Xác định độ sâu mặt trượt bằng phương pháp đánh giá sự biến đổi chỉ tiêu cơ lý của đất trong thân khối trượt

XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU MẶT TRƯỢT BẰNG PHƯƠNG PHÁP<br /> ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT<br /> TRONG THÂN KHỐI TRƯỢT<br /> <br /> NGUYỄN QUỐC THÀNH*, VY THỊ HỒNG LIÊN,<br /> NGUYỄN TRUNG KIÊN, TRẦN VĂN PHONG<br /> <br /> <br /> Determining the depth of landslide surface by assessing the<br /> variation of some phisico-mechanical parameters of soils in the<br /> landslide mass<br /> Abstract: Determining the depth of landslide surface is an principal<br /> problem of landslide study projects for the purpose of predicting the<br /> stability of landslide mass. For this, there are some methods putting in<br /> the practice. The paper presents results of determining the depth of<br /> landslide surface by assessing the variation of some phisico-<br /> mechanical parameters of soils in the landslide mass. In comparison<br /> with some other, the results are considered acceptable.<br /> <br /> MỞ ĐẦU*<br /> Việc xác định độ sâu của mặt trƣợt là một trong<br /> các nhiệm vụ chính trong nghiên cứu chi tiết độ<br /> nguy hiểm trƣợt và đƣa ra các giải pháp phòng<br /> chống trƣợt. Đã có rất nhiều phƣơng pháp xác định<br /> độ sâu mặt trƣợt đƣợc sử dụng trong thực tế. Bài<br /> báo đƣa ra cách xác định độ sâu mặt trƣợt thông<br /> qua đánh giá sự biến đổi chỉ tiêu cơ lý của đất<br /> theo chiều sâu trong thân khối trƣợt (lấy ví dụ<br /> cho khối trƣợt trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện<br /> Xín Mần, tỉnh Hà Giang).<br /> 1. Các phƣơng pháp xác định mặt trƣợt Hình 1: Cấu trúc kh i tr ợt<br /> Mặt trƣợt là bề mặt mà ở đó các khối đất đá (theo D.J. VARNES 1978)<br /> trƣợt tách ra và dịch chuyển xuống dƣới thấp.<br /> Mặt trƣợt là dấu hiệu để nhận biết hiện tƣợng  Xác định mặt trƣợt bằng phần mềm<br /> trƣợt (hình 1). Mặt trƣợt thực tế là một đới phá Geoslope:<br /> hủy của đất đá trong lòng mái dốc. Phần mềm GEO-SLOPE là phần mềm phổ<br /> Có nhiều cách để xác định mặt trƣợt hiện nay biến dùng để tính ổn định cho khối trƣợt.<br /> đang sử dụng: Phần mềm dùng các phƣơng pháp khác nhau<br /> trong kiểm toán trƣợt: Bishop, Janbu,<br /> Ordinary để xác định hệ số ổn định trƣợt F,<br /> *<br /> Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ từ đấy chỉ ra mặt trƣợt nguy hiểm. Việc sử<br /> Việt Nam dụng phần mềm này để tìm mặt trƣợt yêu cầu<br /> Tác giả liên hệ: thanhnqdc55@gmail.com phải có công cụ, số liệu đầu vào và kỹ năng<br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 25<br />  BÒ mÆt ®Þa h×nh<br /> sử dụng phần mềm thành thạo, vì vậy tốn<br /> nhiều thời gian và kinh phí.<br />  Xác định mặt trƣợt qua công tác khoan<br /> MÆt tr-ît<br /> èng v¸ch tr-íc khi tr-ît<br /> <br /> <br /> khảo sát ĐCCT trên thân khối trƣợt: èng v¸ch sau khi tr-ît<br /> <br /> Tiến hành khoan khảo sát ĐCCT trên thân<br /> của khối trƣợt và lấy mẫu liên tục để xác định<br /> chỉ tiêu cơ lý đất đá đồng thời đánh giá mức độ<br /> phá hoại của mẫu, tìm ra độ sâu mà ở đó đất đá<br /> bị phá hủy mạnh. Đây chính là mặt trƣợt của<br /> khối trƣợt. Hình 2: Tương tác gữa ống vách đo chuyển vị<br />  Xác định mặt trƣợt bằng thiết bị đo dịch ngang và dịch trượt dưới nền đất<br /> chuyển ngang inclometer<br /> Thiết bị đo dịch chuyển ngang inclometer 2. Xác định độ sâu