngang dịch trượt đất 60 Hình 3.2 Mặt cắt thể đầu dị đo nghiêng ống vách 60 Hình 3.3 Qui trình lắp đặt ống vách đo nghiêng (chuyển vị ngang) hố khoan 61 Hình 3.4 Phương pháp tính tốn độ lệch độ lệch lũy tích 62 Hình 3.5 Nguyên tắc tính tốn dịch chuyển cấu tạo hệ thống đo chuyển vị ngang loại cố định hố khoan 63 Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) loại dây rung 64 Hình 3.7 Qui trình lắp đặt đầu đo áp lực nước lỗ rỗng loại dây rung hố khoan 66 Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống liên lạc ghi đo tự động với máy tính quản lý số liệu mơ-đem điện thoại đường dây điện thoại 69 Hình 3.9 Mặt vị trí đặt trạm quan trắc cảnh báo trượt 70 Hình 3.10 Mặt cắt nơi đặt trạm quan trắc cảnh báo trượt 71 Hình 3.11 Cột địa tầng vị trí đặt trạm quan trắc 73 Hình 3.12 Đồ thị dịch chuyển lũy tích (mm) ngày 04/01/2010 so với ngày 03/01/2010 75 Hình 3.13 Đồ thị dịch chuyển lũy tích ngày 09/06/2010 so với ngày 03/01/2010 76 Hình 3.14 Đồ thị dịch chuyển lũy tích ngày 04/01/2010; 08/06/2010; 09/06/2010 ngày 14/09/2010 so với ngày 03/01/2010 77 Hình 3.15 Sơ đồ vị trí đặt thiết bị đo chuyển vị ngang 79 Lượng mưa (mm) 250 7.1 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 200 150 100 50 Áp lực Pz1 (m) 94 Thời gian Lượng mưa (mm) Áp lực Pz1 (mét cột nước) Hình 4.3 Quan hệ lượng mưa áp lực Piezometer từ ngày 15/09/2010 đến ngày 15/10/2010 16.5 16.4 200 16.3 16.2 16.1 16 150 100 15.9 15.8 15.7 50 Thời gian Lượng mưa (mm) Áp lực Pz2 Hình 4.4 Quan hệ lượng mưa áp lực Piezometer từ ngày 15/09/2010 đến ngày 15/10/2010 Áp lực Pz2 (m) Lượng mưa (mm) 250 95 250 18 16 14 12 150 10 100 Áp lực Pz1, (m) Lượng mưa (mm) 200 50 0 Thời gian Lượng mưa (mm) Áp lực Pz1 Áp lực Pz2 Hình 4.5 Quan hệ lượng mưa áp lực Piezometer từ ngày 15/09/2010 đến ngày 15/10/2010 Hình 4.5 thể mối tương quan tuyến tính áp lực nước lỗ rỗng hai vị trí đặt Piezometer Khi cường độ mưa lớn (trên 50mm) thời gian mưa dài (trên ngày) áp lực nước lỗ rỗng tăng cao Khi cường độ mưa nhỏ thời gian mưa ngắn áp lực nước lỗ rỗng tăng khơng đáng kể Nếu khơng mưa áp lực nước lỗ rỗng giảm, lượng giảm không lớn Như vậy, mưa áp lực nước lỗ rỗng có quan hệ thủy lực rõ ràng Hình 4.6 4.7 cho thấy thời gian trễ áp lực nước lỗ rỗng so với mưa khoảng đến Hình 4.10 thể thời gian trễ khoảng đến Khoảng thời gian phản ánh thực tế, mà mực nước cách mặt đất khoảng – 2m hố khoan quan trắc Khoảng cách làm cho nước mưa bổ xung cho nước đất khoảng thời gian ngắn Muốn xác định mối tương quan định lượng hai đại lượng cần phải có thêm số liệu bốc lưu lượng nước ngầm thoát khỏi khối trượt Lượng mưa (mm) 60 50 Khoảng trễ 40 Khoảng trễ 30 20 10 7.2 7.1 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 Áp lực Pz1 (m) 96 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 Giờ Lượng mưa (mm) Áp lực Pz1 (mét cột nước) Hình 4.6 Quan hệ lượng mưa áp lực Piezometer từ ngày 27/09/2010 đến 24 ngày 28/09/2010 (tổng 48giờ) 50 16.5 16.4 Khoảng trễ 16.3 40 Khoảng trễ 30 16.2 