- Đớ iA Vươn g Sêcông phân bố chủ yếu ở phía Tây Nam vùng nghiên cứu, được cấu thành bởi 6 phức hệ vật chất cấu trúc: Neoproterozoi Paleozoi hạ,
TT Địa danh
Địa danh Ở taluy, MD công trình giao thông, công trình khác Trên các SD tự nhiên 1 Quốc lộ 9 và vùng kế cận 16 1
2 Vĩnh Khê - Cam Lộ (Đường HCM nhánh Đông) 9 3
3 Đường HCM từ Quảng Trị đến TT Huế 322 26
4 QL 49 và vùng đồi núi kế cận 19 4
5 QL14B và vùng kế cận 8 1
6 QL1A và vùng kế cận 7 2
Tổng cộng 381 39
420
Từ bảng 3.1 rất dễ thấy, dịch chuyển đất đá vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế xảy ra phần lớn trên các taluy, MD công trình giao thông. Điều này một lần nữa khẳng định hoạt động KT - XD công trình là nguyên nhân chính gây ra trượt đất đá vùng đồi núi nghiên cứu.
3.2.1.2. Tác động của nước mưa và nước dưới đất
Vùng đồi núi Trị Thiên nằm ở hai sườn Đông và Tây Trường Sơn (chắn mưa) nên có lượng mưa khá dồi dào. Đây là vùng có lượng mưa trung bình năm lớn nhất ở nước ta, với tổng lượng mưa trung bình nhiều năm từ 2200 đến 3000mm, có nơi trên 4000mm (như ở Bạch Mã, Thừa Lưu).
Theo số liệu của các Sở giao thông vận tải hai tỉnh Quảng Trị - Thừa Thiên Huế từ năm 2000 - 2013, do mưa tập trung với lượng mưa và cường độ mưa lớn liên tục trong nhiều ngày nên hai tỉnh này quá trình DCĐĐ xảy ra với cường độ và quy mô lớn được thể hiện ở bảng 3.2, hình 3.2.
Bảng 3.2. Quan hệ giữa khối lượng đất đá trượt lở với lượng mưa năm (2000 - 2013) đường HCM khu vực đồi núi Quảng Trị -Thừa Thiên Huế
Năm Quảng Trị Thừa Thiên Huế
2000- 2005
KL đất đá trượt lở ít/ Lượng mưa từ 1796 tới 2604mm (Gia vòng)
KL đất đá trượt không đáng kể/ Lượng mưa 2842 - 4332mm (A Lưới) 2006 Không có số liệu trượt đất đá
/2310mm 29388 m 3 /3963mm 2007 17392 m3/2735mm 20312 m3/5452mm 2008 9315 m3/2684mm 4670 m3/3818mm 2009 94316 m3/3278mm 162162 m3/4310mm 2010 54482 m3/2992 mm 36917 m3/3366mm 2011 23420 m3/2615mm 19286 m3/3184mm 2012 17538 m3/1854mm 15329 m3/2168mm 2013 14375m3/2183mm 10648 m3/2016mm
Hình 3.2. Quan hệ giữa khối lượng trượt lở đất đá đường HCM nhánh Tây vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế với lượng mưa trung bình năm
Bảng 3.2, hình 3.2 là minh chứng thuyết phục bằng số liệu thống kê khối lượng trượt lở đất đá hàng năm với lượng mưa khác nhau [3] từ sau khi thi công XD đường HCM (từ năm 2000 đến năm 2013). Về cơ bản, lượng mưa càng lớn khối lượng đất đá trượt lở càng cao (năm 2009 khối lượng đất đá trượt lở ở đường
HCM dao động từ 94.416m3 tại Quảng Trị đến 162.162m3 ở Thừa Thiên Huế). Còn trong những năm đầu sau khi XD đường (2000 - 2005) do lượng mưa nói chung không cao nên trượt đất đá dọc đường HCM ít xảy ra [11],[12],[13],[14].
Mưa với cường độ cao, kéo dài tạo dòng chảy mặt lớn gây xói lở đất đá cấu tạo phần thấp (phần chân) SD, MD thường hình thành tầng chứa nước trong tầng phủ (edQ, IA1, IA2) với mực nước tĩnh dâng cao và phân bố cách mặt đất 1 - 10m. Động lực dòng chảy lớn sẽ hình thành nhiều khối sụt, trượt đất đá, đổ đá với quy mô khác nhau, nhất là dòng bùn đất đá khi mối liên kết giữa các tảng, khối đá với khối đất đá vây quanh trong vùng đồi núi nghiên cứu đã bị giảm thiểu đột ngột (ảnh 3.9).
