Tài liệu NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO VÀ PHÒNG CHỐNG PHÙ HỢP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ THỪA THIÊN HUẾ, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO VÀ PHÒNG CHỐNG PHÙ HỢP Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 62520501 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2014 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Địa chất công trình; Khoa Địa chất; Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Người hướng dẫn khoa học 1. PGS.TS Tạ Đức Thịnh, Bộ Giáo dục và Đào tạo 2. GS.TSKH Nguyễn Thanh, Hội Địa chất công trình và Môi trường Việt Nam Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Huy Phương Hội Địa chất công trình và Môi trường Việt Nam Phản biện 2: PGS.TS Phạm Hữu Sy Trường Đại học Thủy Lợi Phản biện 3: TS. Phan Sỹ Thanh Tổng Công ty Tư vấn Xây dựng Thủy lợi Việt Nam Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường đại học Mỏ - Địa chất vào hồi …..giờ … ngày … tháng… năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế (QT-TTH) chiếm hơn 2/3 diện tích lãnh thổ, với địa hình quanh co, nhiều đèo dốc, cùng với chế độ khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, vào mùa mưa lũ thường xảy ra quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc (SD), đủ mọi quy mô và chủ yếu tập trung vào các tuyến đường giao thông, nhất là đường HCM và mái dốc các công trình thuỷ công. Quá trình dịch chuyển đất đá (DCĐĐ) trên mái dốc (MD) đã phá huỷ taluy, nền đường, làm ách tắc giao thông, gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Thế nhưng các nghiên cứu quá trình DCĐĐ trên SD, MD vùng QT-TTH còn rất ít, nhiều vấn đề về bản chất, nguyên nhân, điều kiện, động lực, quy luật, phân loại,… cũng như phương pháp dự báo, phòng chống, giảm thiểu thiệt hại do quá trình DCĐĐ gây ra chưa được nghiên cứu thấu đáo. Vì vậy, việc chọn đề tài luận án là rất cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao (hình 1). Hình 1. Sơ đồ vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế 2. Mục đích - Xác định được hiện trạng, nguyên nhân, động lực và quy luật phân bố, phát triển các quá trình DCĐĐ trên SD vùng đồi núi QT-TTH. - Thành lập bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt lở đất đá (TLĐĐ) trên SD vùng đồi núi QT-TTH và đề xuất các giải pháp phòng chống (GPPC) phù hợp, phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu là môi trường tự nhiên - kỹ thuật (TN-KT) vùng đồi núi QT - TTH, trọng tâm là SD, MD và quá trình DCĐĐ trên chúng (chủ yếu là trượt lở). Trong đó, quan điểm SD trong luận án bao gồm cả SD tự nhiên 2 và nhân tạo (mái dốc) với cách tiếp cận sườn dốc chủ yếu hình thành do các nguyên nhân tự nhiên và mái dốc cơ bản hình thành nên do tác động của con người (chủ yếu hoạt động xây dựng đường) - Phạm vi nghiên cứu bao gồm vùng đồi núi QT - TTH với độ cao > 50m. Chiều sâu nghiên cứu trên dưới 50m tính từ mặt đất tự nhiên đến tầng đất đá tương đối ổn định bên dưới. 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về hiện tượng DCĐĐ trên sườn dốc, mái dốc. - Nghiên cứu đặc điểm môi trường TN - KT vùng đồi núi QT - TTH. - Nghiên cứu quá trình DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi QT - TTH. - Dự báo nguy cơ phát sinh DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi nghiên cứu. - Nghiên cứu, đề xuất GPPC DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi QT - TTH. 5. Phương pháp nghiên cứu - Thu thập, kế thừa, phân tích, tổng hợp có chọn lọc các thông tin, kết quả nghiên cứu; phương pháp phân tích hệ thống; phương pháp chuyên gia; phương pháp phân tích ảnh viễn thám; phương pháp mô hình toán - bản đồ;... 6. Những điểm mới của luận án - Phân tích, đánh giá các yếu tố môi trường TN - KT và ảnh hưởng của nó đến sự hình thành các quá trình DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi QT - TTH. - Đề xuất phân loại các quá trình dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi QT - TTH. - Vận dụng thành công phương pháp mô hình toán - bản đồ có sự trợ giúp của công nghệ GIS để đánh giá cường độ hoạt động DCĐĐ trên sườn dốc vùng đồi núi QT-TTH trên cơ sở xây dựng hệ thống đa chỉ tiêu môi trường TN-KT. 7. Những luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Quá trình DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi QT - TTH là kết quả tương tác giữa các yếu tố môi trường tự nhiên và hoạt động kinh tế - xây dựng, trong đó hoạt động xây dựng đường giao thông và mưa cường độ cao kéo dài là nguyên nhân chính gây ra hàng loạt các quá trình sườn dốc. Luận điểm 2: Hiện tượng TLĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi QT-TTH có môi trường TN - KT đa dạng, phức tạp hoàn toàn có thể đánh giá, dự báo bằng mô hình toán - bản đồ với sự trợ giúp của công nghệ GIS theo 5 cấp độ từ rất yếu đến rất mạnh. Trong đó, cường độ trượt lở đất đá từ mạnh đến rất mạnh chiếm 44,58%, tập trung chủ yếu trên mái dốc đường giao thông qua các xã thuộc huyện Hướng Hóa, A Lưới, Nam Đông. 