Tài liệu Nghiên cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt-lở và xây dựng các giải pháp phòng chống cho thị trấn cốc pài huyện xín mần, tỉnh hà giang

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN ĐỊA CHẤT CHƯƠNG TRÌNH KH&CN CẤP NHÀ NƯỚC KC.08/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP ĐỀ TÀI CẤP NHÀ NƯỚC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ BÁO CHI TIẾT HIỆN TƯỢNG TRƯỢT-LỞ VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG CHO THỊ TRẤN CỐC PÀI HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG Mã số KC.08.33/06-10 8635 Hà Nội - 2009 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN ĐỊA CHẤT CHƯƠNG TRÌNH KH&CN CẤP NHÀ NƯỚC KC.08/06-10 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ BÁO CHI TIẾT HIỆN TƯỢNG TRƯỢT-LỞ VÀ XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG CHO THỊ TRẤN CỐC PÀI HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG Mã số KC.08.33/06-10 Chủ nhiệm đề tài : TS. Trần Trọng Huệ Hà Nội - 2009 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...............................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. HIỆN TRẠNG, NGUYÊN NHÂN, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH VÀ ĐỘNG LỰC PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH TRƯỢT KHU VỰC THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG.............................................................................18 1.1. Hiện trạng trượt khu vực nghiên cứu.....................................................................19 1.1.1. Đặc điểm một số khối trượt điển hình: ..............................................................19 1.1.2. Phân loại các khối trượt ....................................................................................34 1.1.3. Đánh giá tổng hợp về đặc điểm trượt khu vực nghiên cứu...............................42 1.2. Phân tích các yếu tố chi phối quá trình trượt tại khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang.................................................................................................45 1.2.1. Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực nghiên cứu. .............................................45 1.2.2. Cấu trúc địa chất. ..............................................................................................50 1.2.3. Hiện tượng phong hóa. ......................................................................................62 1.2.4. Đặc điểm khí tượng thủy văn và địa chất thủy văn............................................72 1.2.5. Mức độ ổn định của đất đá theo diện phân bố và theo độ sâu. Tính chất cơ lý của đất đá khu vực nghiên cứu. ...................................................................................94 1.2.6. Các hoạt động nhân sinh. ..............................................................................106 1.3. Nghiên cứu nguyên nhân, cơ chế hình thành, động lực phát triển của quá trình trượt. ..............................................................................................................................112 1.3.1. Nguyên nhân trực tiếp gây trượt trong khu vực nghiên cứu...........................112 1.3.2. Cơ chế hình thành và động lực phát triển của quá trình trượt trong khu vực nghiên cứu..................................................................................................................125 CHƯƠNG 2. CẢNH BÁO NGUY CƠ VÀ DỰ BÁO ĐỘ NGUY HIỂM CỦA HIỆN TƯỢNG TRƯỢT TẠI THỊ TRẤN CỐC PÀI, ................................................................131 2.1. Phương pháp luận về cảnh báo nguy cơ trượt cho vùng cụ thể ở tỷ lệ lớn (1:10.000). .....................................................................................................................131 2.1.1. Quy trình cảnh báo nguy cơ trượt đất. ............................................................131 2.1.2. Các yếu tố chủ yếu quyết định quá trình trượt đất. .........................................131 2.2. Xây dựng sơ đồ cảnh báo nguy cơ trượt thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần tỷ lệ 1:10.000. ........................................................................................................................132 2.2.1. XD sơ đồ mức độ trượt đất theo độ dốc, tỷ lệ 1/10.000..................................132 2.2.2. XD sơ đồ mức độ trượt đất theo loại thạch học công trình, tỷ lệ 1/10.000. ....137 2.2.3. XD sơ đồ mức độ trượt đất theo mật độ nứt nẻ của đất đá, tỷ lệ 1/10.000......140 2.2.4. Xây dựng sơ đồ mức độ trượt đất theo giá trị phân bố độ sâu mực nước ngầm, tỷ lệ 1/10.000..............................................................................................................143 2.2.5. Xây dựng sơ đồ mức độ trượt đất theo vỏ phong hóa, tỷ lệ 1/10.000..............147 2.2.6. Xây dựng sơ đồ mức độ trượt đất theo mật độ các điểm trượt, tỷ lệ 1/10.000 150 i 2.2.7. Tổng hợp, xử lý tài liệu, xây dựng sơ đồ cảnh báo nguy cơ trượt đất khu vực thị trấn Cốc Pài tỷ lệ 1/10.000........................................................................................154 2.3. Xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ trượt theo hệ số ổn định trượt tại khu vực trọng điểm thị trấn Cốc Pài tỷ lệ 1:5.000. ..............................................................................159 2.3.1. Thiết lập mạng lưới tối ưu dùng tính toán hệ số ổn định trượt trong khu vực nghiên cứu..................................................................................................................159 2.3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu đặc trưng đưa vào tính ổn định của từng ô lưới........160 2.3.3. Hiệu chỉnh điều kiện biên của môi trường.......................................................163 2.3.4. Thiết lập bản đồ dự báo trượt theo hệ số ổn định trượt tỷ lệ 1/5.000 khu vực trọng điểm thị trấn Cốc Pài. ......................................................................................164 2.4. Xây dựng bản đồ dự báo tổng hợp độ nguy hiểm trượt tại khu vực trọng điểm thị trấn Cốc Pài tỷ lệ 1:5.000. ............................................................................................170 2.4.1. Các chỉ tiêu để đánh giá độ nguy hiểm trượt...................................................170 2.4.2. Phương pháp thể hiện các chỉ tiêu chi phối độ nguy hiểm trượt trên bản đồ dự báo khu vực trọng điểm (các bản đồ thành phần). ....................................................171 2.4.3. Xây dựng bản đồ tổng hợp dự báo độ nguy hiểm trượt ở khu vực trọng điểm tỷ lệ 1:5.000 ...................................................................................................................171 2.4.4. XD BĐ dự báo mức độ rủi ro trượt khu vực trọng điểm thị trấn Côc Pài.......185 CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG QUAN TRẮC CẢNH BÁO TRƯỢT TẠI THỊ TRẤN CỐC PÀI, HUYỆN XÍN MẦN, TỈNH HÀ GIANG ..................................................................197 3.1. Cơ sở khoa học cho việc xây dựng hệ thống quan trắc dự báo tại khối trượt trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần..........................................................................197 3.1.1. Các PP quan trắc trượt đất và mục tiêu lắp đặt các thiết bị quan trắc...........197 3.1.2. Các hệ thống quan trắc trượt đất tiên