- Hoạt động địa chấn
Sự giải phóng năng lượng trong các trận động đất hoặc do các hoạt động nhân sinh khác như nổ mìn, xe tải hạng nặng hoạt động... sinh ra các sóng địa chấn di chuyển trong lòng đất. Các sóng này sinh ra giao động của nền đất đá. Hiện tượng này làm tăng ứng suất cắt ở sườn dốc và làm giảm thể tích lỗ hổng của vật chất dẫn tới tăng áp suất chất lưu trong lỗ hổng và khe nứt. Do đó lực cắt tăng và lực ma sát - lực kháng cắt giảm. Tác nhân này ảnh hưởng tới phản ứng của sườn dốc phụ thuộc vào độ lớn của dao động địa chấn, thời gian diễn ra, sức bền động của vật liệu bị ảnh hưởng và quy mô của sườn dốc.
+ Nghiên cứu địa mạo liên quan tới đặc điểm, hình thái, quy mơ sườn dốc, địa hình khu vực nghiên cứu,...
Xét đến lịch sử tiến hóa của sườn dốc sẽ chứng minh được sườn dốc tự nhiên mà đã xảy ra trượt lở thường có lịch sử địa chất khơng ổn định. Điều quan trọng của lịch sử sườn dốc cần biết là các điều kiện đã tồn tại từ trước mà ảnh hưởng tới sườn dốc và lịch sử phong hố và bào mịn của sườn dốc.
Tốc độ phong hố hố học có thể ảnh hưởng ngắn hạn hoặc dài hạn tới độ ổn định của sườn dốc. Các trầm tích mềm thường liên quan mật thiết nhất tới quá trình biển đổi hố học. Các đá cứng thường bao gồm các khoáng vật bền vững, kém nhạy với các biến đổi hoá học.
Các biến đổi hoá học xảy ra nhanh thường liên quan với hiện tượng trương nở của thạch cao trong quá trình hydrat hố và sự phân huỷ của các sulfua sắt (pyrite và marcasite) trong quá trình oxi hố. Sự tác động của nước có thể gây q trình trương nở và sinh ra ứng suất nén.
Sườn dốc tự nhiên trở nên khơng ổn định khi có những thay đổi bất thường của các q trình bào mịn sườn dốc. Độ ổn định của sườn dốc ở vách bờ sơng, rìa thung lũng, đặc biệt là những nơi sườn dốc gần rìa hồ chứa cần được đánh giá một cách kỹ lưỡng.
Tóm lại, độ ổn định của sườn dốc là một tiêu chí quan trọng cần được xem
xét trong việc khai mỏ, thi công các hố đào sâu và mở đường giao thông. Các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến độ ổn định của sườn dốc bao gồm loại đất đá cấu thành nên sườn dốc, cấu trúc địa chất của sườn dốc, nước ngầm và độ lớn của ứng suất tại chỗ,… trong đó yếu tố cấu trúc và thành phần đất đá đóng vai trị quan trọng nhất.
Để dự báo chi tiết độ ổn định của sườn dốc cho từng điểm cụ thể, cần kết hợp nhiều nguồn tài liệu khác nhau để đánh giá một cách đầy đủ vai trò mạnh hay yếu của từng yếu tố có tác động làm mất độ ổn định của sườn dốc.
2.2.2. Phương pháp tổng hợp, phân tích, đánh giá tài liệu
Phương pháp này bao gồm:
mối quan hệ của nó với những yếu tố cấu tạo sườn dốc.
- Phân tích các bản đồ địa chất nhằm cung cấp những thông tin về cấu trúc, địa tầng, thành phần thạch học, hoạt động kiến cạo, mức độ dập vỡ của đá.
- Phân tích các tài liệu đã cơng bố. Kết quả tổng quan tài liệu chỉ ra những thành tựu trong nghiên cứu trượt lở và những hạn chế cần tiếp tục nghiên cứu.
2.2.3. Phương pháp khảo sát thực địa
Khảo sát thực địa là một nhiệm vụ quan trọng, cần thiết nhằm thu được những số liệu thực tế trước khi đưa vào tính tốn và xử lý trong phịng thí nghiệm. Kết quả từ khảo sát thực địa là tiền đề của những đánh giá cho ra sản phẩm nghiên cứu cuối cùng.
Quá trình khảo sát thực địa phải đảm bảo nhiệm vụ và mục tiêu đã đề ra. Đặc biệt, trong khảo sát hiện trạng tai biến nói chung và trai biến trượt lở nói riêng, người khảo sát phải phải đảm bảo được những tiêu chuẩn sau:
- Quá trình khảo sát lên điểm nghiên cứu phải đảm bảo được tính liên tục và xuyên suốt để đánh giá về mức độ phân bố trượt lở. Điều kiện lý tưởng là khoảng cách giữa các điểm khảo sát nhỏ (khoảng vài mét).
- Đối với mỗi điểm nghiên cứu phải đưa ra những phân tích và luận giải khoa học phục vụ cho việc xác định, phân loại trượt lở.
- Tại mỗi điểm khảo sát phải xây dựng mơ hình 3D hoặc thể hiện trên bản đồ địa hình nhằm đưa ra được những đánh giá tổng quan cho công tác phân loại trượt lở.
- Quá trình khảo sát nếu được tiến hành sớm trước khi xảy ra những tai biến địa chất phát sinh khác (động đất,...) sẽ đưa ra được những đánh giá và dự đốn chính xác bởi người khảo sát có thể quan sát được những mặt trượt tiềm năng ban đầu của khu vực trượt lở cùng với địa hình hoặc cơ sở hạ tầng mà chúng sẽ tác động khi xảy ra tai biến. [24]
Thực hiện những mục tiêu và nhiệm vụ đã đề ra, học viên tiến hành đi khảo sát thực địa tại khu vực nghiên cứu – tuyến đường giao thông thị trấn Côn Sơn,
huyện Côn Đảo.