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Góp phần hoàn thiện cơ sở lý thuyết, phương pháp luận nghiên cứu quá trình DCĐĐ trên SD, MD. - Trên cơ sở dự báo phân vùng nguy cơ dịch chuyển đất đá trên sườn dốc, đề xuất được các giải pháp khoa học công nghệ phù hợp phòng chống, giảm thiểu tác hại do dịch chuyển đất đá gây ra ở vùng đồi núi QT - TTH. - Kết quả nghiên cứu là nguồn tài liệu tin cậy, có thể tham khảo, sử dụng trong quy hoạch, khai thác hợp lý lãnh thổ, trong thiết kế, thi công các công trình, đặc biệt là đường giao thông, góp phần phát triển kinh tế - xã hội và đảm 3 bảo ổn định an ninh, quốc phòng vùng nghiên cứu. 9. Cơ sở tài liệu chính của luận án Luận án được hoàn thành trên cơ sở các tài liệu thu thập được qua 7 đợt thực địa (tháng 11/2008, 01/2009, 10/2009, 5/2010, 2/2011, 11-12/2013, 1/2014); 3 đề tài nghiên cứu khoa học mà tác giả làm chủ nhiệm (1 đề tài cấp Bộ, 2 đề tài cấp Trường). Báo cáo khảo sát địa chất dự án bền vững hoá công trình do mưa lũ gây ra năm 2009 trên đường HCM đoạn từ Quảng Bình đến Kon Tum; báo cáo khối lượng sụt lở trên tuyến đường Hồ Chí Minh (HCM) đoạn QT-TTH từ năm 2006 đến 2013; các báo cáo khảo sát địa chất công trình các điểm sụt trượt đường HCM, quốc lộ 49, 14B, 1A….; cùng với các tài liệu công bố trong và ngoài nước. 10. Cấu trúc luận án Nội dung luận án được trình bày trong 5 chương và minh họa bởi 12 bản đồ, 34 bảng số liệu, 9 hình vẽ và đồ thị, 18 ảnh, 8 phụ lục bảng, 44 phụ lục ảnh, cùng với 9 bài báo khoa học đã công bố và danh mục 110 tài liệu tham khảo. Chương 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC 1.1. Tình hình nghiên cứu DCĐĐ trên sườn dốc, mái dốc trên thế giới Công tác nghiên cứu hiện tượng DCĐĐ thực sự chỉ được triển khai trong các thế kỷ 15-18, bắt đầu phát triển sâu và rộng hơn vào thế kỷ 19 và đạt tới đỉnh cao trong thế kỷ 20 cho đến nay. Đáng chú ý hơn cả là các công trình của Dranicov A.M,1949; Fukuoka M,1953; Popov I.V,1959; Sharpe C.F.S,1938; Terzaghi K,1950 ; Emelianova E.P,1972; Lomtadze V.D,1982; Seed B,2000, v.v.., của các tổ chức LHQ như UNESCO ; chương trình phát triển liên hiệp quốc (UNDP) ; tổ chức cứu trợ giảm nhẹ thiên tai liên hiệp quốc (UNDRO);… Ngoài việc đề cập đến vị trí phân bố các SD, MD trượt lở, các nhà khoa học đã tập trung làm sáng tỏ cơ chế dịch chuyển, đặc điểm địa hình, cấu trúc địa chất, điều kiện địa chất thủy văn - thuỷ văn, các hoạt động kinh tế - xây dựng (KT - XD) công trình như là các yếu tố ảnh hưởng đến động lực và quy luật phát sinh, phát triển DCĐĐ. 1.2. Tình hình nghiên cứu DCĐĐ trên sườn dốc, mái dốc ở Việt Nam Ở Việt Nam, DCĐĐ trên SD, MD xảy ra khá phổ biến. Những năm gần đây, có một số công trình nghiên cứu về TLĐĐ dựa trên các quan điểm tiếp cận và phương pháp khác nhau. Đáng chú ý là công trình của Viện Địa chất, Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản, Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải ;... Một số công trình nghiên cứu tiêu biểu theo hướng địa chất động lực đã được công bố của các tác giả: Trần Trọng Huệ, Trần Tân Văn (2006), Đậu Văn Ngọ (2004), Nguyễn Trọng Yêm (2006), Tạ Đức Thịnh (2007), Đoàn Ngọc Toản,… Một số đề tài trên quan điểm tiếp cận hệ thống và sử dụng công nghệ GIS, các phần mềm chuyên dụng để nghiên cứu các tai biến tự nhiên như: Nguyễn Trọng Yêm, Nguyễn Quốc Thành, Phạm Văn Hùng,.. Dự án hợp tác kỹ thuật giữa Bộ Giao thông vận tải và JICA “Phát triển công nghệ đánh giá rủi ro do trượt đất dọc các tuyến giao thông chính tại Việt Nam” do Viện Khoa học & Công nghệ Giao thông vận tải chủ trì và Đề án "Điều tra, đánh giá và phân vùng 4 cảnh báo nguy cơ TLĐĐ các vùng miền núi Việt Nam" (2012 - 2020), do Viện khoa học Địa chất và Khoáng sản chủ trì mới bắt đầu được triển khai, hứa hẹn sẽ cung cấp những luận cứ khoa học thuyết phục về hiện tượng TLĐĐ dọc các tuyến giao thông chính và ở vùng núi Việt Nam. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một công trình nào nghiên cứu một cách có hệ thống, chi tiết, chưa xây dựng được cơ sở dữ liệu và thành lập bản đồ cảnh báo nguy cơ DCĐĐ để đề xuất GPPC, giảm nhẹ thiệt hại do quá trình DCĐĐ gây ra ở vùng này. Kết quả nghiên cứu của đề tài nhằm hoàn thiện phương pháp luận cũng như giải quyết các vấn đề trên. Chương 2. ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN - KỸ THUẬT VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ 2.1. Đặc điểm chế độ khí hậu, thuỷ văn vùng đồi núi Quảng trị - Thừa Thiên Huế 2.1.1. Đặc điểm chế độ khí hậu Nằm trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, được thừa hưởng chế độ bức xạ dồi dào nên vùng đồi núi QT - TTH có một nền nhiệt độ cao, chịu ảnh hưởng sâu sắc của chế độ khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, có lượng mưa khá dồi dào, tổng lượng mưa trung bình nhiều năm từ 2200 đến 3000 mm, có nơi trên 4000 mm. Mùa mưa ở khu vực nghiên cứu bắt đầu từ cuối tháng 5 (Hướng Hoá, Khe Sanh) đến tháng 12, với lượng mưa đạt đến 2672,2 mm, chiếm 55 - 66% lượng mưa năm. Lượng mưa ngày lớn nhất tập trung vào các tháng 9,10,11 đạt từ 426,4mm đến 927,3mm (ở A Lưới lượng mưa đo được trong ngày 29/9/2009 đạt đến 658mm), hàng năm có thể có từ 4 đến 8 đợt mưa kéo dài từ 2 đến 6 ngày, cá biệt có thể tới 8 - 9 ngày với lượng mưa phổ biến dao động trong khoảng 150 - 400mm đến 600 - 1125mm. Do mưa tập trung có lượng mưa và cường độ mưa lớn, liên tục trong nhiều ngày nên đây là thời điểm thuận lợi thường xuyên xảy ra dịch chuyển đất đá mạnh mẽ ở vùng đồi núi QT - TTH. 2.1.2 Đặc điểm thủy văn Các lưu vực sông vùng nghiên cứu thường không rộng, có độ dốc lớn, chiều dài sông ngắn, độ dốc thay đổi đột ngột khi tiếp giáp với đồng bằng. Tuy nhiên, hệ thống sông vùng nghiên cứu cách xa các tuyến đường giao thông nên ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình DCĐĐ trên các SD, MD. 2.2 Cấu trúc địa chất vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Theo bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:2000, vùng đồi núi QT - TTH gồm các thành tạo trầm tích và trầm tích nguồn gốc núi lửa phát triển khá đa dạng nhưng phân bố không liên tục có tuổi từ PZ sớm đến KZ. Gồm 14 hệ tầng (Núi Vú (NP-  1 nv), A Vương (2 - O1av), Long Đại (O3 - S1lđ), Đại Giang (S2 - D1dg), Tân Lâm (D1 tl), Cò