tiến đã được lắp đặt. ...........................198 3.2. Hệ thống quan trắc dự báo trượt đã lắp đặt tại trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang...............................................................................................204 3.2.1. Nguyên lý chungcủa hệ thống. .........................................................................204 3.2.2. Qui trình công nghệ xây dựng hệ thống quan trắc dự báo trượt đất tại thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang...................................................................205 3.2.2.1. Lựa chọn vị trí lắp đặt trạm quan trắc và dự báo trượt ...........................205 3.2.2.2. Khoan khảo sát địa chất công trình, địa chất thủy văn tại vị trí lắp đặt các thiết bị quan trắc....................................................................................................208 3.2.2.3. Lắp đặt hai thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer).........................208 3.2.2.4. Lắp đặt và ghi đo ống vách đo chuyển vị ngang bằng các thiết bị ghi đo xách tay để xác định vị trí của mặt trượt. ..............................................................214 3.2.2.5. Lắp đặt các thiết bị đo chuyển vị ngang loại cố định trong hố khoan tại vị trí mặt trượt xác định.............................................................................................222 3.2.2.6. Lắp đặt các thiết bị đo mưa cùng hệ thống ghi đo tự động và các thiết bị điều khiển - liên lạc từ xa.......................................................................................224 3.3. Kết quả quan trắc ban đầu. ...................................................................................230 ii 3.3.1. Hệ thống thu thập số liệu.................................................................................230 3.3.2. Kết quả phân tích các số liệu quan trắc trượt. ................................................247 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG TRƯỢT TỔNG HỢP LÀM CƠ SỞ KHOA HỌC CHO LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG................................................................................................................................253 4.1. Nghiên cứu dự báo xu hướng phát triển tại thị trấn Cốc Pài..............................253 4.1.1. Hiện trạng bố trí dân cư và dự báo xu hướng phát triển dân cư của thị trấn Cốc Pài đến 2020. .............................................................................................................253 4.1.2. Dự báo xu hướng PT KT và cơ sở hạ tầng thị trấn Cốc Pài đến 2020............257 4.1.3. Định hướng phát triển nông - lâm nghiêp thị trấn Cốc Pài đến 2020.............263 4.1.4. Qui hoạch và sử dụng hợp lý thị trấn để phòng tránh trượt lở. Hạn chế sự phát triển tại các khu vực có nguy cơ trượt lở đất cao ......................................................266 4.2. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp phi công trình. ...............................................272 4.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật phục vụ công tác kiểm toán các khối trượt điển hình nơi dự định xây dựng các giải pháp chống trượt ....................................................................273 4.3.1. Hiện trạng các công trình địa phương đang áp dụng để phòng chống sạt, trượt lở và diễn biến tải trọng trong khu vực trượt lở 5 năm gần đây................................273 4.3.2. Các mô hình tính toán ổn định trượt theo ba kịch bản trạng thái vật lý của đất khác nhau...................................................................................................................276 4.3.3. Nghiên cứu đề xuất các vị trí cụ thể cần phải xử lý bằng các giải pháp công trình............................................................................................................................280 4.4. Các giải pháp công trình chi tiết nhằm ổn định trượt tại các khối trượt điển hình ở trung tâm thị trấn Cốc Pài.........................................................................................296 4.4.1. Nghiên cứu xây dựng và thiết kế giải pháp thu dẫn nước mặt ra khỏi khu vực trượt, có nguy cơ trượt...............................................................................................296 4.4.2. Nghiên cứu xây dựng và thiết kế giải pháp hệ thống kè mềm..........................306 4.4.3. Nghiên cứu xây dựng và thiết kế giải pháp tạo lớp phản áp để chắn đỡ khối trượt, cân chỉnh lại mái dốc.......................................................................................312 4.4.4. Nghiên cứu xây dựng và thiết kế giải pháp tạo thảm phủ bề mặt kết hợp hệ thống thu nước, tiêu nước thích hợp nhằm giảm thiểu quá trình ngấm nước mặt vào đất đá .........................................................................................................................319 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................................325 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................327 iii DANH MỤC BẢNG Bảng chương 1 Bảng 1. 1. Thống kê vị trí các điểm trượt lở tại thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần ..............21 Bảng 1. 2. Các dạng phá huỷ độ ổn định của sườn dốc và mái dốc....................................35 Bảng 1. 3. Phân loại trượt của ban nghiên cứu đường sá Mỹ.............................................36 Bảng 1. 4. Phân loại trượt theo tốc độ dịch chuyển ............................................................36 Bảng 1. 5. Phân chia các dạng chủ yếu của những hiện tượng trọng lực...........................37 Bảng 1. 6. (theo Lomtadze V.D.,1997 và Đỗ Tuyết bổ sung 1999) .....................................40 Bảng 1. 7. (theo F. P. Xavarensky).....................................................................................40 Bảng 1. 8. Mưa tháng (mm) tại huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang .........................................72 Bảng 1. 9. Các chỉ tiêu đất nguyên dạng tự nhiên...............................................................90 Bảng 1. 10. Các chỉ tiêu đất bão hòa nước .........................................................................90 Bảng 1. 11. Kết quả tính toán tỷ số ổn định trượt tương đối theo độ sâu mực nước ngầm, độ dốc và độ dày vỏ phong hóa ...........................................................................................93 Bảng 1. 12. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý mẫu đá................................................................95 Bảng 1. 13. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 2 ...................................................................96 Bảng 1. 14. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 3 ...................................................................98 Bảng 1. 15. Chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 dùng trong tính toán độ ổn định trượt .....................116 Bảng 1. 16. Chỉ tiêu cơ lý của lớp 3 dùng trong tính toán độ ổn định trượt .....................117 Bảng 1. 17. Các kịch bản với các chỉ tiêu cơ lý của đất khác nhau dùng trong tính toán 121 Bảng 1. 18. Tổng hợp kết quả tính hệ số ổn định theo các kịch bản khác nhau................122 Bảng 1. 19. Kết quả phân tích chỉ tiêu cơ lý mẫu đá của 2 đới phong hóa.......................128 Bảng 1. 