16.1 16 20 15.9 10 15.8 15.7 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 Giờ Lượng mưa (mm) Áp lực Pz2 (mét cột nước) Hình 4.7 Quan hệ lượng mưa áp lực Piezometer từ ngày 27/09/2010 đến 24 ngày 28/09/2010 (tổng 48giờ) Áp lực Pz2 (m) Lượng mưa (mm) 60 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 6.1 Áp lực Pz1 (m) 160 140 120 100 80 60 40 20 16.2 16.1 16 15.9 15.8 15.7 15.6 15.5 15.4 Áp lực Pz2 (m) Lượng mưa (mm) 97 Thời gian Lượng mưa (mm) Áp lực Pz1 (mét cột nước) Hình 4.8 Quan hệ lượng mưa áp lực Piezometer Lượng mưa (mm) từ ngày 01/07/2011 đến ngày 30/07/2011 160 140 120 100 80 60 40 20 Thời gian Lượng mưa (mm) Áp lực Pz2 (mét cột nước) Hình 4.9 Quan hệ lượng mưa áp lực Piezometer từ ngày 01/07/2011 đến ngày 30/07/2011 Lượng mưa (mm) 60 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 6.1 5.9 50 40 30 20 10 Áp lực Pz1 (m) 98 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 Giờ Lượng mưa (mm) Áp lực Pz1 (mét cột nước) Hình 4.10 Quan hệ lượng mưa áp lực Piezometer từ ngày 23/07/2010 đến 24 ngày 25/07/2010 (tổng 72 giờ) 4.2.3 Quan hệ lượng mưa dịch chuyển cảm biến Quan hệ lượng mưa dịch chuyển cảm biến thể qua biểu đồ hình 600 -0.5 500 400 -1 300 -1.5 200 -2 100 Thời gian Lượng mưa (mm) Dịch chuyển CB1 (mm) Hình 4.11 Biểu đồ lượng mưa, dịch chuyển cảm biến theo tháng từ tháng 9/2010 đến tháng 5/2012 May-12 Apr-12 Mar-12 Feb-12 Jan-12 Dec-11 Nov-11 Oct-11 Sep-11 Aug-11 Jul-11 Jun-11 May-11 Apr-11 Mar-11 Feb-11 Jan-11 Dec-10 Nov-10 -2.5 Oct-10 Sep-10 Lượng mưa (mm) 700 Dịch chuyển CB1 (mm) 4.11 hình 4.12 99 Trên biểu đồ hình 4.11 thấy cảm biến dịch chuyển âm, nghĩa dịch chuyển ngược với hướng trượt Đây giai đoạn đầu tương tác vách đo chuyển vị ngang khối trượt Đến giai đoạn sau, cảm biến dần chuyển sang giá trị dương Trên hình 4.11, cảm biến có xu hướng dịch chuyển giá trị đạt giá trị dương nhiều năm tới Tốc độ dịch chuyển cảm biến từ -1,96mm vào tháng 9/2010 đến -1,33mm vào tháng 5/2012 Như vậy, 21 tháng, khối trượt dịch chuyển 0,6mm Tốc độ chưa thể gây biến dạng địa hình Tốc độ dịch chuyển phụ thuộc vào lượng mưa Tháng tháng 10/2010, lượng mưa lớn làm cảm biến dịch chuyển nhanh từ -1,96mm đến -1,84mm Cảm biến dịch chuyển nhỏ từ tháng 11/2010 đến tháng 2/2010 từ -1,73mm đến -1,74mm, tháng có lượng mưa nhỏ 50mm Vào mùa mưa năm 2011 (tháng 7, 8, 10), cảm biến dịch chuyển từ -1,44mm -1,31mm Đến đầu năm 2012, dịch chuyển giữ mức 0.5 600 500 -0.5 400 -1 300 -1.5 200 -2 100 May-12 Apr-12 Mar-12 Feb-12 Jan-12 Dec-11 Nov-11 Oct-11 Sep-11 Aug-11 Jul-11 Jun-11 May-11 Apr-11 Mar-11 Feb-11 Jan-11 Dec-10 Nov-10 -2.5 Oct-10 Thời gian Lượng mưa (mm) Dịch chuyển CB1 (mm) Dịch chuyển CB2 (mm) Hình 4.12 Biểu đồ lượng mưa, dịch chuyển cảm biến 1, theo tháng từ tháng 9/2010 đến tháng 5/2012 Dịch chuyển CB1, (mm) 700 Sep-10 Lượng mưa (mm) -1,41mm 100 Trên hình 4.12 cho thấy, dịch chuyển cảm biến có giá trị dương nhỏ ngược lại với cảm biến Vì vậy, mặt trượt qua hai cảm biến Trong mùa mưa, nước mưa