Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Quảng Nam, thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ, có địa hình phức tạp với ba kiểu địa hình chính: vùng núi cao phía Tây, vùng trung du và đồng bằng ven biển phía Đông. Hệ thống giao thông miền núi tại Quảng Nam gồm các tuyến đường trọng điểm như đường Hồ Chí Minh, quốc lộ 40B và nhiều tỉnh lộ khác, đóng vai trò chiến lược trong phát triển kinh tế - xã hội khu vực. Tuy nhiên, hiện tượng trượt lở đất đá trên các tuyến đường này diễn ra ngày càng phức tạp, đặc biệt trong mùa mưa lũ, gây thiệt hại nghiêm trọng về tài sản, ách tắc giao thông và đe dọa tính mạng người dân. Cụ thể, trên tuyến đường Hồ Chí Minh qua Quảng Nam có gần 100 điểm trượt lở, với tổng khối lượng đất đá trượt lên đến khoảng 27.000 m³ tại các huyện Tây Giang và Đông Giang; trên quốc lộ 40B, tại một số vị trí thuộc huyện Nam Trà My, khối lượng đất trượt lên tới gần 144.000 m³, gây ách tắc giao thông nghiêm trọng.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định nguyên nhân, điều kiện hỗ trợ phát sinh trượt lở đất đá tại các mái dốc dọc tuyến giao thông miền núi Quảng Nam, đồng thời đề xuất các giải pháp giảm thiểu tai biến thiên nhiên này. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tuyến quốc lộ 40B và đường Hồ Chí Minh đoạn qua tỉnh Quảng Nam, với dữ liệu thu thập từ năm 2017 đến 2019. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo đảm an toàn giao thông, phát triển bền vững hạ tầng giao thông miền núi và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành các tuyến đường trọng điểm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về trượt lở đất đá, bao gồm:

  • Lý thuyết cân bằng giới hạn (Limit Equilibrium Method - LEM): Phân tích sự cân bằng lực giữa thành phần trọng lực gây trượt và lực kháng cắt của đất đá trên mặt trượt, với các phương pháp tính toán như Fellenius, Bishop, Janbu, Morgenstern-Price. Hệ số an toàn (Fs) được sử dụng làm chỉ số đánh giá độ ổn định mái dốc, với Fsmin theo quy chuẩn từ 1,2 đến 1,4 tùy phương pháp.

  • Mô hình phân loại trượt lở theo Varnes (1978) và Emelianova (1972): Phân loại trượt thành các nhóm chính như đá đổ - đá rơi, trượt trong đất tầng phủ, trượt đất đá hỗn hợp, dựa trên bản chất dịch chuyển và cấu trúc địa chất mái dốc.

  • Khái niệm về vỏ phong hóa và ảnh hưởng của thảm thực vật: Vỏ phong hóa gồm các lớp đất sét, saprolit với đặc tính cơ lý khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và khả năng trượt của mái dốc. Thảm thực vật có vai trò quan trọng trong việc giữ đất, giảm tốc độ dòng chảy bề mặt và tăng cường ổn định mái dốc.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập từ bản đồ địa hình, địa chất tỷ lệ 1:200.000, tài liệu khảo sát thực địa, báo cáo khí tượng thủy văn, số liệu mưa và trượt lở từ năm 2017 đến 2019, cùng các kết quả thí nghiệm cơ lý đất đá tại phòng thí nghiệm.

  • Phương pháp phân tích: Kết hợp điều tra thực địa, lấy mẫu đất đá tại các điểm trượt, mô tả hình thái khối trượt, sử dụng phần mềm GEO-SLOPE (SLOPE/W, SEEP/W) để tính toán hệ số an toàn mái dốc dưới các điều kiện khác nhau, mô hình hóa áp lực nước lỗ rỗng và ảnh hưởng của mưa lớn. Phân tích GIS để đánh giá phân bố không gian các điểm trượt và các yếu tố ảnh hưởng.

  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát thực địa và thu thập dữ liệu từ tháng 4/2017 đến tháng 4/2019; phân tích dữ liệu và mô hình hóa từ tháng 5/2019 đến tháng 10/2019; hoàn thiện luận văn và đề xuất giải pháp từ tháng 11/2019 đến tháng 12/2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân bố và loại hình trượt lở: Trên tuyến quốc lộ 40B có 52 khối trượt, trong đó 48,1% là trượt trong đất tầng phủ, 42,3% là trượt đất đá hỗn hợp và 9,6% là đá đổ - đá rơi. Trên đường Hồ Chí Minh đoạn qua Quảng Nam, gần 100 điểm trượt lở được ghi nhận, tập trung nhiều tại huyện Tây Giang và Đông Giang.

