Luận Văn Thạc Sĩ Về Mô Hình Hóa và Mô Phỏng Trượt Đất Gây Ra Do Mưa

Luận văn thạc sĩ phân tích vnu uet mô hình hóa và mô phỏng trượt đất gây ra do mưa, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Tống Anh Đức
• Người hướng dẫn: PGS. TS Trần Đức Tân
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Điện tử Viễn thông
• Đề tài: Mô Hình Hóa và Mô Phỏng Trượt Đất Gây Ra Do Mưa
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: THỰC TRẠNG CẢNH BÁO TRƯỢT ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
• 1.1. Khái niệm, nguyên nhân và một số yếu tố ảnh hưởng tới trượt đất
• 1.1.1. Khái niệm và một số dạng trượt lở đất chủ yếu
• 1.1.2. Nguyên nhân và một số yếu tố ảnh hưởng đến trượt đất
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG TÍNH TOÁN
• 2.1. Cơ sở lý thuyết của các phương pháp tính ổn định mái dốc trong chương trình phần mềm SLOPE/W
• 2.2. Mái dốc và ổn định mái dốc
• 2.3. Phương trình cân bằng của khối đất trượt
• 2.4. Các giả thiết tính toán
• 2.5. Hệ số an toàn cân bằng momen
• 2.6. Hệ số an toàn cân bằng lực
• 2.7. Các phương pháp tính ổn định mái dốc
• 2.7.1. Phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát
• 2.7.2. Phương pháp của K.
• 2.7.3. Phương pháp của A.
• 2.7.4. Phương pháp của Nichiprovich
• 2.7.5. Phương pháp của G.
• 2.7.6. Phương pháp dựa trên lý thuyết độ ẩm
• 2.7.7. Phương pháp phân tích thấm trong chương trình phần mềm SEEP/W
• 2.8. Định luật về thấm và các phương trình cơ bản
• 2.9. Cơ sở lý thuyết của SEEP/W
• 2.10. Dòng thấm trong đất bão hòa/không bão hòa tuân theo định luật Darcy
• 2.11. Phương trình thấm
• 2.12. Giải bài toán thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MÔ HÌNH HÓA, MÔ PHỎNG TRƯỢT ĐẤT GÂY RA DO MƯA DÙNG PHẦN MỀM GEO-SLOPE
• 3.1. Các thông số kỹ thuật
• 3.2. Trình tự thực hiện mô phỏng
• 3.2.1. Thực hiện mô phỏng SEEP/W
• 3.2.2. Thực hiện mô phỏng SLOPE/W
• 3.3. Kết quả mô phỏng
• 3.3.1. Kết quả chạy mô phỏng qua phần mềm SEEP/W với q = 1. Véc tơ tốc độ và các đường thấm
• 3.3.2. Đồ thị áp lực lực nước lỗ rỗng
• 3.3.3. Các đường đẳng trị áp lực nước lỗ rỗng
• 3.3.4. Kết quả chạy mô phỏng qua phần mềm SEEP/W với q = 3. Véc tơ tốc độ và các đường thấm
• 3.3.5. Đồ thị áp lực lực nước lỗ rỗng
• 3.3.6. Các đường đẳng trị áp lực nước lỗ rỗng
• 3.3.7. Kết quả chạy mô phỏng qua phần mềm SLOPE/W
• 3.3.8. Các kết quả chạy phần mềm mô phỏng SLOPE/W khi thay đổi lưu lượng mưa q
• 3.3.9. Bảng tổng hợp kết quả khi thay đổi lưu lượng mưa q
• 3.4. Tích hợp mô hình mô phỏng với WS3000
• 3.4.1. Sơ đồ tích hợp mô hình mô phỏng với thiết bị WS-3000
• 3.4.2. Thiết bị đo WS-3000
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Mô Hình Hóa và Mô Phỏng Trượt Đất Gây Ra Do Mưa

Mô hình hóa và mô phỏng trượt đất gây ra do mưa là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong quản lý thiên tai. Hiện tượng trượt đất không chỉ gây thiệt hại về người và tài sản mà còn ảnh hưởng đến môi trường. Việc hiểu rõ về cơ chế và quy trình trượt đất giúp xây dựng các hệ thống cảnh báo hiệu quả. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các phương pháp mô phỏng hiện có và ứng dụng của chúng trong thực tiễn.

