Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân bố hệ số ổn định trượt lở đất khu vực Đà Lạt

Nội dung bài viết đề cập đến phương pháp lập bản đồ hệ số ổn định trượt lở đất ở thành phố Đà Lạt dựa trên dữ liệu về địa hình, điều kiện địa chất công trình và các đặc tính cơ-vật lý của đất. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết của bài viết này.

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BẢN ĐỒ PHÂN BỐ HỆ SỐ ỔN ĐỊNH TRƯỢT LỞ ĐẤT KHU VỰC ĐÀ LẠT NGUYỄN VĂN LONG* OÀNG À NGỌC AN Ả Y N NGUYỄN V ỆT T N Research on developing the map of landslide’s stability coefficient in Dalat city Abstract: The paper deals with the method of mapping landslide’s stability coefficient in Dalat city based on data of topography, of engineering geology conditions and of phisico-mechanical properties of soils G Ớ T ỆU * Phƣơng pháp phân tích ổn định sƣờn dốc đƣợc chia thành nhóm: (a) Phƣơng pháp phân tích cân giới hạn; (b) Phƣơng pháp phân tích giới hạn; (c) Phƣơng pháp mơ số; (d) Phƣơng pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo; (e) Phƣơng pháp tổng hợp vector [1] Mỗi phƣơng pháp có ƣu điểm nhƣợc điểm riêng tùy thuộc vào điều kiện áp dụng Phƣơng pháp phân tích cân giới hạn có ƣu điểm đơn giản thời gian Nhƣợc điểm phƣơng pháp độ xác chƣa cao so với phƣơng pháp khác áp dụng cho trƣờng hợp phức tạp Ở tỷ lệ nghiên cứu cho vùng, để thu thập hết đƣợc thơng tin sử dụng tính tốn phƣơng pháp khác đòi hỏi nhiều thời gian chi phí Do phƣơng pháp phân tích cân giới hạn thƣờng đƣợc sử dụng nhiều nghiên cứu phân vùng trƣợt lở khu vực Đối với sƣờn dốc vơ hạn, mơ hình tính tốn * Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam DĐ: 0972611758 Email: nguyenlong3011@gmail.com 28 ổn định đƣợc Hammond đƣa vào năm 1992 với việc tính cân thành phần gây ổn định trọng lực thành phần giữ ổn định lực ma sát lực gắn kết bề mặt trƣợt song song với mặt đất, bỏ qua tác động khác Áp lực lỗ rỗng độ ẩm đất làm giảm ứng suất pháp hữu hiệu, thơng qua góc ma sát có liên quan đến sức kháng cắt Áp lực nƣớc lỗ rỗng đƣợc tính tốn giả định trạng thái ổn định thủy văn theo độ sâu đất bão hịa đủ để trì lƣợng thoát nƣớc ngang tỉ lệ với lƣu vực cụ thể Dựa phƣơng pháp phân tích ổn định sƣờn dốc vơ hạn, tính tốn hệ số ổn định phức tạp biến động lƣợng nƣớc mƣa thấm vào đất [2] Do đó, B.G Chea (2014) đƣa công thức cải tiến dựa việc nhận biết chiều sâu bão hòa thay đổi theo cƣờng độ thời gian mƣa Để tính tốn hệ số ổn định cho vùng cần đƣa vào thông số thu đƣợc từ liệu số địa hình chạy mơi trƣờng GIS, thơng số địa kỹ thuật thu đƣợc từ trƣờng phịng thí nghiệm Trong khn khổ báo trình bày phƣơng pháp tính tốn hệ số ổn định theo ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 phƣơng pháp B.G Chea chọn hai giá trị tỷ số chiều sâu bão hòa chiều dày lớp đất để tính tốn cho khu vực thành phố Đà Lạt Từ kết tính tốn, đồ phân bố hệ số ổn định sƣờn dốc đƣợc đƣợc thành lập phân chia mức độ ổn định trƣợt khác dựa giá trị hệ số ổn định K U VỰC NG ÊN CỨU Thành phố Đà lạt trung tâm hành - kinh tế - xã hội quan trọng tỉnh Lâm Đồng Thành phố Đà Lạt có diện tích khoảng 394,64 km², gồm 12 phƣờng xã, mật độ dân số 1.029 ngƣời/km2 Độ cao khoảng 1.500 mét so với mực nƣớc biển Tọa độ địa lý 11°48′36″ đến 12°01′07″ vĩ độ bắc 108°19′23″ đến 108°36′27″ kinh độ đơng Địa hình khu vực thành