CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ TRƯỢT ĐẤT ĐÁ 1. Khá n ệm về trượt đất đá Trƣợt đất đá là hiện tƣợng mất ổn định mái dốc, sƣờn dốc tạo ra sự dịch chuyển vật chất, phá hủy mọi thứ liên quan trên đƣờng đi của chúng. Trƣợt đất đá xảy ra khi khối đất đá bị mất cân bằng, các lực gây trƣợt vƣợt quá các lực giữ trƣợt. Rõ ràng, quá trình trƣợt là kết quả tác động của những điều kiện tự nhiên và nhân sinh, có thể là quá trình địa động lực, phát triển của thực vật, khí hậu, thời tiết, quá trình sử dụng đất, các hoạt động nhân sinh, cũng nhƣ tần suất, cƣờng độ chấn động.
Căn cứ theo các yếu tố tác động, đặc điểm trƣợt mà các nhà nghiên cứu đƣa ra các khái niệm về trƣợt đất đá rất khác nhau. Các hiện tƣợng này bao gồm cả các hiện tƣợng không thực sự trƣợt nhƣ đá đổ, đá lăn và dòng bùn đá. Sự hình thành khối trƣợt là kết quả của quá trình địa chất đƣợc biểu hiện ở sự dịch chuyển thẳng đứng và dịch chuyển ngang những khối đất đá khi đã mất ổn định, tức là mất cân bằng. Do đặc điểm phổ biến của trƣợt đất đá khu vực nghiên cứu cũng nhƣ khả năng của tài liệu cung cấp nên luận án chỉ giới hạn khái niệm trƣợt đất bao gồm các đặc điểm sau: khối trƣợt xuất hiện trên sƣờn dốc, mái dốc, có xuất hiện mặt trƣợt, trƣợt trong tầng phủ, không bao gồm các hiện tƣợng đá đổ, đá lăn, sụt lở đất đá và dòng bùn đá.
Phân loạ trượt đất đá Các nƣớc trên thế giới sử dụng nhiều hệ thống phân loại trƣợt đất đá khác nhau tùy theo mục tiêu, nguyên tắc, đặc điểm trƣợt đất ở mỗi nƣớc. phân loại khối trƣợt theo loại dạng, phƣơng thức, 7 đặc điểm dịch chuyển của các khối đất đá, tức là cơ chế của hiện tƣợng [38]. Để nhận xét và đánh giá đầy đủ hơn mỗi một hiện tƣợng trong bảng phân loại có bổ sung thêm 3 dấu hiệu cơ bản, cho phép xét tới nguyên nhân phá hủy cân bằng các khối đất đá, động lực phát triển và quy mô của nó. Ngoài ra, Lomtadze V.D (1970) còn phân loại trƣợt đất đá theo thể tích khối trƣợt, cụ thể: bé, không lớn, trung bình, lớn, rất lớn.1: Hệ thốn phân loạ trượt đất đá theo Lomtadze V.D (1970) Cá h ện tượn Cá tà l ệu phụ đề h t ết hó v ệ mô tả trọn lự và đánh á h ện tượn Dạn dị h hu ển N u ên nhân Trạn thá ủ á khố đất đá phá hủ ân độn lự Kí h thướ b n đất đá (thể tí h), Loạ Dạn ủ h ện trên sườn qu mô ủ tượn (theo dố và má h ện tượn I.
