5. Cấu trúc luận văn
2.1. Lịch sử nghiên cứu tai biến trƣợt lở
Trên thế giới, những nghiên cứu tai biến địa chất được đầu tư rất sớm, nhiều phương pháp khoa học tiên tiến đã được áp dụng vào công tác dự báo nguy cơ thảm họa trong đó có trượt lở đất đá.
Năm 1776 Coulomb đã đưa ra phương trình đầu tiên về cường độ chống cắt của đất.
f = c + n tg
Mặt trượt được giả thiết là mặt phẳng, phương trình chưa đề cập đến ảnh hưởng của áp lực mặt nước lỗ rỗng và của các ứng suất.
Từ năm 1850 đến 1870 khi nghiên cứu 18 mặt trượt xảy ra trong quá trình xây dựng các kênh đào ở Pháp, Collin nhận thấy mặt trượt có dạng gần như một mặt trụ tròn. Ông đã kiến nghị một phương pháp thí nghiệm đất để đánh giá cường độ chống cắt của đất và sử dụng nguyên lý đó để tính toán nhưng đã không thành công. Năm 1862 Rankine đã nhận thấy sức kháng trên mặt trượt trong một khối đất một phần từ ma sát, một phần từ lực dính giữa các hạt, tuy nhiên theo thời gian, ảnh hưởng của lực dính dần dần tiêu tan do các quá trình cơ học, do vậy độ ổn định lâu dài của mái dốc là do ma sát quyết định. Rankine cũng là người đầu tiên nêu nguyên lý áp lực đất chủ động và bị động.
Năm 1912, sau khi các khối trượt lớn xảy ra ở cảng Gothemburg (Thụy Điển), chính phủ Thụy Điển đã triệu tập một Ủy ban Địa kỹ thuật để xác định nguyên nhân trượt nhằm đề ra các giải pháp xử lý. Tuy nhiên các kết quả rút ra từ các nghiên cứu này khá hạn chế. Năm 1916, hai kỹ sư người Thụy Sĩ và là Petlerson và Hultin đã xây dựng phương pháp dung khối lượng riêng đẩy nổi của đất, nhưng chưa xét đến áp lực lỗ rỗng và ứng suất hiệu quả. Hellon đề nghị dung cường độ chống cắt không thoát nươc của đất khi tính toán.
27
Năm 1918, Fellenius đã kết hợp ý tưởng của Hellon và phương pháp Petterson và Hultin thành phương pháp Su – phương pháp phân tích cường độ chống cắt không thoát nước ( = 0).
Năm 1920 Terzeaghi đã đưa ra nguyên lý cường độ chống cắt hiệu quả và mối quan hệ của áp lực nước lỗ rỗng u với sức chống cắt f :
f = c‟ + (n – u)tg‟
Năm 1930 đến 1935, Jurgenson và Casagrande đã đóng góp lớn cho sự phát triển các phương pháp thí nghiệm nén ba trục như cố kết không thoát nước CU, cố kết thoát nước CD, không cố kết thoát nước UU góp phần hiểu thêm về ứng suất hiệu quả trong đất.
Năm 1936, trong Hội nghị khoa học quốc tế về cơ học đất và nền móng ở trường Đại học Havard (Mỹ), (Terzaghi đã đề nghị có thể dung phương pháp ứng suất hiệu quả c‟ và ‟ hay ứng suất tổng thể để tính ổn định mái dốc).
Năm 1937, Hvorslev đề nghị sử dụng các thôn số để tính ổn định mái dốc và gọi là các thông số Hvorslev. Các thông số có ảnh hưởng rất lớn ở Châu Âu.
Năm 1952, Bishop đưa ra phương trình và phương pháp ổn định mái dốc đơn giản.
Năm 1952 – 1953, Taylor đưa ra phương pháp gần giống Bishop nhưng có xét đến lực tương tác giữa các mảnh của khối trượt.
Năm 1953, tại Hội nghị khoa học quốc tế Cơ học đất và nền móng lần thứ ba, Skempton đã nhấn mạnh sự khác nhau giữa ổn định lâu dài và ổn định mái dốc ngay sau khi xây dựng.
Năm 1957, Skempton và cộng sự đã tìm ra rằng đối với phân tích ổn định lâu dài thì lực dính nên lấy bằng 0 và mái dốc ổn định đối với đất sét London khoảng 10o.