Bai (D2-3 cb), La Khê (C1lk), Bắc Sơn (C - P bs), A Lin (P ? al), Cam Lộ (P2cl), A Ngo (J1 an), Mụ Giạ (K2mg), hệ Neogen (N) và hệ Đệ Tứ (Q)), 10 phức hệ magma xâm nhập (Hiệp Đức (PZ1hđ), Núi Ngọc (GbPZ1nn), Điệng Bông (GPZ1đb), Trà Bồng (Di - GDi O-Stb), Đại Lộc (GaD1đl), Bến Giằng Quế Sơn (GDi-G PZ3bg- qs), Chaval (GbaT3cv), Hải Vân (GaT3hv), Bà Nà (GE2bn), Măng Xim (SyE2mx) ), có thành phần thạch học khác nhau, phân bố xen kẽ trên lãnh thổ không rộng, biểu hiện tính đa dạng của MTĐC. 5 Tuy nhiên, DCĐĐ trên SD, MD không phát sinh ở tất cả 24 phân vị địa tầng mà chủ yếu xảy ra trong các thành tạo magma xâm nhập, biến chất, trầm tích lục nguyên phun trào có thành phần đa khoáng, đặc điểm kiến trúc - cấu tạo dễ bị phong hóa và nhạy cảm với TLĐĐ như: các phức hệ xâm nhập Bến Giằng - Quế Sơn, Hải Vân, các hệ tầng A Vương, Long Đại, A Lin, Tân Lâm... 2.3. Đặc điểm phong hóa và TCCL đất đá cấu tạo các đới, phụ đới phong hóa Vùng đồi núi QT-TTH có cấu trúc địa chất phức tạp, thành phần thạch học đá gốc đa dạng (đá trầm tích, magma và biến chất) chứa tới 20 - 98% khoáng vật dễ bị phong hóa (feldspat, biotit, muscovit, amphibol, horblend, clorit, epidot, serixit, canxit). Bên cạnh đó, sự phong phú về chế độ nhiệt đới ẩm, gió mùa làm tăng tốc độ của các phản ứng hoá học, đây là môi trường thuận lợi cho TLĐĐ phát sinh với quy mô và cường độ khác nhau. Càng xuống sâu, khả năng xâm nhập của các tác nhân phong hoá bị hạn chế nên mức độ phong hoá càng giảm dần, làm cho phần đất đá bị phong hoá (vỏ phong hoá) có tính phân đới theo chiều sâu rõ rệt và có mặt các đới, phụ đới phong hóa: edQ, IA1, IA2, IB, IIA, IIB, có tính chất cơ lý giảm dần theo cường độ phong hóa, còn độ rỗng hệ số rỗng lại tăng theo mức độ phong hóa. Ở trạng thái bão hòa độ bền kháng nén của đá, độ bền kháng cắt (φ, c) của đất giảm đáng kể so với trạng thái tự nhiên và ngược lại. Sự gia tăng khối lượng thể tích đất đá và suy giảm các thông số kháng cắt (φ, c) của đất đá khi bão hòa nước là nguyên nhân làm phát sinh trượt đất đá phong hóa ở các mái dốc đường giao thông, hố móng lớn,... 2.4. Đặc điểm địa chất thủy văn vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Xuất phát từ quan điểm tác động của nước dưới đất như là một trong các nguyên nhân chủ yếu gây ra các tai biến địa chất sườn dốc, nhất là trượt lở đất đá. Nước dưới đất xuất hiện và vận động xuôi theo SD, MD, làm tăng khối lượng thể tích, giảm lực kháng cắt của đất đá, tạo ra áp lực thủy tĩnh (Aw), áp lực thủy động (Dw) làm giảm lực chống trượt, tăng lực gây trượt, tức là làm giảm hệ số ổn định, gây trượt đất cấu tạo SD, MD. Trên cơ sở khảo sát thực địa, xác định lưu lượng các mạch lộ, tài liệu bơm hút, ép nước thí nghiệm ở một số lỗ khoan, tác giả không phân tầng địa chất thủy văn và mô tả các đơn vị địa tầng địa chất thủy văn theo phương pháp địa chất thủy văn khu vực truyền thống mà khái quát đặc điểm địa chất thủy văn theo độ phong phú nước như sau: nhóm phức hệ địa chất thủy văn khe nứt - vỉa nghèo nước; khe nứt - vỉa nghèo nước, khe nứt có độ chứa nước trung bình; khe nứt - vỉa, khe nứt giàu nước; khe nứt - karst - vỉa rất giàu nước. 2.5. Đặc điểm địa hình - địa mạo và lớp phủ thực vật vùng nghiên cứu 2.5.1 Đặc điểm địa hình - địa mạo Địa hình vùng đồi núi nghiên cứu có cấu tạo dạng bậc khá rõ nét: phía Tây là dãy núi trung bình, phần giữa là núi thấp xen đồi, thung lũng và phía Đông là dải đồng bằng nhỏ hẹp. Đặc trưng các dạng địa hình sau: địa hình núi trung bình khối tảng, kiến tạo - bóc mòn, địa hình núi thấp cấu trúc kiến tạo - bóc mòn, địa hình khối núi bóc mòn Karst, địa hình đồi trước núi xâm thực - bóc mòn. Tuy nhiên, qua các đợt khảo sát thực địa cho thấy hầu hết các điểm DCĐĐ xảy ra mạnh mẽ trong vùng địa hình núi trung bình khối tảng kiến tạo - bóc mòn có độ cao tuyệt đối 500m - 800m, > 800m, độ che phủ rừng tới 70 - 80%, độ dốc sườn lớn, phổ 6 0 0 0 biến từ 26 đến 45 , và > 45 , mức độ chia cắt sâu 300 - 500m/km2. 2.5.2 Lớp phủ thực vật Vùng đồi núi QT - TTH có độ che phủ thuộc loại cao so với cả nước, chiếm khoảng 20 đến 80% (Hướng Hoá, Da krông, Hương Thuỷ, Phú Lộc, A Lưới, Nam Đông) nhưng không đồng đều (theo số liệu thống kê của Viện Điều tra quy hoạch rừng). Qua các đợt khảo sát thực địa cho thấy, hiện tượng DCĐĐ xảy ra khá nhiều nơi trong vùng nghiên cứu, tập trung chủ yếu ở các xã Hướng Phùng, Húc Nghi, Tà Rụt, A Ngo, Hồng Thuỷ, A Roàng mà một trong các nguyên nhân chính là do hoạt động chặt phá rừng lấy gỗ, đốt phá rừng làm rẫy, trồng cây công nghiệp trên các sườn núi dọc tuyến nghiên cứu. Việc chặt phá, đốt rừng làm làm nương rẫy tạo ra những khu đất trống đồi trọc, giảm tỷ lệ che phủ rừng dẫn đến làm tăng nhanh quá trình TLĐĐ. 2.6. Hoạt động kinh tế - xây dựng công trình Hoạt động KT-XD công trình bao gồm những hoạt động mang nét đặc trưng, nổi bật và có ảnh hưởng mạnh đến quá trình DCĐĐ trên SD, MD (làm đường giao thông, đốt phá rừng phổ biến,...). Những hoạt động này đã tạo ra những MD có độ dốc và chiều cao vượt quá giới hạn ổn định của chúng, tạo điều kiện thuận lợi cho hình thành mặt yếu, tăng lực gây trượt, giảm lực chống trượt và dẫn tới trượt MD khi yếu tố gây trượt được tăng cường. Cụ thể là do công tác chọn tuyến đường và khảo sát xây dựng ít phù hợp với điều kiện ổn định sườn dốc, mái dốc lãnh thổ xây dựng; cắt xén sườn dốc, thi công taluy quá cao, quá dốc khi xây dựng đường là những tác động chủ yếu nhất gây ra trượt lở taluy đường giao thông; chặt phá, đốt rừng làm rẫy đang trở thành nguyên nhân đáng kể gây trượt lở đất đá ở sườn dốc, mái dốc; trượt lở công trình cùng mái dốc bị chất tải do sự gia tăng lực gây trượt, xây cất công trình xử lý mái dốc mất ổn định bất hợp lý về loại hình, kết cấu, không đảm bảo đủ số lượng, chất lượng, độ kiên cố cũng tạo nguy cơ trượt lở taluy đường giao thông,… CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH DỊCH CHUYỂN ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ - THỪA THIÊN HUẾ 3.1 Hiện trạng DCĐĐ trên SD, MD vùng nghiên cứu Qua 7 đợt khảo sát thực địa (tháng 11/2008, 01/2009, 10/2009, 5/2010, 2/2011, 11-12/2013, 1/2014), cùng với tài liệu phân tích ảnh viễn thám cho thấy vùng đồi núi QT - TTH có 420 điểm DCĐĐ trên SD, MD. Trong đó, trên mái dốc đường, công trình gồm 381 điểm (chiếm 90,71%), sườn dốc 31 điểm (chiếm 9,29%), cụ thể được trình bày theo các tuyến lộ trình như sau (bảng 1). 