làm tăng áp lực thủy tĩnh thủy động dịch chuyển cảm biến không đáng kể Do đó, gia tăng áp lực thủy tĩnh thủy động nguyên nhân trực tiếp gây trượt khối trượt nghiên cứu Nguyên nhân gây trượt độ bền đất đá giảm điều kiện bão hòa nước -1.7 -1.75 50 -1.8 40 -1.85 30 -1.9 -1.95 20 -2 10 -2.05 Dịch chuyển CB1 (mm) Lượng mưa (mm) 60 -2.1 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 Giờ Lượng mưa (mm) Dịch chuyển CB1 Hình 4.13 Biểu đồ lượng mưa, dịch chuyển cảm biến từ ngày 27/9/2010 đến 24 ngày 28/9/2010 (tổng 48 giờ) Qua biểu đồ hình 4.13 cho thấy, lượng mưa có quan hệ chặt chẽ với dịch chuyển cảm biến Khi lượng mưa tăng cảm biến dịch chuyển, khơng mưa cảm biến khơng dịch chuyển Độ trễ lượng mưa dịch chuyển khoảng đến 10 tiếng Nghĩa chậm độ trễ lượng mưa áp lực nước lỗ rỗng khoảng Diễn biến dịch động lòng khối trượt dù với biên độ nhỏ, chưa đủ gây biến dạng bề mặt đủ cho thấy chúng tiếp diễn có khả gây thảm họa tác động mưa, hoạt động địa chấn tác động đào khoét chân mái dốc, gia tải sườn dốc người tạo Vì vậy, ý phải cập nhật theo dõi số 101 liệu quan trắc vào thời điểm có cường độ mưa lớn 50mm/ngày kéo dài liên tục khoảng 7-8 ngày 4.2.4 Quan hệ áp lực nước lỗ rỗng dịch chuyển cảm biến Quan hệ áp lực nước lỗ rỗng dịch chuyển cảm biến thể biểu đồ hình 4.14 Qua cho thấy, áp lực nước lỗ rỗng tăng dịch chuyển tăng áp lực nước lỗ rỗng ổn định dịch chuyển cảm biến khơng đổi Từ hình 4.14, nhận thấy độ trễ hai giá trị khoảng đến Như vậy, độ trễ mưa dịch chuyển cảm biến tổng độ trễ mưa – áp lực nước lỗ rỗng độ trễ áp lực nước lỗ rỗng – cảm 7.2 7.1 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 -1.7 -1.75 -1.8 -1.85 -1.9 -1.95 -2 -2.05 Dịch chuyển CB1 (mm) Áp lực Pz1 (m) biến -2.1 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 Giờ Áp lực Pz1 (mét cột nước) Dịch chuyển CB1 (mm) Hình 4.14 Quan hệ áp lực Pz1 dịch chuyển cảm biến từ ngày 27/9/2010 đến 24 ngày 28/9/2010 (tổng 48 giờ) 4.2.5 Số liệu nhiệt độ Các số liệu nhiệt độ bao gồm nhiệt độ Pz1, nhiệt độ Pz2, nhiệt độ cảm biến 1, cảm biến Các giá trị khơng có ý nghĩa việc đánh giá động lực khối trượt Tuy nhiên, số trường hợp đặc biệt động đất bất thường làm cho nhiệt độ tăng cao, giá trị nhiệt độ đưa cảnh báo sớm 102 Trong trường hợp động đất, lượng động đất giải phóng qua đứt gãy khe nứt kiến tạo làm nhiệt độ tăng cao Nếu trạm quan trắc nằm gần khu vực ghi nhận thay đổi nhiệt độ Trạm quan trắc trượt thị trấn Cốc Pài nằm gần đứt gãy có phương TN – ĐB nên ghi nhận thay đổi nhiệt độ xảy động đất 4.3 Đánh giá khả hoạt động mở rộng trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động 4.3.1 Đánh giá khả hoạt động trạm Các số liệu thu trình vận hành thử nghiệm trạm quan trắc huyện Xín Mần cho thấy: Các cảm biến cho giá trị đo đáng tin cậy Các số đo thu từ cảm biến không thay đổi đột ngột, bất thường phản ánh trung thực diễn biến trường Hệ thống ghi đo cảm biến tự động hoạt động ổn định, giá trị cập nhật liên tục nguồn điện hệ thống trì 9.30V Một