  2. Ảnh hưởng của địa hình và địa chất: Địa hình núi cao với độ dốc mái dốc từ 45° đến 70°, mật độ chia cắt sâu lớn (>100 m/km²), cùng cấu trúc địa chất phức tạp với các đới đứt gãy, vỏ phong hóa dày và phân bố không đồng đều là các điều kiện thuận lợi cho trượt lở phát sinh. Các hệ tầng đá biến chất, đá granit phong hóa tạo ra các lớp đất có lực dính thấp, dễ trượt.

  3. Tác động của khí hậu và thủy văn: Lượng mưa trung bình năm từ 2800 đến 3000 mm, tập trung chủ yếu vào các tháng 10, 11 với lượng mưa từ 550 đến 1000 mm/tháng, gây áp lực thủy tĩnh lớn lên mái dốc. Mưa lớn kéo dài và các cơn bão như Damrey năm 2017 đã kích hoạt nhiều điểm trượt lở lớn, với thể tích đất đá trượt lên đến hàng trăm nghìn mét khối.

  4. Ảnh hưởng của hoạt động nhân sinh: Khai thác khoáng sản, xây dựng đường giao thông, cắt xén mái dốc, phá hủy thảm thực vật làm giảm độ ổn định mái dốc, tăng nguy cơ trượt lở. Một số điểm trượt đã được gia cố nhưng chưa hiệu quả do chưa xử lý triệt để các nguyên nhân gây trượt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân trượt lở tại Quảng Nam là sự kết hợp phức tạp giữa điều kiện tự nhiên và tác động nhân sinh. Địa hình dốc, cấu trúc địa chất phức tạp với nhiều đới yếu, cùng với vỏ phong hóa dày và thảm thực vật bị suy giảm làm giảm sức kháng cắt của đất đá. Lượng mưa lớn và áp lực nước ngầm tăng cao trong mùa mưa làm giảm hệ số an toàn mái dốc, kích hoạt các khối trượt. So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với mô hình trượt lở phổ biến ở vùng núi nhiệt đới gió mùa, nơi có sự tương tác mạnh giữa khí hậu và địa chất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố các loại hình trượt lở, bản đồ mật độ điểm trượt theo địa hình và địa chất, bảng so sánh hệ số an toàn mái dốc dưới các điều kiện mưa khác nhau. Kết quả này giúp làm rõ các yếu tố ưu thế gây trượt và khu vực có nguy cơ cao, từ đó hỗ trợ công tác quản lý và phòng chống.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường công tác khảo sát địa chất công trình: Thực hiện khảo sát chi tiết tại các điểm có nguy cơ trượt cao, cập nhật bản đồ trượt lở thường xuyên để phục vụ công tác quản lý và cảnh báo sớm. Chủ thể thực hiện: Sở Giao thông Vận tải, Viện Địa chất. Thời gian: 1-2 năm.

  2. Áp dụng các giải pháp công trình bền vững: Thiết kế và thi công các công trình chống trượt như tường chắn, hệ thống thoát nước mặt và nước ngầm, gia cố mái dốc bằng vật liệu địa kỹ thuật phù hợp. Chủ thể: Ban quản lý dự án giao thông, nhà thầu xây dựng. Thời gian: 2-3 năm.

  3. Xử lý tình thế và biện pháp tạm thời: Sử dụng rọ đá, trồng cây phủ xanh, đặt bản ghi sợi đất để giảm thiểu nguy cơ trượt trong mùa mưa, đảm bảo an toàn giao thông. Chủ thể: Các đơn vị quản lý đường bộ, chính quyền địa phương. Thời gian: Hàng năm, đặc biệt trước mùa mưa.

  4. Phát triển hệ thống cảnh báo sớm: Ứng dụng công nghệ GIS, mô hình hóa thủy văn và địa chất để xây dựng hệ thống cảnh báo nguy cơ trượt lở, phối hợp với các cơ quan khí tượng thủy văn. Chủ thể: Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn, Sở Tài nguyên Môi trường. Thời gian: 1-2 năm.