20. Sự biến đổi chỉ tiêu cơ lý đất phong hóa khu vực thị trấn Cốc Pài khi thay đổi trạng thái đối với nước ......................................................................................................128 Bảng 1. 21. Sơ đồ phân chia hiện tượng trượt theo tuổi (theo I. V. Pôpov) ......................129 Bảng chương 2 Bảng 2. 1. Phân bố các cấp độ dốc khu vực thị trấn Cốc Pài ...........................................133 Bảng 2. 2. Phân cấp nguy cơ trượt theo độ dốc ................................................................135 Bảng 2. 3. Phân bố trượt đất trên khu vực thị trấn Cốc Pài ............................................135 Bảng 2. 4. Phân cấp mức độ trượt đất theo thạch học công trình.....................................138 Bảng 2. 5. Phân cấp mức độ trượt đất theo mật độ nứt nẻ của đất đá..............................141 Bảng 2. 6. Phân cấp mức độ trượt đất theo độ sâu mực nước ngầm ................................145 Bảng 2. 7. Phân cấp mức độ trượt đất theo độ dày vỏ phong hóa ....................................148 Bảng 2. 8. Thang điểm mức độ quan trọng của Saaty.......................................................154 Bảng 2. 9. Gán điểm đánh giá của từng hợp phần trong mỗi lớp thông tin thành phần...155 Bảng 2. 10. Nguyên tắc cho điểm đánh giá của từng hợp phần ........................................171 Bảng 2. 11. Phân cấp chịu tác động của các công trình xây dựng ...................................186 Bảng 2. 12. Gán điểm đánh giá của từng hợp phần ..........................................................186 Bảng chương 3 Bảng 3. 1. Kết quả ghi đo thiết bị quan trắc áp lực nước lỗ rỗng bằng Piezometer P1 ...212 Bảng 3. 2. Kết quả ghi đo thiết bị quan trắc áp lực nước lỗ rỗng bằng Piezomet P2.......213 Bảng 3. 3. Các thông số kỹ thuật chính của bộ ghi đo và vi xử lý CR1000.......................226 Bảng 3. 4. Số liệu thu được từ trạm quan trắc lấy đại diện từ ngày 15/09/2010 đến ngày 20/09/2010 và từ ngày 19/12/2010 đến 27/12/2010 ..........................................................231 iv Bảng chương 4 Bảng 4. 1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất dùng trong tính toán ................................................278 Bảng 4. 2. Tổng hợp các trường hợp tính toán và hệ số an toàn ......................................279 Bảng 4. 3. Nhận xét các phương pháp giữ ổn định mái dốc..............................................289 Bảng 4. 4. Các đặc trưng lưu vực tại tuyến các công trình ...............................................298 Bảng 4. 5. Lượng mưa trung bình tháng của Hà Giang (mm) ..........................................299 Bảng 4. 6. Lượng bốc hơi trung bình các tháng (mm).......................................................300 Bảng 4. 7. Kết quả tính toán lượng mưa ngày lớn nhất tại Xín Mần ................................300 Bảng 4. 8. Kết quả tính toán lưu lượng đỉnh lũ (m3/s).......................................................302 Bảng 4. 9. Chiều sâu dòng chảy trong kênh ......................................................................304 Bảng 4. 10. Bề rộng kênh...................................................................................................304 Bảng 4. 11. Các thông số chính của kênh..........................................................................305 Bảng 4. 12. Trị số góc θ để xác định mặt trượt khả dĩ trong các trường hợp góc mái dốc khác nhau...........................................................................................................................309 Bảng 4. 13. Xác định trị số Kk với các trường hợp góc dốc ..............................................310 Bảng 4. 14. Các chỉ tiêu cơ lý đất dùng trong tính toán....................................................311 Bảng 4. 15. Cao độ, chiều dài cốt và hệ số an toàn ổn định cục bộ (đứt cốt, tụt cốt) của các lớp cốt bố trí trong mái dốc ...............................................................................................311 v DANH MỤC HÌNH Hình chương 1 Hình 1. 1. Mặt cắt qua khối trượt trên sườn núi (bờ phải suối Nấm Bẩn) ..........................20 Hình 1. 2. Mặt cắt qua khối trượt khu vực Thôn Cốc Cọc-thị trấn Cốc Pài .......................26 Hình 1. 3. Mặt cắt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài .......................................................28 Hình 1. 4. Mặt cắt qua khối trượt chảy trong lớp tàn tích ở thôn Vũ Khí thị trấn Cốc Pài (tuyến B - khối trượt số 2)....................................................................................................29 Hình 1. 5. Mặt cắt qua khối trượt ở thôn Vũ Khí thị trấn Cốc Pài......................................30 Hình 1. 6. Mặt cắt qua khối trượt bờ phải S. Nấm Bẩn Thôn Na Pan,...............................31 Hình 1. 7. Mặt cắt qua khối trượt bờ phải sông Nấm Bẩn Thôn Na Pan, ...........................33 Hình 1. 8. Hiện trạng trượt lở toàn bộ thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10 000) ...................................................................................................43 Hình 1. 9. Hiện trạng trượt lở khu vục trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần tỉnh Hà Giang (Thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 5 000) ........................................................................................44 Hình 1. 10. Hiện trạng trượt lở khu vục thôn Na Pan thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần tỉnh Hà Giang (Thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5 000) ...................................................................................45 Hình 1. 11. Bản đồ địa chất thạch học công trình thị trấn Cốc Pài....................................50 Hình 1. 12. Bản đồ địa chất thạch học công trình khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài......54 Hình 1. 13. Bản đồ địa chất thạch học công trình thôn Nà Pan..........................................55 Hình 1. 14. Bản đồ phân bố đới phá huỷ trung tâm thị trấn Cốc Pài .................................58 Hình 1. 15. Bản đồ phân bố đới phá huỷ thôn Na Pan- thị trấn Cốc Pài............................59 Hình 1. 16. Bản đồ phân bố đới dập vỡ thị trấn Cốc Pài ....................................................62 Hình 1. 17. Bản đồ vỏ phong hóa và vị trí lấy mẫu vỏ phong hóa thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần................................................................................................................................63 Hình 1. 18. Vỏ phong hoá Ferosialit ...................................................................................64 Hình 1. 19. Vỏ phong hoá Sialferit ......................................................................................66 Hình 1. 20. Vỏ phong hoá Sialit...........................................................................................67 Hình 1. 21. Các mặt cắt vỏ phong hóa khu vực thị trấn Cốc Pài ........................................69 Hình 1. 22. Bản đồ độ dày vỏ phong hóa thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần .......................70 Hình 1. 23. Mưa tháng tại trạm Xín Mần thời kỳ 2000-2009..............................................73 Hình 1. 24. Biến thiên hệ số dính và góc ma sát theo độ ẩm...............................................74 Hình 1. 