số gián đoạn ghi đo xẩy nguồn điện ắc qui 12V hệ thống bị cạn kiệt 9.30V, máy ghi đo tự động CR1000 ngừng hoạt động Công việc nạp ắc qui 12V cho hệ thống phụ thuộc vào nguồn điện lưới Văn phòng UBND huyện Xín Mần Sự phụ thuộc vào lưới điện xoay chiều khắc phục dễ dàng giải pháp pin mặt trời sử dụng ắc qui dung lượng lớn cấp đủ lượng hoạt động cho hệ thống thời gian kéo dài đến tháng - năm Việc thay ắc-qui cần thực (ví dụ năm lần) đồng thời với công việc kiểm tra bảo dưỡng hệ thống Hệ thống truyền dẫn số liệu hữu tuyến qua đường dây điện thoại mô-đem hoạt động tốt Khi đường dây điện thoại thông suốt, liên lạc máy tính với trạm ghi đo tự động đảm bảo việc truyền số liệu, nạp chương trình điều khiển thực dễ dàng Tuy nhiên, q trình vận hành xảy gián đoạn liên lạc đường dây điện thoại bị đứt Qua thấy yếu điểm rõ rệt liên lạc hữu tuyến, đặc biệt vị trí đặt trạm lại nằm khu vực hẻo lánh 103 Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ công nghệ liên lạc không dây mang lại giải pháp liên lạc máy tính với trạm ghi đo tự động trung tâm đặt vùng hẻo lánh liên lạc điện thoại vệ tinh; liên lạc sóng di động GMS CDMA; liên lạc qua vô tuyến dải tần UHF VHF (cần giấy phép sử dụng tần số), phạm vi gần sử dung đường truyến băng thơng rơng dải tần số 2.4Ghz (thông thường không cần xin cấp phép) 4.2.2 Khả mở rộng trạm quan trắc cảnh báo Khả mở rộng trạm Như trình bày trên, trạm quan trắc tự động trượt lở đất khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang ghi đo - quản lý thêm cảm biến theo dõi thông số địa kỹ thuật - môi trường khác: Bộ ghi đo CR1000 tiếp nhận thêm cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, áp suất khí quyển, hướng gió, tốc độ gió, xạ mặt trời, mức độ bay … để trở thành trạm quan trắc khí tượng thủy văn tự động, hồn chỉnh Một loạt cảm biến đo độ ẩm đất, ứng suất, biến dạng đất; cảm biến môi trường đo chất lượng nước, độ đục, chất lượng không khí …cũng bổ sung vào hệ thống để mở rộng khả trạm quan trắc tự động cần thiết Chức báo động trực tiếp trạm Bộ ghi đo - vi xử lý CR1000 cịn có chức quan trọng chức điều khiển Khi đặt ngưỡng cho thông số quan trắc; CR1000 kích hoạt thiết bị báo động dạng cịi, đèn…vv thơng số cần quan trắc vượt giá trị ngưỡng Ví dụ: đặt giá trị áp lực nước lỗ rỗng quan trắc độ sâu 5.9 m 0.3 KG/cm2 giá trị đạt vượt 0.3KG/cm2, CR1000 đóng mạch điện cho còi hệ thống đèn báo để người khu vực bị ảnh hưởng sơ tán kịp thời khỏi vùng chịu tác động Chỉ đưa giá trị ngưỡng phục vụ cho việc báo động trực tiếp sau thời gian quan trắc - phân tích số liệu cách tỷ mỉ công phu Các quan hệ yếu tố mưa (cường độ mưa, thời gian - tần suất mưa) với áp lực nước lỗ rỗng hình thành 104 khối trượt quan hệ áp lực nước lỗ rỗng với dịch động khối cần xây dựng cách tin cậy sau số mùa mưa Việc đưa giá trị báo động khơng xác đưa tác động tiêu cực tới đời sồng xã hội địa phương Hơn việc xây dựng hệ thống còi, đèn báo động địi hỏi phải có kinh phí đầu tư cho thiết bị; hệ thống phải đưa