7. Cấu trúc của luận văn
4.2. Các khối trượt chính trên quốc lộ 12A
4.2.2. Khối trượt Km118+483-Km118+630
TD62 K2 69 73 TD62A TC62 K6 72 K5 K4 71 P62 70 K3 P62A
Hình 4.2. Sơ đồ khối trượt Km118+483-Km118+630
Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533
Khối trựợt này có cao độ đỉnh khối trượt khoảng 240mét, cao độ đường chân trượt khoảng 219mét. Chênh cao giữa đỉnh trượt và chân trượt khoảng 21mét, qua công tác khảo sát cho thấy cự ly dịch chuyển của khối trượt khoảng 11 mét, đất đá trên khối trượt đổ hết xuống lịng đường và vực bên trái tuyến, thể tích khối trượt ước tính hàng nghìn khối. Mặt trượt là đới tiếp xúc giữa tầng phủ và nền đá gốc bao gồm sét pha lẫn nhiều đá tảng, hịn lăn kích thước lớn chưa phong hóa hết, mức độ gắn kết giữa tầng phủ và đới phong hóa vật lý này khi có trười mưa lũ là rất yếu. điều này đã thúc đẩy hiện tượng trượt xảy ra với tốc độ nhanh và quy mô lớn.
4.2.3. Khối trượt Km118+483-Km118+630
trượt khoảng 198 mét, cao độ đường chân trượt khoảng 151mét, chênh cao giữa đỉnh khối trượt chỗ cao nhất với chân trượt khoảng 50mét, thể tích khối trượt ước tính hàng nghìn mét khối. Khối trượt này xảy ra trên đoạn taluy dương có địa hình rất dốc, bề dày tầng phủ khá lớn, khối trượt này xảy ra sau khi đơn vị thi công cải tạo mở rộng lòng đường đã đào vào ta luy dương khá nhiều. Toàn bộ đất đá của khối trượt đổ xuống lòng đường gây ách tắc giao thơng.
đi C HA LO
đi k he ve
Hình 4.3. Sơ đồ khối trượt Km119+301-Km119+ 409
ảnh 4.1. Khối trượt Km119+301-Km119+ 409 4.2.4. Khối trượt Km129+210- Km129+400 4.2.4. Khối trượt Km129+210- Km129+400 đi C HA LO đi k he v e
Hình 4.4. Sơ đồ khối trượt Km129+210- Km129+400
Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533
Đây là khối trượt có chiều dài đường chân trượt khoảng 150mét, khối trượt có hình dáng giống như một chiếc quạt, đỉnh khối trượt nhỏ và xòe rộng dần về phía vực. Trên đỉnh, khối trượt có bề rộng khoảng 30-40mét sau đó tỏa dần ra và rộng tới khoảng 150mét, cao độ đỉnh khối trượt khoảng 213mét, cao độ chân khối trượt khoảng 165mét. Khối trượt này không xảy ra trên đoạn đường cũ mà xảy ra ngay sau khi đoạn đường được mở mới để cắt cua. Cơng tác khảo sát ngồi hiện trường cho thấy mặt trượt xảy ra tại đới tiếp xúc giữa tầng phủ và nền đá gốc bị phong hóa. tại mặt trượt có nhiều hịn lăn, đá tảng với đủ các loại kích thước khác nhau, có chỗ đá
gốc lộ ra. 4.2.5. Khối trượt Km129+431đến Km129+771 đ i K H E V E đ i CH A L O
Hình 4.5. Sơ đồ khối trượt Km129+431đến Km129+771 Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533 Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533
Khối trượt này có bề rộng chân trượt khoảng 340mét mét và chia thành hai khối nhỏ liền nhau, phần chính của khối trượt có hình dáng như một tam giác cân có cạnh đáy khoảng 220mét, phần chính này đã trượt trước và sau đó kéo theo phần nhỏ bên cạnh trượt theo. Cao độ đỉnh khối trượt khoảng 245mét, cao độ chân khối trượt khoảng 216mét. Khối trượt này xảy ra trên một đoạn tuyến vừa mới đựợc mở mới để cắt cua cho đoạn tuyến của đường cũ, qua công tác khảo sát cho thấy cự li dịch
chuyển của khối trượt khoảng 4-5 mét. Thể tích khối trượt rất lớn, ước tính khoảng mấy nghìn đến hàng chục nghìn mét khối
4.2.6. Khối trượt Km130+266-Km130+423
Khối trượt này có đường chân trượt khoảng hơn 157 mét, cao độ đỉnh trượt nơi cao nhât là 220m, nơi thấp nhất là 204 m, cao độ đường chân trượt là 196m . Khối trượt này xảy ra trên đoạn tuyến mở mới để cắt cua cho tuyến cũ, cự li dich chuyển của khối trượt khoảng 4-6mét, mặt trượt xảy ra trên mặt tiếp xúc của tầng phủ và tầng đá gốc bị phong hố mạnh. đ i k h e v e
Hình 4.6. Sơ đồ khối trượt Km130+266-Km130+423 Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533 Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533
4.2.7. Khối trượt Km130+481-Km130+654
Khối trượt này cũng xảy ra trên đoạn tuyến mở mới để cắt cua cho đường cũ. Khối trượt này có đường chân trượt khoảng 173 mét, cao độ đường chân trượt khoảng 170mét, cao độ đỉnh trượt khoảng 190mét, cự ly dịch chuyển 0.5-1mét, sau khi phát hiện có hiện tượng trượt đơn vị thi công cải tạo đã tiến hành cắt cơ để giảm thể tích
khối trượt và xây tường chắn kết hợp hệ thống rãng thoát nước đỉnh bảo vệ ta luy dương.
