Nghiên cứu hiện tượng sạt lở trên đường hồ chí minh khu vực đèo lò xo tỉnh kontum và đề xuất các giải pháp phòng chống

Để tiếp cận với vấn đề này, luận văn đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu các điều kiện tự nhiên có ảnh hưởng đến tính ổn định của sườn dốc và là nguyên nhân, động lực gây trượt; sơ đồ hóa và mô

ĐOÀN NGỌC TOẢN

NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG SẠT LỞ TRÊN ĐƯỜNG HỒ CHÍ MINH KHU VỰC ĐÈO LÒ XO-TỈNH KONTUM VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật Mã số ngành: 60.44.68

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2005

CHƯƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Đậu Văn Ngọ

(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Đặng Hữu Diệp

(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Châu Ngọc Ẩn

(Ghi rõ họ tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 26 tháng 11 năm 2005

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Đoàn Ngọc Toản Phái nam

Ngày, tháng, năm sinh: 04/4/1958 Nơi sinh: An Giang

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu hiện tượng sạt lở trên đường Hồ Chí Minh khu vực đèo Lò Xo-tỉnh Kon Tum và đề xuất các giải pháp phòng chống

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

- Nghiên cứu, tổng hợp điều kiện tự nhiên, địa chất, địa mạo, địa chất thuỷ văn, địa chất công trình của khu vực đèo Lò Xo

- Phân tích làm sáng tỏ các nguyên nhân cơ bản gây mất ổn định sườn dốc

- Xác định những vị trí sạt lở điển hình với những điều kiện, tính chất nhằm cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình; sơ đồ hóa những vị trí này

- Sử dụng phần mềm GEOSLOPE để xây dựng mô hình đánh giá tính ổn định của sườn ở những vị trí lựa chọn và dự báo tính ổn định của chúng khi thay đổi các điều kiện tự nhiên

- Đề xuất những giải pháp phòng chống hiện tượng sạt lở nhằm duy trì sự hoạt động lâu dài của con đường

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (ngày ký quyết định giao đề tài): 20/01/2005

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU:Ï 30/10/2005

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (ghi đầy đủ học hàm, học vị): Tiến sĩ Đậu Văn Ngọ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NGHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng Chuyên Ngành thông qua

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2005

LỜI CẢM ƠN

Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, tôi muốn dâng lên hương hồn cha mẹ tôi kết quả học tập mà tôi đạt được hôm nay

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Đậu Văn Ngọ, người đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn cao học Chân thành cảm ơn các cán bộ giảng dạy lớp CH ĐKT K14 - Khoa Địa Chất & Dầu Khí đã hết lòng truyền đạt những bài học quý giá, giúp tôi hoàn thiện những kiến thức trong chuyên môn

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Lãnh đạo Liên Đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam, Phòng Kỹ thuật đã tạo điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi theo đuổi lớp cao học và hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Tóm tắt luận văn thạc sĩ

Đường Hồ Chí Minh là quốc lộ quan trọng thứ hai của nước ta, bước đầu đã phát huy vai trò và ý nghĩa chiến lược về chính trị và kinh tế Tuy nhiên, tuyến đường này đã và đang chịu nhiều thiệt hại do hiện tượng trượt lở trên sườn

dốc, nhất là về mùa mưa Để tiếp cận với vấn đề này, luận văn đặt ra nhiệm vụ

nghiên cứu các điều kiện tự nhiên có ảnh hưởng đến tính ổn định của sườn dốc và là nguyên nhân, động lực gây trượt; sơ đồ hóa và mô hình hóa bằng phần mềm GEOSLOPE các vị trí trượt điển hình để đánh giá tính ổn định của các mái dốc có điều kiện tương tự, cũng như dự báo tính ổn định của các mái dốc này khi thay đổi các điều kiện tự nhiên Luận văn giới hạn diện tích nghiên cứu nằm ở phía bắc huyện lỵ Đak Glei thuộc tỉnh Kon Tum giáp với tỉnh Quảng Nam, giới hạn từ Km 334+245 (cầu Đak Chè) đến Km 360+850 (cầu Đak Ven), dài khoảng

26km

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia ra làm 6 chương, dài

106 trang bao gồm 4 bảng, 34 hình, ảnh chụp minh họa Phần phụ lục bao gồm 1 bản vẽ khổ A3, 5 mặt cắt địa chất đại diện tại các vị trí nghiên cứu Sau khi mô tả tổng quan các điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu trong chương I, chương II được dành để nêu tổng quan về hiện tượng trượt Chương III tậâp trung mô tả các động lực và nguyên nhân gây mất ổn định sườn dốc trên đoạn đường nghiên cứu Chương IV dành cho việc xây dựng mô hình tính toán ổn định mái dốc, bao gồm lý thuyết cân bằng giới hạn tổng quát, sơ đồ hóa các điểm nghiên cứu, lập mô hình và minh giải kết quả mô hình cho các điểm điển hình Chương

V sử dụng các mô hình đã lập để dự báo tính ổn định của các kiểu mái dốc bằng cách thay đổi các điều kiện tự nhiên Cuối cùng, chương VI dành để kiến nghị các giải pháp phòng chống để duy trì sự ổn định của các kiểu mái dốc

Abstract

The Hochiminh road is the second important National road, and preliminary has proved its strategic politic and economic role and significance However, the road has suffered from damages due to landslides, especially in rainy seasons In order to approach this problem, the thesis put forward its tasks to study natural conditions that affect stability of slopes and are causes and driving force of the phenomenon; to schematize and model typical landslides by GEOSLOPE for the purpose of evaluation of stability of slopes having similar conditions, as well as to predict their stability while changing natural conditions The thesis restricted its study area to the North of Dak Glei town (Kon Tum Province, bordering with Quang Nam Province), from Km 334+245 (Dak Che

bridge) to Km 360+850 (Dak Ven bridge), about 26km long

Besides introduction and conclusion, the thesis consists of 6 chapters, including 106 pages, 4 tables, 34 pictures The appendices includes 1 drawing (A3 format), 5 representative cross sections at study sites After describing natural conditions in chapter I, the thesis reserved chapter II for over viewing landslide phenomenon Chapter III concentrated on causes and driving forces for landslides, restricted in study area Chapter IV was reserved for modeling slopes, that includes theory of general limit equilibrium, schematization of study sites, modeling and explanation for results of modeling of typical sites Chapter V concerns use of models for prediction of stability of slope types by alteration of natural conditions Finally, chapter VI deals with recommendations for preventing landslides and maintaining stability of slope types

Tóm tắt lý lịch trích ngang

Họ và tên: Đoàn Ngọc Toản

Ngày tháng năm sinh: 04 tháng 4 năm 1958 Nơi sinh: An Giang

Địa chỉ liên lạc: Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam, số 59, đường 2, phường Bình An, quận 2, TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 5122906/090.8057050

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Tốt nghiệp trường Đại học Bách khoa

Tashkent, Liên Xô (trước đây) khoá 1978-1983 ngành địa chất thuỷ văn-địa chất công trình

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC:

- Từ năm 1984 đến 1993: làm việc ở Đoàn địa chất 801, Liên đoàn 8 Địa chất thuỷ văn

- Từ năm 1993 đến 1996: làm việc ở Phòng Kỹ thuật, Liên đoàn 8 Địa chất thuỷ văn

- Từ năm 1996 đến 1998: chủ nhiệm đề án điều tra địa chất đô thị Vĩnh Long-Trà Vinh

- Từ năm 1998 đến 2000: làm việc cho dự án Nghiên cứu nước dưới đất đồng bằng sông Cửu Long (do Chính phủ Hà Lan tài trợ)

- Từ năm 1998 đến 2000: chuyên gia giám sát nước ngầm, dự án quản lý môi trường TP Hồ Chí Minh VIE/96/023

- Từ năm 2000 đến nay: làm việc tại Liên đoàn Địa chất thuỷ văn-Địa chất công trinh miền Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNGI.TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 12

I.1 Vị trí địa lý 12

I.2 Đặc điểm địa hình 12

I.3 Đặc điểm khí hậu 13

I.4 Đặc điểm thủy văn và địa chất thủy văn 14

I.5 Đặc điểm địa chất và vỏ phong hóa 18

I.5.1 Đặc điểm địa chất 18

I.5.2 Vỏ phong hóa 24

CHƯƠNGII.TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG TRƯỢT TRÊN SƯỜN DỐC 28