Trên cơ sở thực hiện đúng theo quy định của việc khảo sát hiện trạng tai biến trượt lở học viên tiến hành thực hiện những công việc sau:
- Sử dụng GPS xác định tọa độ điểm khảo sát
- Sử dụng bản đồ địa chất kết hợp với quan sát thực địa nhằm ghi lại những thông tin về điều kiện địa chất, thành phần thạch học của sườn dốc tại mỗi điểm khảo sát
- Sử dụng bản đồ địa hình làm bản đồ nền thống kê các điểm khảo sát
- Sử dụng địa bàn đo thế nằm của sườn dốc và thông số các mặt gián đoạn, các biểu hiện kiến tạo.
- Sử dụng máy ảnh ghi lại những hình ảnh trực quan về hiện trạng tai biến - Khảo sát hoạt động nhân sinh thông qua phỏng vấn nhằm thu được những thông tin về:
+ Những hoạt động nhân sinh gây ảnh hưởng đến sự ổn định của sườn dốc + Những ảnh hưởng đối với đời sống khi xảy ra trượt lở
+ Mức độ am hiểu về tính chất nguy hiểm của tai biến trượt lở và khả năng ứng phó khi xảy ra tai biến.
- Sử dụng nhật ký thực địa tổng hợp toàn bộ những thông tin ghi nhận được ngồi hiện trường và phác thảo mơ hình 3D tại điểm khảo sát.
2.2.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
Một trong những khâu quan trọng nhất của cơng tác phân tích trượt lở đất đá là tập hợp có hệ thống và trình bày những số liệu địa chất theo cách nào đó thuận tiện nhất cho việc đánh giá và dễ dàng truy nhập trong khâu phân tích.
Qua tổng hợp tài liệu và khảo sát thực địa cho thấy, tại khu vực nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu là các taluy dọc tuyến đường giao thông chủ yếu là các sườn đá. Trên bề mặt sườn dốc, lớp phủ thực vật kém phát triển và không phát hiện thấy hoạt động dòng chảy bề mặt. Bởi vậy, trên cơ sở các tiêu chí phân loại mơ hình trượt, học viên chỉ đề cập tới các kiểu trượt đá.
Trong phân tích trượt đá, các mạng lập thể cho phép phân tích ba chiều các mặt gián đoạn trong khối đá. Điều này giúp nhận dạng các mặt gián đoạn có định hướng khơng thuận lợi cho sự ổn định của sườn dốc. Phân tích lưới lập thể thường được coi là phân tích động hình học. Các phá hủy tiềm ẩn dạng mặt, dạng nêm hay đổ lở ở sườn dốc có thể được nhận dạng về mặt động hình học thơng qua phân tích mạng lập thể. Phương pháp này gọi là phương pháp thạch cấu trúc.
Phương pháp thạch cấu trúc sử dụng phép chiếu lưới lập thể. Có nhiều loại phép chiếu, trong đó có hai loại phổ biến nhất là phép chiếu bảo tồn góc hay lưới Wulf và phép chiếu bảo tồn diện tích hay lưới Schmidt. Khi phân tích dự báo nguy cơ trượt đá, người ta thường dùng phép chiếu bảo tồn diện tích, sử dụng bán cầu dưới.
Trong phân tích lưới lập thể, các mặt gián đoạn được coi là phẳng. Có ba cách thể hiện một mặt phẳng trong khơng gian trên mạng lập thể, đó là cực (pole), vector dộ dốc (dip vector) và vịng trịn lớn (Great circle),
Mỗi cách thể hiện có ưu điểm và đối tượng áp dụng riêng. Cực và vector độ dốc thể hiện các gián đoạn riêng lẻ bằng các điểm. Vòng tròn lớn được sử dụng để thể hiện các mặt dốc, giúp cho người ta có thể hình dung một cách rõ ràng mối quan hệ giữa chúng với các mặt gián đoạn riêng lẻ. Vòng tròn lớn cũng được sử dụng khi thể hiện các tập hợp số liệu trong việc phân tích nêm trượt.
Hình 2.17 thể hiện bốn kiểu phá hủy chính và hình thái trên lưới chiếu cực đặc trưng của các điều kiện cấu trúc địa chất có thể dẫn đến phá hủy tương ứng. thông thường trượt đá thường gặp ba kiểu đầu tiên: Kiểu A – trượt phẳng; Kiểu B – trượt dạng nêm và kiểu C – đổ lở. Kiểu D – thường chỉ gặp trong vỏ phong hóa.
Trong khi đánh giá độ ổn định của sườn dốc, mặt bị cắt bạt của sườn dốc cũng được thể hiện trên lưới chiếu do dịch trượt có thể chỉ xảy ra do kết quả của dịch chuyển về phía bề mặt tự do được tạo ra bởi vết cắt bạt.
Khi khảo sát thực địa, tài liệu cấu trúc được thể hiện trên lưới chiếu, nhiều tập hợp cực chiếu có thể xuất hiện. Cần phải nhận dạng chúng để tìm ra bề mặt có khả năng phá hủy và để loại trừ các cấu trúc không liên quan đến phá hủy sườn dốc.
Có nhiều phương pháp khác nhau để phân tích các tập hợp cực chiếu trên lưới chiếu. Trong đo phương pháp của Markland tỏ ra có hiệu quả nhất. (Hình 2.17) [23]
A. Trượt phẳng
B. Trượt dạng nêm
C. Đổ lở
D. Trượt vỏ phong hóa