  5. Tăng cường công tác bảo vệ và phục hồi thảm thực vật: Trồng rừng, bảo vệ rừng phòng hộ và rừng đặc dụng nhằm tăng cường độ bền mái dốc, giảm thiểu xói mòn và trượt lở. Chủ thể: Ban quản lý rừng, chính quyền địa phương. Thời gian: Liên tục, ưu tiên các khu vực trọng điểm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý giao thông và xây dựng: Sở Giao thông Vận tải, Ban quản lý dự án cần sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch bảo trì, nâng cấp và phòng chống trượt lở trên các tuyến đường miền núi.

  2. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia địa chất công trình: Để tham khảo phương pháp phân tích, mô hình hóa và đánh giá ổn định mái dốc trong điều kiện địa chất phức tạp và khí hậu nhiệt đới gió mùa.

  3. Chính quyền địa phương và cơ quan phòng chống thiên tai: Sử dụng thông tin về phân bố nguy cơ trượt lở, nguyên nhân và giải pháp để xây dựng kế hoạch ứng phó, giảm thiểu thiệt hại thiên tai.

  4. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp khai thác khoáng sản, xây dựng: Hiểu rõ các rủi ro liên quan đến trượt lở đất đá để thiết kế các biện pháp an toàn, bảo vệ công trình và môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây trượt lở đất đá tại Quảng Nam là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là sự kết hợp giữa địa hình dốc, cấu trúc địa chất phức tạp, vỏ phong hóa dày, lượng mưa lớn và tác động của hoạt động nhân sinh như khai thác khoáng sản, xây dựng đường giao thông.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để đánh giá độ ổn định mái dốc?
    Phương pháp cân bằng giới hạn (Limit Equilibrium Method) với các thuật toán như Bishop, Morgenstern-Price được áp dụng để tính toán hệ số an toàn mái dốc dựa trên các thông số cơ lý đất đá và điều kiện thủy văn.

  3. Giải pháp nào hiệu quả nhất để giảm thiểu trượt lở trên các tuyến đường miền núi?
    Kết hợp các giải pháp công trình như xây tường chắn, hệ thống thoát nước, gia cố mái dốc cùng với biện pháp bảo vệ thảm thực vật và cảnh báo sớm là hiệu quả nhất.

  4. Lượng mưa ảnh hưởng thế nào đến trượt lở?
    Mưa lớn làm tăng áp lực nước lỗ rỗng, giảm độ bền đất đá, kích hoạt các khối trượt, đặc biệt trong các đợt mưa bão kéo dài như cơn bão Damrey năm 2017.

  5. Làm thế nào để cảnh báo sớm nguy cơ trượt lở?
    Sử dụng hệ thống GIS kết hợp dữ liệu khí tượng thủy văn, mô hình hóa thủy lực và địa chất để dự báo nguy cơ, kết hợp quan trắc thực địa và thiết bị cảm biến để phát hiện biến động mái dốc.

Kết luận

  • Quảng Nam có địa hình phức tạp, khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng mưa lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho trượt lở đất đá phát sinh trên các tuyến đường miền núi.
  • Trượt lở chủ yếu xảy ra dưới dạng trượt trong đất tầng phủ và trượt đất đá hỗn hợp, với quy mô từ trung bình đến rất lớn, gây thiệt hại nghiêm trọng cho giao thông và an toàn dân sinh.
  • Nguyên nhân trượt lở là sự phối hợp giữa điều kiện địa chất, địa hình, khí hậu và tác động nhân sinh, đòi hỏi giải pháp phòng chống đa dạng và đồng bộ.
  • Các phương pháp phân tích và mô hình hóa hiện đại như LEM, GIS và mô hình thủy văn được áp dụng hiệu quả trong đánh giá và dự báo nguy cơ trượt lở.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý và bảo vệ môi trường nhằm giảm thiểu tai biến trượt lở, góp phần bảo đảm an toàn giao thông và phát triển bền vững khu vực miền núi Quảng Nam.

Khuyến khích các cơ quan chức năng triển khai khảo sát chi tiết, áp dụng các giải pháp công trình và xây dựng hệ thống cảnh báo sớm để giảm thiểu rủi ro trượt lở. Đọc thêm và áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả quản lý và phòng chống thiên tai tại các khu vực tương tự.