vào chương trình phịng chống giảm nhẹ thiên tai địa phương Cơng tác dự phịng, sơ tán, cứu hộ, giảm nhẹ cần lên phương án cụ thể, tỉ mỉ cần diễn tập thường xuyên Vì vậy, việc xây dựng hệ thống báo động trực tiếp chưa thực hạn chế thời gian kinh phí Tuy nhiên, diễn biến dịch trượt theo dõi trực tiếp, liên tục từ xa đưa dự báo, cảnh báo sớm Trong mùa mưa lũ, hệ thống cần thường xuyên theo dõi với tần suất ghi đo lần /1 nhiều Khi mưa với tần suất cường độ lớn kéo dài, cần liên tục cập nhật số liêu suốt thời gian 24 liên tục ngày Hiện tượng mưa liên tục kéo dài nhiều ngày với cường độ trung bình - lớn yếu tố cảnh báo sớm khả xuất trượt lở mái dốc Sự gia tăng đột ngột áp lực nước đất (áp lực nước lỗ rỗng) số cảnh báo trực tiếp dịch động khối Sự gia tăng đột biến giá trị chuyển dịch ghi cảm biến đo chuyển vị ngang hố quan trắc số báo động trực tiếp xuất tái hoạt động khối trượt; cần phải có biện pháp phòng tránh - giảm nhẹ khẩn cấp 105 KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu đề tài, rút số kết luận sau: Khối trượt trung tâm Thị trấn Cốc Pài khối trượt lớn, nằm cấu trúc địa chất không ổn định, với mực nước ngầm cao, đá gốc loại đá phiến mica bị phong hóa nứt nẻ mạnh Trượt xảy lớp vỏ phong hóa tàn tích, thành phần chủ yếu sét pha lẫn dăm sạn trạng thái từ nửa cứng đến cứng (lớp 3) Các điều kiện hỗ trợ thành tạo trượt chủ yếu địa hình cao dốc, q trình phong hóa diễn mạnh mẽ, thành phần đất đá có chứa khống vật mica có tác dụng thành phần bôi trơn đất đá làm thúc đẩy q trình trượt, ngồi ra, hoạt động kinh tế - xây dựng người thúc đẩy q trình trượt Kết kiểm tốn ổn định khối trượt cho thấy hệ số ổn định suy giảm mạnh đất đá bị bão hòa nước, đặc biệt sau bão hòa 24 giờ, hệ số ổn định giảm nhỏ Từ cho thấy, nguyên nhân trực tiếp gây trượt nước mưa làm suy giảm nghiêm trọng độ bền lớp đất phong hóa (lớp lớp 3) Trạm quan trắc cảnh báo trượt tự động trung tâm thị trấn Cốc Pài bước đầu cung cấp sở liệu đáng tin cậy phục vụ công tác nghiên cứu cảnh báo tai biến trượt Kết cho phép xác định động lực trình trượt dự báo diễn biến khối trượt Mặt trượt xác định độ sâu khoảng 10m Nguyên nhân trực tiếp gây trượt áp lực thủy tĩnh thủy động mà nước mưa ngấm vào khối trượt làm giảm mạnh độ bền đất đá Quá trình trượt khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài diễn dù với tốc độ chậm nên cần phải thường xuyên theo dõi, đặc biệt phải ý dịch chuyển trượt có mưa lũ bất thường mưa kéo dài liên tục nhiều ngày Từ kết nghiên cứu cho thấy quy trình nghiên cứu, đánh giá, cảnh báo trượt khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài mang lại hiệu Vì vậy, nhân rộng mơ hình nghiên cứu – triển khai khu vực trọng điểm khác 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Mai Chi (2005), Nghiên cứu kích thước hợp lý thiết bị tiêu nước đến ổn định mái dốc cơng trình đất, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương (2003), Cơ học đất, Nhà xuất xây dựng Đỗ Văn Đệ (2008), Cơ sở lý thuyết phương