CHƯƠNG 1: TỔNG KẾT CÁC HIỆN TƯỢNG LỞ ĐẤT TRONG THỰC TẾ, HẬU QUẢ, CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHUNG VÀ GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. TỔNG KẾT CÁC HIỆN TƯỢNG SẠT TRƯỢT MÁI DỐC TRONG THỰC TẾ. Sạt lở đất trong đó có sạt trượt mái dốc tự nhiên và nhân tạo là một loại hình thiên tai nguy hiểm, có tính chất bất ngờ và sức tàn phá mạnh. Ở Việtnam, việc cảnh báo hiện tượng để phòng tránh chủ yếu dựa trên nhận định về tình hình thời tiết, hình thái sông, điều kiện địa hình vùng núi, bờ sông, bờ biển nên việc giảm thiểu thiệt hại do loại hình thiên tai này cũng còn rất hạn chế.
Trên thế giới, sạt trượt mái dốc đã từng xảy ra ở nhiều nơi với các mức độ, nguyên nhân và hậu quả khác nhau. Các sự cố sạt trượt mái dốc thường xảy ra nhiều nhất tại Brazil, Nhật Bản, Hồng Kông và vùng Đông Nam á. Dưới đây là một số vụ lở đất điển hình trên thế giới.3) Sau trận mưa lũ lịch sử ngày 16/09/2013, tại bang Veracruz, Mexico đã xảy ra một vụ lở đất làm chết hơn 40 người và làm hơn 10.000 người ảnh hưởng do mất nhà cửa.Lở đất do mưa lũ ở Veracruz, Mexico ngày 16/09/2013 5 Ngày 05/05/2014 sau trận mưa lớn đã xảy ra vụ sạt lở đất nghiêm trọng đã làm 159 người thiệt mạng và 71.000 người bị ảnh hưởng tại miền Bắc Afghanistan. Lở đất tại miền Bắc Afghanistan ngày 05/05/2014.
Ngày 20/08/2014, sau trận mưa kéo dài 24h với cường độ 240mm/3giờ đã gây sạt lở nghiêm trọng tại Hiroshima, Nhật Bản, làm chết 27 người và mất tích 13 người trong đó có vài trẻ em. Lở đất tại Hiroshima, Nhật Bản ngày 20/08/2014 6 Tại Việt nam, trong những năm gần đây, hiện tượng biến đổi khí hậu cũng làm gia tăng các trận mưa cường độ lớn và thời gian mưa kéo dài gây lũ lụt. Đồng thời, các mái đào tự nhiên, nhân tạo tại các công trình giao thông, xây dựng, thủy lợi dưới ảnh hưởng của mưa lũ đã bị sạt lở rất lớn, gây thiệt hại về người, tài sản, ách tắc giao thông, và mất nhiều thời gian, sức lực để phục hồi. 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 miến núi phía Bắc, miền Trung, Tây Nguyên và một số tỉnh duyên hải. Tính riêng đợt bão lũ 2014 gần đây, 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 phía Bắc làm chết và mất tích 24 người. Như vậy, lở đất là một loại thiên tai gây thiệt hại rất lớn về người và tài sản, ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế xã hội của địa phương. Chính phủ đã có nhiều giải pháp xã hội để phòng chống như: Đánh giá, phân vùng và cảnh báo nguy cơ các điểm có nguy cơ cao; Tuyên truyền, cảnh báo, các địa phương có các biện pháp phòng chống trong trường hợp có thiên tai xảy ra; Di dân các địa phương, vùng có ảnh hưởng thường xuyên của lũ quét, lở đất, xây dựng hệ thống quan trắc, nâng cao năng lực dự báo sớm; Xem xét xây dựng các công trình hạ tầng bảo vệ, trồng rừng, các loại cây chống xói,.và nhiều giải pháp khác.
