Chương 1. Tổng quan các nghiên cứu về khối trượt lớn trên thế giới và Việt Nam. Cách tiếp cận và hệ phương pháp nghiên cứu. Đặc điểm các khối trượt lớn ở miền núi phía Bắc.
Đánh giá nguy cơ hình thành khối trượt lớn ở miền núi phía Bắc. Phân tích đặc điểm động lực học khối trượt lớn khu vực huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KHỐI TRƯỢT LỚN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1. Trên thế giới 1.
Khái niệm và phân loại KTL Trượt đất đá nói chung từ lâu đã được nhiều lĩnh vực quan tâm nghiên cứu vậy nên khái niệm về trượt đất đá cũng có nhiều quan niệm khác nhau. Trong cuốn sách “Landslide and Engineering Practice, 1958”, David Varnes đã đưa ra khái niệm đầu tiên về trượt đất đá và phân loại hiện tượng trượt đất đá theo loại vật liệu (đá gốc, đất và hỗn hợp đất đá) và kiểu dịch chuyển (đổ lở, trượt, chảy). Khái niệm trượt này khá rộng và bao hàm cả lũ bùn đá, đá đổ, lở tuyết nên đã gây ra nhiều ý kiến và chỉ trích mặc dù trượt đất đá đều gián tiếp liên quan đến các hiện tượng kể trên. Sau đó, nhóm công tác về giảm nhẹ thảm hoạ thiên nhiên của UNESCO đã điều chỉnh các thuật ngữ mô tả hiện tượng trượt đất đá, nhất là: cấu trúc, kích thước, vận tốc, trạng thái hoạt động của khối trượt.
Từ đó, Cruden & Varnes (1996) [1] đã hoàn thiện định nghĩa trượt đất đá là "Sự di chuyển của khối đất đá hoặc mảnh vụn xuống dưới sườn dốc". Đây là cơ sở rất quan trọng trong lịch sử phát triển của lĩnh vực nghiên cứu trượt đất đá và hiện được sử dụng phổ biến trong các nghiên cứu về trượt đất đá. Trượt đất đá được nghiên cứu ở nhiều quốc gia với các điều kiện môi trường rất khác nhau, từ các khu vực núi cao đến các khu vực ven biển, từ khu vực rất ẩm ướt hoặc mưa nhiều đến khu vực rất khô, và từ khu vực có hoạt động địa chấn hay núi lửa đến các khu vực hoạt động kiến tạo ít ảnh hưởng. Một số KTL không chỉ là kết quả của một chuỗi đa thiên tai mà còn được gây ra bởi các hoạt động của con người như làm đường giao thông và đường sắt, khai thác khoáng sản và mở rộng khu vực đô thị.
Tai biến trượt đất đá được nhiều cơ quan chính phủ, bộ ngành, viện nghiên cứu quan tâm giải quyết. Tổng hợp các nghiên cứu cho thấy rằng để nhận diện nguyên nhân, đề xuất giải pháp và ứng phó với hiện tượng trượt đất đá cần tích hợp từ nhiều lĩnh vực (Hình 1. Do sự khác biệt về điều kiện tự nhiên của mỗi vùng, khái niệm về KTL trên thế giới cũng có sự khác nhau. Qua tổng hợp, một số tác giả đã đưa ra khái niệm về KTL đáng quan tâm có thể kể đến như: - Agliardi (2012) [2] đã mô tả KTL là những chuyển động có thể tích lớn.
Chúng được tìm thấy trong hầu hết các loại đất đá, với phạm vi hình thành không liên 7 tục và kém xác định, thể tích lớn, chiều sâu mặt trượt lớn và tốc độ di chuyển tương đối thấp trong thời gian dài. - Lo (2017) [3] đã tổng hợp các trường hợp trượt đất đá ở Đài Loan và cho rằng KTL có mặt trượt nằm trong đá gốc, vật liệu trượt bị đưa đi với khoảng cách lớn, diện tích bề mặt lớn hơn 10ha, chiều sâu mặt trượt lớn hơn 5m. - Roering & nnk (2015) [4] cho rằng sự xuất hiện và hoạt động của KTL là hiện tượng đất đá dịch chuyển trên diện tích bề mặt lớn hơn 0,1 km2, vật liệu trượt bị đưa đi với khoảng cách lớn, chịu nhiều ảnh hưởng của yếu tố môi trường và địa chất. KTL là kết quả của sự kết hợp của nhiều yếu tố, từ yếu tố điều kiện làm sườn dốc bị mất ổn định (như mương xói, hình dạng sườn dốc, cấu trúc địa chất, suy giảm độ bền cắt) tới các yếu tố tức thời (thủy văn và địa chấn).