1.1. Khái Niệm Về Trượt Đất và Mô Hình Hóa

Trượt đất là hiện tượng dịch chuyển của đất đá do sự mất cân bằng trọng lực. Mô hình hóa trượt đất giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng và dự đoán khả năng xảy ra trượt đất trong điều kiện mưa lớn.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Mô Phỏng Trượt Đất

Mô phỏng trượt đất cung cấp thông tin cần thiết cho việc lập kế hoạch ứng phó với thiên tai. Nó giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định kịp thời nhằm giảm thiểu thiệt hại do trượt đất gây ra.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Trượt Đất

Nghiên cứu trượt đất gặp nhiều thách thức, từ việc thu thập dữ liệu đến việc áp dụng các phương pháp mô phỏng. Các yếu tố như địa hình, khí hậu và điều kiện địa chất đều ảnh hưởng đến độ chính xác của mô hình. Việc thiếu dữ liệu chính xác có thể dẫn đến những dự đoán sai lệch về nguy cơ trượt đất.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Trượt Đất

Các yếu tố như độ dốc, loại đất, và lượng mưa đều có tác động lớn đến sự ổn định của sườn dốc. Việc phân tích các yếu tố này là cần thiết để hiểu rõ hơn về nguy cơ trượt đất.

2.2. Khó Khăn Trong Việc Dự Đoán Trượt Đất

Dự đoán trượt đất là một thách thức lớn do tính không chắc chắn của các yếu tố tự nhiên. Các mô hình hiện tại cần được cải thiện để tăng độ chính xác trong dự đoán.

III. Phương Pháp Mô Hình Hóa Trượt Đất Hiện Nay

Có nhiều phương pháp mô hình hóa trượt đất, bao gồm phương pháp cân bằng giới hạn và phương pháp phần tử hữu hạn. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại địa hình và điều kiện cụ thể. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đạt được kết quả chính xác.

3.1. Phương Pháp Cân Bằng Giới Hạn

Phương pháp cân bằng giới hạn được sử dụng để xác định điều kiện ổn định của mái dốc. Nó giúp đánh giá khả năng xảy ra trượt đất dựa trên các yếu tố như trọng lực và lực kháng.

3.2. Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng chi tiết hơn về quá trình trượt đất. Nó giúp phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của mái dốc trong điều kiện mưa.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mô Hình Hóa Trượt Đất

Mô hình hóa trượt đất có nhiều ứng dụng thực tiễn, từ việc cảnh báo sớm đến việc lập kế hoạch xây dựng. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để cải thiện hệ thống cảnh báo và giảm thiểu thiệt hại do trượt đất gây ra.

4.1. Hệ Thống Cảnh Báo Sớm Trượt Đất

Hệ thống cảnh báo sớm giúp phát hiện nguy cơ trượt đất kịp thời, từ đó giảm thiểu thiệt hại cho người dân và tài sản. Việc áp dụng mô hình hóa vào hệ thống này là rất cần thiết.

4.2. Lập Kế Hoạch Xây Dựng An Toàn

Mô hình hóa trượt đất cung cấp thông tin quan trọng cho việc lập kế hoạch xây dựng. Nó giúp xác định các khu vực có nguy cơ cao và đưa ra các biện pháp phòng ngừa.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu Trượt Đất

Nghiên cứu mô hình hóa và mô phỏng trượt đất gây ra do mưa là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác của các mô hình và ứng dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu quả cảnh báo.