phố Đà Lạt đƣợc phân thành hai dạng rõ rệt: địa hình núi địa hình bình nguyên núi Địa hình núi phân bố xung quanh vùng cao nguyên trung tâm thành phố Trong khu vực nghiên cứu, loại đất sƣờn tàn tích sản phẩm q trình phong hóa đá loại đá granit (hệ tầng Định Quán, hệ tầng Ankoret - Cà Ná), ryolit dacit (hệ tầng Đơn Dƣơng) bazan (hệ tầng Xuân Lộc), sét kết, bột kết (hệ tầng La Ngà) [3] P ƢƠNG P P TÍN TO N VÀ T ÀN LẬP ẢN Ồ 3.1 Phƣơng pháp t nh tốn hệ số ổn định Mái dốc vơ hạn mơ hình đơn giản để tính độ ổn định áp dụng chạy chƣơng trình ArcGIS tỷ lệ vùng Cơng thức tính tốn hệ số ổn định dựa tiêu học đất lực dính kết góc ma sát thu đƣợc từ kết thí nghiệm loại đất đá khác Mơ hình dựa nhiều giả định nhiên giả định tiệm cận với cá giá trị thực tế phát triển phân tích rủi ro so sánh với mơ hình đánh giá trọng số cho mái dốc loại đất Mơ hình tính tốn với mái dốc dài vơ hạn thể hình ĐỊA KỸ THUẬT SỐ - 2021 H nh Giản đồ tính tốn hệ số ổn định Cơng thức tính hệ số ổn định đƣợc Hammond nnk đề xuất vào năm 1992 nhƣ sau: (1) Trong đó: FS: hệ số ổn định cr: lực kết dính rễ (N/m ); c s: lực dính đất (N/m2 ); : góc ma sát đất; : góc dốc; g: gia tốc trọng trƣờng (9,81m/s2); ρt: khối lƣợng thể tích đất (kg/m3); ρw: khối lƣợng thể tích nƣớc (kg/m3) D: chiều dày lớp đất theo phƣơng thẳng đứng (m); Dw: chiều dày lớp đất ngậm nƣớc theo phƣơng thẳng đứng (m); h: bề dày lớp đất theo phƣơng vng góc với sƣờn dốc (m) hw: bề dày lớp đất ngậm nƣớc theo phƣơng vng góc với sƣờn dốc Lực dính kết gồm thành phần lực dính kết đất lực dính kết rễ Đóng vai trị chủ yếu lực dính kết đất, lực dính rễ biến đổi nhiều thực tế nên lực dính kết hiệu dụng đƣợc sử dụng công thức: (2) Khối lƣợng thể tích đất thay đổi với độ ẩm đồng thời chiều sâu đới bão 29 hòa thay đổi nƣớc mƣa thấm vào đất, đó: (là hàm thời - Bản đồ độ dốc địa h nh thành phố Đà Lạt: đƣợc xây dựng từ mơ hình DEM gian) (3) (4) Thay (2), (3) (4) vào (1) biến đổi toán học thu đƣợc: (5) 3.2 X y dựng đồ ph n bố hệ số ổn định sƣờn dốc Thu thập xử lý liệu Dữ liệu phục vụ cho việc thành lập đồ phân bố hệ số ổn định trƣợt lở khu vực Đà Lạt bao gồm: - Dữ liệu địa hình thành phố Đà Lạt, tỉ lệ (1: 25.000); - Dữ liệu mơ hình số độ cao DEM đƣợc xây dựng từ liệu địa hình tỉ lệ (1: 25.000); - Bản đồ địa chất địa chất cơng trình khu vực tỉ lệ 1:50.000; - Kết thí nghiệm tiêu lý 25 mẫu đất sƣờn tàn tích số liệu thu thập; Thành lập sơ đồ phân bố hệ số ổn định trượt lở khu vực Đà Lạt - Bản đồ mơ h nh số độ cao DEM: Mơ hình số hóa độ cao DEM đƣợc xây dựng từ đồ địa hình 1:25.000 theo phƣơng pháp Tarbonton (1997) đề xuất H nh Mô h nh số độ cao thành phố Đà Lạt 30 Hình Bản đồ độ dốc địa h nh thành phố Đà Lạt Độ dốc địa hình: Thành phố Đà Lạt có địa hình cao nguyên với độ dốc lớn (70,25% diện tích đất có độ dốc lớn 20o) Địa hình thành phố Đà Lạt phức tạp bao gồm địa hình núi, đồi đồng thung lũng sông Đặc điểm phân bố độ dốc sƣờn: Ở khu vực núi Dran, Tà Nung, độ dốc sƣờn thay đổi từ 35º đến >45º, số nơi có vách dốc đứng Độ dốc sƣờn bậc 25º-35ºtập trung dọc theo dải sƣờn núi có độ cao tƣơng đối >5001000m; phân bố tập trung chủ yếu dọc theo dãy núi Đan Kia, đoạn đèo Dran, Tà Nung, Khe Sanh Độ dốc sƣờn bậc 15o-25º tập trung dọc theo dải đồi phân bố chủ yếu xung quanh hồ Xuân Hƣơng nhiều dải đồi phía nam Thành phố thuộc phƣờng 1,2,3,4,5 Độ dốc sƣờn