Hình 4.7. Sơ đồ khối trượt Km130+481-Km130+654 Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533 Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533
4.2.8. Khối trượt Km133+ 940 Km134+131
Đây là khối trượt rất lớn, có chiều dài đường chân trượt khoảng 191 mét chạy dọc theo đường cũ, đường đỉnh trượt uốn lượn không theo quy luật, cao độ đỉnh trượt nơi cao nhất là 336m khoảng, trung bình là 320mét, cao độ đường chân trượt khoảng 309m. Toàn bộ đất đá trên thân trượt được đưa hết xuống lòng. Sau khi xảy ra trượt đơn vị cải tạo đã tiến hành tu sửa, cắt cơ kết hợp xây rãnh thoát nước, xây tường chắn bên mép khối trượt.
đ i C H A L O đi kh e ve
Hình 4.8. Sơ đồ khối trượt Km133+ 940 - Km134+131
Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533
4.2.9. Khối trượt Km137 + 113 - km137 + 218
Đây là khối trượt có đường đỉnh trượt khá thẳng và có cao độ khá đều khoảng 355m đến 356m, cao độ đường chân trượt khoảng 341m đến 343m, chiều dài đường chân trượt khoảng 105 mét, cự li dịch chuyển khoảng 0.5 mét. Khối trượt này xảy ra trên một đoạn tuyến mở mới để cắt cua cho tuyến đường cũ. Hiện tại khối trượt này đã được xây dựng tường chắn để bảo vệ.
Hình 4.9. Sơ đồ khối trượt Km137 + 113 - km137 + 218
Nguồn: Phịng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533
4.2.10. Khối trượt Km140+300 - km140+367
Khối trượt này có chiều dài đường chân trượt khoảng 67mét, cao độ đỉnh trượt khoảng 316mét, cao độ đường chân trượt khoảng 291m, mặt trượt là đới tiếp xúc giữa tầng phủ và nền đá gốc phong hoá mạnh. Khi xảy ra trượt, hàng ngàn khối đất đá đá bị đẩy xô xuống vực bên phải tuyến đường, kéo theo sụt cả nền đường (đứt đường). Khi xử lý các đơn vị thi công cải tạo đã cho xây dựng kè nền đường phía taluy âm ,
Hình 4.10. Sơ đồ khối trượt Km140+300 - km140+367
Nguồn: Phòng khảo sát địa hình- Cơng ty Cổ phần Tư vấn xây dựng 533
4.3. Cơ chế, nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trượt trong vùng nghiên cứu vùng nghiên cứu
4.3.1. Đặc điểm chung của các khối trượt.
Trong quá trình khảo sát trên tuyến đường Quốc lộ 12a từ Khe Ve đi cửa khẩu Cha Lo tỉnh Quảng Bình cho thấy các khối trượt ở đây có đặc điểm chung như sau:
- Các khối trượt đều xảy ra trên cấu trúc địa chất bao gồm 02 lớp đất đá: Lớp (1) sét pha lẫn dăm sạn trạng thái dẻo cứng và lớp 2 là đá bột kết phong hóa mạnh.
- Mặt trượt là mặt tiếp xúc giữa lớp 1 và lớp 2, trên mặt trượt đều lộ ra đá bột kết phong hóa mạnh.