5.1. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Hướng nghiên cứu tương lai sẽ tập trung vào việc phát triển các mô hình mới và cải thiện các phương pháp hiện có. Việc áp dụng công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo có thể giúp nâng cao độ chính xác.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu trượt đất không chỉ giúp bảo vệ tài sản mà còn cứu sống nhiều sinh mạng. Việc đầu tư vào nghiên cứu này là cần thiết để giảm thiểu thiệt hại do thiên tai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trượt đất là một trong những thảm họa thiên nhiên phổ biến và gây thiệt hại nghiêm trọng trên toàn cầu, đặc biệt tại các vùng núi có địa hình dốc như Việt Nam. Theo thống kê, từ năm 2000 đến 2014, đã xảy ra khoảng 250 đợt lũ quét, sạt lở đất làm chết và mất tích 646 người, gần 351 người bị thương, hơn 9.700 căn nhà bị đổ trôi và thiệt hại về kinh tế ước tính trên hàng nghìn tỷ đồng. Các tỉnh miền núi phía Bắc như Lào Cai, Hà Giang, Yên Bái, Sơn La là những khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề. Mưa lớn kéo dài được xác định là nguyên nhân chủ yếu gây ra các hiện tượng trượt đất do làm giảm độ bền đất và thay đổi trạng thái ứng suất trong khối đất đá.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là mô hình hóa và mô phỏng hiện tượng trượt đất gây ra do mưa nhằm phục vụ công tác cảnh báo sớm và phòng chống trượt lở đất tại Việt Nam. Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng mô hình toán học và ứng dụng phần mềm chuyên dụng GEO-SLOPE (SEEP/W và SLOPE/W) để phân tích ổn định mái dốc dưới tác động của mưa. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô hình mái dốc điển hình với các lớp đất cát pha sét và đất sét, sử dụng dữ liệu thực nghiệm và thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện địa phương. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác của các hệ thống cảnh báo trượt đất, góp phần giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết cân bằng giới hạn (Limit Equilibrium Theory): Đây là cơ sở để tính toán hệ số an toàn của mái dốc, dựa trên giả thiết trạng thái cân bằng giới hạn xảy ra trên mặt trượt. Các phương pháp tính toán như phương pháp Bishop, Terzaghi, Nichiprovich và Janbu được áp dụng để xác định hệ số an toàn dựa trên cân bằng lực và mômen.

• Định luật Darcy và phân tích thấm: Mô tả dòng chảy nước trong đất theo định luật Darcy, là cơ sở để mô phỏng áp lực nước lỗ rỗng ảnh hưởng đến ổn định mái dốc. Phương trình vi phân về dòng thấm được giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method) trong phần mềm SEEP/W.

• Khái niệm về áp lực nước lỗ rỗng và hàm độ ẩm thể tích: Mối quan hệ giữa áp lực nước lỗ rỗng và hàm lượng nước trong đất được mô tả qua đường cong đặc trưng đất – nước, ảnh hưởng trực tiếp đến lực kháng cắt và trạng thái ổn định của mái dốc.

Các khái niệm chính bao gồm: hệ số an toàn (F), mặt trượt giả định (cung tròn hoặc tổ hợp), áp lực nước lỗ rỗng, lực dính (c), góc ma sát trong (φ), và hệ số thấm (k).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tài liệu chuyên khảo, số liệu thực nghiệm về đặc tính cơ lý của đất cát pha sét và đất sét, cùng với các thông số khí tượng thủy văn liên quan đến lượng mưa. Mô hình nghiên cứu được xây dựng dựa trên mặt cắt mái dốc điển hình có chiều rộng 54m, chiều cao 20m, với các lớp đất có trọng lượng thể tích, góc ma sát và lực liên kết được xác định cụ thể.

Phương pháp phân tích gồm hai bước chính:

1. Mô phỏng dòng thấm nước trong đất bằng phần mềm SEEP/W: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán thấm không ổn định, xác định áp lực nước lỗ rỗng và véc tơ vận tốc thấm dưới các lưu lượng mưa khác nhau (q từ 10^-6 đến 3 m/s).

2. Phân tích ổn định mái dốc bằng phần mềm SLOPE/W: Dựa trên kết quả áp lực nước lỗ rỗng từ SEEP/W, sử dụng phương pháp Bishop để tính hệ số an toàn của mái dốc khi thay đổi lưu lượng mưa.