25. Sơ đồ khối quá trình mô hình số lan truyền ẩm................................................78 Hình 1. 26. Mưa ngày và mưa cộng dồn thời gian 22/8-7/9/2008 ......................................79 Hình 1. 27. Mưa giờ 22/8/2008 đến 7/9/2008 .....................................................................80 Hình 1. 28. Phân bố ẩm theo độ sâu 24/8-31/8 ...................................................................80 Hình 1. 29. Phân bố ẩm theo độ sâu 31/8-7/9 .....................................................................80 Hình 1. 30. Lượng nước mưa ngấm theo thời gian 23/8-7/9 ...............................................81 Hình 1. 31. Dao động mực nước tại LK8 (cạnh bệnh viện Đa khoa huyện, phía Nam UBND huyện)...................................................................................................................................85 Hình 1. 32. Quan hệ giữa khối lượng thể tích trạng thái tự nhiên và bão hoà ...................91 Hình 1. 33. Quan hệ giữa lực dính kết trạng thái tự nhiên và hiệu giữa lực dính kết trạng thái tự nhiên và trạng thái bão hoà .....................................................................................91 Hình 1. 34. Quan hệ giữa góc ma sát trong trạng thái tự nhiên và bão hoà.......................91 Hình 1. 35. Quan hệ giữa độ ổn định sườn dốc với độ sâu mực nước ngầm ......................93 Hình 1. 36. Bản đồ ĐCCT 1:5000 khu vực Na Pan...........................................................100 vi Hình 1. 37. Bản đồ ĐCCT 1:5000 khu vực thị trấn Cốc Pài.............................................101 Hình 1. 38. Bản đồ hiện trạng phân bố dân cư, công trình và hệ thống giao thông khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài.................................................................................................111 Hình 1. 39. Bản đồ hiện trạng phân bố dân cư, công trình và hệ thống giao thông thôn Nà Pan .....................................................................................................................................112 Hình 1. 40. Cấu trúc khối trượt (theo D.J. VARNES 1978)...............................................113 Hình 1. 41. Sơ đồ biểu diễn các lực tác động lên khối trượt .............................................114 Hình 1. 42: Các phương pháp tính ổn định khối trượt bằng phương pháp cân bằng giới hạn phân tích lực tác động lên các lát cắt .........................................................................115 Hình 1. 43. Kết quả tính độ ổn định mặt cắt qua bệnh viện ..............................................118 Hình 1. 44. Kết quả tính độ ổn định mặt cắt qua tượng đài-UBND huyện .......................118 Hình 1. 45. Kết quả tính độ ổn định mặt cắt qua thôn Vũ Khí - Cầu Cốc Pài ..................119 Hình 1. 46. Khối trượt trung tâm huyện Xín Mần dùng để kiểm toán ...............................122 Hình 1. 47. Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và c) lực kết dính theo chiều sâu tại lỗ khoan 2 ......................................................................................................................123 Hình 1. 48. Biểu đồ biến đổi: a) độ ẩm; b) góc ma sát trong và c) lực kết dính theo chiều sâu tại lỗ khoan 5 ......................................................................................................................124 Hình 1. 49. Sơ đồ tổng quát động lực phát triển của quá trình trượt................................130 Hình chương 2 Hình 2. 1. Biểu đồ phân bố các cấp độ dốc khu vực thị trấn Cốc Pài...............................133 Hình 2. 2. Sơ đồ phân cấp độ dốc khu vực thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 10.000) .134 Hình 2. 3. Phân bố trượt đất trên khu vực thị trấn Cốc Pài ..............................................135 Hình 2. 4. Sơ đồ mức độ trượt đất theo độ dốc khu vực thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 10.000) ...............................................................................................................................136 Hình 2. 5. Sơ đồ mức độ trượt đất theo thành phần thạch học thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10.000) ....................................................................................................................139 Hình 2. 6. Sơ đồ mức độ trượt đất theo giá trị mật độ nứt nẻ của thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10.000)................................................................................................................142 Hình 2. 7. Đồ thị mực nước ngầm hương vuông góc với suối Nậm Dần...........................144 Hình 2. 8. Sơ đồ phân bố độ sâu mực nước ngầm .............................................................144 Hình 2. 9. Sơ đồ mức độ trượt đất theo độ sâu mực nước ngầm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:10.000) ....................................................................................................................146 Hình 2. 10. Sơ đồ mức độ trượt theo chiều dày vỏ phong hóa thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần ....................................................................................................................................149 Hình 2. 11. Biểu đồ phân phối giá trị mật độ trượt lở khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang ...........................................................................................................152 Hình 2. 12. Sơ đồ mức độ trượt đất theo mật độ điểm trượt khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang ....................................................................................................153 Hình 2. 13. Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá tổng hợp (LI) khu vực thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang..........................................................................................156 Hình 2. 14. Sơ đồ cảnh báo nguy cơ trượt đất thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang .................................................................................................................................157 Hình 2. 15. Các cơ sở dữ liệu cần thiết để thành lập bản đồ ............................................160 Hình 2. 16. Mô hình sườn ổn định trong không gian ........................................................161 Hình 2. 17. Sơ đồ thể hiện dữ liệu vào và kết quả đầu ra của Sinmap..............................164 vii Hình 2. 18. Bản đồ dự báo trượt theo hệ số ổn định trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (đất đá ở trạng thái tự nhiên)......................................................................................167 Hình 2. 19. Bản đồ dự báo trượt theo hệ số ổn định trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (đất đá ở trạng thái bão hòa) ......................................................................................168 Hình 2. 20. Bản đồ dự báo trượt theo hệ số ổn định trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 5000).............................................................................................169 Hình 2. 21. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo độ dốc địa hình khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000)...............................................................................172 Hình 2. 22. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo độ sâu mực nước ngầm khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) ..................................................................173 Hình 2. 23. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số diện tích trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) .........................................................................174 Hình 2. 24. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo mật độ điểm trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000)...............................................................................175 Hình 2. 25. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số hoạt động trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) ..................................................................176 Hình 2. 26. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số ổn định trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) .........................................................................177 Hình 2. 27. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo độ dốc địa hình khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) ....................................................................................................178 Hình 2. 28. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo độ sâu mực nước ngầm khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000)..............................................................................................178 Hình 2. 29. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số diện tích trượt khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000)..............................................................................................179 Hình 2. 30. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo mật độ điểm trượt khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) .....................................................................................................179 Hình 2. 31. Bản đồ phân cấp nguy cơ trượt lở theo hệ số hoạt động trượt khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000).............................................................................................180 Hình 2. 32. Bản đồ cảnh báo nguy cơ trượt khu vực thôn Na Pan (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) ...........................................................................................................................................180 Hình 2. 33. Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá độ nguy hiểm trượt (DI) thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần ...................................................................................................................181 Hình 2. 34. Bản đồ dự báo tổng hợp độ nguy hiểm trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang (thu nhỏ từ tỷ lệ 1:5000) ..........................................182 Hình 2. 35. Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá độ nguy hiểm trượt khu vực Na Pan, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang ....................................................................................................183 Hình 2. 36. Bản đồ tổng hợp dự báo độ nguy hiểm trượt khu vực Na Pan, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang ....................................................................................................................184 Hình 2. 37. Bản đồ mật độ dân số khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài ............................187 Hình 2. 38. Bản đồ mật độ công trình khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài ......................188 Hình 2. 39. Bản đồ mật độ giao thông khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài......................189 Hình 2. 40. Bản đồ mật độ dân số khu vực thôn Na Pan...................................................190 Hình 2. 41. Bản đồ mật độ công trình khu vực thôn Na Pan.............................................191 Hình 2. 42. Bản đồ mật độ giao thông khu vực thôn Na Pan ............................................192 Hình 2. 43. Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá mức độ rủi ro (RI) ...................................193 Hình 2. 44. Bản đồ dự báo mức độ rủi ro trượt khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang (thu nhỏ từ tỷ lệ 1: 5000) ...........................................................194 viii Hình 2. 45. Biểu đồ phân phối chỉ số đánh giá mức độ rủi ro khu vực Na Pan, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang ...........................................................................................................195 Hình 2. 46. Bản đồ dự báo mức độ rủi ro trượt khu vực Na Pan, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang .................................................................................................................................196 Hình chương 3 Hình 3. 1: Mặt bằng và mặt cắt khối trượt Downie, Revelstoke British Columbia, Canada (theo Imrie & Bourne, 1983) .............................................................................................199 Hình 3. 2. Quan trắc khối trượt được gia cố bằng vải địa kỹ thuật ..................................202 Hình 3. 3. Vị trí đặt trạm quan trắc cảnh báo trượt ..........................................................206 Hình 3. 4. Mặt cắt địa chất công trình nơi đặt trạm quan trắc cảnh báo trượt ................207 Hình 3. 5. Sơ đồ cấu tạo của đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) loại dây rung .....209 Hình 3. 6. Qui trình lắp đặt đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (piezometer) loại dây rung trong hố khoan.............................................................................................................................209 Hình 3. 7. Sơ đồ thiết kế lắp đặt Piezometer đo áp lực nước lỗ rỗng................................211 Hình 3. 8. Tương tác gữa ống vách đo chuyển vị ngang và dịch trượt dưới nền đất ........215 Hình 3. 9. Mặt cắt thể hiện đầu dò đo nghiêng trong ống vách ........................................215 Hình 3. 10. Qui trình lắp đặt ống vách đo nghiêng (chuyển vị ngang) trong hố khoan....217 Hình 3. 11: Phương pháp tính toán độ lệch (A) - độ lệch lũy tích (B) trong quan trắc dịch động ngang trong ống vách bằng hệ thống đo nghiêng xách tay ......................................218 Hình 3. 12. Đồ thị dịch chuyển lũy tích ngày 04/01/2010 so với ngày 03/01/2010 hố khoan quan trắc khối trượt sau UBND huyện Xín Mần, ..............................................................219 Hình 3. 13. Đồ thị dịch chuyển lũy tích ngày 09/06/2010 so với ngày 03/01/2010 hố khoan quan trắc khối trượt sau UBND huyện Xín Mần, ..............................................................220 Hình 3. 14. Đồ thị dịch chuyển lũy tích các ngày 04/01/2010; 08/06/2010; 09/06/2010 và ngày 14/09/2010 so với ngày 03/01/2010 hố khoan quan trắc khối trượt sau UBND huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang ....................................................................................................221 Hình 3. 