Ảnh hưởng của nước mưa, nước dưới đất làm giảm sức kháng cắt rõ rệt trong tầng phủ đất tàn sườn tích loại sét vùng đồi núi nghiên cứu. Khối lượng thể tích tự nhiên của đất vào đầu mùa khô là 1,79 - 1,99g/cm3, vào mùa mưa lũ đạt 1.87 - 2,05g/cm3. Hai thông số sức kháng cắt φ, C của đất loại sét tàn sườn tích cũng suy giảm mạnh, ở trạng thái tự nhiên φ = 20 - 250 và C = 0.23 - 0.30 kG/cm2, khi ở trạng thái bão hòa nước vào lúc trời mưa lũ kéo dài φ = 18 - 220, C = 0.14 - 0.25kG/cm2 [3], [8], [9], [10].
Km318+250 Xã Hồng Thủy Km186 + 500 Khe Sanh - Chà lỳ Km323+800 xã Hồng Vân
Ảnh 3.9. Một số hình ảnh sụt, trượt đất đá do mưa với cường độ cao, kéo dài liên tục trong nhiều ngày
Cụ thể, tại km186+500 điểm trượt cao 40m, góc dốc SD phía trên β = 300 được cấu tạo từ tầng trầm tích đất loại sét dày 8m. Có đáy tầng cùng nghiêng với góc = 300 (hình 3.3a,b).
Vào mùa khô và mùa mưa lũ đất có các giá trị tương ứng ở các trạng thái TN và BH như sau: w = 1,81g/cm3 và 1,98g/cm3, φ = 240 và 210, C = 0,23 và 0,19kG/cm2. Ngoài ra đất có độ rỗng n = 0.52. Vào mùa mưa lũ lớn hình thành tầng nước ngầm có mặt thoáng với góc nghiêng theo SD α = 300 và nằm cách mặt đất 3m (hình 3.3b).
Hình 3.3. Sơ đồ kiểm toán ổn định MD theo các mùa khô (a) và mưa bão (b). Khi chịu tác động gia tăng khối lượng thể tích, giảm lực kháng cắt đất đá và áp lực thủy tĩnh Ai, áp lực thủy động Dwi thì hệ số ổn định SD ở trạng thái tự nhiên và trạng thái bão hòa được tính toán theo công thức tương ứng dưới đây:
- Mùa khô: S1=
- Mùa mưa bão khi chịu tác động dòng ngầm: S2 =
SD mất ổn định hoàn toàn, tức là trượt đất xảy ra
Từ kết quả kiểm toán hệ số ổn định trượt MD ở trong điều kiện mùa khô và mùa mưa bão lớn, một lần nữa khẳng định mùa khô nói chung MD ổn định (η1 > 1 và có giá trị 1,09). Ngược lại trong mùa mưa bão lớn do tác động tương hợp của mưa lớn kéo dài, hệ số ổn định trượt MD giảm thiểu đột ngột (η2 = 0,62 < 1), MD mất ổn định, tức là trượt lở đất đá xảy ra.
3.2.1.3. Quá trình phong hóa
Như đã đề cập ở tiểu mục 2.3, tùy thuộc vào độ cao địa hình, thành phần thạch học của đá gốc, mức độ phá hủy kiến tạo mà trên mặt cắt vỏ phong hóa có sự biến đổi từ từ, bắt đầu từ đá gốc tới sản phẩm phong hóa đất loại sét (phong hóa hoàn toàn, mạnh). Chiều dày vỏ phong hóa biến đổi phức tạp, không đều, từ vài mét đến hàng chục, thậm chí tới 100 mét (đới nứt nẻ) với nhiều hình dạng đan xen, răng cưa hay cục bộ.
Từ các số liệu về chỉ tiêu cơ lý của các đới, phụ đới phong hóa vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế đã trình bày ở các bảng từ 2.4 đến 2.8, dễ dàng nhận thấy quá trình phong hóa đã làm suy giảm các thông số kháng cắt C, φ của đới đá phong hóa khu vực nghiên cứu và do đó, làm giảm hệ số ổn định SD, MD. Ví dụ, C, φ của đá phong hóa từ trung bình đến nhẹ, nguyên tươi thuộc một số hệ tầng, phức hệ như sau: C = 65 -248 kG/cm2, φ = 35 - 490, nhưng khi đá trong các thành tạo này đã bị phong hóa triệt để thành đất loại sét thì giá trị C giảm mạnh, lúc này C = 0,19 - 0,32kG/cm2 và φ = 23 - 280.