Popov) dố Trƣợt một / nhiều khối tảng đất, đá Tăng độ dốc Kiến theo mặt trƣợt Hoạt độn - của sƣờn/mái trúc: nhƣng không phá Các quá dốc khi cắt Bé - tảng hủy đáng kể cấu trúc trình xác lập xén, khai đào, riêng biệt, bên trong của nó: cân bằng xói lở cũng không lớn Không đang tiếp Trong đất đá đồng nhƣ thi công theo diễn nhất, mặt trƣợt cung mái quá dốc mặt có tròn sẵn Trƣợt Làm giảm độ bền của đất Ổn định do biến đổi tạm thờ - Khôn lớn trạng thái vật tác động của Trong đất đá không - từ vài chục lý của nó khi các nguyên Theo đồng nhất, mặt trƣợt đến 100-200 tẩm ƣớt, nhân gây ra mặt có phẳng, bậc thang - m3. Trung trƣơng nở, sự phá hủy sẵn phẳng, gợn sóng, bình - từ vài giảm độ chặt, tạm thời cân nghiêng trăm đến phong hóa, bằng với các 1.000m3 phá hủy kết yếu tố ổn cấu tự định nhiên. 8 Tác động lực Trong đất đá không thủy tĩnh và Ổn định - đồng nhất, mặt trƣợt Lớn - Từ thủy động các nguyên cắt sâu vào trong các hàng nghìn, (gây ra tác nhân phá Cắt sâu lớp nằm ngang hoặc hàng chục động đẩy nổi hủy cân vào nghiêng, có dạng nghìn đến và phát triển bằng tạm phẳng, gẫy khúc, 100-200 biến dạng thời bị loại không bằng phẳng nghìn m3 thấm của đất trừ hoặc cung tròn lõm đá) Ổn định D o hoàn toàn - (luôn Chảy các khối đất đá tác động của Rất lớn – luôn giống nhƣ thể lỏng, các nguyên hàng trăm theo nhớt theo mặt phẳng nhân gây ra nghìn mét mặt có nghiêng sự phá hủy khối trở lên sẵn) bị loại trừ hoàn toàn Biến đổi trạng thái ứng Cổ - phát suất của đất sinh trong Trƣợt Theo mặt trƣợt nằm đá trong đới những điều thực bên dƣới các lớp bề hình thành kiện khác thụ mặt sƣờn dốc và với điều kiện thi công mái hiện nay dốc Tác động bên ngoài - chất tải lên sƣờn Theo máng trũng dốc, mái dốc, Trƣợt của dòng chảy, chảy cũng nhƣ các dòng tƣơng đối nhanh và kề cận mép tuôn rất nhanh các tầng sƣờn dốc; vi chảy đất đá gần bề mặt địa chấn và các dao động địa chất khác,. Chảy chậm các tầng Trôi đất đá bề mặt và chảy tầng thổ nhƣỡng Trƣợt một / nhiều khối tảng đất, đá, D o khi dịch chuyển các kiến khối này bị vỡ vụn trúc và biến thành thể lỏng, nhớt trƣờn theo mặt trƣợt 9 Năm 1978, hệ thống phân loại trƣợt đất đƣợc tác giả Varnes đƣa ra làm nổi bật đƣợc kiểu dịch chuyển và loại vật chất [29].
Phƣơng pháp phân loại trƣợt đƣợc liệt kê trong bảng 1.2, và đƣợc mô tả theo hình 1.2: Hệ thốn phân loạ trượt đất theo V rnes (1978) K ểu vật l ệu K ểu Đất xâ dựn dị h hu ển Đá Hạt thô là hủ ếu Hạt mịn là hủ ếu Đổ Đổ Mảnh vụn đổ Đất đổ Rơi Rơi Mảnh vụn rơi Đất rơi Xoay Xụp Mảnh vụn xụp Đất xụp Trƣợt Dịch chuyển Dịch chuyển khối Dịch chuyển khối Tịnh tiến khối mảnh vụn đất Mảnh vụn dịch Chảy ngang Dịch ngang Đất dịch ngang ngang Chảy dòng Dòng đá (lở) Dòng mảnh vụn Dòng đất Trƣợt hỗn hợp bao gồm 2 hoặc nhiều hơn kiểu dịch chuyển cùng xảy ra Vết nứt trên chỏm Vách trượt Chỏm Đỉnh trượt chính Vách trượt phụ Vết nứt ngang Sống ngang Vết nứt tỏa tia Mặt trượt Điểm cuối của thân trượt Thân trượt Điểm cuối của Chân của mặt trượt thân trượt Mặt phân cách Hình 1.1: Đặ đ ểm ấu trú khố trượt 10 Tiêu chuẩn TCVN 9861:2013 về công trình phòng chống đất sụt trên đƣờng ô tô – yêu cầu khảo sát và thiết kế đƣa ra khái niệm chung về hiện tƣợng đất sụt trong đó bao gồm trƣợt đất, sụt lở, xói sụt và đá lở, đá lăn. Tùy theo kích thƣớc chiều cao (H) và chiều dài của khối trƣợt (L), tiêu chuẩn phân loại quy mô đất sụt từ nhỏ (H<10m, L<20m), vừa (H<20m, 20m<L<50m), lớn (H<50m, 50m<L<100m) đến rất lớn (H>50m, L >100m). Tiêu chuẩn phân loại và phân quy mô đất sụt nêu trên chỉ áp dụng cho thiết kế chống đất sụt trên đƣờng ô tô, chung cho tất cả các hiện tƣợng đất sụt và không làm rõ đƣợc tiêu chuẩn áp dụng cho từng loại hình trƣợt trong đó có trƣợt đất đá. Ngoài ra còn rất nhiều cách phân loại khác của các tác giả nƣớc ngoài nhƣ I.Tổng hợp tất cả các phân loại đó, theo những dấu hiệu đặc trƣng nhất, có thể có những phân loại trƣợt nhƣ sau: - Theo vị trí xuất hiện trƣợt: Trƣợt trên sƣờn dốc của các lũng sông, trƣợt trên bờ biển, trƣợt trên núi,.