15. Nguyên tắc tính toán dịch chuyển và cấu tạo của hệ thống đo chuyển vị ngang loại cố định trong hố khoan...............................................................................................222 Hình 3. 16. Các giải pháp liên lạc giữa bộ ghi đo tự động với máy tính quản lý số liệu..227 Hình 3. 17. Sơ đồ hệ thống liên lạc giữa bộ ghi đo tự động với máy tính quản lý số liệu bằng mô-đem điện thoại và đường dây điện thoại ............................................................228 Hình 3. 18. Sơ đồ trạm quan trắc cảnh báo trượt tại thị trấn Côc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang............................................................................................................................230 Hình 3. 19. Biểu đồ lượng mưa theo giờ từ ngày 17/09/2010 đến ngày 27/10/2010 .......248 Hình 3. 20. Biểu đồ lượng mưa theo ngày từ ngày 11/11/2010 đến ngày 27/12/2010......248 Hình 3. 21. Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu 7,8m được đo bằng Piezometer 1 từ ngày 17/09/2010 đến ngày 27/10/2010..............................................................................249 Hình 3. 22. Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu 18,2m được đo bằng Piezometer 2 từ ngày 17/09/2010 đến ngày 27/10/2010..............................................................................249 Hình 3. 23. Biểu đồ tương quan áp lực nước lỗ rỗng giữa Piezometer 1 và Piezometer 2 từ ngày 17/09/2010 đến ngày 27/10/2010..............................................................................250 Hình 3. 24. Đồ thị mưa giờ và áp lực nước lỗ rỗng ..........................................................251 Hình 3. 25. Tương quan giữa áp lực nước lỗ rỗng ở hai độ sâu khác nhau (15/9/201023/12/2010)........................................................................................................................251 ix Hình chương 4 Hình 4. 1. Xác định kích thước "khối trượt" trung tâm huyện Xín Mần-Phương pháp tính Bishop-Hệ số an toàn Fs=1.566 ........................................................................................279 Hình 4. 2. Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc..............................................................281 Hình 4. 3. Các dạng thi công thường gặp trong P/p Thoát nước ......................................282 Hình 4. 4. Hình ảnh mặt thoát nước của mái dốc trên đường thuộc vịnh Runswick, một làng ven biển ở Yorkshire, Anh..........................................................................................282 Hình 4. 5. Mô hình của phương pháp vải địa kỹ thuật với 3 lớp vải. ................................283 Hình 4. 6. Lưới địa kỹ thuật gia cường (Geogrids) ...........................................................284 Hình 4. 7. Phương pháp cọc bản .......................................................................................284 Hình 4. 8. Phương pháp cân chỉnh mái dốc ......................................................................285 Hình 4. 9. Phương pháp gia cường mái dốc bằng hàng cọc .............................................286 Hình 4. 10. Phương pháp neo trong đất ............................................................................287 Hình 4. 11. Cỏ vetiver được trồng thành công ở huyện Củ Chi, TP.HCM........................287 Hình 4. 12. Phương pháp sử dụng tường chắn..................................................................288 Hình 4. 13. Phương pháp sử dụng tổng hợp......................................................................289 Hình 4. 14. Mô phỏng giải pháp xử lý khối trượt trung tâm bằng tường chắn trọng lựcTrường hợp tính: Công trình vận hành trong điều kiện bình thường................................294 Hình 4. 15. Kết quả tính ổn định khối trượt trung tâm huyện dùng giải pháp tường chắn trọng lực.............................................................................................................................294 Hình 4. 16. Kích thước sơ bộ của tường chắn ...................................................................295 Hình 4. 17. Bố trí cốt trong tường đất ...............................................................................296 Hình 4. 18. Diện tích phân lưu và tuyến kênh dự kiến các khu vực sạt lở.........................298 Hình 4. 19. Dốc nước và tiêu năng cuối dốc .....................................................................305 Hình 4. 20. Bậc nước trên kênh tách nước ........................................................................305 Hình 4. 21. Tiêu năng cuối kênh tách nước.......................................................................306 Hình 4. 22. Trên bề mặt tường cũng có thể trồng cỏ để tạo cảnh quan môi trường .........307 Hình 4. 23. Sơ đồ cấu tạo tường đất có cốt vải địa kĩ thuật có đầu vải cuốn lên làm mặt tường và kết cấu bảo vệ dạng bản góc ..............................................................................307 Hình 4. 24. Sơ đồ xác định lực kéo neo Tkéo ......................................................................309 Hình 4. 25. Phương pháp đắp đất ở chân mái dốc............................................................313 Hình 4. 26. Phương pháp cân chỉnh mái dốc ....................................................................314 Hình 4. 27. Mái dốc hiện trạng..........................................................................................315 Hình 4. 28. Kiểm tra ổn định cục bộ mái dốc sau uỷ ban nhân dân huyện Xín Mần, tại khu vực sạt lở 2.........................................................................................................................315 Hình 4. 29. Kiểm tra ổn định cục bộ tại vị trí số 2, hệ số an toàn ổn định Fs=1.522, phương pháp tính Bishop, trường hợp tính: Mưa kéo dài .................................................316 Hình 4. 30. Kiểm tra ổn định cục bộ tại vị trí số 3, hệ số an toàn ổn định Fs=1,828, phương pháp tính Bishop, trường hợp tính: Mưa kéo dài .................................................317 Hình 4. 31. Kiểm tra ổn định tổng thể khối trượt trung tâm huyện Xín Mần ....................317 Hình 4. 32. Kiểm tra ổn định tổng thể khối trượt trung tâm huyện Xín Mần ....................318 Hình 4. 33. Trường hợp mực nước ngầm cao....................................................................323 Hình 4. 34. Phương án 1: Cao trình đặt ống ở cao trình 450, cao trình 465, cao trình 475 khoan ngang ống vào mái dốc, chiều dài ống tiêu nước 20 m. .........................................323 x DANH MỤC ẢNH Ảnh chương 1 Ảnh 1. 1. trượt đất trong vỏ phong hóa (đá phiến sét) trên sườn thung lũng phía bờ phải suối Nấm Dẩn ......................................................................................................................20 Ảnh 1. 2. Trượt lở trong vỏ phong hoá đầu thôn Cốc Cộc (ảnh Bùi Văn Thơm) ................25 Ảnh 1. 3a. Trượt lở tại khu vực đài tưởng niệm ..................................................................27 Ảnh 1. 4a. Khối trượt tại thôn Vũ Khí đầu cầu Cốc Pài......................................................29 Ảnh 1. 5. trượt đất hỗn hợp trong vỏ Phong hoá (3) ...........................................................30 Ảnh 1. 6a. trượt đất trên sườn phải của suối Nấm Bẩn .......................................................31 Ảnh 1. 