Đánh giá nguy cơ trượt lở đất đá khu vực hạ long cẩm phả nhờ ứng dụng viễn thám và gis

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DƯƠNG MẠNH HÙNG ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ KHU VỰC HẠ LONG - CẨM PHẢ NHỜ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - NĂM 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DƯƠNG MẠNH HÙNG ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ KHU VỰC HẠ LONG - CẨM PHẢ NHỜ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS Chuyên ngành: Địa chất cơng trình Mã số: 60.44.65 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TSKH.NGND Phạm Văn Tỵ HÀ NỘI - NĂM 2008 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các tài liệu, kết trình bày luận văn trung thực, kết cuối nêu luận văn chưa công bố cơng trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày 13 tháng năm 2008 Tác giả luận văn DƯƠNG MẠNH HÙNG MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG DANH MỤC CÁC ẢNH MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TRƯỢT VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRƯỢT Ở VIỆT NAM 15 1.1 Tổng quan trình trượt 15 1.1.1 Khái niệm chung tượng trượt 15 1.1.2 Những đặc điểm hình thái trượt 16 1.1.3 Nguyên nhân điều kiện hỗ trợ hình thành trượt 17 1.1.4 Cơ chế trình trượt 26 1.1.5 Động lực trình trượt 27 1.1.6 Phân loại trượt 29 1.1.7 Đánh giá địa chất cơng trình phương pháp kiểm toán độ ổn định trượt 30 1.1.8 Các giải pháp phòng chống trượt 32 1.2 Sơ lược tình hình nghiên cứu trượt Việt Nam 33 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN VÙNG DỰ BÁO TRƯỢT Ở KHU VỰC HẠ LONG - CẨM PHẢ TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS 36 2.1 Tổng quan ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu dự báo trượt 36 2.2 Lựa chọn phương pháp phân vùng dự báo trượt khu vực Hạ Long Cẩm Phả 42 2.2.1 Phương pháp lập đồ phân vùng dự báo độ nhạy cảm trượt theo số tích hợp 43 2.2.2 Phương pháp phân vùng dự báo độ nhạy cảm trượt theo số ổn định sườn dốc 46 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHẠY CẢM TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ SƯỜN DỐC KHU VỰC HẠ LONG - CẨM PHẢ 51 3.1 Các đặc điểm địa lý tự nhiên 51 3.1.1 Địa hình 51 3.1.2 Khí hậu 53 3.1.3 Thủy văn 53 3.1.4 Lớp phủ thực vật 54 3.2 Địa tầng 55 3.3 Kiến tạo, tân kiến tạo kiến tạo đại 57 3.3.1 Vị trí bình đồ kiến tạo 57 3.3.2 Tân kiến tạo kiến tạo đại 58 3.4 Địa mạo 62 3.5 Đặc điểm địa chất thủy văn 62 3.6 Các trình tượng địa chất 63 3.6.1 Phong hóa 63 3.6.2 Xâm thực tích tụ 65 3.6.3 Trượt lở đất đá 66 3.7 Tính chất lý đất đá 69 CHƯƠNG LẬP BẢN ĐỒ PHÂN VÙNG MỨC ĐỘ NHẠY CẢM TRƯỢT KHU VỰC HẠ LONG - CẨM PHẢ 74 4.1 Cơ sở tài liệu 74 4.1.1 Khảo sát thực địa 74 4.1.2 Phân tích viễn thám 74 4.2 Luận chứng chọn tổ hợp yếu tố (lớp thông tin) để lập đồ phân vùng nhạy cảm trượt 76 4.3 Lập đồ phân vùng mức độ nhạy cảm trượt theo số tích hợp 77 4.4 Lập đồ phân vùng định lượng nhạy cảm trượt theo số ổn định sườn dốc SI 84 4.4.1 Các thơng số đầu vào chạy mơ hình SINMAP 84 4.4.2 Đánh giá kết 87 4.5 Khuyến nghị khai thác kinh tế lãnh thổ 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 93 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Các thuật ngữ mơ tả trượt theo Vanrnes, 1978 16 Hình 1.2 Các thuật ngữ mô tả trượt theo IAEG Commission on Landslides 17 Hình 1.3 Sơ đồ lực tác động bên khối trượt sườn dốc, mái dốc 18 Hình 1.4 Sơ đồ lực tác động lên sườn dốc, mái dốc có áp lực thủy động21 Hình 1.5 Đường lưu biến đất đá có tính biến dạng dẻo nhớt 27 Hình l.6.Sơ đồ tổng quát động lực phát triển trình trượt(Lomtadze V.