Tính tích hợp liên ngành trong nghiên cứu trượt đất đá [5] Nhìn nhận theo khía cạnh khác, Lômtadze (1979) [6] định nghĩa “Khối trượt là khối đất đã hoặc đang trườn về phía dưới sườn dốc mái dốc (sườn nhân tạo) do ảnh hưởng của trọng lực, áp lực thủy động, lực địa chấn và một số lực khác”. Sự hình thành khối trượt là kết quả của quá trình địa chất, biểu hiện ở sự dịch chuyển thẳng đứng và dịch chuyển ngang những khối đất đá. Hiện tượng trượt phá hủy sườn dốc và mái dốc làm cải biến hình dạng bên ngoài của chúng tạo nên địa hình mới. Sự dịch chuyển đất đá thường xảy ra theo một hoặc một vài mặt trượt.
Mặt trượt và vách trượt là yếu tố kiến trúc đặc trưng và không thể thiếu được đối với mỗi khối trượt. Mỗi một khối trượt hình thành đều tạo nên một khu vực mà ranh giới và hình dạng của nó ở trên mặt bằng được quyết định bởi thể tích và các kiểu hình trượt. 8 Hiện nay có khá nhiều cách phân loại trượt đất đá như: dựa vào quá trình trượt, dựa vào kiểu dạng bề mặt trượt, dựa vào thể tích khối trượt, dựa vào tuổi/ giai đoạn vận động của khối trượt, dựa vào độ sâu mặt trượt và dựa vào thành phần thạch học của khối trượt. Dựa vào cơ chế hình thành, Postoev (2010) [7] đưa ra 3 loại trượt chính: trượt sâu do nén ép; trượt theo mặt cắt (trượt nông); và trượt dạng dòng hoặc chảy.
Theo ICL tổng hợp, trượt đất đá có 6 kiểu dịch chuyển bao gồm: rơi, đổ lở, trượt, trượt tịnh tiến, trượt dạng dòng, trượt hỗn hợp. Tuy nhiên, trong các CSDL về trượt đất đá, thông tin về thể tích và kích thước là những số liệu đồng bộ và đáng tin cậy nhất hiện nay. Phân chia theo thể tích được nhiều nhà khoa học như Fell, Lômtadze và ICL đưa ra 7 cấp độ với quy mô thể tích khác nhau và kết quả cho thấy sự khác biệt khá lớn (bảng 1.Thực tế còn cho thấy, khi phân tích về thể tích và vận tốc, KTL có các dạng trượt chính là trượt đá tốc độ lớn; trượt hỗn hợp với tốc độ trung bình và dòng chảy bùn đá. Phân loại trượt đất đá theo thể tích ( m3) của một số nghiên cứu trên thế giới V.
Cấp phân loại ICL Fell, (1994) [8] Mô tả Lômtadze 7 > 108 5×106 Đặc biệt lớn >200.000 6 107 – 108 106 – 5×106 Rất lớn 5 106 – 107 25×104 - 106 Lớn 1.000 4 105 – 106 5×104 – 25*104 Trung bình – Lớn 3 104 – 105 5×103 – 5×104 200-1000 Trung bình 2 103 - 104 500 – 5.000 10-200 Nhỏ 1 < 102 < 500 < 10 Rất nhỏ 1. Đặc điểm của KTL a./ Hình thái KTL Nghiên cứu của Cruden & Varnes (1996) [1] đã tổng hợp và chỉ ra một số đặc điểm nhận diện chung nhất được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu trượt đất đá (hình 1. Đối với KTL các đặc trưng về cấu trúc này càng được thể hiện rõ hơn ở các chi tiết đó bao gồm: - Mặt trượt là bề mặt mà dọc theo đó khối đất đá di chuyển về phía dưới mái dốc. Mặt trượt là dấu hiệu quan trọng khi nhận biết hiện tượng trượt, một khối trượt có thể có một hoặc nhiều mặt trượt với cấu trúc và hình dạng khác nhau.