II.1 Những khái niệm chung 28

II.2 Đặc điểm hình thái khu trượt 29

II.3 Cấu trúc khối trượt 32

II.4 Nguyên nhân gây trượt 34

II.5 Những điều kiện hỗ trợ sự thành tạo trượt 36

II.6 Các phương pháp đánh giá ổn định trượt 38

II.6.1 Mặt trượt nằm nghiêng 39

II.6.2 Mặt trượt cung trụ tròn 43

II.6.3 Phương pháp Maxlov 44

II.7 Các giải pháp phòng, chống trượt 46

CHƯƠNGIII.NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỘNG LỰC GÂY MẤT ỔN ĐỊNH SƯỜN DỐC ĐOẠN ĐƯỜNG ĐÈO LÒ XO 49

III.1 Khí hậu 49

III.2 Thực vật 49

III.3 Địa hình địa mạo 50

III.4 Kiến tạo 50

III.5 Địa chất (đá gốc, vỏ phong hóa) 51

III.6 Thủy văn, địa chất thủy văn 53

III.7 Thiết kế mái 53

CHƯƠNGIV.XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 54

IV.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát.54 IV.1.1 Cơ sở của phương pháp 54

IV.1.2 Nội dung của phương pháp 56

IV.1.3 Kết quả của phương pháp và kiểm tra kết quả 59

IV.2 Xây dựng mô hình 60

IV.2.1 Sơ đồ hóa vị trí nghiên cứu, xác định giới hạn nghiên cứu60 IV.2.2 Lựa chọn các mặt cắt điển hình 61

IV.2.3 Xây dựng mô hình 65

IV.3 Chạy mô hình 68

IV.4 Phân tích và minh giải kết quả cho từng mô hình 68

IV.4.1 Mô hình điểm khảo sát 31 68

IV.4.2 Mô hình điểm khảo sát 3 71

IV.4.3 Tính hệ số an toàn cho điểm khảo sát 18 74

CHƯƠNGV.DỰ BÁO SỰ ỔN ĐỊNH CỦA CÁC KIỂU MÁI DỐC 76

V.1 Phương pháp dự báo 76

V.2 Thay đổi tính chất của đới phong hóa 76

V.3 Sự hiện diện của nước ngầm 77

V.4 Kết quả 78

CHƯƠNGVI.KIẾN NGHỊ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG ĐỂ DUY TRÌ SỰ ỔN ĐỊNH CỦA CÁC KIỂU MÁI DỐC 85

VI.1 Phân loại các kiểu mái dốc 85

VI.1.1 Phân loại theo trạng thái của mái dốc 85

VI.1.2 Phân loại theo kiểu chuyển động 86

VI.2 Giải pháp đề xuất cho từng kiểu mái dốc 88

VI.2.1 Các giải pháp phòng ngừa 89

VI.2.2 Các giải pháp làm giảm lực gây trượt 92

VI.2.3 Các giải pháp làm tăng lực chống trượt 94

KẾT LUẬN 98

Tài liệu tham khảo 102

Danh mục các hình 104

Danh mục các bảng 106

Danh mục các phụ lục 106

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đường Hồ Chí Minh là quốc lộ quan trọng thứ hai của nước ta, có chiều dài 3.167km từ điểm đầu là Cao Bằng đến điểm cuối là Cà Mau Đường Hồ Chí Minh sẽ tạo sự liên thông, điều chỉnh lại cơ cấu kinh tế, phân bổ lại dân cư; hình thành trục dọc xuyên Việt thứ hai kết hợp với hệ thống đường ngang hiện có để dần hoàn thiện mạng lưới giao thông Bắc-Nam; góp phần phục vụ các mục tiêu

an ninh và quốc phòng Theo báo cáo của Chính phủ tại Kỳ họp Quốc hội lần thứ

6 khoá XI, tổng mức đầu tư dự kiến cho cả hai giai đoạn là 36.646 tỉ đồng Giai đoạn 1 của đường Hồ Chí Minh (từ Hoà Lạc đến Ngọc Hồi) đã hoàn thành và đưa vào sử dụng, góp phần cải thiện điều kiện giao thông của nước ta Tuy nhiên, từ đó cũng phát sinh nhiều vấn đề về tai biến môi trường đe dọa sự hoạt động ổn định của công trình Một trong những vấn đề đó là hiện tượng sạt lở mái ta luy gây biến dạng và phá huỷ nền đường Đường Hồ Chí Minh đi qua địa hình núi cao, phân cắt mạnh trên các thành tạo địa chất rất đa dạng về thành phần và tính chất Khí hậu cũng là một tác nhân quan trọng với lượng mưa rất lớn ( khoảng 2000mm/năm) nhưng phân bố không đều, chỉ tập trung vào mùa mưa Theo báo cáo tổng hợp của Ban Quản lý Dự án đường Hồ Chí Minh thuộc Bộ Giao thông Vận tải thì có khoảng 1.539 điểm mất ổn định cần gia cố (chủ yếu là có nguy cơ sạt, trượt lở) với chiều dài tương đương 130km Hiện nay các điểm có nguy cơ mất ổn định đã và đang được gia cố bằng nhiều biện pháp khác nhau như thay đổi mái dốc, xây tường chống giữ, thoát nước mặt và nước ngầm, làm lớp phủ nhân tạo, sinh học

Để kiến nghị những giải pháp phù hợp với môi trường, khả thi, kinh tế nhằm phòng chống hiện tượng sạt lở đường Hồ Chí Minh, cần nghiên cứu một cách tương đối toàn diện và định lượng điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn, địa chất động lực dọc theo con đường nhằm mô hình hóa những vị trí điển hình, đánh giá định lượng sự ổn định của mái dốc bằng công cụ phần mềm chuyên môn khi những tác nhân gây mất ổn định thay đổi Kết quả nghiên cứu đầy đủ ở những vị trí điển hình có thể suy rộng ra cho khu vực bằng phương pháp tương tự Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đó, có thể kiến nghị những giải pháp nhằm khắc phục hiện tượng sạt lở, duy trì sự hoạt động ổn định của con đường

Hiện tượng sạt lở gây mất ổn định đường Hồ Chí Minh đã và đang diễn ra cùng với những thiệt hại đang đe dọa tính kinh tế và hiệu quả của con đường quan trọng này Vì vậy, những mục tiêu nghiên cứu của đề tài là cấp thiết, góp phần vào việc giảm thiểu thiệt hại khi có sự thay đổi môi trường địa chất

Luận văn: “Nghiên cứu hiện tượng sạt lở trên đường Hồ Chí Minh khu

vực đèo Lò Xo - tỉnh Kon Tum và đề xuất các giải pháp phòng chống” là đề tài

chuyên ngành tiếp cận vấn đề nghiên cứu địa chất động lực nhờ vào sự trợ giúp của phần mềm GEO-SLOPE và bước đầu nghiên cứu tìm giải pháp cải thiện môi trường địa chất động lực công trình

2 Mục đích và nhiệm vụ

a-Mục đích

- Đánh giá điều kiện ổn định của đường Hồ Chí Minh khu vực đèo Lò

Xo ở những vị trí đặc trưng và xung yếu nhất

- Sử dụng kết quả đánh giá để dự báo cho những khu vực có những điều kiện tự nhiên tương tự

b-Nhiệm vụ

- Nghiên cứu, tổng hợp điều kiện tự nhiên, địa chất, địa mạo, địa chất thuỷ văn, địa chất công trình của khu vực đèo Lò Xo

- Phân tích làm sáng tỏ các nguyên nhân cơ bản gây mất ổn định sườn

- Xác định những vị trí sạt lở điển hình với những điều kiện, tính chất nhằm cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình; sơ đồ hóa những vị trí này

- Sử dụng phần mềm GEO-SLOPE để xây dựng mô hình đánh giá tính ổn định của sườn ở những vị trí lưạ chọn và dự báo tính ổn định của chúng khi thay đổi các điều kiện tự nhiên

- Đề xuất những giải pháp phòng chống hiện tượng sạt lở nhằm góp phần duy trì sự hoạt động lâu dài của con đường

3 Phạm vi và Đối tượng nghiên cứu

a- Phạm vi nghiên cứu

Sử dụng phần mềm GEO-SLOPE, module SLOPE/W để mô phỏng các mái dốc cấu tạo bởi thành tạo bở rời là sản phẩm phong hóa triệt để nằm trên các đá biến chất cổ

Chọn vị trí và vùng nghiên cứu: vùng nghiên cứu được chọn là đường Hồ

Chí Minh khu vực đèo Lò Xo Đây là đoạn đường mơiù vừa hoàn thành của giai đoạn I và đưa vào hoạt động, nhưng đã và đang xuất hiện hiện tượng trượt trên sườn dốc Đoạn đường này khá tiêu biểu cho hiện tượng trượt của các thành tạo là sản phẩm phong hóa trên đá cứng vì quá trình phong hóa biểu hiện ở nhiều mức độ khác nhau, với bề dày đới phong hóa khác nhau và từ nhiều loại đá mẹ

khác nhau Khu vực nghiên cứu nằm dọc theo đường Hồ Chí Minh về phía bắc huyện lỵ Đak Glei thuộc tỉnh Kon Tum giáp với tỉnh Quảng Nam

b- Đối tượng nghiên cứu

- Các thành tạo đất đá dọc đường Hồ Chí Minh (đoạn đèo Lò Xo)