4.3.2. Cơ chế q trình trượt trong vùng nghiên cứu
Hiện tượng trượt trong vùng nghiên cứu chủ yếu phát triển trên vỏ phong hóa của các đá bột kết với bề dày của lớp vỏ phong hóa khơng đều, ranh giới giữa đá gốc và lớp đất phong hóa ở trên khơng rõ ràng mà thường là một đới mỏng. Hầu hết các khối trượt đều làm lộ ra nền đá gốc. Mặt trượt là đới tiếp xúc giữa lớp đất tầng phủ và nền đá gốc phong hố mạnh đến gần hồn tồn, mặt trượt không đều phụ thuộc vào bề mặt đá gốc.
4.3.3. Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng
Như đã được phân tích ở trên, q trình trượt thường rất phức tạp, xảy ra với tốc độ nhanh và bất ngờ, nguyên nhân của trượt là do nhiều yếu tố khác nhau tác động đồng thời và khi lực gây trượt vượt quá giới hạn cân bằng giới hạn thì sẽ xảy ra trượt. Các yếu tố gây trượt đất đá trong vùng nghiên cứu được phân chia ra hai dạng như sau:
Các nguyên nhân chính gây trượt là 1) Khai đào, cắt xén chân sườn dốc để tăng bề rộng mặt đường làm cho độ dốc của sườn dốc tăng lên. 2) Độ bền của đất đá trên sườn dốc giảm khi bị biến đổi trạng thái vật lý do các yếu tố khác,3) Tác dụng của áp lực thủy động lên đất đá.
Trong quá trình khai thác sử dụng tuyến đường cũ trước khi cải tạo nâng cấp hiện tượng trượt, sạt lở ta luy dương trên tuyến đường xảy ra ít với quy mơ nhỏ khơng đáng kể vì đất đá trên sườn dốc, góc dốc của mái ta luy khá ổn định, thảm thực vật trên mái taluy khá dầy. Khi triển khai thi công mở rộng, nâng cấp tuyến đường, hiện tượng trượt bờ dốc trên tuyến đường xảy ra khá nhiều với quy mơ khá lớn. Ngun nhân chính gây ra trượt, sạt lở là do đơn vị thi công đã khai đào, cắt vào chân sườn dốc để mở rộng nền đường đã làm cho góc dốc của mái taluy tăng lên đột ngột và các công trình phụ trợ trên tuyến đường như hệ thống thoát nước, gia công mái taluy không được làm đồng bộ. Khi gặp những ngày mưa to, kéo dài đất đá bị bão hòa kết hợp với áp lực thủy động đã làm cho taluy dương bị trượt, sạt lở
Khi tiến hành khảo sát địa chất cơng trình ngồi thực địa thơng thường chọn thời điểm có thời tiết tốt, trời nắng, các đất trên sườn dốc có trạng thái dẻo cứng, nửa cứng. Qua kết quả thí nghiệm thì đất đá cho thấy độ bền của đất đá trong điều kiện tự
nhiên cao hơn nhiều so với trong điều kiện bị bão hòa nước, khi bị bão ngấm nước, khối lượng thể tích của đất tăng cao, lực dính của đất giảm đi, khi có mưa kéo dài làm cho đất đá trên sườn dốc bị bão hòa, tạo nên các đới yếu nhất là tại ranh giới tiếp xúc giữa đá gốc và vỏ phong hóa.
Tại thời điểm khảo sát hầu như trên sườn dốc khơng có nước ngầm , đôi chỗ nước xuất hiện dưới chân taluy dương với các vết lộ có lưu lượng nhỏ và khơng liên tục quanh năm. Nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước mưa. Như vậy chỉ khi có mưa thì nước ngầm mới xuất hiện trong sườn dốc, tạo nên áp lực thủy động tác động lên đất đá. Cùng với lượng mưa đủ lớn và đủ lâu đất đá bị bão hòa nước, độ bền suy giảm nhiều, cùng với tác động của áp lực thủy động hiện tượng trượt dễ dàng xảy ra.
Chương 5
Kiểm toán hiện tượng trượt và đề xuất các giải pháp khoa học cơng nghệ phịng chống
Dùng phần mềm Geo-Slope kiểm toán đánh giá độ ổn định sườn dốc để dự báo nguy cơ trượt bờ dốc.
5.1. Giới thiệu chung về phần mềm Geo-Slope và các tính năng khi phân tích ổn định sườn dốc, mái dốc.
5.1.1. Giới thiệu chung về chương trình Geo-Slope officeV..5
Geo-Slope officeV.5 là bộ phần mềm giao diện đồ họa có thể thao tác trong các mơi trường Wins 95/98/NT/2000 và Win XP, phân tích các bài tốn địa kỹ thuật thường gặp trong thực tế.