Cỡ mẫu mô hình là một mái dốc điển hình với các lớp đất được phân chia thành các phần tử hữu hạn kích thước 1m, đảm bảo độ chính xác trong tính toán. Phương pháp chọn mẫu là mô phỏng số dựa trên dữ liệu thực nghiệm và giả định kỹ thuật phù hợp với điều kiện địa phương. Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2015, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, chạy mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của lưu lượng mưa đến áp lực nước lỗ rỗng: Khi lưu lượng mưa q tăng từ 10^-6 m/s đến 3 m/s, áp lực nước lỗ rỗng trong đất tăng rõ rệt, thể hiện qua các đồ thị áp lực và đường đẳng trị áp lực nước lỗ rỗng. Ví dụ, với q = 1 m/s, véc tơ vận tốc thấm và áp lực nước lỗ rỗng phân bố đều trên mái dốc, trong khi với q = 3 m/s, áp lực nước lỗ rỗng tăng cao hơn, làm giảm đáng kể độ ổn định của mái dốc.

2. Giảm hệ số an toàn mái dốc theo lưu lượng mưa: Kết quả mô phỏng SLOPE/W cho thấy hệ số an toàn giảm từ khoảng 1.5 khi q rất nhỏ xuống còn dưới 1.0 khi q đạt 3 m/s, cho thấy nguy cơ trượt đất tăng cao khi mưa lớn kéo dài. Bảng tổng hợp kết quả cho thấy hệ số an toàn giảm khoảng 30-40% khi lưu lượng mưa tăng gấp 3 lần.

3. Mô hình mô phỏng phù hợp với thực tế: Mô hình mô phỏng mái dốc với các lớp đất cát pha sét và đất sét đã phản ánh chính xác sự thay đổi trạng thái ổn định theo thời gian và điều kiện thủy văn. Các kết quả mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ hệ số an toàn theo lưu lượng mưa và bản đồ phân bố áp lực nước lỗ rỗng.

4. Tích hợp mô hình với thiết bị WS-3000: Việc tích hợp mô hình mô phỏng với thiết bị đo WS-3000 giúp thu thập dữ liệu thực tế về áp lực nước lỗ rỗng và vận tốc thấm, nâng cao độ chính xác của cảnh báo sớm trượt đất.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến giảm độ ổn định mái dốc là do áp lực nước lỗ rỗng tăng lên khi mưa lớn, làm giảm lực dính và góc ma sát trong đất, từ đó làm giảm hệ số an toàn. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng của thủy lực đến trượt đất. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mô hình sử dụng phần mềm GEO-SLOPE cho kết quả tương đồng về xu hướng giảm hệ số an toàn khi tăng áp lực nước lỗ rỗng.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp một công cụ mô phỏng chính xác, có thể ứng dụng trong các hệ thống cảnh báo sớm trượt đất tại Việt Nam, đặc biệt ở các tỉnh miền núi thường xuyên chịu ảnh hưởng của mưa lớn. Dữ liệu mô phỏng có thể được trình bày qua các bảng tổng hợp hệ số an toàn theo lưu lượng mưa và biểu đồ véc tơ vận tốc thấm, giúp các nhà quản lý và kỹ sư dễ dàng đánh giá nguy cơ trượt đất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống cảnh báo sớm dựa trên mô hình mô phỏng: Sử dụng kết quả mô phỏng để thiết lập các ngưỡng cảnh báo trượt đất theo lưu lượng mưa, giúp giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm, chủ thể là các cơ quan phòng chống thiên tai và địa phương.

2. Nâng cao chất lượng dữ liệu đầu vào: Thu thập và cập nhật thường xuyên các thông số địa chất, thủy văn và khí tượng để cải thiện độ chính xác của mô hình. Thời gian liên tục, chủ thể là các viện nghiên cứu và cơ quan khí tượng thủy văn.