- Nguyên nhân và cơ chế gây ra hiện tượng trượt trên sản phẩm phong hóa của đá biến chất cổ

4 Nội dung nghiên cứu

a) Tổng hợp các điều kiện địa hình, thảm thực vật, địa chất, địa mạo, kiến tạo, địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, địa chất động lực của khu vực nghiên cứu

b) Nghiên cứu các điều kiện tự nhiên và nhân tạo ảnh hưởng đến sự ổn định của sườn dốc, phân tích nguyên nhân gây mất ổn định sườn

c) Tổng hợp những điểm sạt lở đặc trưng

d) Ứng dụng phần mềm GEO-SLOPE để đánh giá mức độ ổn định trượt của sườn dốc, dự báo sự ổn định khi những tác nhân gây trượt thay đổi theo những kịch bản cho trước

e) Xây dựng và kiến nghị những phương án phòng chống trượt cho những mái dốc có các kiểu trượt khác nhau

5 Phương pháp nghiên cứu

a) Phương pháp truyền thống: thu thập tài liệu, phân tích tổng hợp dữ liệu để đánh giá điều kiện địa chất và địa chất công trình toàn vùng

b) Thu thập thực địa bổ sung: trên cơ sở nguồn tài liệu thu thập sẽ thực hiện một số hành trình thực địa để thu thập dữ liệu và nghiên cứu bổ sung

c) Thí nghiệm trong phòng xác định các tính chất cơ lý của đất

d) Sơ đồ hóa điều kiện địa chất công trình cho từng vị trí điển hình

e) Lập mô hình bằng phần mềm GEO-SLOPE do Canada sản xuất nhằm mô phỏng môi trường địa chất công trình và giải các bài toán ổn định Các kết quả tính toán hệ số an toàn và bản vẽ các loại cũng sẽ được xuất ra từ mô hình này

f) Ứng dụng tin học: Tính toán xử lý dữ liệu sẽ sử dụng các phần mềm chuyên dụng nhằm cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình Kết hợp sử dụng các phần mềm của Microsolf Office như Excel, Notepad, với các phần mềm chuyên dụng như Mapinfo 6.0, Surfer 7.0

6 Những điểm mới của luận văn

- Điều kiện địa chất, địa chất công trình được tổng hợp đánh giá chi tiết và cụ thể cho đoạn đường khu vực đèo Lò Xo

- Đánh giá định lượng các yếu tố là nguyên nhân và động lực chủ yếu gây hiện tượng trượt lở

- Sử dụng các phần mềm để mô hình hóa và tính toán ổn định của mái dốc

- Dự báo những khu vực, vị trí có nguy cơ sạt lở cao do thay đổi động lực gây trượt

7 Cơ sở tài liệu

Luận văn sẽ được xây dựng trên cơ sở kết quả điều tra địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn trong khu vực và tài liệu khảo sát, thiết kế đường Hồ Chí Minh:

- Kết quả nghiên cứu của đề tài nghiên cứu khoa học cơ bản cấp Nhà nước: ”Nghiên cứu các tai biến địa chất dọc đường Hồ Chí Minh khu vực Tây Nguyên” do TS Đậu Văn Ngọ chủ trì

- Báo cáo đo vẽ lập bản đồ địa chất và khoáng sản tỉ lệ: 1/200.000 tỉnh Kon Tum do KS Hồ Minh Thọ chủ biên

- Thiết kế đường Hồ Chí Minh do Ban Quản lý đường Hồ Chí Minh thực hiện

Ngoài ra, tùy yêu cầu nghiên cứu sẽ sử dụng thêm các dữ liệu và báo cáo khác có liên quan

8 Ý nghĩa khoa học - thực tiễn của đề tài

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, các nghiên cứu địa chất công trình có xu hướng chuyển dần sang lĩnh vực xây dựng mô hình với sự xuất hiện nhiều phần mềm ứng dụng Đây là một xu hướng nghiên cứu không mới đối với nhiều nước trên thế giới nhưng là một lĩnh vực nghiên cứu chưa được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam

Lập mô hình mái dốc để đánh giá mức độ ổn định của nó là dạng nghiên cứu tổng hợp và sơ đồ hóa một mái dốc thực tế với độ dốc, cấu trúc địa chất và tính chất cơ lý của đất đá, đặc tính thuỷ động của nước ngầm Qua đó nghiên cứu và tính toán sự ổn định của mái khi thay đổi các điều kiện theo những kịch bản để mô phỏng sự thay đổi của những điều kiện này theo thời gian Trong tương lai chắc chắn hướng nghiên cứu này sẽ được phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam vì có được những lời giải tin cậy cho những bài toán địa chất động lực phức tạp

a- Ýù nghĩa khoa học

- Độ ổn định của sườn dốc được tính toán sẽ có sức thuyết phục hơn trước đây vì đã đánh giá định lượng đầy đủ các yếu tố nguyên nhân và tác động gây trượt

- Trên cơ sở đánh giá toàn diện các nguyên nhân và động lực gây trượt của những vị trí xung yếu, sẽ áp dụng phương pháp tương tự để đánh giá và dự báo cho những vị trí khác trong vùng nghiên cứu

- Dự báo được sự ổn định của sườn dốc khi cho trước những kịch bản khác nhau, mô phỏng sự thay đổi của các yếu tố tự nhiên theo thời gian

- Có thể áp dụng được hướng nghiên cứu này cho các vùng khác trên tuyến đường Hồ Chí Minh có điều kiện địa chất, địa chất công trình tương tự

b- Ýù nghĩa thực tiễn

Việc đánh giá mức độ ổn định của mái dốc dựa trên kết quả lập mô hình các kiểu mái dốc điển hình với những số liệu đầu vào thực tế sẽ góp phần giúp cho việc quản lý khai thác tuyến đường (giới hạn trong khu vực nghiên cứu) hiệu quả hơn Việc thay đổi số liệu đầu vào theo những kịch bản giả định giúp cho việc dự báo động thái của những sườn dốc có dấu hiệu mất ổn định cũng mang tính định lượng hơn và có cơ sở khoa học hơn Trên cơ sở nghiên cứu định lượng mức độ ổn định của các sườn dốc, các giải pháp phòng chống sự mất ổn định được đề nghị cũng sẽ thực tế và tiết kiệm hơn Mô hình các sườn sẽ được thường xuyên và dễ dàng cập nhật những thông tin và các nghiên cứu mới

9 Cấu trúc của luận văn

Toàn bộ luận văn ngoài các phần mở đầu và kết luận được trình bày trong

6 chương, dày 106 trang khổ A4, có 4 bảng, 34 hình, ảnh chụp minh hoạ và danh mục tài liệu tham khảo

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Địa chất và Dầu khí, trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy:

TS Đậu Văn Ngọ

Trong quá trình hoàn thành luận văn tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy và đồng nghiệp trong Khoa Địa chất và Dầu khí, Trung tâm Chuyển giao công nghệ và Thiết bị công nghiệp, Liên đoàn Địa chất thuỷ văn-Địa chất công trình miền Trung, Liên đoàn Địa chất thuỷ văn-Địa chất công trình miền Nam, Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam, Ban Quản lý Dự án đường Hồ Chí Minh Tác giả cũng nhận được sự giúp đỡ tận tình và những ý kiến đóng góp quý báu của PGS.TS Nguyễn Việt Kỳ, TS Nguyễn Mạnh Thủy, TS Tạ Đức Thịnh, TS Trần Thị Thanh, TS Nguyễn Bá Hoằng, KS Hồ Minh Thọ và nnk Nhân dịp này tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Đậu Văn Ngọ, người trực tiếp hướng dẫn khoa học và đến các cơ quan, các nhà khoa học, các đồng nghiệp về sự giúp đỡ quý báu đó

Đề tài nghiên cứu là một vấn đề lớn, khá mới mẻ và rất phức tạp nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót Tác giả rất mong nhận được các nhận xét và góp

ý để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

I.1 Vị trí địa lý

Vùng nghiên cứu được chọn là đường Hồ Chí Minh khu vực đèo Lò Xo Đây là đoạn đường mơiù vừa hoàn thành của giai đoạn I và đưa vào hoạt động Đoạn đường này khá tiêu biểu cho hiện tượng trượt của các thành tạo là sản phẩm phong hóa trên đá cứng vì quá trình phong hóa biểu hiện ở nhiều mức độ khác nhau Khu vực nghiên cứu nằm dọc theo đường Hồ Chí Minh về phía bắc huyện lỵ Đak Glei thuộc tỉnh Kon Tum giáp với tỉnh Quảng Nam, giới hạn từ Km 334+245 (cầu Đak Chè) đến Km360+850 (cầu Đak Ven), dài khoảng 26km