3.2 Nguyên nhân phát sinh và điều kiện phát triển các quá trình dịch chuyển đất đá trên SD, MD 3.2.1 Nguyên nhân phát sinh (gây ra) quá trình DCĐĐ trên SD, MD Nguyên nhân gây ra quá trình DCĐĐ trên SD, MD là các yếu tố ảnh hưởng động, tự nhiên hoặc nhân tạo, gồm nguyên nhân chính (trực tiếp) và nguyên nhân phụ (gián tiếp). 7 Bảng 1. Các tuyến giao thông chính vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế TT Địa danh 1 Quốc lộ 9 và vùng kế cận Vĩnh Khê - Cam Lộ (Đường HCM nhánh Đông) Đường HCM nhánh Tây từ Quảng Trị đến TT Huế QL 49 và vùng đồi núi kế cận QL14B và vùng kế cận QL1A và vùng kế cận 2 3 4 5 6 Tổng cộng Ở taluy, mái dốc 16 Trên các SD 1 9 3 322 26 19 8 7 381 4 1 2 39 420 3.2.1.1. Hoạt động KT-XD công trình Hoạt động KT-XD như là nguyên nhân bao trùm bao gồm các hoạt động như cắt xén các SD, phục vụ xây dựng mới hoặc cơi nới các tuyến đường giao thông cũ, làm cho độ dốc MD cao hơn nhiều độ dốc của sườn dốc tự nhiên, phá vỡ cân bằng tự nhiên ở các SD, các lực gây trượt lớn hơn lực chống trượt dẫn đến DCDĐ hoàn toàn trên SD, MD, đã trình bày rõ ở tiểu mục 2.6. 3.2.1.2. Tác động của nước mưa và nước dưới đất Mưa với cường độ cao, kéo dài sẽ tạo dòng chảy mặt lớn gây xói lở SD, MD, động lực dòng chảy lớn sẽ hình thành nhiều khối sụt, trượt đất đá, đổ đá với quy mô khác nhau, nhất là dòng bùn đất làm giảm mối liên kết của các tảng, khối đá với khối đất đá vây quanh. Nước mưa, nước dưới đất làm tăng đáng kể KLTT tự nhiên của đất đá từ 1,79 - 1,99g/cm3 vào mùa khô đến 1.87 - 2,05 g/cm3 vào mùa mưa lũ. Bên cạnh đó, hai thông số φ, C của đất tàn sườn tích cũng suy giảm mạnh nhất, ở trạng thái tự nhiên φ = 20 - 250 và C = 0.23 - 0.30 kG/cm2, bão hòa nước φ = 18 - 220, C = 0.14 - 0.25kG/cm2. Khi chịu tác động gia tăng khối lượng thể tích, giảm lực kháng cắt và áp lực thủy tĩnh, áp lực thủy động thì hệ số ổn định trượt MD giảm thiểu đột ngột (η < 1), MD mất ổn định, trượt lở đất đá xảy ra mạnh. 3.2.1.3.Quá trình phong hóa Quá trình phong hóa làm suy giảm các thông số C, φ của đới đá phong hóa. Cụ thể giá trị C, φ của đá phong hóa từ trung bình đến nhẹ, nguyên tươi thuộc một số hệ tầng, phức hệ như sau: C = 65 - 248kG/cm2, φ = 35 - 490, nhưng khi đá trong các thành tạo này đã bị phong hóa triệt để thành đất loại sét thì giá trị C giảm mạnh, lúc này C = 0,19 - 0,32kG/cm2 và φ = 23 - 280, gây mất ổn định sườn dốc, mái dốc vùng đồi núi lãnh thổ nghiên cứu. 3.2.1.4. Vận động tân kiến tạo Vận động tân kiến tạo là quá trình nâng hạ kiến tạo theo nhịp. Đây là yếu tố quyết định nên sự phân bậc địa hình. Quá trình TLĐĐ vùng đồi núi QT-TTH, thường xảy ra ở những khu vực vận động nâng tân kiến tạo mạnh, có hệ thống các đứt gãy đang hoạt động như: Rào Quán - A Lưới, Linh Thượng - Hướng Lập, Hướng Lập - Vĩnh Chấp, đứt gãy sâu Dakrông - A Lưới, đứt gãy đường 8 14, đứt gãy Tà Lao - Văn Xá - Huế, Quảng Trị - Huế - Phú Lộc,... 3.2.2. Điều kiện phát triển các quá trình DCDĐ trên sườn dốc, mái dốc Điều kiện là yếu tố ảnh hưởng tĩnh, tự nhiên có tác dụng hỗ trợ hay kìm hãm quá trình DCĐĐ trên SD, MD 3.2.2 .1. Thành phần thạch học, cấu trúc đất đá Đối với các SD, MD được cấu tạo chủ yếu từ các thành tạo địa chất giàu đá cấu tạo lớp, phân phiến, chứa nhiều khoáng vật dễ bị phong hóa biến thành đất loại sét dăm, tảng, phân bố trên diện rộng, dày (nhiều nơi trên 15m) là môi trường thuận lợi cho TLĐĐ phát sinh ồ ạt với quy mô khác nhau và cường độ mạnh nhất (367 điểm trượt, chiếm 87.4%). Đất phong hoá từ đá magma xâm nhập cũng xảy ra trượt lở, nhưng ít hơn, (53 điểm chiếm 12.6% tổng số điểm trượt) chỉ bắt gặp trên tuyến đường HCM đoạn qua đèo Sa Mù và xã A Roàng. Đối với đất phong hoá từ các đá gốc khác rất ít phát hiện thấy hiện tượng trượt. 3.2.2.2. Đặc điểm phá hủy đứt gãy kiến tạo Phá hủy đứt gãy kiến tạo là dạng phá hủy kèm theo sự tách vỡ, dịch chuyển các phần bị đứt tách của thể địa chất, là điều kiện quyết định cho sự phát sinh, phát triển quá trình dịch chuyển trọng lực đất đá ở những khu vực có hệ thống đứt gãy chằng chịt, đang tái hoạt động (đứt gãy Vĩnh Linh - Hải Lăng, Rào Quán - A Lưới), khả năng sinh chấn và tiềm ẩn nhiều nguy cơ trượt đất đá khi đất đá bị nứt nẻ, dập vỡ, vụn nát chứa nước, lại chưa được gắn kết, các tính chất cơ lý của đất đá, đặc biệt là góc nội ma sát và lực dính kết giảm đột ngột,...làm giảm sức kháng cắt của đất đá, gây mất ổn định sườn dốc. 3.2.2.3. Bề dày, độ bền kháng cắt đất đá phong hóa mạnh và hoàn toàn Các điểm DCĐĐ trên SD, MD phát triển chủ yếu trên đất đá vỏ phong hóa phụ đới (edQ + IA1) của các thành tạo trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào, đá biến chất và đá magma của các hệ tầng Long Đại, A Lin, Tân Lâm, A Vương, phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn,...với bề dày vỏ phong hóa phổ biến 15,1- 25m đến 25,1 - 35m; với φ = 32 - 200, C = 0.75 - 0.1kG/cm2. 