Các giải pháp trên để phòng tránh thiệt hại do nguy cơ lở đất gây ra. Tuy nhiên, các giải pháp công trình vẫn là rất cần thiết để bảo vệ và hạn chế thiệt hại về người và tài sản. Dưới đây là một số hình ảnh về sạt lở đất tại Việt nam.7) 7 Tại Hà Giang, do mưa lớn nhiều ngày và trận mưa đêm ngày 6 rạng sáng 7/7/2013làm sạt lở đất với khối lượng lớn, gây tắc đường nhiều giờ tuyến tỉnh lộ Tân Quang huyện Bắc Quang – Hoàng Su Phì. Sạt lở đất ở Hà Giang ngày 07/07/2013 Khoảng 2h sáng 17/9/2014, xảy ra vụ sạt lở lán của công nhân xây dựng tại bến xe Xuân Cường thuộc xã Kéo Kham, thị trấn Đồng Đăng, Lạng Sơn khiến 6 người chết và 5 người bị thương.
(nguồn Vnexpress) Hình 1-5 Sạt lở đất ở Lạng Sơn ngày 17/09/2014 8 Mưa kéo dài từ tối 21 đến ngày 22/9/2014 làm cho huyện Tương Dương (Nghệ An) xảy ra lũ lớn, nhiều nhà sập đổ hoặc bị cuốn trôi. Hàng chục hộ dân phải di dời khẩn cấp. Lở đất do mưa lũ ở Nghệ An ngày 22/09/2014 Gần đây nhất, hơn 21h đêm 2/8/2015, sau trận mưa lớn trong đêm đã xảy ra lở đất xuống một gia đình xã Cần Nông, huyện Thông Nông (Cao Bằng). Làm chết 3 người, 5 người bị thương (nguồn Vnexpress).
Lở đất ở Cao Bằng ngày 02/08/2015 9 Như vậy, thông thường, hiện tượng sạt lở mái dốc xảy ra sau các trận mưa có cường độ đủ lớn và thời gian mưa kéo dài. Nguyên nhân do khi đất đá bị phong hóa, bản thân sức chịu tải của mái dốc cũng đã giảm cường theo thời gian. Khi gặp mưa, nước ngấm vào mái dốc làm tăng trọng lượng mái và áp lực kẽ rỗng, đồng thời, khối đất bề mặt bão hòa nước sẽ bị giảm cường độ kháng cắt tiềm ẩn nguy cơ gây sạt trượt. Cơ chế phát sinh các mặt trượt phá hoại mái dốc là do sự chênh lệch áp lực do trọng lượng bản thân đất của mái theo phương trọng lực.
Khi ứng suất cắt phát sinh do sự chênh lệch áp lực ấy lớn lên và phát triển trong khối đất đến một trị số nào đó mà trong khối đất, cường độ chống cắt của bản thân đất không chịu được ứng suất cắt phát sinh thì sự mặt trượt tại vị trí đó xuất hiện và sự phá hỏng xảy ra. Các nguyên nhân gây ra mất ổn định mái dốc có thể liệt kê như sau: Quá trình nhân tạo làm thay đổi độ dốc mái tự nhiên. - Do mái dốc bị phong hóa. - Do các yếu tố thủy văn như nước mặt, nước ngầm.
- Do độ ẩm thay đổi (chủ yếu do mưa) dẫn đến trọng lượng khối đất bên trên từ trạng thái chưa bão hòa sang bão hòa; độ ẩm tăng dấn đến lực hút chân không giảm do đó lực dính giảm; đường bão hòa dâng cao làm trọng lượng khối trượt tăng. - Mật độ thảm phủ thực vật giảm do các hoạt động canh tác, chặt phá rừng của con người. - Do yếu tố thế nằm của đá gốc. Hiện tượng lở đất cũng xảy ra ở các công trình hồ đập dùng vật liệu địa phương.
Nguyên nhân chủ yếu do mưa, nước thấm qua thân đập làm giảm cường độ chịu lực dẫn đến hiện tượng sạt lở mái đập cả thượng lưu và hạ lưu. 10 Sự cố sạt lở mái thượng hoặc hạ lưu đập nếu không được xử lý kịp thời sẽ gây vỡ đập và hậu quả khôn lường, ảnh hưởng đến cuộc sống con người vùng hạ du trong thời gian dài và mất nhiều thời gian để khắc phục. Dưới đây là một số hình ảnh hiện tượng sạt trượt mái thượng lưu hoặc hạ lưu đập vật liệu địa phương. Sạt lở mái dốc thượng lưu và hạ lưu đập vật liệu địa phương 1.