mặt trƣợt bằng phƣơng<br /> dùng để đo tốc độ dịch chuyển của đất đá tại các pháp đánh giá sự biến đổi của chỉ tiêu cơ lý<br /> độ sâu khác nhau bằng cách quan trắc độ đất theo chiều sâu (ví dụ xác định độ sâu mặt<br /> nghiêng tại các đoạn của một ống vách đƣợc lắp trƣợt cho khối trƣợt Trung tâm thị trấn Cốc<br /> đặt trong một hố khoan đặt trong thân của khối Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang)<br /> trƣợt. Đáy của ống vách đƣợc đặt vào độ sâu ổn Khối trƣợt Trung Tâm nằm trong khu dân cƣ<br /> định, nằm dƣới mặt trƣợt. Khi dịch chuyển trƣợt thị trấn Cốc Pài, bên cạnh UBND huyện Xín<br /> xuất hiện, khối đất bên trên của mặt trƣợt sẽ Mần. Đỉnh của khối trƣợt nằm trên taluy đƣờng<br /> dịch trƣợt theo mái dốc gây ra biến dạng ống giao thông liên xã phía trên của đài tƣởng niệm<br /> vách, làm thay đổi độ nghiêng của ống vách với liệt sĩ huyện Xín Mần. Khu vực đài tƣởng niệm<br /> các mức độ khác nhau. Cho tới nay, việc xác liệt sĩ là trung tâm của khối trƣợt. Đây là một<br /> định độ sâu mặt trƣợt bằng inclometer có tính khối trƣợt kích thƣớc lớn, kích thƣớc: dài 500m,<br /> chính xác cao nhất tuy nhƣợc điểm của phƣơng rộng khoảng 250m và cao 100m, dịch chuyển<br /> pháp này là cần nhiều thời gian để lắp đặt thiết mạnh vào mùa mƣa. Hiện tƣợng trƣợt xảy ra<br /> bị và thu thập số liệu, giá thành của máy móc trong lớp vỏ phong hóa sƣờn - tàn tích. Địa hình<br /> đắt đỏ. dốc thoải khoảng 150 - 250.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3: Mặt bằng khu vực kh i tr ợt Trung tâm<br /> <br /> <br /> 26 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018<br />  Công tác khảo sát địa chất công trình xác phiến Sericit-clorit. Lớp này phân bố ở tất cả<br /> định đƣợc 5 lớp đất: các hố khoan, nằm dƣới lớp 1 và lớp 2. Đất màu<br /> Lớp1: Lớp đất lấp. Phân bố trên cùng, có bề xám ghi, xám vàng có khi xám xanh, mặt có ánh<br /> dày nhỏ và biến đổi từ 0- 3,8m. Thành phần đất mica, cấu tạo vi lớp. Đất là sét pha chứa nhiều<br /> lấp là sét pha lẫn dăm sạn, mảnh vụn, phế thải, bụi, có tính trƣơng nở ít, tan rã nhanh. Các đặc<br /> mùn thực vật v.v… không có ý nghĩa xây dựng. trƣng về thành phần hạt và chỉ tiêu vật lý biến<br /> Lớp 2: Lớp sét pha xám ghi, xám vàng nửa đổi không nhiều. Đất tuy khá chặt, trạng thái từ<br /> cứng đến cứng . Đây là sản phẩm phong phóa nửa cứng đến cứng, nhƣng sức chống cắt thấp.<br /> hoàn toàn từ đá phiến xericit-clorit. Lớp này Lớp 4: Đá phiến sericit-clorit phong hóa nứt<br /> phân bố ở hầu hết các hố khoan. Đất chủ yếu có nẻ dập vỡ mạnh, xám ghi, xám đen (đới đá<br /> màu xám ghi, xám vàng, hoặc xám xanh, trên bề phong hóa trung bình).<br /> mặt thƣờng có ánh mica, cấu tạo vi lớp rõ đến Lớp 5: Đá phiến sericit-clorit phong hóa nứt<br /> không rõ. Có mẫu chứa ít sạn, có mẫu không nẻ trung bình, màu xám ghi, xám sáng (đới đá<br /> sạn, đôi khi gặp ổ ôxít sắt màu đen. phong hóa nhẹ).<br /> Lớp 3: Lớp sét pha lẫn dăm sạn trạng thái Vào mùa mƣa, trên thân khối trƣợt quan sát thấy<br /> cứng màu xám ghi, xám vàng phong hóa từ đá nƣớc chảy từ miệng hố khoan khảo sát số 3 (HK3).