pháp tính ổn định mái dốc phần mềm SLOPE/W, Nhà xuất xây dựng Trần Trọng Huệ nnk (2010), Nghiên cứu đánh giá dự báo chi tiết tượng trượt - lở xây dựng giải pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang - mã số KC.08/06-10, Đề tài độc lập cấp nhà nước Đinh Công Hùng n.n.k (2000), Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 tờ Mã Quan Bắc Quang Vũ Cao Minh nnk (2000), Nghiên cứu thiên tai trượt lở Việt Nam, Dự án UNDP VIE/97/002, Hà Nội Nguyễn Quốc Thành nnk (2005), Tính chất chu kỳ tượng dịch chuyển khối đất đá số nơi thuộc miền núi Bắc Bộ, Đề tài cấp Viện Địa chấtVKH & CN Việt Nam Nguyễn Quốc Thành nnk (2008), Nghiên cứu xây dựng hệ thống quan trắc cảnh báo trượt đất vùng trọng điểm (khu vực thành phố Hồ Bình), Đề tài cấp VKHCN Việt Nam Đỗ Minh Toàn (2007), Giáo trình Đất đá xây dựng, Hà Nội 10 Nguyễn Trọng Yêm (1998), Điều tra đánh giá cố môi trường quan trọng kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai nhằm phát triển kinh tế xã hội vùng Tây Bắc, Đề tài cấp nhà nước 11 Nguyễn Trọng Yêm (1999), Nghiên cứu đánh giá trượt lở, lũ quét – lũ bùn đá số vùng nguy hiểm miền núi Bắc Bộ, kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại, Đề tài cấp nhà nước mã số KC-08-01BS 107 12 Nguyễn Uyên nnk (2002), Địa chất cơng trình, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 13 Nguyễn Uyên, Trịnh Minh Thụ (2010), Phòng chống trượt lở đất đá bờ dốc, mái dốc, Nhà xuất Xây dựng 14 Alan E Kehew (1998), Địa chất học cho kĩ sư xây dựng cán kĩ thuật môi trường, Nhà xuất giáo dục (bản dịch tiếng Việt) 15 Lômtađze, (1977), Địa chất động lực cơng trình, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, năm 1982, Bản dịch tiếng Việt 16 Lomtadze V.D (1978), Địa chất cơng trình - Địa chất cơng trình chun mơn (bản dịch), NXB ĐH & THCN Hà Nội 17 Lômtadze V Đ (1982), Thạch luận cơng trình, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội (Bản dịch tiếng Việt) 18 Rex L Baum (2002), Chương trình máy tính dùng để phân tích độ ổn định sườn dốc theo phương pháp Fellenius, Bishop Janbu (Tiếng Anh), Tài liệu tham khảo từ Internet 19 GEO-SLOPE International LTD (2004), User’s Guide GEOSTUDIO 20 LEE W.ABRAMSON, THOMAS S LEE (2002), Slope Stability and Stabilization Methods, John Wiley & Sons, Inc-New York 108 ... - Đánh giá khả năng, mức độ ổn định khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang 2 - Thiết lập trạm quan trắc cảnh báo tự động trình dịch chuyển khối trượt trung tâm thị. .. cần nghiên cứu sử dụng 15 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH KHỐI TRƯỢT TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG Thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần nằm phía Tây Bắc tỉnh Hà Giang, giáp với huyện. .. TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ THIẾT LẬP TRẠM QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TỰ ĐỘNG KHỐI TRƯỢT Ở KHU VỰC TRUNG TÂM THỊ TRẤN CỐC PÀI – HUYỆN XÍN MẦN – TỈNH HÀ GIANG Chun ngành: Địa chất cơng