I.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình là yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến các hoạt động tai biến từ các tác động ngoại sinh, ở đây là hiện tượng trượt trên sườn dốc Khu vực nghiên cứu có địa hình là khối núi vòm bị chia cắt khối tảng Độ phân cắt sâu 500-1000m/km2, sườn dốc 25÷30o, độ phân cắt ngang 0,5km/km2 Trên sườn phát triển các khe rãnh xâm thực ngắn, hẹp và dốc [3] Các vách sườn địa hình thường đang

ở trong giai đoạn bị phá huỷ để tạo thành các pediment Quá trình bóc mòn xảy

ra theo cơ chế xâm thực sâu là chủ yếu vì vậy rất thuận lợi cho quá trình thành tạo các cung trượt

Xen kẽ với địa hình khối núi vòm là địa hình thung lũng bóc mòn tích tụ mà đại diện trong vùng nghiên cứu là thung lũng sông Pô Kô Hai bên sườn thung lũng các dãy núi chạy song song theo phương kinh tuyến Các dòng chảy nhỏ thường vuông góc với thung lũng Vật liệu trầm tích trong thung lũng thường là hạt thô, nhiều đoạn chỉ là tích tụ coluvi

I.3 Đặc điểm khí hậu

Khí hậu tỉnh Kon Tum nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa rõ rệt trong một năm: mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Do nằm trong khoảng vĩ độ từ 11 đến 15o Bắc, độ cao mặt trời trong năm lớn và ít thay đổi nên khu vực nghiên cứu có khả năng tiếp nhận một lượng bức xạ dồi dào Lượng bức xạ tổng cộng đạt 120 – 140kcal/cm2.năm Cán cân bức xạ trung bình là 79 – 81kcal/cm2.năm Chênh lệch giữa các tháng nhỏ (biên độ năm khoảng 7kcal/cm2), cực đại vào mùa xuân (tháng 3, 4) và cực tiểu vào mùa thu (tháng 9) Cán cân bức xạ có giá trị lớn nhất vào mùa xuân- thời kỳ khô nhất trong năm, nên hầu như toàn bộ lượng nhiệt do mặt trời cung cấp trong thời kỳ này được dùng để đốt nóng mặt đất và lớp không khí bên trên nên mùa xuân cũng là mùa nóng nhất trong năm [3]

Đặc trưng của khí hậu vùng nghiên cứu là chế độ nhiệt biến đổi ngày đêm với biên độ lớn (trung bình 9÷11oC) vào mùa khô trong khi chênh lệch giữa các mùa không lớn Biên độ dao động nhiệt trung bình hàng năm 3÷5oC Nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất vào tháng 1, nhỏ hơn 15oC Nhiệt độ không khí trung bình cao nhất vào tháng 6 là 28÷30oC Đặc điểm nổi bậc nhất trong chế độ nhiệt ở vùng nghiên cứu là sự hạ thấp của nền nhiệt độ do ảnh hưởng của độ cao Nhiệt độ không khí trung bình năm thay đổi từ 18 đến 24oC Nhiệt độ mặt đất trung bình từ 26 đến 28oC (cao hơn nhiệt độ không khí trung bình năm khoảng 5-

6oC)

Chế độ mưa rất không đều nhau Tổng lượng mưa hàng năm đạt tới 1780

mm Phân bố mưa trong năm tập trung vào thời kỳ từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 90-95% tổng lượng mưa năm Lượng mưa lớn nhất 377mm/tháng (tháng 8)

và nhỏ nhất (không có mùa mưa) vào tháng 1, tháng 2 Lượng mưa cũng tăng theo cao độ địa hình

Chế độ gió thay đổi rõ rệt theo mùa Từ tháng 5 đến tháng 9 gió có thành phần tây là chủ yếu, trong đó nhiều nhất là các hướng 180-270o Từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau gió có thành phần đông chiếm đa số, tập trung vào các hướng 0-

90o Tốc độ gió trung bình dao động từ 2 đến 6m/giây, tốc độ gió mạnh nhất có thể lên đến 10 hoặc hơn 10m/giây

Độ ẩm tương đối trung bình năm 80 – 85% Phân bố không gian của độ ẩm tương đối thể hiện quy luật chung là tăng theo độ cao địa hình Biến trình năm của độ ẩm tương đối phù hợp với biến trình mưa và ngược với biến trình nhiệt độ Tháng 8 và tháng 9 độ ẩm đạt giá trị cao nhất (88-92%), tháng 2 và tháng 3 có giá trị thấp nhất (70-72%) Lượng bốc hơi có thể (khả năng bốc hơi) trung bình năm ở Tây Nguyên khác nhau giữa các vùng và dao động từ 600 – 1500mm Biến trình năm của lượng bốc hơi ngược với biến trình năm của lượng mưa, thời kỳ bốc hơi nhiều nhất là thời kỳ mưa ít nhất và ngược lại

Lượng mây tổng quan trung bình tháng có trị số lớn nhất vào mùa mưa và nhỏ nhất vào mùa ít mưa Trong những ngày nhiều mây lượng mây tổng quan trung bình ngày trên 8/10 bầu trời, trong những ngày quang mây lượng mây trung bình ngày dưới 2/10 bầu trời (rất ít thấy ở khu vực Tây Nguyên) Tổng số giờ nắng trung bình năm ở các vùng của Tây Nguyên dao động từ 2.000 đến 3.500 giờ Sự phân bố giờ nắng khá phù hợp với phân bố lượng mây, nơi nhiều mây nhất cũng là nơi ít giờ nắng nhất và ngược lại

I.4 Đặc điểm thủy văn và địa chất thủy văn

Đặc điểm thuỷ văn:

Mạng thủy văn của Kon Tum chủ yếu bao gồm trong hai lưu vực: Sông Đak Bla và sông Pô Kô Đó là hai phụ lưu chính của sông Sê San

Sông Đak Bla bắt nguồn từ phía nam núi Ngọc Linh, chảy về phía nam, tây nam qua các khu vực Kon Plong, chảy theo hướng đông-tây và hợp lưu với sông Pô Kô ở phía tây thị xã Kon Tum Lưu lượng sông Đak Bla khi kiệt nhất (tháng 3) là 20m3/s, lúc lớn nhất đạt tới 305m3/s (tháng 9) Tổng lượng nước hàng năm đạt khoảng 4,5 tỷ mét khối

Sông chính trong vùng nghiên cứu là sông Pô Kô Sông Pô Kô bắt nguồn từ Đak Glei chảy theo phương kinh tuyến với tổng chiều dài gần 100km Tổng lượng nước hàng năm khoảng 8 tỷ mét khối Trong khu vực nghiên cứu sông Pô Kô có các phụ lưu chính là Đak Mi, Đak Hoi, Đak Pek

Đặc điểm địa chất thuỷ văn:

Nước lỗ hổng

Ở Kon Tum nước lỗ hổng tồn tại chủ yếu trong các bồi tích ở các thềm sông và bãi bồi của những dòng sông lớn như Đak Bla, Pô Kô, hình thành những hệ thống thủy lực ngầm liên tục dọc theo thung lũng các sông và các chi lưu của chúng Thành phần chứa nước chủ yếu là cuội, sỏi, cát - sạn Bề dày tầng chứa nước từ 4 - 5 m (trong thể địa chất aQIV1-2 ) đến 15 - 20m ( trong aQII-III ) Tính thấm của các trầm tích này khá cao Hệ số thấm vào khoảng 1,0 - 10,0 m/ngày, bình quân 4,0 m/ngày

Những hệ thống nêu trên là những thực thể bất đồng nhất bao gồm những lớp thấm nước và những lớp cách nước xen kẽ Tuy nhiên, ở đây, trên mặt cắt, thành phần hạt mịn (sét, bột) chỉ chiếm một tỷ lệ thấp, không có lớp cách nước dày liên tục Vì thế, nước lỗ hổng chỉ thành tạo những tầng chứa nước không có

áp lực Mực nước ngầm thường nằm ở độ sâu nhỏ hơn 2m, nhiều chỗ nước ngầm xuất lộ hay thấm rỉ trên mặt đất Độ nghiêng của mặt gương nước ngầm giảm dần từ hai bờ thung lũng về phía lòng sông và thường chỉ vào khoảng 0,008 ÷ 0,01 Các tầng chứa nước lỗ hổng thường có bề dày không lớn Theo những mặt cắt đã được quan sát tại các thung lũng sông, bề dày tầng chứa nước thay đổi từ 1 - 3m đến 15 - 20m, có xu hướng tăng dần từ thượng lưu xuống hạ lưu Ngoài ra, cũng cần lưu ý là các trầm tích cổ hơn (Pleistocen) thì có bề dày lớn hơn các trầm tích hiện đại (Holocen)