3. Tích hợp thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng và vận tốc thấm: Mở rộng sử dụng thiết bị WS-3000 tại các khu vực trọng điểm để thu thập dữ liệu thực tế phục vụ mô phỏng và cảnh báo. Thời gian 1 năm, chủ thể là các đơn vị kỹ thuật và địa phương.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên môn: Tổ chức các khóa đào tạo về mô hình hóa trượt đất và sử dụng phần mềm GEO-SLOPE cho cán bộ kỹ thuật và quản lý thiên tai. Thời gian 6-12 tháng, chủ thể là các trường đại học và trung tâm đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý thiên tai và phòng chống lũ lụt: Nghiên cứu giúp họ hiểu rõ cơ chế trượt đất do mưa và áp dụng mô hình cảnh báo sớm hiệu quả.

2. Kỹ sư xây dựng và địa kỹ thuật: Áp dụng các phương pháp mô phỏng và tính toán ổn định mái dốc trong thiết kế và thi công công trình.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật địa chất, công nghệ điện tử viễn thông: Tham khảo để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về mô hình hóa và ứng dụng công nghệ trong cảnh báo thiên tai.

4. Cơ quan khí tượng thủy văn và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để cải thiện dự báo và cảnh báo các hiện tượng thiên tai liên quan đến mưa và trượt đất.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình mô phỏng trượt đất do mưa có chính xác không?
   Mô hình sử dụng phần mềm GEO-SLOPE với dữ liệu thực nghiệm và phương pháp phần tử hữu hạn cho kết quả phù hợp với thực tế, thể hiện qua sự biến đổi hệ số an toàn theo lưu lượng mưa.

2. Làm thế nào để xác định hệ số an toàn của mái dốc?
   Hệ số an toàn được tính dựa trên lý thuyết cân bằng giới hạn, sử dụng các phương pháp như Bishop, Terzaghi, dựa vào cân bằng lực và mômen trên mặt trượt giả định.

3. Áp lực nước lỗ rỗng ảnh hưởng thế nào đến trượt đất?
   Áp lực nước lỗ rỗng làm giảm lực dính và góc ma sát trong đất, làm giảm hệ số an toàn và tăng nguy cơ trượt đất khi mưa lớn kéo dài.

4. Thiết bị WS-3000 có vai trò gì trong nghiên cứu?
   WS-3000 đo áp lực nước lỗ rỗng và vận tốc thấm thực tế, cung cấp dữ liệu đầu vào chính xác cho mô hình mô phỏng và cảnh báo sớm.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng ở đâu?
   Mô hình và phương pháp có thể áp dụng cho các khu vực miền núi có địa hình dốc và lượng mưa lớn, đặc biệt tại các tỉnh miền Bắc Việt Nam như Lào Cai, Hà Giang, Yên Bái.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng trượt đất do mưa sử dụng phần mềm GEO-SLOPE, phản ánh chính xác ảnh hưởng của lưu lượng mưa đến ổn định mái dốc.
• Kết quả cho thấy hệ số an toàn mái dốc giảm đáng kể khi lưu lượng mưa tăng, làm tăng nguy cơ trượt đất.
• Mô hình tích hợp với thiết bị đo WS-3000 giúp nâng cao độ chính xác và khả năng cảnh báo sớm.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho công tác phòng chống trượt đất tại các vùng núi Việt Nam.
• Đề xuất triển khai hệ thống cảnh báo sớm, nâng cao chất lượng dữ liệu và đào tạo chuyên môn trong vòng 1-2 năm tới.

Để tiếp tục phát triển nghiên cứu, cần mở rộng mô hình cho các địa hình phức tạp hơn và tích hợp dữ liệu thời gian thực từ các thiết bị đo. Các cơ quan quản lý và kỹ sư địa kỹ thuật nên áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả phòng chống thiên tai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trượt lở đất là một trong những loại hình thiên tai phổ biến nhất trên thế giới và Việt Nam. Ba phần tư lãnh thổ Việt Nam thuộc khu vực miền núi, có địa hình sườn dốc cao, hoạt động phát triển kinh tế - xã hội chưa được qui hoạch hợp lý, nên các hiện tượng trượt lở đất, lũ bùn đá và lũ quét thường xảy ra. Những năm gần đây, các loại hình thiên tai này xảy ra với tần suất và cường độ ngày càng tăng, gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cả về người và tải sản. Theo thống kê, chỉ trong thời gian từ năm 2000 đến nay đã có hàng trăm vụ trượt lở đất lớn nhỏ xảy ra ở nhiều quốc gia trên thế giới gây thiệt hại nghiêm trọng.