Đ)28 Hình 2.1 Giao diện ArcMap 9.2 44 Hình 2.2 Sơ đồ mơ hình ổn định mái dốc 47 Hình 2.3 Lực kháng trượt tổng lực dính kết tương ứng với trọng lượng đất [C = (Cr + Cs)/(hρg)], thể mặt thẳng đứng để loại bỏ ảnh hưởng lực thẳng góc lực ma sát 47 Hình 2.4 Diễn giải định nghĩa diện tích thu gom nước đơn vị 49 Hình 4.1 Bản đồ mức độ nhạy cảm trượt khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 83 Hình 4.2 Bản đồ phân vùng theo mức độ ổn định sườn dốc vùng phân bố đất đá tuổi Triat khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 85 Hình 4.3 Đồ thị lượng mưa bốc trung bình tháng khu vực nghiên cứu theo số liệu quan trắc 15 năm (1989 - 2003) trạm khí tượng - thủy văn Bãi Cháy 86 Hình 4.4 Dữ liệu đầu vào (xanh) sản phẩm mơ hình đầu (vàng) 86 Hình 1.1a Bản đồ trạng trượt lở 96 Hình 1.2a Bản đồ trạng sử dụng đất (hiện trạng khai thác môi trường địa chất) 97 Hình 1.3a Sơ đồ địa chất 98 Hình 1.4a Sơ đồ địa mạo 99 Hình 1.5a Sơ đồ đất - vỏ phong hóa 105 Hình 1.6a Sơ đồ tính chất lý đất đá 106 Hình 1.7a Sơ đồ địa chất thủy văn 107 Hình 1.8a Bản đồ độ dốc 108 DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG Bảng Các điểm khống chế vị trí khu vực nghiên cứu 11 Bảng 2.1 Các thông tin cần thu thập để phân vùng dự báo nhạy cảm trượt lở tỷ lệ l:50.000 39 Bảng 2.2 Phân loại số ổn định sườn dốc SI 48 Bảng 3.1 Tổng hợp phân bố độ dốc địa hình theo diện tích khu vực Hạ Long - Cẩm Phả (tính theo mơ hình số địa hình độ phân giải 10 m dựa đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000) 51 Bảng 3.2 Yếu tố độ dốc khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 52 Bảng 3.3 Yếu tố trạng sử dụng đất khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 55 Bảng 3.4 Yếu tố địa chất khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 56 Bảng 3.5 Yếu tố khe nứt - đứt gãy (lineament) khu vực 61 Hạ Long - Cẩm Phả 61 Bảng 3.6 Yếu tố địa mạo khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 62 Bảng 3.7 Yếu tố địa chất thủy văn khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 63 Bảng 3.8 Thống kê số đặc trưng địa chất cơng trình vỏ phong hóa trầm tích Đệ tứ khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 64 Bảng 3.9 Kiểu đất, vỏ phong hóa khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 65 Bảng 3.10 Thống kê điểm trượt sạt lở quy mơ trung bình lớn khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 68 Bảng 3.14 Các phức hệ địa tầng nguồn gốc khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 73 Bảng 4.1 Trọng số lớp yếu tố độ dốc 78 Bảng 4.2 Trọng số lớp yếu tố địa mạo 78 Bảng 4.3 Trọng số lớp yếu tố địa chất 79 Bảng 4.4 Trọng số lớp yếu tố vỏ phong hóa 79 Bảng 4.5 Trọng số lớp yếu tố tính chất lý đất đá 80 108 Hình 1.8a Bản đồ độ dốc 109 110 111 112 113 114 Hình 1.1a Bản đồ trạng trượt lở 96 Hình 1.2a Bản đồ trạng sử dụng đất (hiện trạng khai thác mơi trường địa chất) 97 Hình 1.3a Sơ đồ địa chất 98 Hình 1.4a Sơ đồ địa mạo 99 Hình 1.5a Sơ đồ đất - vỏ phong hóa 100 Hình 1.6a Sơ đồ tính chất lý đất đá 101 Hình 1.7a Sơ đồ địa chất thủy văn 102 Hình 1.8a Bản đồ độ dốc 103 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DƯƠNG MẠNH HÙNG ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ KHU VỰC HẠ LONG - CẨM PHẢ NHỜ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS Chuyên ngành: Địa chất cơng trình... trạng sử dụng đất khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 55 Bảng 3.4 Yếu tố địa chất khu vực Hạ Long - Cẩm Phả 56 Bảng 3.5 Yếu tố khe nứt - đứt gãy (lineament) khu vực 61 Hạ Long - Cẩm Phả ... PHƯƠNG PHÁP PHÂN VÙNG DỰ BÁO TRƯỢT Ở KHU VỰC HẠ LONG - CẨM PHẢ TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS 2.1 Tổng quan ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu dự báo trượt GIS chữ viết tắt hệ thống thông