CÁC HÌNH THỨC GIA CỐ MÁI DỐC ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG THỰC TẾ Gia cố đảm bảo ổn định mái dốc là yêu cầu thiết yếu trong thực tế và thường gặp trong tất cả các loại công trình: xây dựng, giao thông, thủy lợi và các công trình dân dụng khác. Việc gia cố mái dốc thông thường bao gồm các hình thức sau: 1. Gia cố mặt ngoài mái dốc. Gia cố mặt ngoài mái dốc là biện pháp tăng khả năng chống trượt mặt mái dốc bằng cách dùng một loại vật liệu nào đó bảo vệ mặt mái dốc, giúp mái dốc ổn định.
Một số các biện pháp và vật liệu sử dụng như sau: - Gia cố cứng mặt mái dốc bằng bê tông, bê tông cốt thép đổ tại chỗ hoặc lắp ghép, đá xây. Phương pháp này cần thiết phải thiết kế hệ thống tiêu thoát nước trong mái để giảm áp lực đẩy ngược. - Dùng rọ đá xếp để bảo vệ mặt mái dốc. 11 - Dùng phương pháp Neoweb trồng cỏ mặt mái dốc.
- Khung bê tông trồng cỏ. • Ưu điểm: Phương pháp này thi công nhanh, đơn giản, không cần công nghệ cao, vật liệu linh động được do có thể dùng vật liệu địa phương. • Nhược điểm: Nếu gia cố cứng bằng bê tông, bê tông cốt thép hoặc đá xây trực tiếp trên mặt mái, qua thời gian sử dụng lâu dài sẽ xảy ra hiện tượng lún sụt, gãy mái do đất đá trong thân mái dốc bị mưa ngấm, trôi vào các kẽ rỗng của mái. • Điều kiện áp dụng: Phương pháp này nên sử dụng khi bản thân mái dốc đã cơ bản ổn định, biện pháp gia cố sẽ ngăn ngừa mưa thấm mái và xói bề mặt gây sạt lở mái dốc.
Tăng khả năng ổn định thân mái dốc. Để đảm bảo ổn định mái dốc, một phương pháp thường gặp là xử lý thân mái dốc để tăng cường độ chống trượt. Các giải pháp thường dùng như sau: - Neo đất kết hợp gia cố mặt mái. - Dùng vải địa kỹ thuật chia lớp đắp mái dốc - Tăng hệ số mái dốc.
- Tăng chiều rộng và số lượng cơ trên mái. - Khoan phụt vữa tăng khả năng ổn định của mái dốc. - Dùng cọc cừ, tường chắn, .gia cố chân mái dốc. - Dùng cọc (sắt thép, bê tông, khoan nhồi.) chèn trên mái dốc để tăng độ ổn định thân mái dốc.
• Ưu điểm: Phương pháp này giúp tăng ổn định lâu dài của mái dốc, ít phải sửa chữa trong quá trình sử dụng. • Nhược điểm: Nhược điểm của phương pháp này là thi công phức tạp hơn, khối lượng xử lý đào đắp lớn hơn và thông thường giá thành cao hơn. Một số hình ảnh gia cố mái dốc trong thực tế: 12 Hình 1-9. Gia cố mặt ngoài mái dốc bằng bê tông.
Gia cố mái dốc bằng lưới địa kỹ thuật và neoweb Hình 1-11. Gia cố mặt ngoài mái dốc bằng trồng cỏ 13 Hình 1-12. Gia cố mái dốc bằng cọc 1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ MÁI DỐC.
Tình hình chịu lực của các mái dốc. Các mái dốc (đào hoặc đắp) thường chịu các lực sau: - Trọng lượng bản thân.