Điển hình như vụ trượt lở đất vào ngày 9 tháng 11 năm 2001 ở đồi Amboori, bang Kerala nằm ở miền Nam của Ấn độ gây hậu quả 40 người bị chết. Hay vụ lở đất bất thường có quy mô lớn với khối lượng đất đá khoảng 200 triệu m3, chiều rộng khoảng 1.600m, và chiều cao khoảng 750 m đã xảy ra vào ngày 26 tháng 3 năm 2004, vào lúc 13:45 giờ địa phương, trên bức tường dốc của miệng núi lửa trên sườn phía tây bắc núi Bawakaraeng (có độ cao 2830m) ở đầu nguồn sông Jeneberang, phía Nam Sulawesi, Indonesia. Các mảnh vỡ lở kéo dài khoảng 7 km từ đầu nguồn và chôn vùi các thung lũng, sông ngòi và nhà cửa, hậu quả là 32 người đã bị chết. Vào ngày 10 tháng 1 năm 2005, một vụ lở đất xảy ra ở La Conchita, bang California, Mỹ đã phá hủy hoàn toàn 36 ngôi nhà và giết chết 10 người.

Ngày 17 tháng 2 năm 2006, một vụ trượt lở nghiêm trọng khác đã xảy ra ở đảo Leyte, Philippin, vụ trượt lở bắt nguồn từ một dốc đứng cao 450m, một khối rừng lớn trượt lở và quét xuống phía dưới khu thung lũng sông Himbungao, nơi tập trung dân cư đông đúc. Vụ trượt lở gây thảm họa vô cùng nghiêm trọng, chôn vùi toàn bộ ngôi làng Guinsaugon, hậu quả hơn 1100 người đã bị chết. Tháng 6 năm 2007, ở thành phố Chittagong, Bangladesh, một vụ sạt lở đất đá tương tự đã xảy ra, nguyên nhân do việc cắt xén bừa bãi các ngọn đồi làm gia tăng nguy cơ trượt lở, dẫn đến sự biến mất của hàng trăm ngọn đồi, gây ô nhiễm môi trường và đã giết chết ít nhất 120 người dân sống ở khu vực lân cận. Năm 2010, một số nước như Pakistan, Bồ Đào Nha, Uganda, TỐNG ANH ĐỨC – K19 ĐTVT Trang 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trung Quốc và Canada cũng xảy ra các vụ trượt lở đất gây thiệt hại về cả người và tài sản.

Chỉ tính riêng trong năm 2014, thế giới đã có 5 vụ trượt lở đất nghiêm trọng, đầu tiên là vụ trượt lở đất ngày 22 tháng 3 xảy ra ở Oso, Washington, nước Mỹ gây ra cái chết cho 43 người dân thường. Ngày 2 tháng 5, một vụ trượt lở đất khác xảy ra ở Badakhshan, một tỉnh miền Đông Bắc Afghanistan, hậu quả là chôn vùi toàn bộ ngôi làng, khoảng 500 người đã thiệt mạng và 4000 người phải di chuyển đi nơi khác sinh sống. Sau đó, vào ngày 30 tháng 7, một vụ trượt lở đất đá khác đã xảy ra ở quận Pune, bang Maharashtra, Ấn độ gây hậu quả cuốn trôi hơn 50 ngôi nhà, 136 người đã thiệt mạng và hơn 100 người bị mất tích. Ngày 2 tháng 8, một vụ trượt lở đất tồi tệ ở Nepal đã gây hậu quả làm chết hơn 156 người.