Về chất lượng, nước lỗ hổng thường có độ khoáng hóa M = 0,1 - 0,5 g/l, hiếm thấy loại nước siêu nhạt (M < 0,1 g/l) và nước có độ khoáng hóa cao hơn (M >0,5 g/l) Khả năng nhiễm bẩn từ các nguồn chất thải bề mặt là khá cao, bởi diện phân bố các trầm tích này nằm ở những nơi trũng và không có lớp cách nước dày và liên tục [13]

Nguồn bổ sung cho nước lỗ hổng là nước mưa và các dòng chảy bề mặt Miền cung cấp và miền thoát của nước ngầm nằm trùng với nhau và trùng với thung lũng các sông

Động thái nước lỗ hổng ở Kon Tum là động thái ven bờ với biên độ dao động mực nước hàng năm ∆H ≈ 2,0 m Lưu lượng mạch lộ và thành phần hóa học của nước biến động khá nhanh trong mùa mưa lũ Các cực trị của nước ngầm chỉ đến chậm hơn các cực trị của lượng mưa và lượng dòng chảy bề mặt chừng 10 -

15 ngày

Về chất lượng, nước thuộc loại nhạt (M = 0,1 - 0,5 g/l), loại hình hóa học chủ yếu là bicarbonat - clorua natri-magie (canxi) Nước sạch, đảm bảo các tiêu chuẩn vệ sinh để sử dụng trong cấp nước sinh hoạt đô thị và công nghiệp Song, cần lưu ý các biện pháp ngăn chặn sự nhiễm bẩn từ các nguồn chất thải bề mặt

Nước khe nứt

Ở Kon Tum, nước khe nứt tồn tại trong các khối đá nứt nẻ thuộc các thành tạo bazan các trầm tích Neogen, các trầm tích và phun trào Mezoi và Paleozoi, các thành tạo biến chất Proterozoi và Arkei Nước khe nứt không nằm trong một hệ thống thủy lực liên tục, mà trong các bồn chứa ngầm, cách biệt với nhau Mặt gương nước ngầm có dạng bậc thang, độ sâu mực nước biến đổi rất nhiều: Từ 2 - 5m đến 5 - 10m và hơn nữa

Phần lớn các tầng chứa nước khe nứt là những tầng chứa nước không áp lực, nhưng đôi chỗ nằm dưới các lớp sét cách nước, chúng trở nên những tầng có áp

Về chất lượng nói chung nước khe nứt thuộc loại siêu nhạt (M < 0,1 g/l)

Do bề mặt địa hình dốc và lớp phủ bề mặt thấm yếu nên khả năng nhiễm bẩn từ các nguồn ô nhiễm bề mặt là rất yếu

Nguồn bổ sung của nước khe nứt chủ yếu là nước mưa rơi trên diện lộ và nước lỗ hổng thấm từ trên xuống

Động thái của nước khe nứt là động thái biến đổi theo mùa nhưng các cực trị của mực nước đều chậm hơn so với nước lỗ hổng

Nước tàng trữ trong các đới nứt nẻ vỡ vụn do phong hóa và kiến tạo Bề dày của đới nứt nẻ vỡ vụn thường thay đổi từ 50 đến 100m Bình quân vào khoảng 70m Tính thấm nhìn chung kém Hệ số thấm vào khoảng 10-1 ÷ 10-4m/ngày

Độ sâu mực nước ngầm (thường gặp tầng chứa nước không áp) thường trong khoảng 2- 5m (nơi địa hình thấp, thấp bằng phẳng) và > 5m (nơi sườn dốc, đỉnh phân thủy)

Mức độ giàu nước của các thành tạo này nhìn chung là kém (nghèo nước) các mạch nước thường là loại thấm rỉ (Q < 0,1 l/s), đôi khi quan sát được các mạch nước có lưu lượng 0,1 l/s đến 0,5 l/s

Chất lượng nước nhìn chung là tốt, độ khoáng hóa vào khoảng 0,05 - 0,1g/l Loại hình hóa học thường gặp là bicacbonat-clorua-natri-canxi Nước sạch, đảm bảo các tiêu chuẩn vệ sinh để cấp nước cho đô thị và nông nghiệp

Miền bổ cập chủ yếu và miền thoát nước trùng nhau và trùng với các sông lớn như Đak Bla, Pô Kô v.v

Các thể địa chất rất nghèo nước hay thực tế coi như cách nước

Đó là những thành tạo magma xâm nhập Chúng là đá nguyên khối hay đá nứt nẻ yếu (các khe nứt có bề rộng không quá 1mm)

I.5 Đặc điểm địa chất và vỏ phong hóa

I.5.1 Đặc điểm địa chất

Tham gia vào cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu bao gồm các đá trầm tích, phun trào, xâm nhập, biến chất có tuổi từ Arkei đến Đệ Tứ Sau đây chỉ mô tả các thành tạo có mặt trong vùng nghiên cứu

Địa tầng

Trong vùng nghiên cứu chủ yếu là các đá biến chất cao tuổi Proterozoi và một ít trầm tích Đệ tứ tích tụ trong các sông suối Các thể đá xâm nhập có kích thước bé nằm trong trường đá biến chất cao Các đá biến chất được mô tả theo các mức tuổi sau:

Paleoproterozoi (PR 1 )- Hệ tầng Tắc Pỏ

Các đá của hệ tầng Tắc Pỏ phân bố trên những diện rộng (∼ 1500 km2), phía đông sông Pô Kô và Kon Klung Mặt cắt tổng hợp của hệ tầng gồm:

- Tập 1: Gneis biotit, plagioneis biotit xen kẽ đá phiến thạch anh biotit

- Tập 2: Đá phiến thạch anh biotit - silimanit cordierit, các lớp mỏng đá hoa và gneis biotit

Bề dày chung : 1500 - 2000 m

Paleo-Mesoproterozoi (PR 1-2 ) - Hệ tầng Khâm Đức

Các thành tạo của hệ tầng phân bố chủ yếu ở phía tây sông Pô Kô, diện lộ khoảng 750-800 km2, gồm các đá amphibolit xen đá phiến amphibol - plagioclas, plagio - gneis amphibol, đá phiến talc - disten, plagiogneis hai mica, gneis hai mica - silimanit đá hoa calciphir v.v Bề dày chung 1.300 - 1.400 m

Các đá trên bị biến chất không đều (tướng amphibolit, tướng epidot – amphibolit, tướng đá phiến lục) từ trầm tích lục nguyên – cacbonat, phun trào mafic, phun trào trung tính và trầm tích flish, dạng flish

ĐỆ TỨ

PLEISTOCEN Hạ -Trầm tích sông (aQ13)

Các trầm tích sông Pleistocen hạ tạo thành các thềm bậc IV, cao 40 - 45m, dọc thung lũng sông Đak Bla, thuộc phạm vi thị xã Kon Tum Mặt cắt bao gồm hai phần :

Phần dưới (dày 0,5 - 2 m) : Cuội sỏi thạch anh, mài mòn trung bình đến yếu

Phần trên (dày 1 - 2 m) : Cát, bột, bột cát

PLEISTOCEN Trung - Thượng-Trầm tích sông (aQII-III)

Các trầm tích này tạo nên các thềm bậc III của sông Pô Kô, sông Đak Bla (thềm cao 20 - 25 m), lân cận thị xã Kon Tum, bao gồm :

- Tập 1 : Cuội, sỏi, cát dày 1 - 2 m

- Tập 2 : Cát bột, bột cát dày 15 - 20 m

PLEISTOCEN Thượng-Trầm tích sông ( aQIII3 )

Các trầm tích này tạo thành các thềm bậc II, dọc theo sông Pô Kô, gồm :

- Tập 1 : Cuội , sỏi , cát đôi nơi có các thấu kính cát, bột Bề dày 4m

- Tập 2 : Cát, bột, sét, ít sạn sỏi, dày 1m

- Tập 3 : Cát, bột, sét, dày 4m

HOLOCEN Hạ - Trung-Trầm tích sông (aQIV1-2)

Các trầm tích sông Holocen hạ - trung tạo nên các thềm sông bậc I (cao 6 - 9m), bao gồm :

- Tập 1 : Cuội, sỏi lẫn ít cát

- Tập 2 : Cát, bột, sét chuyên lên sét, cát bột

- Tập 3 : Sét, bột, cát

Bề dày chung của thềm : 6 - 7 m

HOLOCEN Thượng-Trầm tích sông (aQIV3)

Các trầm tích sông Holocen thượng tạo nên các bãi cuội sỏi cát ven lòng sông và các bãi bồi cao, phát triển dọc theo các sông suối nhánh cấp 3 Bề dày : đến 3m