- Theo hình dạng trên mặt bằng: Trƣợt kéo theo chiều dài, theo chiều ngang, trƣợt hình tròn, trƣợt hình trăng khuyết,. - Theo mức độ hoạt động: Trƣợt đang hoạt động, trƣợt đang tắt dần,. - Theo nguyên nhân trực tiếp gây trƣợt hoặc đặc trƣng mất độ bền: Trƣợt d o, trƣợt xói ngầm, trƣợt cấu trúc. - Theo loại hình dịch chuyển: Trƣợt đẩy (ở phần trên của sƣờn dốc do lực đẩy của khối lƣợng đất bị tách ra ở phần trên), trƣợt kéo do rửa trôi ở phần dƣới của sƣờn.
- Theo đặc điểm dịch chuyển: Trƣợt trôi (trƣợt dòng), trƣợt dịch chuyển chậm (chủ yếu trong đất rời), trƣợt sạt (trƣợt đất rất nhanh). - Theo cấu trúc của sƣờn dốc: Trƣợt trong đất đá đồng nhất, trƣợt trên mặt tiếp xúc của các lớp đất đá, trƣợt cắt mặt phân lớp. - Theo chiều sâu phân bố của mặt trƣợt: Trƣợt nông (đến độ sâu 1-5m cách mặt đất) và trƣợt sâu (chiều sâu mặt trƣợt lớn hơn 20m). - Theo số lƣợng mặt trƣợt: Trƣợt có 1, 2 và nhiều mặt trƣợt.
11 Tất cả các dấu hiệu trên cũng chƣa bao quát đƣợc hết sự đa dạng của hiện tƣợng trƣợt đất. Căn cứ đặc điểm khu vực nghiên cứu Tây Nam tỉnh Hà Giang, hiện tƣợng trƣợt chảy chiếm đa số, chủ yếu xảy ra trên mái dốc, trong lớp vỏ phong hóa vụn thô có đất đá hỗn hợp, có mặt trƣợt, vì vậy tác giả phân loại khối trƣợt trên khu vực nghiên cứu bao gồm 02 loại: - Trƣợt chảy (theo khái niệm của Lomtadze V.D, 1970) - Trƣợt hỗn hợp bao gồm nhiều tổ hợp từ các loại hình trƣợt nhƣ kiểu trƣợt triến trúc, trƣợt xoay, trƣợt phẳng, trƣợt tịnh tiến. Cá ếu tố n u ên nhân, đ ều k ện gây trượt đất 1. N u ên nhân â trượt đất Phần trên của môi trƣờng địa chất (MTĐC), trong phạm vi tƣơng tác với môi trƣờng xung quanh (khí quyển, thủy quyển, sinh quyển, phần sâu của thạch quyển) hoặc giữa các yếu tố của môi trƣờng địa chất với nhau làm biến đổi cấu trúc và tính chất của môi trƣờng địa chất theo thời gian vật lý và phát sinh quá trình địa chất động lực đƣợc gọi là vùng có cấu trúc xung yếu.
Tồn tại vùng có cấu trúc xung yếu chƣa đủ để phát sinh các quá trình địa chất động lực mà phải có tƣơng tác của các yếu tố từ môi trƣờng xung quanh (năng lƣợng mặt trời, lƣợng mƣa, nƣớc sông, nƣớc biển, nƣớc hồ, vi khuẩn, thực vật,.) hoặc các yếu tố của môi trƣờng địa chất. Nhƣ vậy, nguyên nhân của quá trình tai biến trƣợt đất là một quá trình khác, có thể tác động từ bên ngoài nhƣ mƣa, dòng chảy sông – suối, chặt phá rừng, cắt xén taluy, xây dựng công trình,.(ngoại nguyên nhân) hoặc ngay bên trong môi trƣờng địa chất nhƣ vận động nƣớc ngầm, biến đổi trạng thái ứng suất của đất đá, các chấn động gây ra gia tốc ngang trong khối đất đá. Cơ sở lôgic trong việc chỉ ra nguyên nhân của quá trình trƣợt là phân tích mô hình dịch chuyển khối đất đá ở sƣờn dốc với các lực thành phần gây dịch chuyển.