Ngày 20 tháng 8, tại tỉnh Hiroshima, Nhật Bản, một vụ trượt lở đất cũng đã tấn công một khu dân cư, làm cho các ngôi nhà bị chôn vùi dưới lớp bùn đất và đá. Ít nhất đã có 32 người bị thiệt mạng và nhiều người khác bị mất tích. Trượt lở đất là một nguy cơ liên tục ở vùng miền núi, phía đông Nhật Bản, nơi có nhiều ngôi nhà được xây dựng trên hoặc gần các sườn dốc, và có lượng mưa lớn hàng năm. Gần đây nhất là vụ trượt lở đất ngày 27 tháng 8 tại làng Yingping ở tỉnh Quý Châu, Trung Quốc.

Hậu quả là 77 ngôi nhà đã sập hoặc bị chôn vùi hoàn toàn, có 6 người đã thiệt mạng và hơn 20 người vẫn còn mất tích [1]. Theo số liệu thống kê, từ năm 2000 đến 2014 đã xảy ra 250 đợt lũ quét, sạt lở ảnh hưởng tới các vùng dân cư, làm chết và mất tích 646 người, bị thương gần 351 người; hơn 9.700 căn nhà bị đổ trôi; hơn 100.000 căn nhà bị ngập, hư hại nặng; hơn 75.000 ha lúa và hoa màu bị ngập; hàng trăm ha đất canh tác bị vùi lấp; nhiều công trình giao thông, thuỷ lợi, dân sinh kinh tế bị hư hỏng nặng nề, tổng thiệt hại ước tính trên 3. Các tỉnh thường xuyên xảy ra lũ quét, sạt lở đất nhất gồm: Lào Cai, Hà Giang, Lai Châu, Sơn La, Cao Bằng, Bắc Cạn, Yên Bái, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Nam, Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Bình Thuận [2]. Một số trận sạt lở đất điển hình trong những năm qua như sau: - Sạt lở đất núi tại tỉnh Lào Cai năm 2004 đã làm 22 người chết và mất tích và 16 người bị thương, trong đó có hộ cả gia đình thiệt mạng.

- Lũ, lũ quét, sạt lở đất sau bão số 4 và số 6, tại Lào Cai, Yên Bái năm 2008 làm 120 người chết và mất tích. TỐNG ANH ĐỨC – K19 ĐTVT Trang10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] - Sạt lở đất tại xã Pắc Nậm, Bắc Kạn năm 2009 làm 13 người chết và mất tích, 5 người bị thương. - Sạt lở đất năm 2014: Do ảnh hưởng của hoàn lưu bão số 2 và mưa lớn đã xảy ra các trận lũ quét và sạt lở đất trên địa bàn các tỉnh miền núi (Hà Giang, Lai Châu, Cao Bằng, Sơn La…) làm chết và mất tích 24 người, trong đó có 2 gia đình ở thị trấn Tam Đường và huyện Hoàng Su Phì bị thiệt mạng tới 5 người trong nhà. Trên thế giới, việc nghiên cứu tai biến địa chất được đầu tư rất sớm, nhiều phương pháp khoa học tiên tiến đã được áp dụng vào công tác dự báo nguy cơ thảm họa trượt lở đất.

Ở Việt Nam, vấn đề này mới chỉ được chú trọng khoảng 15 năm gần đây khi thảm họa thiên tai xảy ra thường xuyên hơn. Các nghiên cứu về trượt lở đất ở Việt Nam mới chỉ áp dụng trên diện rộng, tỷ lệ nhỏ, chủ yếu phân vùng dự báo định tính, còn rất thiếu các công trình điều tra đủ chi tiết để hỗ trợ hiệu quả hơn công tác quy hoạch, cảnh báo nguy cơ và chỉ đạo điều hành phòng chống thiên tai, giảm nhẹ thiệt hại trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Chính vì vậy việc nghiên cứu trượt đất nói chung và trượt đất do ảnh hưởng của mưa nói riêng là một vấn đề cấp bách và mang tính thời sự. Nội dung được trình bày trong luận văn này nghiên cứu, mô phỏng và mô hình hóa về quá trình trượt đất gây ra do mưa.