Magma xâm nhập

Trong phạm vi tỉnh Kon Tum, các thành tạo xâm nhập khá đa dạng về thành phần và có tuổi từ Protezozoi tới Paleozoi, với diện phân bố chiếm tới 45% diện tích tỉnh Sau đây chỉ mô tả các thành tạo có mặt trong vùng nghiên cứu:

Xâm nhập Proterozoi γδνσPR: lộ ra dưới dạng hai chỏm nhỏ phía đông đứt gãy sông Pô Kô, bao trùm các chỏm xâm nhập Paleozoi sớm Thành phần các đá gồm pyroxenit, peridotit, gabroamphibolit, horblendit, granitogneis, granit migmatit, pegmatit

Xâm nhập Paleozoi sớm γµνPZ1: lộ ra dưới dạng các chỏm nhỏ phía bắc tỉnh Kon Tum, vây quanh bởi các xâm nhập Proterozoi Thành phần các đá gồm plagiogranit, tonalit, gabro, dunit, peridotit

Xâm nhập phức hệ Diên Bình γδSdb: lộ ra dọc suối Đak Pek và kéo dài

dọc thung lũng sông Pô Kô Thành phần đá gồm granit biotit, granodiorit, tonalit, diorit

Kiến tạo

Vùng nghiên cứu thuộc đơn vị cấu trúc lớn là đới Kon Tum Vào Kainozoi muộn đới Kon Tum nằm ở trung tâm miền nâng khối tảng kèm theo hoạt động magma kiểu Manti mạnh mẽ Kết quả của quá trình kiến tạo này đã tạo nên các lớp phủ bazan rộng lớn ở KonhNừng, Plei Ku, Buôn Ma Thuột, Đak Rlâp, Di Linh, Bảo Lộc, Đinh Văn và lớp phủ trầm tích lấp đầy địa hào kiểu sông Ba [3]

Đới Kon Tum chiếm phần lớn diện tích phía Bắc vùng nghiên cứu Đặc trưng quan trọng nhất là phần lớn diện tích đới lộ ra các đá biến chất cao tuổi Arkei – Proterozoi Phía Bắc đới tiếp giáp với đới Nam Đông qua đứt gãy Rào Quán – A Lưới và đới khâu Bol Atek Phía Đông đới Kon Tum là trũng rift Kainozoi sớm Quảng Ngãi Ranh giới giữa chúng là đứt gãy đảo Lý Sơn – Hòn

Trâu thuộc hệ đứt gãy sông Hồng Ranh giới phía Tây Nam và Đông Nam đới Kon Tum là hệ thống đứt gãy Rạch Giá – Tuy Hòa và di chỉ đới khâu Chư Sinh

Các hệ thống đứt gãy

Các đứt gãy theo phương Tây Bắc – Đông Nam

Đới đứt gãy Easup – Krông Pak

Đứt gãy sông Ba

Đứt gãy Đak Mil – Madagui

Các đứt gãy phương kinh tuyến

Đới đứt gãy sông Pô Kô

Đới đứt gãy đèo Mang Yang – An Trung

Các đứt gãy phương Đông Bắc – Tây Nam

Đới đứt gãy Ba Tơ – Kon Tum

Đứt gãy Tuy Hòa – Biên Hòa

Đứt gãy Đa Nhim – Tánh Linh

Đứt gãy phương vĩ tuyến

Đới đứt gãy Đak Mil – Krông Bông

Đặc điểm tân kiến tạo

Sự vận động tân kiến tạo của vùng nghiên cứu không thể tách rời sự vận động chung của khu vực Sự nâng vòm, tách giãn hay sụt lún có thể giải thích bởi quan điểm kiến tạo mảng Mặt khác, theo đặc điểm địa mạo hầu hết các đứt gãy đăng ký trên bản đồ địa chất đều hoạt động trong giai đoạn tân kiến tạo

Thung lũng Pô Kô định tuyến và mở rộng theo đứt gãy Pô Kô Sườn phải của thung lũng có các thể trượt và các vạt gấu do đổ lở

Thung lũng Đak Bla định tuyến và mở rộng theo đứt gãy Kon Tum – Gia Vực Xâm thực – trượt lở, các dòng bùn đá phát triển mạnh trên hai sườn thung lũng

Dọc theo các đứt gãy sông Ba là vùng trũng thấp dạng địa hào, tích tụ các trầm tích Neogen – Đệ Tứ, phát triển rộng rãi ở các bậc thềm sông

Hệ đứt gãy Man Yang định phương kinh tuyến cho các đứt gãy núi và phân bậc khối tảng giữa chúng

Các đứt gãy khác thể hiện không liên tục trên địa hình bằng các đoạn thung lũng định tuyến, các đoạn sườn vách kéo dài hiểm trở hoặc ranh giới các bậc địa hình khối tảng Như vậy, hoạt động của các đứt gãy nâng hạ trong Neogen – Đệ Tứ xảy ra khá mạnh mẽ và là yếu tố quan trọng đối với các quá trình địa mạo động lực xảy ra từ trước đến nay

Chuyển động tân kiến tạo còn để lại các di tích bề mặt san bằng và thềm sông bị biến dạng Bề mặt Miocen muộn nâng cao đến 1.000 – 1.200m ở các khu vực nâng mạnh đến vừa, chia cắt tạo núi xâm thực, đổ lở và trượt lở phát triển; cao 350 – 450m ở các khu vực nâng yếu đến điều hòa tạo đồng bằng bóc mòn thống trị quá trình rửa trôi bề mặt Trong giai đoạn tân kiến tạo từ Miocen muộn đến cuối Đệ Tứ đã xảy ra các hoạt động phun trào núi lửa, tạo nên các lớp phủ bazan dày từ vài chục mét đến 500m

Kiến tạo hiện đại

Trường ứng lực kiến tạo hiện đại chi phối hầu hết các quá trình nội sinh: nâng vòm, chuyển động khối tảng, dịch chuyển đứt gãy, động đất, nứt đất, núi

lửa, sạt lở, trượt đất, v.v… Trong giai đoạn hiện tại, trường ứng suất kiến tạo tác động trên khu vực Tây Nguyên nói riêng và Việt Nam nói chung là trường trượt bằng có phương nén (σ1) theo phương Bắc – Nam với đặc trưng trục xoay theo chiều kim đồng hồ từ phương 340o – 20o [7]

Trường ứng suất này chính là nguyên nhân gây nên sự tái hoạt động của các đứt gãy theo kiểu trượt bằng khu vực Dọc theo các đứt gãy, ứng suất cục bộ gây nên các chuyển động thứ cấp như nâng vòm, sụt lún, động đất, nứt đất, phun tro, sạt lở, trượt lở, v.v… Ví dụ ở mức độ dự đoán, trượt lở đất gia tăng ở Kon Plong, Đak Glei được liên hệ với đứt gãy Kon Tum – Gia Vực và Pô Kô Hậu quả: hư hại, cản trở giao thông, ảnh huởng đến sự an toàn của cột điện cao thế,

đe doạ sự an toàn trong đời sống cộng đồng

I.5.2 Vỏ phong hóa

Đặc điểm vỏ phong hóa vùng nghiên cứu được phản ánh trong 2 nhóm là vỏ phong hóa trên đá biến chất và vỏ phong hóa trên đá xâm nhập Để thấy được mối liên quan giữa các dạng tai biến địa chất động lực với vỏ phong hóa, người ta tiến hành phân loại nó dựa vào đặc điểm thạch học, theo đó có 2 loại vỏ chính là:

- Vỏ phong hóa laterit: có mặt cắt đầy đủ mà đới trên cùng đặc trưng là đới laterit

- Vỏ phong hóa litoma: có mặt cắt thiếu mà đới trên cùng là đới litoma Ngoài ra, trên các dãy núi granitoit bị nâng mạnh rải rác gặp loại vỏ phong hóa saprolit (phong hóa vụn thô) [1]

Vỏ phong hóa trên đá xâm nhập

Vỏ phong hóa trên đá xâm nhập phân bố rất rộng Phổ biến hơn cả là vỏ phong hóa trên đá xâm nhập axit, ngoài ra còn gặp các diện nhỏ trên đá xâm

nhập mafic, trung tính và siêu mafic Bề dày trung bình của loại vỏ này từ 5 đến 15m, nhỏ nhất 0,5÷2,5m gặp ở phần sườn dốc của các khối xâm nhập (xem Hình I-1) Chúng chủ yếu thuộc loại vỏ phong hóa litoma, gồm 2 đới litoma chuyển xuống đới saprolit Đới litoma dày 1÷5m gồm chủ yếu là sét lẫn cát, vảy mica và