Năm 1963 Skempton đã thảo luận sự khác nhau giữa đất sét cứng nguyên dạng và đất sét nứt nẻ và lý do vì sao lực dính hiệu quả giảm về 0 theo thời gian. Ông cũng đã đưa ra lý do triệt tiêu lực dính tại thời điểm trượt là cường độ chống cắt không được huy động, hết trên toàn mặt phá hoại tại thời điểm trượt. [25]
28
Trượt lở là loại hình tai biến phổ biến do đó nghiên cứu trượt lở là vấn đề được đặc biệt quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới. Cho đến nay, có rất nhiều phương pháp nghiên cứu mới mang tính định lượng, độ chính xác cao và trên cơ sở khoa học nền tảng là địa chất học, các nhà khoa học còn áp dụng những thành tựu trong khoa học công nghệ, xã hội để kết hợp nghiên cứu về lĩnh vực này. Bởi vậy, ở nhiều nơi trên thế giới, những ứng dụng nhằm giảm thiểu tai biến trượt lở được thực hiện rất tốt. Đáng kể là mô hình nghiên cứu trượt lở điển hình của trường ITC ở Mehico được xây dựng trên quan điểm tiếp cận địa lý, địa mạo. Mô hình SINMAP được xây dựng theo quan điểm địa chất công trình hay phương pháp viễn thám và GIS trong nghiên cứu trượt lở hiện nay cũng đã trở nên rất phổ biến. Những phương pháp này được giới thiệu chi tiết về cơ sở lý thuyết và nghiên cứu thí điểm ở nhiều vùng trên thế giới. Từ cuối những năm 80 thế kỷ trước, khi những công trình ứng dụng hệ thông tin địa lý bắt đầu được sử dụng để nghiên cứu tai biến và trượt đất, có nhiều mô hình xây dựng trên nền GIS để phân tích và cảnh báo tai biến được hình thành phát triển.
Bên cạnh đó, các chương trình Bồi dưỡng và Phát triển Năng lực Quốc tế cho các quốc gia đang phát triển nhằm ứng phó với địa tai biến thông qua dự án hợp tác trong khoa học, xây dựng,... cũng là một giải pháp có tính cộng đồng cao. Việt Nam cũng là một nước tích cực trong các hoạt động hợp tác khoa học quốc tế đặc biệt trong đó có nghiên cứu tai biến trượt lở.
Ở Việt Nam, vấn đề này mới chỉ được chú trọng trong khoảng 15 năm trở lại đây khi thảm họa thiên tai xảy ra với tần suất và cường độ ngày càng gia tăng, đặc biệt là các tỉnh miền núi. Ủy ban Quốc gia về phòng chống tai biến đã được thành lập từ nhiều năm nay và cơ quan chuyên về nghiên cứu phòng chống tai biến thiên nhiên (DMU) do Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn quản lý đã tiến hành rất nhiều đề án nghiên cứu và tổ chức nhiều hội nghị khoa học với nội dung nghiên cứu về trượt lở.
Các công trình nghiên cứu theo hướng áp dụng công nghệ viễn thám - GIS về trượt lở đất đá ở Việt Nam đã có nhiều tác giả thực hiện, kết quả thu được là các
29
bản đồ hiên trạng tai biến trượt lở, các bản đồ phân vùng cảnh báo nguy cơ tai biến trượt. Các hướng nghiên cứu chủ yếu:
- Xác định trọng số cho từng lớp dữ liệu theo nhiều quan điểm khác nhau, tích hợp GIS theo mô hình phân tích nhân tố kết hợp sử dụng mô hình toán học.
Trong những năm gần đây, khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN đã thực hiện rất nhiều đề tài nghiên cứu về các tai biến địa chất, từ những đề tài với quy mô nghiên cứu nhỏ đến các công trình nghiên cứu trọng điểm quốc gia hay những dự án hợp tác quốc tế. Trong số đó, những đề tài nghiên cứu về tai biến trượt lở chiếm một phần không nhỏ và đã đạt được những thành tựu đáng kể. Những sản phẩm khoa học công bố đã đóng góp cho sự phát triển hoạt động kinh tế, xây dựng,... tại nhiều vùng trên cả nước. Kết quả nghiên cứu hỗ trợ hiệu quả cho các công tác quy hoạch, cảnh báo nguy cơ và chỉ đạo điều hành phòng chống thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững của quốc gia [5, 7, 8, 9, 10, 15, 16].