Như vậy, có thể nói quá trình phong hoá vừa là nguyên nhân gây ra, vừa tạo môi trường (đất đá vụn rời) thuận lợi và làm phát sinh, phát triển quá trình dịch chuyển đất đá ở vùng đồi núi nghiên cứu. Đây là nguyên nhân làm phá vỡ tính chất liền khối, làm biến đổi thành phần, cấu trúc, trạng thái, TCCL của đất đá, gây mất ổn định SD, MD vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế.
Thực tế đã chứng minh, toàn bộ các điểm dịch chuyển đất đá trên SD, MD vùng đồi núi nghiên cứu đều phát triển trên đất đá vỏ phong hóa phụ đới edQ + IA1 của các thành tạo trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào, đá biến chất và đá magma của các hệ tầng Long Đại, Bến Giằng - Quế Sơn, A Lin, Tân Lâm, A Vương. Điển hình là một số điểm trượt đất đá với qui mô lớn tại các khu vực như: Da Krông - Tà Rụt (km266+480, km271+600, km280+500,..); Khe Sanh - Chà Lỳ (km200+900, km201+200, km202+500, km195 +150, km185 + 600,..); Bắc hầm A Roàng, đèo Hai Hầm (km314+ 550, km315+700 đến km315+950 , km315+920 đến km316+020 , km394 + 935, km398 + 100, km398 + 500, km399 + 583,…); Quốc lộ 49(km92 + 750, km93 + 150, km96 + 050,…); Quốc lộ 1 (km323+800,..)…
3.2.1.4. Vận động tân kiến tạo
Vận động tân kiến tạo là quá trình nâng hạ kiến tạo theo nhịp. Yếu tố này quyết định tạo nên sự phân bậc địa hình. Quá trình DCĐĐ vùng đồi núi nghiên cứu, thường xảy ra ở những khu vực nâng tân kiến tạo mạnh, có hệ thống các đứt gãy đang hoạt động như: Rào Quán - A Lưới, Linh Thượng - Hướng Lập, Hướng Lập - Vĩnh Chấp, đứt gãy sâu Da krông - A Lưới, đứt gãy đường 14, đứt gãy Tà Lao - Văn Xá - Huế, Quảng Trị - Huế - Phú Lộc,... Dựa vào đặc điểm sự phân bậc địa hình, hệ thống các đứt gãy đang hoạt động và căn cứ vào nguồn tài liệu hiện có, khu vực vùng đồi (50 - 250m) được nâng cao 0.11 - 0.20mm/năm, vùng núi thấp tới trung
bình (250 - >1200m) được nâng cao 0.21 - 0.30mm/năm, vùng núi hẹp ở biên giới Việt Lào, Quảng Nam, Động Voi Mẹp, Sa Mùi, Động Ngài, … (> 1500m) được nâng cao 0.31 - 0.40mm/năm [1]. Thực tiễn cho thấy vùng đồi núi nghiên cứu xảy ra rất hạn chế trên các SD tự nhiên (31/420 điểm chiếm 9,29%) và bị nâng kiến tạo mạnh nhất (0,31 - 0,4mm/năm). Điều này cho thấy vận động nâng tân kiến tạo chỉ là nguyên nhân gián tiếp gây nên một số điểm trượt đất đá trên SD như ở xã Hướng Lập - Hướng Hóa (tọa độ 16045’45’’ và 106039’10’’ ); xã Hướng Phùng - Hướng Hóa (16038,56’’ và 106044’4’’), xã Hồng Vân - A Lưới (1607’51’’ và 107032’20’’), xã Hương Nguyên - A Lưới (16019’49’’ và 107025’3’’),... (phụ lục ảnh 3.4, 3.5)
3.2.1.5. Hoạt động xâm thực của sông, suối
Trong vùng đồi núi nghiên cứu, hoạt động xâm thực của sông, suối hầu như không có tác động tiêu cực đối với MD đường giao thông, vì tuyến đường được xây dựng trên nền địa hình cao, dốc, xa các con sông lớn. Tuy nhiên, ở khu vực Quảng Trị, tuyến đường Hồ Chí Minh nhánh Tây đoạn ngang qua huyện Da krông chủ yếu chạy men theo sông Da krông nên vào mùa mưa, nước chảy mạnh với tốc độ lớn gây xói mòn chân mái dốc nền đường, do đó cũng thúc đẩy quá trình DCĐĐ trên SD, MD.