ít mảnh granitoit tàn dư mềm bở Thành phần khoáng vật chính là thạch anh, kaolinit, hydromica, haluazit-felspar và một lượng nhỏ goetit (>5%) Thành phần hoá học chủ yếu là SiO2 (70-80%) và Al2O3 (10 ÷20%), Fe2O3 (0,3÷7%) Tính chất cơ lý của đới litoma thuộc vỏ phong hóa đá xâm nhập được phản ánh qua các chỉ tiêu cơ lý của sét, sét pha như sau: nhóm hạt cát chiếm 31÷54%, bụi 17÷26%, sét 24÷40%, sạn 3÷5%; dung trọng tự nhiên 1,78÷1,83g/cm3, trạng thái dẻo mềm đến cứng; lực dính kết 0,16÷0,32kG/cm2, đất thuộc loại lún trung bình (a1-2=0,006÷0,07cm2/kG) Đớisaprolit là phần đá gốc granitoit nứt vỡ, biến đổi và

bị phong hoá yếu (phong hóa cơ học chiếm ưu thế); chuyển lên phần trên đá bị sialit hóa, yếu, tạo vỏ sét mỏng bao ngoài các cục đá gốc Một số chỗ ở phần chân sườn dốc lộ ngay đới saprolit trên mặt gây ra các dạng đổ lở trọng lực tương đối phổ biến Loại vỏ phong hóa này ở trạng thái tự nhiên và còn bảo tồn lớp phủ thực vật tốt thì ít xảy ra các hiện tượng địa chất động lực Nhưng khi thảm thực vật bị phá hủy hoặc chân sườn dốc bị cắt phá làm đường thì thường xảy ra hiện tượng trượt lở [3]

Hình I-1: Vỏ phong hóa trên đá xâm nhập

Vỏ phong hóa trên đá biến chất

Loại vỏ này phân bố rộng trên trường đá biến chất Độ dày trung bình của vỏ 10÷20m, lớn nhất 50÷60m (thường thấy trong vùng nghiên cứu), mỏng nhất 3÷5m (ở những nơi sườn dốc, phân cắt mạnh) Do thành phần không đồng nhất nên quá trình phong hóa có tính phân dị, nghĩa là ở nơi thành phần đá gốc là đá phiến thạch anh biotit, phiến thạch anh mica hoặc amphibolit thì quá trình phong hóa xảy ra triệt để hơn để tạo nên lớp vỏ phong hóa có chiều dày khá lớn Ngược lại, nếu đá gốc là gneis thì quá trình phong hóa xảy ra chậm hơn Thành phần chủ yếu là các khoáng vật sét bị biến đổi từ plagiocla, biotit horblend có độ gắn kết yếu, ngoài các khoáng vật sét là các mảnh vụn có kích thước khác nhau Đây là kết quả của quá trình phong hóa hoá học Các mảnh vụn này đã bị quá trình phong hóa hóa học làm cho mềm bở, gắn kết rất yếu Đặc biệt, ở phần ngoài các mảnh vụn quá trình phong hóa triệt để hơn, trên đó quan sát thấy nhiều khoáng vật nhỏ như hydromica, hydrogoetit đồng thời giải phóng các hạt thạch anh trong đá Vì thế vỏ phong hóa trên đá biến chất ở vùng này không đồng nhất Chiếm

ưu thế hơn cả là kiểu vỏ phong hóa litoma với mặt cắt đặc trưng sau:

- Đới thổ nhưỡng: dày 0,2÷1,5m, gồm sét, bột lẫn rễ cây, mùn thực vật và ít mảnh tàn dư đá biến chất

- Đới litoma: dày 10÷15m, chỗ dày nhất tới hơn 50m, gồm sét, sét pha, cát pha lẫn dăm sạn mảnh tàn dư đá biến chất bị phong hóa, vảy mica mềm bở màu xám vàng nhạt, xám nâu loang lổ xám trắng Thành phần hóa học gồm: SiO2(50-70%), Al2O3 (20 ÷25%), Fe2O3 (4÷10%) Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (25÷50%), kaolinit (30÷50%), goetit (5÷10%), hydromica (5÷15%) [12] Đặc điểm cơ lý qua số liệu tổng hợp như sau:

Bảng I-1: Các chỉ tiêu cơ lý tổng hợp của đất phong hóa trên đá biến chất

hệ tầng Tắc Pỏ

Tên chỉ tiêu Ký hiệu, đơn vị Tự nhiên Bão hòa

- Đới saprolit: dày 3÷10m, gồm các đá biến chất bị vỡ vụn, phong hóa

yếu, tạo thành các đới biến đổi, sét hóa bọc ngoài các cục, mảnh, mặt khe nứt

của đá biến chất

Hình I-2: Vỏ phong hóa trên

đá biến chất

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG TRƯỢT TRÊN SƯỜN DỐC

II.1 Những khái niệm chung

Khối trượt là khối đất đá đã hoặc đang trườn về phía dưới sườn dốc (mái tự nhiên) hoặc mái dốc (mái nhân tạo) do ảnh hưởng của trọng lực, áp lực thuỷ động, lực địa chấn và một số lực khác Sự hình thành khối trượt là kết quả của quá trình địa chất, được biểu hiện ở sự dịch chuyển thẳng đứng và dịch chuyển ngang những khối đất đá khi đã mất cân bằng Sự dịch chuyển đất đá trong quá trình trượt thường xảy ra theo một hoặc vài mặt trượt Các mặt trượt đó là yếu tố kiến trúc đặc trưng và không thể thiếu được đối với mỗi khối trượt Do đó, hiện tượng trượt thường luôn kèm theo sự cải biến địa hình khu vực, cấu trúc địa chất

ở đó và cho thấy rằng đất đá trên sườn dốc hoặc mái dốc đã bị mất ổn định do ảnh hưởng của một số nguyên nhân nào đó

Trượt rất đa dạng về kích thước, loại dịch chuyển đất đá, nguyên nhân mất cân bằng, động lực phát triển của quá trình và những dấu hiệu khác Mỗi một khối trượt có một độ ổn định nào đó Khi các khối đất đá đã bị dịch chuyển, những nguyên nhân gây trượt đã hoàn toàn hoặc tạm thời bị loại trừ Kết quả là khối trượt đó sẽ được ổn định đến chừng nào những động lực phát triển trong khối trượt thúc đẩy hình thành một sự mất cân bằng mới Trong trường hợp nguyên nhân gây ra sự dịch chuyển đất đá mới được loại trừ một phần thì khối trượt đó vẫn chưa được ổn định Khi thiết kế, xây dựng và khai thác các công trình, điều quan trọng không chỉ là phát hiện sự phân bố các khối trượt trong phạm vi có thể gây ảnh hưởng đến công trình, dự báo khả năng hình thành của chúng, mà còn

phải đánh giá mức độ ổn định của các khối trượt đó để dự báo sự phát triển và ngăn chặn hoặc hạn chế tác động tiêu cực của chúng đến công trình [8]

II.2 Đặc điểm hình thái khu trượt

Mỗi một khối trượt đều tạo nên một khu trượt mà ranh giới, hình dạng của nó trên mặt bằng được quyết định bởi kích thước và kiểu trượt Những khối đất đá đã bị dịch chuyển tạo thành thân trượt Phương thức dịch chuyển đất đá rất khác nhau và quyết định dạng trượt Các phương thức dịch chuyển thường thấy là trượt một hoặc nhiều khối tảng đất đá (trượt kiến trúc), trườn xuống theo mặt trượt như vật thể lỏng nhớt (trượt dẻo) và các phương thức trung gian khác Kích thước khối trượt có quy mô rất khác nhau: từ vệt lở nhỏ, tảng hoặc một vài m3, vài chục m3 đến những khối lớn hàng chục, hàng trăm m3 Khi đánh giá quy mô trượt có thể sử dụng thang sau đây: trượt nhỏ ở mức một vài tảng riêng lẻ, các vết lở không lớn với khối lượng vài m3; trượt không lớn từ 10 đến 200m3; trượt vừa từ hàng trăm đến 1000m3; trượt lớn từ hàng nghìn đến hai trăm nghìn m3;và trượt rất lớn đến hàng trăm nghìn m3 và nhiều hơn

Bề mặt mà ở đó khối đất đá tách ra và dịch chuyển xuống dưới thấp gọi là mặt trượt, là dấu hiệu nhận biết hiện tượng trượt Trượt có thể có một hoặc nhiều mặt trượt Sự tồn tại của nhiều mặt trượt làm cho cấu trúc khối trượt càng phức tạp hơn khi các bộ phận của nó dịch chuyển tương đối với nhau Hình dạng mặt trượt trong đất đá đồng nhất thường lõm đều gần giống với cung tròn hình trụ Trong đất đá không đồng nhất mặt trượt được quyết định bởi vị trí, hướng của các mặt, đới yếu tồn tại trong đất đá tạo nên sườn dốc hoặc mái dốc Các mặt và đới yếu có thể là: mặt đá gốc hoặc mặt dưới của đới tàn tích, bề mặt của các lớp hoặc lớp mỏng đất đá mềm yếu, mặt khe nứt hoặc mặt của cả hệ thống khe nứt,