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4: Mặt cắt ĐCCT qua các h khoan HK1, HK2,HK4 và HK3<br /> <br /> Mặt trƣợt là đới phá hủy của đất đá trong giảm, độ ẩm W tăng cao do sự có mặt của<br /> thân khối trƣợt, ở đây độ bền của đất có sự nƣớc. Thiết lập biểu đồ sự biến đổi của các chỉ<br /> thay đổi rõ rệt, chỉ tiêu cơ học của đất đá là tiêu trên theo độ sâu, cho phép xác định đƣợc<br /> lực dính kết của đất C, góc ma sát trong  suy đới phá hủy trong khối đất và đó chính là mặt<br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 27<br /> trƣợt. Thiết lập sự biến đổi theo chiều sâu của và 8). Ở đây, kết cấu của đất đã bị phá hoại;<br /> độ ẩm W (%), lực dính kết C, góc ma sát trong có sự lƣu thong của nƣớc làm độ ẩm gia<br />  tại hố khoan HK2, HK5, HK4 và HK3 ngay tăng đáng kể, trong khi lực dính kết C và<br /> trên thân khối trƣợt cho kết quả khá rõ sự hình góc ma sát trong  lại giảm về giá trị gần<br /> thành mặt yếu tạo nên mặt trƣợt (hình 5, 6,7 nhƣ nhỏ nhất.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a) b) c)<br /> <br /> <br /> Hình 5. Biểu đồ sự biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và<br /> c) lực kết dính theo chiều sâu t i h khoan 2<br /> <br /> Hố khoan 2 và hố khoan 5 nằm cùng cao độ chiều sâu của độ ẩm W (%); lực dính kết C; góc<br /> và cách nhau 100m, thiết lập sự biến đổi theo ma sát trong cho kết quả khá tƣơng đồng.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a) b) c)<br /> Hình 6. Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và c) lực kết dính theo chiều sâu t i h khoan 5<br /> <br /> Trên hình 5a độ ẩm đạt giá trị lớn nhất là 35% ở đƣợc vai trò quan trọng của nƣớc ngầm trong quá<br /> độ sâu khoảng 8m, hình 5b góc ma sát trong đạt giá trình hình thành và phát triển trƣợt ở đây. Tƣơng tự<br /> trị nhỏ nhất ở độ sâu 9-11m; trong hình 5c lực dính nhƣ vậy, trên các hình 7 và hình 8 dƣới đây, dựa<br /> kết đạt giá trị nhỏ nhất ở độ sâu trong khoảng 9 - vào giá trị lớn nhất của W, nhỏ nhất của góc ma sát<br /> 11m và đới này có thể coi là mặt trƣợt. Chỉ tiêu độ trong và lực dính kết, có thể xác định đƣợc vị trí<br /> ẩm tăng cao trong đới xung yếu có thể giải thích mặt trƣợt tại HK4 là từ 8-11m và tại HK3 là 5m.<br /> <br /> 28 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018<br />  Hình 7. Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và<br /> c) lực kết dính theo chiều sâu t i h khoan 4<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> a) b) c)<br /> a<br /> Hình 8. Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và qu<br /> ot<br /> c) lực kết dính theo chiều sâu t i h khoan 3<br /> e<br /> fro<br /> Nhƣ vậy, có thể xác định đƣợc vị trí mặt phép đề xuất sơ đồ kiểm toán m và chọn đƣợc<br /> th<br /> trƣợt thông qua sự biến đổi tính chất cơ lý các biện pháp công trình để giảm ứng suất<br /> e<br /> của đất đá trong suốt chiều sâu hố khoan. Ở cắt, hoặc tăng sức chống cắt do hoặc tác động<br /> đây, mặt trƣợt đƣợc xác định nhờ nối các đồng thời. cu<br /> điểm mà mặt trƣợt đi qua. Chiều sâu của m<br /> 3. Kiểm tra kết quả xác định độ sâu mặt<br /> en<br /> mặt trƣợt trong HK2 là 9- 11m, HK5 là 8- trƣợt bằng các phƣơng pháp t khác<br /> 11m, HK4 là 8- 11m và HK3 là 5m. Khi đã  Kiểm tra lại việc xác định<br /> or độ sâu mặt trƣợt<br /> xác định đƣợc độ sâu của mặt trƣợt cho bằng phần mềm Geo slope th<br /> e<br /> su<br /> m<br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 29<br /> m<br /> ar<br /> y<br /> of<br />  1.414<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 510<br /> 505<br /> 500 HK 1<br /> 495<br /> 490<br /> 485<br /> Lop 3<br /> 480<br /> 475 HK 2<br /> Lop 4<br /> Cao do (m)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 