3.2.2.4. Độ dốc sườn dốc, mái dốc Hiện tượng DCĐĐ vùng đồi núi QT-TTH có quy mô lớn, rất lớn xảy ra chủ yếu ở taluy đoạn đèo Sa Mù (km 211 + 700); (km 231 + 500) xã Hướng Phùng - Da krông; km 381 đến km 408 + 165 đèo Hai Hầm - A Lưới,.. là những khu vực có độ cao 500 m - 800m, > 800m với góc dốc từ 260 đến 450, và > 450. 3.2.2.5. Lớp phủ thực vật DCĐĐ gặp khá nhiều nơi và tập trung chủ yếu ở các xã Hướng Phùng, Húc Nghì, Tà Rụt, A Ngo, Hồng Thuỷ, A Roàng ở những khu vực rừng chủ yếu là cây thân bụi, cỏ tranh,..tán che 30 - 10%, những khu đất trồng cây công nghiệp, cây nông nghiệp, đặc biệt ở những nơi đốt rừng làm rẫy quy mô rộng lớn. 3.3 Cơ chế, động lực và quy luật hình thành, phát triển các quá trình dịch chuyển đất đá trên SD, MD 3.3.1 Cơ chế hình thành các quá trình DCĐĐ trên SD, MD Ở vùng nghiên cứu xuất hiện cả 4 loại phương thức dịch chuyển trên đổ (đá), sụt (đất, đá), trượt (đất đá), chảy (đất đá). Ngoài ra còn phát sinh cả loại hình dịch chuyển phức hợp. 9 3.3.2 Động lực gây ra các quá trình dịch chuyển đất đá trên SD, MD Động lực quá trình dịch chuyển đất đá trên SD, MD ở vùng đồi núi nghiên cứu cho thấy có thể phân chia ra 3 thời kì: Thời kỳ chuẩn bị DCĐĐ, thời kỳ hình thành DCĐĐ và thời kỳ tái ổn định và có khuynh hướng giảm dần theo thời gian về cường độ, tần suất xuất hiện trượt lở. 3.3.3 Quy luật hình thành, phát triển các quá trình DCĐĐ trên SD, MD Quá trình DCĐĐ xảy ra có tính giai đoạn, tính chu kỳ và tính khu vực: 3.3.3.1. Tần suất xuất hiện TLĐĐ quan hệ chặt chẽ với lượng mưa TB năm Vào mùa mưa lũ, TLĐĐ xảy ra rất mạnh mẽ, phổ biến khi cường độ mưa trung bình năm dao động trong khoảng từ 3001->3400 mm/năm (81,7%); khi cường độ mưa dao động từ 2200-3000 mm/năm, TLĐĐ xảy ra yếu (17.1%), với cường độ mưa nhỏ < 2200 mm/năm chỉ xuất hiện ở thung lũng Khe Sanh, TLĐĐ xảy ra không đáng kể (1.2%). 3.3.3.2. Cường độ DCĐĐ phụ thuộc loại hình, quy mô hoạt động KT - XD công trình DCĐĐ xảy ra mạnh mẽ ở những khu vực có sự tác động của hoạt động KT - XD công trình (xây dựng đường giao thông và đốt rừng làm rẫy tương đối phổ biến) (84,0%); những khu vực cách xa các tuyến đường giao thông, hoặc có sự tác động của con người như canh tác bừa bãi trên SD, chặt đốt phá rừng lấy gỗ, làm rẫy, xây dựng nhỏ lẻ thì DCĐĐ có xảy ra nhưng không đáng kể (6%). 3.3.3.3. Đặc điểm phân bố các điểm DCĐĐ liên quan với địa tầng - thạch học Theo kết quả điều tra, có 367/420 điểm DCĐĐ (chiếm 87.4%) xảy ra ở các hệ tầng liên quan đến đá trầm tích lục nguyên, đá biến chất, 53/420 điểm DCĐĐ (chiếm 12.6%) liên quan đến đá magma. DCĐĐ xảy ra chủ yếu trong đất sét pha lẫn dăm, vụn, tảng thuộc các hệ tầng A Vương (25.7%), Long Đại (23.1%), A Lin (14.5%), Tân Lâm (11.4%), Bến Giằng - Quế Sơn (10.2%),.. 3.3.3.4. Đặc điểm phân bố các điểm DCĐĐ liên quan với bề dày vỏ phong hóa DCĐĐ phát triển mạnh mẽ trên các SD, MD có chiều dày vỏ phong hóa phổ biến 15,1 - 35 m (81,6%); với chiều dày 5 - 15 m (8,2%), > 35 m (8,8%), với chiều dày vỏ phong hóa mỏng <5 m, TLĐĐ xảy ra không đáng kể (1,4%) 3.3.3.5. Tần suất xuất hiện DCĐĐ quan hệ chặt chẽ với độ dốc SD, MD DCĐĐ tập trung nhiều nhất trên các SD, MD có độ dốc từ 31 đến 600 (59,5%), ít hơn trên các SD, MD có độ dốc từ 15 đến 300 (23,3%) và độ dốc trên 600 (15,2%), với độ dốc <150, trượt đất đá rất ít xảy ra (1,9%) 3.3.3.6. Quá trình DCĐĐ vùng đồi núi QT - TTH xảy ra không đồng đều theo các loại hình (cơ chế) dịch chuyển Quy luật phân bố các điểm DCĐĐ theo loại hình (cơ chế) dịch chuyển trên SD, MD vùng nghiên cứu như sau: TLĐĐ chiếm ưu thế (53.4%), thứ hai là loại hình sụt đất đá (30.4%); chảy (chảy dòng đất đá) (15%), đổ đá chỉ chiếm 5%. 3.4 Đề xuất phương pháp phân loại quá trình DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi QT - TTH 3.4.1. Nguyên tắc cơ bản cần tuân thủ trong sơ đồ phân loại khu vực quá trình DCĐĐ trên SD, MD 3.4.2. Phân loại khu vực quá trình DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế 10 Phân loại khu vực quá trình DCĐĐ thường là phân loại tổng hợp, nhưng lại gắn liền với đối tượng phân loại, tức là với các khu vực, các thể địa chất, địa hình địa mạo nhất định. Nó còn được xem như là cơ sở dữ liệu để đánh giá chính xác hơn độ ổn định trượt hoặc khi lựa chọn GPPC tai biến TLĐĐ cụ thể, hiệu quả. 3.4.2.1. Lựa chọn thứ bậc phân loại quá trình DCĐĐ Trên cơ sở quán triệt các nguyên tắc, thứ bậc và tiêu chí phân loại đã luận giải, sơ đồ phân loại khu vực quá trình DCĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế với 2 loại hình DC: loại và dạng. 3.4.2.2. Lựa chọn tiêu chí phân loại quá trình DCĐĐ Loại dịch chuyển (types) đất đá: được chia tách theo các đặc điểm chung về cơ chế (phương thức) dịch chuyển (đổ, sụt, trượt, chảy,…). Dạng dịch chuyển (forms) đất đá: là phương thức dịch chuyển cụ thể theo mặt phá hủy (mặt trượt) (không theo mặt trượt có sẵn; trượt mặt cong; trượt phẳng và gợn sóng nằm nghiêng v.v..) có hình dạng nhất định và thành phần thạch học của đất đá (tỷ lệ % hàm lượng đất (<0,02m), đá dăm vụn (0,02 0,2m) và đá (tảng cục >0,2m),…được trình bày chi tiết ở bảng sau: Bảng 2. Phân loại các loại hình DCĐĐ vùng đồi núi QT-TTH Loại DCTL ĐĐ Nhóm loại hình thuần nhất Đổ (Falls) Sụt (Topples) Trượt (Slides) Dạng dịch chuyển trọng lực đất đá Điểm DCTLĐĐ Đổ đá. Quá trình dịch chuyển cục, tảng, Đổ đá gần 50m3 tại km 298 khối đá trên SD theo cơ chế trượt, lăn theo + 300 gần cầu Dakrông, bề mặt SD rất dốc (tới 900) và bay xuống Quảng Trị. chân SD. Sụt khối đá vôi hơn Sụt đá. Cục, tảng, khối đá tách khỏi sườn 1000m3 xuống đường núi dốc (tới 70 - 800) hoặc MD của các HCM đoạn km 287+680 xã rãnh đào, bờ mỏ lộ thiên không theo mặt Húc Nghì, km248+300, phá hủy rõ ràng, dịch chuyển gần thẳng km298+300 xã tà Rụt, đứng (rơi tự do) xuống chân SD. km387+250 hầm ARoàng - A Lưới Sụt đất đá tại km 191+820; Sụt đất đá. Dịch chuyển gần như thẳng km 200+790, km 201+ 200 Sanh - Chà Lỳ, Quảng đứng khối đất lẫn đá không theo mặt phá Khe Trị, quốc lộ 9 tại hủy rõ ràng với hàm lượng cỡ hạt đất km48+470, km 315 +50 xã (<0,02m) và đá dăm vụn, đá tảng (>0,02m) Hồng Thủy - A Lưới, km dao động trong khoảng 20 - 80%. 