Một mô hình ví dụ đã được dùng để kiểm tra quá trình thay đổi hệ số ổn định trong quá trình mưa. Kết quả nghiên cứu là nền tảng để giải thích quá trình mất ổn định mái dốc do mưa giúp cho công tác cảnh báo khu vực dễ mất ổn định khi mưa cũng như giúp cho công tác phòng chống trượt lở đất an toàn. Khái niệm, nguyên nhân và một số yếu tố ảnh hưởng tới trượt đất 1.Khái niệm và một số dạng trượt lở đất chủ yếu Trượt đất là hiện tượng và quá trình dịch chuyển một phần đất so với phần kia theo một bề mặt, do sự mất cân bằng về trọng lượng. Đặc điểm quan trọng của chuyển dịch trượt là không mất sự tiếp xúc giữa phần đất di động và phần đất không di động của sườn hoặc mái dốc.

Bề mặt trực tiếp và phân cách giữa hai phần đó là mặt trượt. TỐNG ANH ĐỨC – K19 ĐTVT Trang11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Sự dịch chuyển sườn dốc rất đa dạng và có nhiều cách phân loại khác nhau [4,5,15, 17]. Theo dạng chuyển động, Varnes D.J, [17] chia làm 5 nhóm chính (bảng 1.1), như: sập lở, lật, trượt, ép trồi và chảy - trượt dòng. Loại thứ 6 là loại trượt phức tạp.

Phân loại trượt lở chính (theo Varnes D. [17]) Loại đất đá Đất Kiểu chuyển dịch Đá Đất vụn Đất dính rời Sập, sụt đất Sập, sụt Sụt lở (falls) Lở đá vụn rời đất dính Lật khối Lật khối Lật (topples) Lật khối đá đất vụn rời đất dính Có sự xoay (sự dịch chuyển đất Có sự xoay Có sự xoay Có sự xoay đá theo mặt của khối của khối của khối đá cong) đất vụn rời đất dính Ít khối, tảng Dịch Dịch Trượt chuyển Dịch chuyển chuyển (slides) Conxekven từng tảng từng tảng từng tảng (đất đá dịch đất dính của khối đá đất rời theo chuyển theo theo mặt mặt trượt 1 hoặc vài trượt mặt yếu có Dịch Dịch sẵn trong Nhiều Dịch chuyển chuyển của chuyển của khối đất đá) khối, của khối đá khối đất rời khối đất tảng theo mặt yếu theo mặt dính theo trượt mặt trượt Trượt ép trồi (lateral spreads) Dịch chuyển Dịch Dịch của khối đá chuyển của chuyển của TỐNG ANH ĐỨC – K19 ĐTVT Trang12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] theo một khối đất rời khối đất khối có theo đất dính với sự vùng vò dính với sự ép trồi nhàu và ép ép trồi trồi Dòng chảy Dòng chảy Dòng chảy Trượt dòng (flows) của tảng, của khối của khối khối đá vật liệu rời đất dính Kết hợp 2 hoặc nhiều hơn các kiểu Trượt phức hợp (complex) chuyển dịch trên 1. Nguyên nhân và một số yếu tố ảnh hưởng đến trượt đất Nguyên nhân gây trượt có thể hoặc là do độ bền của đất đá bị giảm đi, hoặc là do trạng thái ứng suất ở sườn dốc bị thay đổi, hoặc do cả hai nguyên nhân trên làm cho điều kiện cân bằng của khối đất đá ở sườn dốc bị phá hủy [6, 7]. Một sự cố trượt sẽ xảy ra khi mà thế cân bằng giữa kháng lực của đất đá hình thành trên sườn dốc đối với trọng lực của chúng nghiêng về phía trọng lực.

Các yếu tố ảnh hưởng tới sự ổn định của sườn dốc là toàn bộ những yếu tố tự nhiên và nhân tạo có tác dụng hỗ trợ cho quá trình phá hoại sự cân bằng của khối đất đá xảy ra được dễ dàng [3].