đới vụn nát kiến tạo Hình dạng mặt trượt trong đất đá không đồng nhất có thể có dạng lõm gần với cung tròn hình trụ, nhưng cũng thường hay gặp dạng phẳng, bậc thang, lượn sóng hoặc bất kỳ do sự kết hợp và định hướng không thuận lợi của các hệ thống khe nứt và ranh giới phân chia khác ở trong đá cấu tạo nên sườn dốc hoặc mái dốc Nơi mặt trượt lộ ra ở chân sườn dốc hoặc mái dốc gọi là chân trượt, còn ở phần trên của sườn được gọi là đỉnh trượt Tuỳ theo chiều sâu phân bố của mặt trượt mà có thể phân biệt trượt bề mặt (chiều sâu phân bố mặt trượt

<1m), trượt nông (<5m), trượt sâu (<20m) và trượt rất sâu (>20m)

Trước khi phát sinh trượt, thường xuất hiện nhiều khe nứt phân bố trong khu vực và cả trong thân trượt, phụ thuộc hoàn toàn có quy luật vào ứng suất phát triển trong đất đá Ở phần trên của sườn dốc hoặc mái dốc, gần đỉnh trượt hình thành khe nứt tách: dốc và định hướng vòng cung (đồng tâm) hoặc kéo dài theo phương của sườn Từ những khe nứt ấy thường xảy ra sự dịch chuyển đất đá, và do đó, trên địa hình mặt treo của khe nứt tạo nên thềm chính uốn cong dạng vòng cung (đồng tâm) cao tới vài mét Như thế, trên khoảng có nhiều khối trượt sẽ phát sinh vách trượt điển hình Khi những khe nứt tách vỡ định hướng theo đường phương thì dọc sườn xuất hiện bậc thang, đôi khi có nhiều bậc thang như vậy song song nhau, tức là ngoài bậc thềm chính còn có nhiều bậc thềm phụ bên trong, phân bố bên dưới bậc thềm chính Hai bên bờ khối trượt phát sinh nhiều khe nứt cắt và đây cũng chính là giới hạn bên của khối trượt Nhiều khe nứt tách vỡ cũng xuất hiện ngay cả ở đỉnh bên trong thân trượt, nơi có ứng suất căng tác dụng Các khe nứt này nằm song song với sườn dốc Ở phần dưới, tại chân trượt lại phát sinh khe nứt cắt vì ở đấy có sự kìm hãm tốc độ dịch chuyển vật liệu trượt Khe nứt cắt hoặc cắt ngang khối trượt, hoặc song song với sườn dốc Trong thân

trượt, do tốc độ dịch chuyển khác nhau của đất đá dọc trục và hai bên bờ trượt nên phát sinh khe nứt cắt dọc hoặc xiên chéo [8]

Trên bề mặt, trượt có các dạng phổ biến là dạng vách cong với bề dài dọc theo sườn dốc (hoặc mái dốc) L tương đương với chiều rộng B, dạng kéo dài khi L>>B và dạng dòng khi L<<B (xem Hình II-1)

Hình II-1: hình dạng các khối trượt trên mặt bằng

a: trượt dạng vách cong; b: trượt diện kéo dài; c: trượt dòng Địa hình bề mặt thân trượt thường không bằng phẳng và có nhiều chỗ trũng ứ nước Ở đây thường thảm thực vật bị xé nát, cây nghiêng hoặc thậm chí đổ nhào về mọi phía Đặc điểm quan trọng về mặt hình thái của những khu trượt là sự xuất lộ nước ở những vị trí khác nhau: dọc thềm chính của vách trượt, tại chân trượt hoặc ở bờ trượt Những mạch lộ này tạo nên những chỗ trũng ứ nước, các suối nhỏ, những chỗ thấm rỉ, hoặc gây ra hiện tượng lầy hóa bề mặt khối trượt và chân sườn dốc Dấu hiệu quan trọng nữa của sự dịch chuyển trượt là biến dạng của các công trình đặt trên khối trượt hoặc trong vùng hoạt động của nó như nghiêng lệch, dịch chuyển nhà cửa, nền đường, tường chắn, phá hủy hệ thống thoát nước

Tóm lại, các đặc điểm hình thái của những khu vực trượt rất đặc trưng Các khối trượt được biểu hiện rõ rệt trên địa hình với những đặc thù riêng về cấu tạo

địa hình, mức độ nứt nẻ của đất đá, sự phá hủy lớp phủ thực vật, nhiều biểu hiện khác nhau của xuất lộ nước và biến dạng công trình Việc nghiên cứu đặc điểm hình thái khu trượt cho phép đánh giá định tính cường độ hoạt động và mức độ nguy hại của những chuyển dịch đất đá [8]

II.3 Cấu trúc khối trượt

Cấu trúc của khối trượt bị khống chế bởi cấu trúc địa chất của sườn dốc hay mái dốc, vị trí và hình dạng mặt trượt F.P Xavarenski đề nghị phân chia trượt ra các kiểu: trượt đơn thuần, không theo mặt có sẵn (asequent); trượt theo mặt có sẵn (consequent) và trượt hỗn hợp, cắt sâu (insequent) [8, 6]

Trượt asequent là các khối trượt phát sinh trong đất đá đồng nhất, không phân lớp Mặt trượt kiểu này thường lõm, có dạng gần mặt trụ tròn và được quyết định bởi các tính chất cơ lý của đất đá Đất đá trượt theo sườn dốc, mái dốc dưới dạng một khối hoặc nhiều khối trên mặt trượt lõm đó mà không phá vỡ đáng kể cấu trúc của nó Mặt trượt ở phần trên của sườn dốc thường dễ dàng xác định theo mặt khe nứt tách vỡ Ở chân sườn dốc, mặt trượt biểu hiện ít rõ ràng nhưng cũng có thể xác định tương đối chính xác nhờ sự cắt trượt đất đá, sự trượt chờm lên nhau, sự xuất hiện các gò đất nén trồi, các mạch nước Ngay bên trong khối trượt thì mặt trượt khó phát hiện hơn, được xác định nhờ có các mặt, các vết xước, đới có độ ẩm cao và sự phá hủy kết cấu tự nhiên của đất đá, phát hiện được nhờ các công trình khai đào, hoặc dựa theo tài liệu quan trắc sự biến đổi vị trí trên mặt bằng, độ cao các cọc chôn sâu trong thân trượt và trong đất đá bên dưới

Trượt consequent (bám theo các mặt có sẵn) được hình thành trong đất đá không đồng nhất và nứt nẻ Mặt trượt thường do cấu trúc của sườn dốc hay mái

dốc, do các bề mặt phân cách trong khối nguyên quyết định Sự dịch chuyển của đất đá xảy ra dưới dạng khối tảng hoặc nhiều khối tảng Cũng có trường hợp đất đá biến thành một thể gần như lỏng nhớt và trượt theo các mặt nghiêng trùng hợp với các mặt hoặc trong các đới giảm yếu Các mặt và các đới giảm yếu đó có thể là: mặt phân lớp đơn nghiêng của đất đá, các lớp đất đá mềm yếu nằm nghiêng, bề mặt đá gốc hay ranh giới bên dưới của tầng đá bị phong hóa mạnh, bề mặt các khe nứt Hình dạng mặt trượt của của các khối trượt consequent thường phẳng, gợn sóng, phân bậc-nghiêng Mặt trượt được xác định tương đối dễ dàng bằng quan sát, khi tiến hành các công trình thăm dò, quan trắc dài hạn Trượt consequent phân bố rộng rãi nhất (xem Hình II-2)

Trượt insequent (mặt trượt nằm vuông góc với đường phương của đất đá) cũng được thành tạo trong đất đá không đồng nhất, phân lớp nằm ngang hoặc nghiêng về phía sườn dốc Mặt trượt cắt sâu và cắt ngang qua nhiều lớp đất đá có thành phần khác nhau Ở phần đỉnh, mặt trượt dốc đứng phát triển theo bề mặt các khe nứt Càng về gần chân trượt, mặt trượt càng thoải dần và cắt ngang qua một hoặc nhiều lớp đất đá Việc nghiên cứu kiến trúc khối trượt giúp ta xác định khối lượng đã hoặc có thể có của thân trượt, thế nằm của nó và đánh giá định lượng độ ổn định Nếu không nghiên cứu cấu trúc của khối trượt thì không thể vẽ mặt cắt thực tế (sơ đồ kiểm toán cho khối trượt cần nghiên cứu)