383 + 100 xã A Roàng A Lưới… Sụt đất. Các khối đất chứa hàm lượng dăm Sụt đất tại km 205, 206 + vụn, đá tảng (>0,02m chiếm <20%), có kết 200 Khe Sanh - Chà Lỳ, km 75 + 150 QL 49, xã cấu tự nhiên bị phá hủy hoàn toàn, dịch Hồng Tiến - Hương Trà, chuyển gần như thẳng đứng không theo km 319 +850 xã Hồng mặt phá hủy rõ ràng. Thủy - A Lưới,…. Trượt quay khối đất đá là dạng dịch Điển hình điểm trượt quay chuyển không theo mặt có sẵn, theo cơ chế khối đất tại km 281 + 550 quay thân trượt dạng khối theo mặt trượt xã Húc - Dakrong, km 314 cong trong tầng đất đá phong hóa đồng + 251 đến km314+ 550 xã nhất (chủ yếu trong đất sét) kém ổn định có Hồng Thuỷ (A Lưới) đoạn bề dày lớn (>5m). đèo PêKe. Trượt phẳng khối đất đá. Đây là dạng Trượt khối tịnh tiến đất đá dịch chuyển phổ biến hơn dạng trượt khối tại km 206 + 200 Khe Sanh 11 Loại DCTL ĐĐ Dạng dịch chuyển trọng lực đất đá quay, theo mặt có sẵn, thường phát sinh trong đá cứng với nhiều mặt giảm yếu (phân lớp, phân phiến, mặt khe nứt, đứt gãy, đới dập vỡ,..) hoặc trong đất đá phong hóa mạnh tương đối dày (<3-5m), có lực kháng cắt yếu hơn nhiều so với đá gốc và dịch chuyển tịnh tiến dọc theo những bề mặt giảm yếu này về phía chân SD, MD. Trượt hỗn hợp đất đá. Là dạng dịch chuyển chủ yếu xảy ra trong môi trường nửa đất - nửa đá (lớp vỏ phong hóa mạnh nằm trên lớp đá phong hóa yếu), theo cơ chế hỗn hợp giữa trượt quay (trượt mặt cong) không theo mặt định trước trong phần đất và trượt phẳng theo mặt giảm yếu (theo mặt định sẵn) trong phần đá. Điểm DCTLĐĐ - Chà Lỳ , quốc lộ 9 tại km47+370, QL 49B km 75 + 150, km 398 + 050 - km 398 + 980 xã Hồng Tiến. Trượt hỗn hợp đất đá tại km 206 + 200 khu vực Khe Sanh - Chà Lỳ, km 280 + 500 xã Húc - Dakrong, km 383 + 450 đèo Hai Hầm, xã A Roàng - A Lưới…. Chảy (chảy dòng) đất đá tại km 202+500 khu vực Khe Sanh - Chà Lỳ, km 316+020 xã Hồng Thuỷ (A Lưới) đoạn đèo Pê Ke, km 391+ 664, km 403 + 270, Chảy km399 + 900 đèo Hai Hầm (chảy dòng) Chảy (chảy dòng) đất. Dạng dịch chuyển Chảy (chảy dòng) đất tại (Flows) đất loại sét (hàm lượng hạt đất >0,02m ít km 271+600, km 313+600 hơn 20%), quá sũng nước sau các trận mưa Đa Krông - Tà Rụt, km lớn, kéo dài, biến thành vật thể lỏng nhớt 200+900 khu vực Khe chảy xuôi theo bề mặt SD, MD hay bề mặt Sanh - Chà Lỳ, km314+ gợn sóng nghiêng của tầng đất đá phong 550 xã Hồng Thuỷ (A hóa nứt nẻ lót dưới tầng phủ mỏng đất sét. Lưới) đoạn đèo Pê Ke. Nhóm loại hình dịch chuyển phức hợp. Đó là những loại, dạng dịch chuyển trong quá trình dịch chuyển cơ chế (phương thức) dịch chuyển thay đổi (ít khi tới 2 lần). Các loại dịch chuyển phức hợp đã phát hiện bao gồm: đổ - sụt đá hoặc sụt - đổ đá; sụt - trườn đất; sụt chảy dòng đất đá và trượt - chảy dòng đất đá. Chảy (chảy dòng) đất đá. Dạng dịch chuyển theo cơ chế chảy dòng tốc độ nhanh (đất đá chứa 20 - 80% hạt có đường kính > 0,02m), quá sũng nước biến thành lỏng nhớt khi gặp mưa cường độ cao, kéo dài. Chương 4. DỰ BÁO NGUY CƠ PHÁT SINH TRƯỢT LỞ ĐẤT ĐÁ TRÊN SƯỜN DỐC, MÁI DỐC VÙNG ĐỒI NÚI QUẢNG TRỊ THỪA THIÊN HUẾ 4.1. Mục đích dự báo các quá trình TLĐĐ trên sườn dốc, mái dốc Nhiệm vụ quan trọng khi nghiên cứu trượt lở đất đá trên SD, MD là xác định phạm vi không gian mà ở đó hiện tượng này có nguy cơ xảy ra trong tương lai ở các mức độ khác nhau (còn gọi là mức độ nhạy cảm tai biến TLĐĐ), tức là lập bản đồ phân vùng TLĐĐ theo mức độ nhạy cảm của chúng, là cơ sở cần thiết giúp cho công tác quy hoạch, sử dụng, khai thác lãnh thổ hợp lý. 4.2 Khái quát về các phương pháp dự báo quá trình TLĐĐ trên SD, MD trên thế giới và ở nước ta Đầu giữa thế kỷ 20 cho đến nay, việc đánh giá mức độ nhạy cảm (tổn thương) và dự báo khả năng phát sinh tai biến trượt đất đá trên SD, MD có sự phát triển mạnh mẽ và đa dạng, có thể ghép gộp thành 5 nhóm phương pháp đánh giá, phân vùng mức độ nhạy cảm sau đây đối với tai biến trượt lở đất vùng 12 đang xét: phương pháp phân tích bản đồ địa mạo; phương pháp viễn thám GIS; phương pháp phát hiện hay heuristic; phương pháp thống kê xác suất và phương pháp quyết định hay Deterministic,… 4.3 Lựa chọn phương pháp dự báo Hiện nay có nhiều phương pháp phân vùng dự báo TLĐĐ, mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm nhất định. Phương pháp mô hình toán - BĐ với sự trợ giúp của công nghệ GIS có nhiều ưu điểm do có độ chính xác cao và phù hợp với thực tế. Phương pháp này xây dựng mô hình phân vùng trượt lở theo xác suất thống kê dựa vào việc thống kê, phân tích các yếu tố gây ra, hỗ trợ (thúc đẩy) các khối trượt đã xảy ra để dự báo định lượng những nơi mà hiện tại chưa xảy ra trượt lở nhưng tồn tại những điều kiện tác động trượt tương đồng với sự trợ giúp của máy tính thông qua hệ thống phần mềm GIS (Geography Information System). Công nghệ GIS cho phép liên kết các tham số gây ra, hỗ trợ (thúc đẩy) TLĐĐ và giá trị hệ số thuộc tính đặc trưng cho mức độ nhạy cảm trượt lở ứng với mỗi đơn vị diện tích nghiên cứu, từ đó phân chia các diện tích có nguy cơ trượt lở đất đá khác nhau trên cơ sở phân tích các giá trị thuộc tính và vị trí xảy ra trượt lở trong toàn bộ không gian nghiên cứu. 4.4. Xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ trượt đất đá trên SD, MD vùng đồi núi QT-TTH Bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ trượt đất đá được xây dựng theo nguyên tắc chồng ghép, tích hợp các bản đồ thành phần có trọng số với sự trợ giúp của công nghệ GIS mà phần mềm sử dụng chủ yếu là ArcGis 10.0. 