7. Trượt đất bờ trái suối Nấm Bẩn (ảnh Bùi Văn Thơm) .........................................33 Ảnh 1. 8. Đá vôi ε2 hg2 bị dập vỡ và xiết ép trên đường Cốc Pài - Nàn Ma, Điểm CPB 9. 51 Ảnh 1. 9. Cấu tạo phân lớp của đá vôi ε2 hg2 trên đường liên thôn Nà Pan - Cốc Pài tại điểm lộ CPA 80 ....................................................................................................................51 Ảnh 1. 10. Hố thu nước mặt tại thôn Na Pan ......................................................................86 Ảnh 1. 11. Khối trượt phía bắc thị trấn gần cầu treo Cốc Pài ............................................87 Ảnh 1. 12. Khối trượt điển hình sau UBND huyện chuyển dịch khoảng 1,0 m từ năm 2005 tới năm 2010 ......................................................................................................................120 Ảnh 1. 13. Đá phiến phong hóa nứt nẻ mạnh ....................................................................126 Ảnh 1. 14. Đá phiến phong hóa trung bình .......................................................................126 Ảnh chương 3 Ảnh 3. 1. Quang cảnh thị trấn Cốc Pài nhìn từ xa ............................................................206 Ảnh 3. 2. Lắp đặt cảm biến đo chuyển vị ngang cố định ...................................................223 Ảnh 3. 3. Kiểm tra hệ thống quan trắc cảnh báo trượt......................................................229 Ảnh 3. 4. Trạm quan trắc cảnh báo trượt tại thị trấn Cốc Pài, huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang .................................................................................................................................230 Ảnh chương 4 Ảnh 4. 1. Kiểu kè xếp rọ đá chống trượt sạt cục bộ...........................................................273 Ảnh 4. 2. Kè đá xây chít mạch bảo vệ mái dốc bị sạt (Ảnh chụp ngày 23/7/2010-Nguyễn Viết Sỹ- Phòng NN và PTNT huyện Xín Mần) ...................................................................274 Ảnh 4. 3. Kè đá xây chít mạch bảo vệ mái dốc bị sạt (Ảnh chụp ngày 23/7/2010-Nguyễn Viết Sỹ- Phòng NN và PTNT huyện Xín Mần) ...................................................................275 Ảnh 4. 4. Kè đá xây trọng lực tại Km3-Thị trấn Cốc Pài ..................................................275 Ảnh 4. 5. Kết cấu kè đá xây trọng lực bị phá hoại, hoàn toàn mất tác dụng.....................276 Ảnh 4. 6. Đỉnh khối trượt sau UBND huyện, khối đất chuyển vị khoảng 1,5 m so với ban đầu .....................................................................................................................................276 Ảnh 4. 7. Hệ thống tường chắn tại Km3-đầu cầu Cốc Pài ................................................291 Ảnh 4. 8. Hệ thống kè đá xây bị sạt ...................................................................................292 xi MỞ ĐẦU Xuất xứ của đề tài : Từ những năm 2000, hiện tượng trượt đã xảy ra ở thị trấn Cốc Pài, tại đây xuất hiện nhiều khe nứt trượt phát triển theo phương á kinh tuyến. Vào mùa mưa năm 2007- 2008, hiện tượng trượt phát triển mạnh mẽ. Đặc biệt, trung tâm huyện lỵ Xín Mần, khu nhà UBND huyện và nhà làm việc của các phòng ban nằm trên một khối trượt lớn có chiều dài 350- 500m, chiều rộng 150- 200m. Nhiều nhà dân, đường giao thông và đài tưởng niệm nằm trên khối trượt này đều bị nứt và biến dạng nghiêm trọng. Người dân ở thị trấn Cốc Pài rất hoang mang, không yên tâm sản xuất, định canh, định cư. Trong thời gian gần đây, các hoạt động xây dựng cơ sở hạ tầng và xây dựng cơ bản phát triển mạnh mẽ càng làm gia tăng hiện tượng trượt trong khu vực, ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển kinh tế - xã hội của địa phương. Trước nguy cơ trượt nghiêm trọng ở trung tâm Huyện Lỵ Xín Mần, trong chuyến công tác tại huyện Xín Mần Phó Thủ tướng Chính phủ Trương Vĩnh Trọng đã có ý kiến chỉ đạo về việc xử lý sạt, trượt đất khu vực trung tâm huyện lỵ Xín Mần, Hà Giang; Ngày 31/3/2009, Thủ tướng Chính phủ đã ký Nghị định 11/NĐ-CP thành lập thị trấn Cốc Pài trên cơ sở xã Cốc Pài cũ với diện tích 1647,38 ha và 3969 nhân khẩu. Đáp ứng yêu cầu phát triển của thị trấn, việc xử lý trượt đất khu vực trung tâm thị trấn là yêu cầu cấp bách đối với địa phương. Tuy nhiên để đưa ra được các giải pháp hợp lý đòi hỏi phải có cơ sở khoa học đánh giá đúng mức độ nguy hiểm của trượt thị trấn nhằm đưa ra các giải pháp phù hợp với thực tế, đạt hiệu quả kinh tế - xã hội và phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại do tai biến gây ra. 1 Chính vì lẽ đó Bộ Khoa học và Công nghệ đề xuất đề tài KHCN: “Nghiên cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt lở và xây dựng giải pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang” và giao cho Chương trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nước “Khoa học và công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên”. Mã số KC.08/06-10 tổ chức thực hiện. Văn phòng các Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước, Ban Chủ nhiệm Chương trình KC.08/06-10 đã ký hợp đồng với Viện Địa chất - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam để thực hiện đề tài “Nghiên cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt lở và xây dựng giải pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang”. Căn cứ đề xuất nhiệm vụ nghiên cứu: - Công văn số 2814/BNN-ĐĐ ngày 17/9/2008 của Bộ Nông nghiệp và PTNT báo cáo Thủ tướng Chính phủ về xử lý sạt, trượt đất khu vực trung tâm huyện lỵ Xín Mần, Hà Giang; - Công văn số 2837/UBND-NLN ngày 22/9/2008 của UBND tỉnh Hà Giang đề nghị chủ trương lập dự án về xử lý sạt, trượt đất khu vực trung tâm huyện lỵ Xín Mần, Hà Giang; - Công văn số 7360/VPCP-KTN ngày 30/10/2008 của Văn phòng Chính phủ thông báo ý kiến của Phó Thủ tướng Nguyễn Sinh Hùng về Dự án xử lý sạt, trượt đất khu vực trung tâm huyện lỵ Xín Mần, Hà Giang; - Quyết định số 1287/QĐ- BKHCN ngày 16/07/2009 của Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ về việc tổ chức phê duyệt tổ chức, cá nhân trùng tuyển chủ trì thực hiện đề tài năm 2009-2010, thuộc Chương trình “Khoa học và công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên”. Mã số KC.08/06-10. - Quyết định số 1718/QĐ- BKHCN ngày 24/8/2009 của Bộ trưởng Bộ 2 Khoa học và Công nghệ về việc phê duyệt kinh phí các đề tài cấp Nhà nước bắt đầu thực hiện năm 2009 thuộc Chương trình “Khoa học và công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai, bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên”. Mã số KC.08/06-10. Mục tiêu tổng quát của đề tài: 1. Xác định nguyên nhân và dự báo độ nguy hiểm của các kiểu trượt lở với nguồn gốc và cơ thức khác nhau. 2. Xây dựng các giải pháp phòng chống trượt lở tổng hợp và riêng biệt, cụ thể, chi tiết làm cơ sở khoa học cho lập dự án đầu tư đảm bảo phát triển bền vững. Mục tiêu cụ thể: + Xác định chính xác đặc điểm địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực trung tâm thị trấn Cốc Pài. Nghiên cứu, xác định nguyên nhân gây nên hiện tượng trượt lở ở khu vực này. Dự báo độ nguy hiểm trượt ở khu vực trung tâm hành chính của huyện. + Xây dựng các giải pháp và thiết kế sơ bộ các công trình phòng chống trượt cho khu vực. Đối tượng và địa bàn nghiên cứu: Đề tài triển khai trên toàn thị trấn Cốc Pài, trong đó chú trọng vào khu vực trọng điểm thị trấn nơi tập trung