Do KTL thường có điều kiện đất đá không đồng nhất, không liên tục, nhiều mặt phân cách 9 do khe nứt trong đá. Vậy nên với đất đá không đồng nhất thì mặt trượt có thể có những dạng khác nhau. - Chân khối trượt là nơi mà mặt trượt xuất lộ ở phía dưới chân dốc. Do tác dụng của lực ma sát và giảm độ dốc sườn nên chân khối trượt thường bị biến dạng đôi khi gần giống uốn nếp.
- Đỉnh khối trượt là nơi cao nhất có biểu hiện dịch chuyển của khối trượt, tiếp giáp với vị trí cao nhất trên vách trượt chính, xung quanh xuất hiện các khe nứt tách kéo dài hoặc dạng vòng cung. - Vách trượt là phần trên của khối trượt lộ ra cho thấy một phần bề mặt phân cách giữa phần thân khối trượt bị dịch chuyển với bề mặt đất đá ổn định, do mức độ dịch chuyển khác nhau nên vách trượt tạo thành nhiều bậc trên bề mặt khối trượt, vách trượt ở trên cao nhất là vách trượt chính, các vách trượt nối tiếp bên dưới là vách trượt thứ cấp. - Thân khối trượt là phần đất đá được giới hạn bởi đỉnh và chân khối trượt. Bề mặt thân khối trượt thường không bằng phẳng ảnh có dạng gồ ghề gợn sóng do sự dịch chuyển của đất đá.
Tại thân trượt thường có những thảm thực vật bị chia cắt và có hiện tượng cây nghiêng ngả. Do đất đá dịch chuyển trở nên tơi xốp hơn nên trên thân trượt thường xuất hiện các vũng đọng nước. - Chiều cao khối trượt là khoảng chênh cao giữa cao độ đỉnh khối trượt so với cao độ chân khối trượt. - Chiều sâu mặt trượt là chiều sâu lớn nhất tính từ bề mặt đất ban đầu xuống tới mặt trượt của KTL.
- Phạm vi lắng đọng vật liệu là khu vực mà vật liệu đất đá di chuyển từ trên cao xuống vùng dưới thấp và lắng đọng tại đó, làm nâng cao bề mặt địa hình hơn so với ban đầu. Phạm vi tính từ đỉnh khối trượt đến điểm xa nhất mà vật liệu đất đá di chuyển tới được gọi là phạm vi ảnh hưởng của KTL. Góc giữa đường nối đỉnh KTL đến điểm xa nhất mà vật liệu trượt lắng đọng lại hợp với phương ngang được gọi là góc Fahrboschung. - Phạm vi mất ổn định là khu vực sườn dốc được giới hạn từ đỉnh đến chân khối trượt, hai bên là vách trượt, trên bề mặt địa hình bị biến đổi do dịch chuyển có xu hướng làm hạ thấp bề mặt địa hình hơn so với ban đầu.
Sơ đồ mô tả đặc điểm nhận diện chung của KTL - Ước lượng thể tích khối trượt: Jaboyedoff & nnk (2020) [9] đã đưa ra khuyến nghị về thể tích của KTL nên sử dụng công thức như sau: 𝜋 𝑉 = 𝐷×𝑊×𝐿 6 Trong đó: V: Thể tích của khối trượt đất đá, D: Chiều sâu lớn nhất tính từ bề mặt đến độ sâu mặt trượt, W: Chiều rộng lớn nhất của khối trượt, L: Chiều dài khối trượt./ Các yếu tố hình thành KTL Các nhóm nghiên cứu tại khu vực Nam Mỹ tập trung phân tích chi tiết đặc điểm động lực của từng KTL đã cho thấy sự hình thành KTL liên quan đến cấu trúc địa chất phức tạp [10, 11, 12].