470<br /> 465 HK 4<br /> HK 3<br /> 460<br /> 455 Lop 5<br /> 450<br /> Lop 1<br /> 445<br /> 440 Lop 2<br /> 435<br /> 430<br /> 425<br /> 420<br /> 415<br /> 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200<br /> <br /> Khoang cach (m)<br /> Hình 9. Mặt cắt dùng để kiểm toán kh i tr ợt<br /> <br /> Kết quả tính cho thấy, ở điều kiện khô tự tới 1,549 (Bishop). Độ sâu của mặt trƣợt tại<br /> nhiên khối trƣợt ổn định với hệ số an toàn Fs HK2 là 11m, HK4 là 11m và HK3 là 5m.<br /> thay đổi từ 1,412 (Ordinary) và 1,414 (Janbu)<br />  Kiểm tra lại việc xác định độ sâu mặt trƣợt bằng thiết bị đo chuyển vị ngang<br /> Trục A: Hƣớng dịch chuyển trƣợt Trục B: Hƣớng vuông góc dịch chuyển trƣợt<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 10. Đồ thị dịch chuyển lũy tích h khoan quan trắc kh i tr ợt Trung tâm<br /> <br /> 30 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018<br />  Từ đồ thị đo chuyển chuyển vị ngang trên độ sâu mặt trƣợt bằng phƣơng pháp đánh giá<br /> đây, có thể nhận ra độ sâu của đới phá hủy ở sự biến đổi chỉ tiêu cơ lý đất theo chiều sâu có<br /> khoảng 8- 12m. ƣu điểm là đơn giản, nhanh gọn, thuận tiện<br /> Nhƣ vậy, kết quả xác định độ sâu mặt trƣợt cho việc đánh giá sơ bộ độ nguy hiểm của<br /> theo Geo slope và theo thiết bị đo chuyển vị khối trƣợt.<br /> ngang tƣơng tự với kết quả của việc xác định độ<br /> sâu mặt trƣợt bằng đánh giá sự biến đổi chỉ tiêu TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> cơ lý của đất theo chiều sâu. Theo Geoslope độ<br /> sâu mặt trƣợt tại HK2 là 11m, HK4 là 11m và 1. Geologie inginereasca (1981), NXB kỹ<br /> HK3 là 5m; theo thiết bị inclometer độ sâu mặt thuật Bucaret.<br /> trƣợt là 8- 12m; còn theo đánh giá sự biến đổi 2. Trần Trọng Huệ và nnk (2010), Nghiên<br /> chỉ tiêu cơ lý theo chiều sâu tại HK2 là 9- 11m, cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện t ợng<br /> HK5 là 8- 11m, HK4 là 8- 11m và HK3 là 5m. tr ợt - lở và xây dựng các giải pháp phòng<br /> Việc sử dụng phƣơng pháp đánh giá sự biến đổi ch ng cho thị trấn C c Pài, huyện Xín Mần,<br /> chỉ tiêu cơ lý đất theo chiều sâu để xác định độ tỉnh Hà Giang - mã số KC.08/06-10, Đề tài<br /> sâu mặt trƣợt là khả thi. độc lập cấp nhà nƣớc.<br /> KẾT LUẬN 3. Nguyễn Quốc Thành và nnk. (2005), Tính<br /> 1. Xác định độ sâu mặt trƣợt là cần thiết chất chu kỳ của hiện t ợng dịch chuyển các<br /> trong nghiên cứu tai biến trƣợt lở ở tỷ lệ lớn và kh i đất đá ở một s nơi thuộc miền núi Bắc Bộ,<br /> chi tiết. Đề tài cấp Viện Địa chất-VKH & CN Việt Nam.<br /> 2. Việc xác định độ sâu mặt trƣợt bằng 4. Nguyễn Quốc Thành và nnk. (2008),<br /> phƣơng pháp đánh giá sự biến đổi chỉ tiêu cơ lý Nghiên cứu xây dựng hệ th ng quan trắc cảnh<br /> đất theo chiều sâu trong thân khối trƣợt là khả báo tr ợt đất ở các vùng tr ng điểm (khu vực<br /> thi và có kết quả tƣơng đối chính xác. Kết quả thành ph Hoà Bình), Đề tài cấp VKHCN<br /> tính đã đƣợc kiểm tra độ chính xác bằng các Việt Nam.<br /> phƣơng pháp xác định độ sâu mặt trƣợt phổ biến 5. LEE W.ABRAMSON, THOMAS. S. LEE<br /> hiện nay. (2002), Slope Stability and Stabilization<br /> 3. So với các phƣơng pháp khác, xác định Methods, John Wiley & Sons, Inc-New York.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Ng i phản biện: PGS.TS ĐOÀN THẾ TƢỜNG<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4-2018 31<br />