4.4.1. Xây dựng hệ thống, xác định tầm quan trọng, cường độ tác động của các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình TLĐĐ vùng đồi núi QT-TTH Kết quả nghiên cứu thực trạng, thí nghiệm, quan trắc cùng với việc tham vấn ý kiến của nhiều nhà khoa học, tác giả tiến hành phân tích, hạn chế đến mức thấp nhất tính chủ quan của người đánh giá, từ đó chọn lọc 9 yếu tố chính là nguyên nhân, điều kiện ảnh hưởng chủ yếu đến TLĐĐ trên SD, MD vùng đồi núi QT - TTH như bảng 3. Bảng 3. Các yếu tố chính ảnh hượng đến quá trình TLĐĐ STT Các yếu tố ảnh hưởng chính 1 Độ dốc sườn dốc, mái dốc 2 Lượng mưa trung bình năm 3 Hoạt động KT - XD công trình 4 Thành phần thạch học, cấu trúc đất đá 5 Mật độ đứt gãy kiến tạo 6 Chiều dày, độ bền kháng cắt đất đá phụ đới phong hóa mạnh và hoàn toàn 7 Lưu lượng mạch lộ 8 Độ che phủ thảm thực vật 9 Phân cắt sâu của địa hình Ký hiệu A B C D E G H I K Trên cơ sở 9 yếu tố đã lựa chọn ở trên, tác giả tiến hành xây dựng hệ thống, xác định tầm quan trọng của các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình TLĐĐ trên SD, MD vùng nghiên cứu và được trình bày chi tiết ở bảng 4. 13 Bảng 4. Các yếu tố môi trường TN - KT, tầm quan trọng Ii, cường độ tác động Mij của chúng trên các SD, MD công trình vùng đồi núi QT-TTH Yếu tố môi trường tự nhiên - kỹ thuật vùng đồi núi Quảng Trị Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ Ký Tên Ii ảnh hưởng) của các yếu tố MT Mij hiệu TN - KT 0 1  < 15 0 3  = 15 - 30 1. Độ dốc 0 sườn dôc, 5  = 31 - 45 A 9 0 MD  , độ 7  = 46 - 60 0 9  > 60 R < 2200 mm/năm 1 2. Lượng R = 2200 - 2600 mm/năm 3 mưa trung R = 2601 - 3000 mm/năm 5 B 9 bình năm R = 3001 - 3400 mm/năm 7 R, mm/năm. R > 3400 mm/năm 9 Khoảng cách đến đường giao 1 thông > 2000m. Khoảng cách đến đường giao 3 thông từ 2000 - 1000m. 3. Hoạt Khoảng cách đến đường giao động KT 9 5 C XD các thông từ 1000 - 500m. công trình Khoảng cách đến đường giao 7 thông từ 500 - 200m. Khoảng cách đến đường giao 9 thông <200m. Đá cấu tạo khối, phân lớp rất dày > 1 1.0m 4. Thành 7 D phần thạch Đá phân lớp với bề dày lớp 1.0 3 học, cấu 0.2m SD tự nhiên vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ ảnh hưởng) của các yếu tố MT TN - KT 0  < 15 0  = 15 - 30 0  = 31 - 45 0  = 46 - 60 0  > 60 R = 2200 - 2600 mm/năm R = 2601 - 3000 mm/năm R = 3001 - 3400 mm/năm Khoảng cách đến đường giao thông > 2000m. Khoảng cách đến đường giao thông từ 2000 - 1000m. Khoảng cách đến đường giao thông từ 1000 - 500m. Mij 1 3 5 7 9 3 5 7 1 - - 3 - - 5 - - - - - - Đá cấu tạo khối, phân lớp rất dày > 1.0m Đá phân lớp với bề dày lớp 1.0 0.2m MD các công trình vùng đồi núi Quảng Trị -Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ ảnh hưởng) của các yếu tố Mij MT TN - KT 0 7  = 46 - 60 0 9  > 60 R < 2200 mm/năm 1 R = 2200 - 2600 mm/năm 3 R = 2601 - 3000 mm/năm 5 R = 3001 - 3400 mm/năm 7 R > 3400 mm/năm 9 1 3 Khoảng cách đến đường giao thông từ 500 - 200m. Khoảng cách đến đường giao thông <200m. Đá cấu tạo khối, phân lớp rất dày > 1.0m Đá phân lớp với bề dày lớp 1.0 0.2m 7 9 1 3 14 Yếu tố môi trường tự nhiên - kỹ thuật vùng đồi núi Quảng Trị Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ Ký Tên Ii ảnh hưởng) của các yếu tố MT Mij hiệu TN - KT trúc đất đá Đá phân lớp mỏng, phân phiến 5 (0.2 - 0.01m) Đá phân phiến (phiến mỏng < 7 0.01m) Đất mềm rời 9 2 Df < 0.15 km/km 1 5. Mật độ Df = 0.15 - 0.30 km/km2 3 đứt gãy kiến 2 7 Df = 0.31 - 0.45 km/km 5 E tạo Df, 2 2 D = 0.46 0.60 km/km 7 f km/km 2 Df > 0.60 km/km 9 Đới phong hóa mạnh và hoàn toàn dày <5m có  = 35 - 270, C = 1.5 - 0.25 kG/cm2 là phổ biến 6. Chiều dày, độ bền kháng cắt đất đá đới phong hóa mạnh và hoàn toàn G 7 Đới phong hóa mạnh và hoàn toàn dày 5m - 15m, giá trị phổ biến của  = 34 - 260, C = 1.0 - 0.23 kG/cm2 Đới PH mạnh - hoàn toàn dày 15.1 - 25m,  = 32 - 230, C = 0.75 - 0.21 kG/cm2 Đới PH mạnh - hoàn toàn dày 25.1 - 35m,  = 30 - 200, C = 0.50 - 0.19 kG/cm2 Đới phong hóa triệt để dày > 35m, đất có  = 27 - 180, C = 0.25 0.17 kG/cm2 1 3 5 7 9 SD tự nhiên vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ ảnh hưởng) của các yếu tố MT TN - KT Đá phân lớp mỏng, phân phiến (0.2 - 0.01m) Đá phân phiến (phiến mỏng < 0.01m) Đất mềm rời Df < 0.15 km/km2 Df = 0.15 - 0.30 km/km2 Df = 0.31 - 0.45 km/km2 Df = 0.46 - 0.60 km/km2 Df > 0.60 km/km2 Đới phong hóa mạnh và hoàn toàn dày <5m có  = 35 - 270, C = 1.5 - 0.25 kG/cm2 là phổ biến Đới phong hóa mạnh và hoàn toàn dày 5m - 15m, giá trị phổ biến của  = 34 - 260, C = 1.0 0.23 kG/cm2 Đới PH mạnh - hoàn toàn dày 15.1 - 25m,  = 32 - 230, C = 0.75 - 0.21 kG/cm2 Đới PH mạnh - hoàn toàn dày 25.1 - 35m,  = 30 - 200, C = 0.50 - 0.19 kG/cm2 Đới phong hóa triệt để dày > 35m, đất có  = 27 - 180, C = 0.25 - 0.17 kG/cm2 Mij 5 7 9 1 3 5 7 9 1 3 5 7 9 MD các công trình vùng đồi núi Quảng Trị -Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ ảnh hưởng) của các yếu tố Mij MT TN - KT Đá phân lớp mỏng, phân phiến 5 (0.2 - 0.01m) Đá phân phiến (phiến mỏng < 7 0.01m) Đất mềm rời 9 Df = 0.15 - 0.30 km/km2 3 Df = 0.31 - 0.45 km/km2 5 Df = 0.46 - 0.60 km/km2 7 2 Df > 0.60 km/km 9 Đới phong hóa mạnh và hoàn toàn dày <5m có  = 35 - 270, 1 C = 1.5 - 0.25 kG/cm2 là phổ biến Đới phong hóa mạnh và hoàn toàn dày 5m - 15m, giá trị phổ 3 biến của  = 34 - 260, C = 1.0 0.23 kG/cm2 Đới PH mạnh - hoàn toàn dày 15.1 - 25m,  = 32 - 230, C = 5 0.75 - 0.21 kG/cm2 Đới PH mạnh - hoàn toàn dày 25.1 - 35m,  = 30 - 200, C = 7 0.50 - 0.19 kG/cm2 Đới phong hóa triệt để dày > 35m, đất có  = 27 - 180, C = 9 2 0.25 - 0.17 kG/cm 15 Yếu tố môi trường tự nhiên - kỹ thuật vùng đồi núi Quảng Trị Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ Ký Tên Ii ảnh hưởng) của các yếu tố MT Mij hiệu TN - KT Bột kết, phiến sét Q < 0.1l/s 1 Trầm tích lục nguyên, lục nguyên phun trào với Q = 0.11 - 0.25l/s 7. Lưu lượng mạch lộ Q, l/s 8. Độ che phủ thảm thực vật H I 7 7 Đá biến chất, lục nguyên, xâm nhập có Q = 0.26 - 0.40l/s Lục nguyên thô, lục nguyên cacbonat, bazan với Q = 0.41 0.60l/s Đá nứt nẻ mạnh, đá vôi Karst hóa cao với Q > 0.60l/s Thực vật thân gỗ rừng dày, tán che > 50% Rừng hỗn giao, tán che 50 - 30% Cây thân bụi, cỏ tranh,..tán che 30 - 10% Cây công nông nghiệp, tán che <10%, cây rừng bị hư hại do thi công CT Đất trống, đồi trọc Ed < 50 m/km2 Ed = 50 - 250 m/km2 5 Ed= 251 - 450 m/km2 K Ed = 451 - 650 m/km2 Ed > 650 m/km2 Cường độ hoạt động địa động lực 9. Phân cắt sâu của địa hình Ed, m/km2 3 5 7 9 1 3 5 SD tự nhiên vùng đồi núi Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ ảnh hưởng) của các yếu tố MT Mij TN - KT Bột kết, phiến sét Q < 0.1l/s 1 Trầm tích lục nguyên, lục nguyên - phun trào với Q = 0.11 - 0.25l/s Đá biến chất, lục nguyên, xâm nhập có Q = 0.26 - 0.40l/s Lục nguyên thô, lục nguyên cacbonat, bazan với Q = 0.41 0.60l/s Đá nứt nẻ mạnh, đá vôi Karst hóa cao với Q > 0.60l/s Thực vật thân gỗ rừng dày, tán che > 50% Rừng hỗn giao, tán che 50 - 30% Cây thân bụi, cỏ tranh,..tán che 30 - 10% 3 5 7 9 MD các công trình vùng đồi núi Quảng Trị -Thừa Thiên Huế Cấp cường độ tác động (mức độ ảnh hưởng) của các yếu tố Mij MT TN - KT Bột kết, phiến sét Q < 0.1l/s 1 Trầm tích lục nguyên, lục nguyên - phun trào với Q = 0.11 3 - 0.25l/s Đá biến chất, lục nguyên, xâm 5 nhập có Q = 0.26 - 0.40l/s Lục nguyên thô, lục nguyên cacbonat, bazan với Q = 0.41 7 0.60l/s Đá nứt nẻ mạnh, đá vôi Karst 9 hóa cao với Q > 0.60l/s 1 - - 3 - - 5 - - 7 Cây công nông nghiệp tán che <10% 7 9 Đất trống, đồi trọc 9 1 3 5 7 9 Ed < 50 m/km2 Ed = 50 - 250 m/km2 Ed= 251 - 450 m/km2 Ed = 451 - 650 m/km2 KDDL (SD) = 39% 1 3 5 7 - Cây công nông nghiệp, tán che <10%, cây rừng bị hư hại do thi công CT. Đất trống, đồi trọc do thi công công trình. Ed = 50 - 250 m/km2 Ed= 251 - 450 m/km2 Ed = 451 - 650 m/km2 Ed > 650 m/km2 KDDL (MD) = 80.5% 7 9 3 5 7 9 16 Từ lý thuyết về ma trận so sánh cặp đôi các yếu tố thành phần môi trường về tầm quan trọng hơn, thua của Saaty (bảng 5), tác giả đã vận dụng và đưa ra ma trận so sánh cặp đôi về tầm quan trọng và tính trọng số Wi của 9 yếu tố thành phần môi trường TN - KT trên các mái dốc vùng đồi núi Quảng Trị Thừa Thiên Huế và được trình bày ở bảng 6. Bảng 5. Ma trận so sánh các yếu tố môi trường TN - KT vùng đồi núi QT-TTH Bảng 6. Ma trận trọng số các yếu tố môi trường TN - KT vùng đồi núi QT-TTH 4.4.2. Đánh giá cấp cường độ tác động, cấp độ nguy cơ của các yếu tố hình thành TLĐĐ theo cấp mức độ chỉ số nhạy cảm và thành lập bản đồ phân vùng dự báo nguy cơ (PVDB NC) TLĐĐ theo từng yếu tố (tỷ lệ 1:50.000) Trên cơ sở các số liệu, tài liệu về mô hình số độ cao DEM, số liệu mưa, các tuyến đường giao thông chính, bản đồ địa chất - thạch học, bản đồ đứt gãy kiến tạo, bản đồ vỏ phong hóa và số liệu về độ bền kháng cắt của đất đá phong hóa, lưu lượng các mạch lộ, lớp phủ thực vật,… tác giả đã tiến hành xây dựng các bản đồ thành phần như sau: Bản đồ độ dốc; (2) Bản đồ lượng mưa trung bình năm; (3) Bản đồ hoạt động KT-XD công trình (chủ yếu là hoạt động làm đường); (4) Bản đồ thành phần thạch học và cấu trúc đất đá; (5) Bản đồ mật độ đứt gãy kiến tạo; (6) Bản đồ chiều dày và độ bền kháng cắt của đất đá phong hóa mạnh; (7) Bản đồ mức độ phong phú nước; (8) Bản đồ lớp phủ thực vật; (9) Bản đồ phân cắt sâu như trình bày trên hình 2. 17 18 Hình 2. Các bản đồ thành phần (1-9) và sơ đồ tích hợp (10) 4.4.3. Tích hợp các bản đồ thành phần (yếu tố) để xây dựng bản đồ PVDB NC trượt đất đá vùng đồi núi QT-TTH, tỷ lệ 1:50.000 Bản đồ PVDB NC trượt lở đất đá vùng đồi núi QT - TTH được xây dựng trên cơ sở đánh giá về cơ chế DCĐĐ trên SD, MD và các yếu tố gây ra quá trình trượt lở đất đá đã được lựa chọn và phân tích trong luận án (hình 3a, hình 3b). Việc khoanh định các khu vực chưa bị tác động của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình TLĐĐ được thực hiện dựa trên giả thiết: quá trình trượt lở đất đá trong tương lai sẽ diễn ra trong cùng một điều kiện như các điểm TLĐĐ đã xảy ra trước đó. Xuất phát từ xác suất xảy ra quá trình, từ sự tương đồng của các yếu tố tác động hay ảnh hưởng để khoanh định ranh giới các vùng nguy cơ trượt lở đất đá. Do đó, việc định lượng cấp độ nguy cơ trượt đất đá là kết quả của sự tích hợp các yếu tố tác động hay ảnh hưởng làm phát sinh trượt lở đất theo công thức: n,m LSI   (Wi *Mi j ) (i = 1,2,….n; j = 1,2,….m) i , j 1 Trong đó: LSI (Landslide Susceptibility Index): chỉ số nhạy cảm trượt lở Mij: là giá trị cường độ tác động (hay mức độ ảnh hưởng) của lớp thứ j trong yếu tố gây trượt i. Wi: trọng số gắn cho lớp thành phần i n: số các lớp thành phần lựa chọn cho quá trình phân tích (n = 1,2,3,…..9) m: mức độ phân cấp trong mỗi lớp thành phần (m = 1,2,3,4,5 ) Bản đồ PVDB NC TLĐĐ vùng đồi núi QT-TTH được xây dựng theo nguyên tắc chồng xếp, tích hợp 09 bản đồ thành phần có trọng số với sự trợ giúp của công nghệ GIS theo biểu thức: LSI = 0.2027 * a + 0.2027 * b + 0.2027 * c + 0.0724 * d + 0.0724 * e + 0.0724 * g + 0.0724 * h + 0.0724 * i + 0.0302 * k Với a, b, c, d,…, k là các bản đồ thành phần (yếu tố tác động)