Bộ chương trình Geo-slope officeV..5 bao gồm 06 Modul như sau: Modul 1 ( Seep/W): Phân tích thấm theo phần tử hữu hạn
Modul 2 ( Sigma /W) Phân tích ứng suất – biến dạng theo phần tử hữu hạn Modul 3 ( Slope /W) Phân tích ổn định mái dốc theo phương pháp cân bằng giới hạn
Modul 4 ( Crain /W) Phân tích vận chuyển ơ nhiễm theo phần tử hữu hạn Modul 5 ( Temp /W) Phân tích dịa nhiệt theo phần tử hữu hạn
Modul 6 ( Quake /W) Phân tích động lực động đất theo phần tử hữu hạn Hiện nay bộ chương trình này đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
5.1.2. Các khả năng ứng dụng của Modul slope/W
Slope/W V.5 là phần mềm giao diện đồ họa có thể thao tác trong các môi trường Wins95/98/NT/2000 và Win XP phân tích ổn định mái dốc theo phương pháp cân bằng giới hạn trong khối đất ở trạng thái tự nhiên và khi bão hòa nước bao gồm 9 phương pháp khác nhau.
đá, trường hợp mặt trượt xác định theo từng khối, mái đất chịu tải trọng ngồi và có gia cố.
Slope/W có thể tích hợp với Seep/ W để phân tích ổn định mái dốc theo ứng suất phân bố, với Quake/W phân tích ổn định mái dốc có xét tới tác động của các lực động đất và phân tích ổn định mái dốc theo lý thuyết độ tin cậy , do đó có thể áp dụng vào việc tính tốn - thiết kế các cơng trình xây dựng, khai thác mỏ... có liên quan tới mái dốc
5.1.2. 1. Khả năng mơ hình hóa
- Mơ hình hóa phương pháp phân tích ( Bishop, Janbu, Ordinary, Spencer...) - Mơ hình hóa mặt trượt:
- Mơ hình hóa các điều kiện áp lực nước lỗ rỗng - Mơ hình hóa neo, tải trọng ngồi,
- Mơ hình hóa đất khơng bão hịa
5.1.2.2. Phân tích ổn định mái dốc theo quan điểm xác suất
- áp dụng phương pháp Monte Carlo
- Giải quyết bài tốn về tính biến đổi ngẫu nhiên của các thơng số đầu vào - Dùng hàm phân bố chuẩn với độ lệch và phương sai đã biết
- Xem kết quả phân tích xác suất
5.2. Đánh giá ổn định bờ dốc một số mặt cắt trên tuyến đường nghiên cứu.
Dùng geo-Slope/ W kiểm toán ổn định của một số mặt cắt ngang điển hình trên tồn tuyến (đất đá trong trạng thái tự nhiên) theo các phương pháp Ordinary, Bishop, Janbu, kết quả nhận được như sau
5.2.1. Đánh giá độ ổn định của sườn dốc một số mặt cắt ngang điển hình trong điều kiện bình thường điều kiện bình thường
Đoạn 1 từ Km105-Km117 đều cho các hệ số K >2, điều này phù hợp với thực tế vì trên đoạn tuyến này hầu như khơng xảy ra trượt lớn.
Đoạn 2 từ Km117-Km120 qua hai mặt cắt thì kết quả cho có một mặt cắt K = 0.774 và một mặt cắt cho K =1.38.
phù hợp với thực tế và trên đoạn này xảy ra trượt rất nhiều
Đoạn 5 từ Km37 - Km150 qua 01 mặt cắt thì cho kết quả K >1.
Kết quả các hệ số an toàn của mái dốc theo các phương pháp khác nhau được thể hiện ở bảng 5.1
Bảng 5.1. Bảng các hệ số đánh giá độ ổn định của mái dốc, đất đá ở trạng thái tự nhiên
Đọan tuyến
Mặt cắt ngang ĐCCT
Hệ số ổn định theo các PP
Ordinary Bishop Janbu
phân đoạn1 Mặt cắt ngang 1-1 3.045 2.945 2.899
Mặt cắt ngang 2-2 3.567 3.856 3.544
phân đoạn 2 Mặt cắt ngang 1-1 0.761 0.738 0.774
Mặt cắt ngang 2-2 1.338 1.358 1.328
Mặt cắt ngang 1-1 0.565 0.563 0.567
phân đoạn 4 Mặt cắt ngang 2-2 0.843 0.856 0.845
Mặt cắt ngang 3-3 0.645 0.639 0.652
Mặt cắt ngang 4-4 0.959 0.950 0.949
phânđoạn 5 Mặt cắt ngang 1-1 1.094 1.095 1.110
Mặt cắt ngang 2-2 1.463 1.486 1.457
Các sơ đồ kiểm toán độ ổn định của mái dốc một số mặt cắt ngang điển hình ở