cơ quan huyện, khu vực dân cư và các công trình kinh tế-xã hội khác. Đây cũng là đầu mối giao thông đi các xã và các huyện lân cận. Mặc dù được quy hoạch là thị trấn nhưng phần lớn diện tích xã Cốc Pài cũ là vùng đất trống đồi núi trọc không có dân cư (chủ yếu là vùng núi đá vôi của hệ tầng Hà Giang trên (ε1 hg2), vùng này ít bị trượt. Diện tích còn lại không lớn lắm chủ yếu là các loại đá phiến của hệ tầng Hà Giang dưới (ε1hg1), 3 phân bố ở trung tâm hành chính thị trấn (thôn Vũ Khí, thôn Cốc Pài và thôn Cốc Cọc), ở phía Tây - Tây Nam thị trấn (thôn Nà Pan) nơi thường xuyên có nguy cơ bị trượt. Với những đặc điểm như thế, mức độ nghiên cứu khu vực trung tâm hành chính thị trấn (3km2) và khu vực thôn Nà Pan (~2 km2)(gọi tắt là khu vực trọng điểm) thể hiện trên các bản đồ ở tỷ lệ 1:5.000. Còn mức độ nghiên cứu cho toàn thị trấn thể hiện trên các sơ đồ ở tỷ lệ 1:10.000. Tính cấp thiết: Trước nguy cơ trượt lở đe dọa khu vực hành chính và khu trung tâm thị trấn Cốc Pài, cần sớm triển khai các biện pháp xử lý để phòng tránh trượt lở , bảo vệ công trình. Cần có cơ sở khoa học để triển khai các giải pháp xử lý hiệu quả và không lãng phí kinh phí của ngân sách. Vì thế, đề tài “Nghiên cứu đánh giá và dự báo chi tiết hiện tượng trượt lở và xây dựng giải pháp phòng chống cho thị trấn Cốc Pài huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang” được đặt ra nhằm cung cấp các số liệu, cũng như cơ sở khoa học cho việc xây dựng các công trình xử lý trượt là việc làm rất cấp thiết và có ý nghĩa thực tế. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Cung cấp cơ sở khoa học cho việc lập dự án xử lý các khối trượt trong Trung tâm thị trấn. - Nâng cao trình độ nhận biết và quản lý tai biến cho cán bộ địa phương. - Đã đóng góp các ý kiến về các giải pháp xử lý sạt, trượt ở Trung tâm huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang theo đề nghị của UBND Tỉnh Hà Giang Tổng quan tình hình nghiên cứu: Ngoài nước: Trong những năm gần đây, hiện tượng trượt lở phát triển mạnh. Trượt lở không còn là các sự cố môi trường đơn lẻ mà nó đã trở thành một dạng tai 4 biến địa chất. Sức tàn phá, hậu quả để lại của nó đã khiến chính phủ của nhiều nước phải có những quốc sách để đối phó với dạng tai biến này. Vì vậy, nghiên cứu dự báo phòng tránh giảm thiểu thiệt hại do tai biến trượt-lở gây ra đã trở thành mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới. Tại hội nghị Châu Á về Cơ học Đất và Địa kỹ thuật Công trình ở Seoul-Hàn Quốc (8/1999) đã có một tiểu ban chuyên đề về phòng tránh thiên tai bảo vệ mái dốc, bảo vệ trượt lở bờ sông và chống động đất. Trong những thập kỷ tới việc phòng tránh trượt-lở mái dốc, trượt lở bờ sông, bờ biển sẽ là một thách thức lớn với các nhà khoa học Địa kỹ thuật và địa chất. Sự ổn định của sườn dốc, mái dốc hoặc khả năng trượt của chúng phụ thuộc trực tiếp vào góc nghiêng của mái dốc, độ bền của đất đá cấu tạo nên mái dốc, áp lực nước thủy động và thủy tĩnh trong mái dốc và các yếu tố gián tiếp làm thay đổi giá trị của ba đại lượng trực tiếp nêu trên. Tổ hợp giải pháp phòng chống trượt hiệu quả là phải loại bỏ được hoàn toàn hoặc làm suy yếu các nguyên nhân trực tiếp gây trượt, kết quả cuối cùng là dịch chuyển trượt giảm dần và dừng hẳn. Các công trình nghiên cứu trượt-lở ở các nước trên thế giới đã bắt đầu từ nhiều năm trước và phát triển không ngừng. Đến nay đã thu được nhiều thành tựu. Thực tế, các công trình nghiên cứu đều đề cập đến các phương pháp tiếp cận bản chất của hiện tượng trượt lở để từ đó tìm ra nguyên nhân trực tiếp và đề xuất các giải pháp phòng chống nhằm hạn chế thiệt hại do trượt lở gây ra. Trong công tác cảnh báo tai biến trượt lở, nhiều nước trên thế giới đã có những Quốc sách nhằm giảm thiểu thiệt hại của trượt lở, như xây dựng chiến lược quốc gia giảm nhẹ tai biến trượt - lở, xây dựng bản đồ nguy cơ trượt lở của các khoảnh, khu, vùng và lãnh thổ. Cách thể hiện của bản đồ có khác nhau, xong nội dung của bản đồ đều phản ánh khả năng có thể bị trượt lở của các vùng, khu, khoảnh, với mức độ khác nhau để phục vụ cho công tác qui hoạch phát triển lãnh thổ. Tùy theo diện tích vùng nghiên cứu và tỷ lệ của bản đồ yêu cầu mà các chỉ tiêu lựa chọn đưa vào xem xét có khác nhau. Các 5 chỉ tiêu này là những yếu tố gián tiếp tác động lên ba đại lượng trực tiếp gây trượt, đó là góc nghiêng của mái dốc, độ bền của đất đá cấu tạo nên mái dốc, áp lực nước thủy động và thủy tĩnh trong mái dốc. Nước Mỹ trong năm 2000 đã xây dựng “Chiến lược quốc gia 10 năm giảm nhẹ tai biến trượt - lở”. Mỗi năm dự chi cho chiến lược này là 20 triệu USD. Một trong 9 nội dung của chiến lược này là: “Nghiên cứu phát triển sự hiểu biết chính xác những quá trình trượt lở và cơ thức của chúng”. Trung Quốc đã thành lập bộ bản đồ tai biến môi trường toàn quốc. Hiện nay đang tích cực thành lập các bản đồ tai biến môi trường, trong đó có bản đồ trượt - lở cho từng tỉnh và từng khu vực quan trọng. Nước Nga có nhiều kinh nghiệm trong nghiên cứu trượt - lở. Gần đây họ đã thành lập một loạt các bản đồ đánh giá dự báo, phân vùng tai biến môi trường cho toàn quốc và xuất bản một hệ các tác phẩm rất có giá trị, tổng kết nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường nói chung và trượt - lở nói riêng. Họ đã đưa ra một loạt cách đánh giá định lượng các đặc trưng nguy hiểm của trượt - lở, đánh giá trực tiếp và gián tiếp, khắc phục những nhược điểm trong monitoring trực tiếp và lâu dài những tai biến này. Họ cũng đưa ra cách vẽ bản đồ và phân vùng trượt - lở mới. Tuy nhiên, người ta vẫn cho rằng trong nghiên cứu trượt - lở còn nhiều vấn đề lý thuyết cũng như phương pháp chưa được giải quyết, đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu và phát triển. Dự báo trượt đất cho từng vị trí cụ thể thường dựa trên hệ thống các thiết bị quan trắc liên tục lắp đặt tại vị trí khối trượt. Các kỹ thuật quan trắc dự báo bao gồm sử dụng các phương pháp: đo chuyển vị trên mặt đất; đo chuyển vị của đất đá dưới các độ sâu khác nhau trong hố khoan; đo áp lực nước lỗ rỗng trong đất; đo sóng âm; do dao động; rađa định hướng, ghi hình ...... 6 Các số liệu thu thập bởi các thiết bị lắp đặt trên hiện trường có thể được ghi đo định kỳ bằng các máy ghi đo xách tay hoặc bằng hệ thống ghi đo tự động, liên tục sau đó được truyền đi xa tới các trạm quan trắc trung tâm để theo dõi, xử lý và đưa ra các tín hiệu báo động kịp thời. Tại các nước phát triển và một số nước trong khu vực như Mỹ, Canađa, Anh, Pháp, Nga, New Zealand, Hồng Kông, Đài Loan việc quan trắc trượt đất đã được tiến hành từ hai thập kỷ nay. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hầu hết các công tác quan trắc đã được tự động hoá để có thể phát hiện và đưa ra các cảnh báo các sự cố một cách chính xác và kịp thời và đã góp phần không nhỏ để giảm thiểu thiệt hại về tính mạng và tài sản do tai biến trượt đất gây ra. Hệ thống quan trắc dịch chuyển trượt tự động có thể dự báo được chính xác các dịch chuyển mang tính phá hủy. Một điều quan trọng hơn là hệ thống quan trắc còn đánh giá được tính hiệu quả của các công trình phòng chống trượt giúp các nhà thiết kế có những chỉnh sửa bổ xung cho phù hợp với thực tế. Để xác định độ ổn định trượt dùng trong dự báo ở các mái dốc riêng biệt người ta đã đề xuất nhiều phương pháp tính với các mô hình và điều kiện khác nhau. Ngay từ năm 1850 đến 1870, trong khi xây dựng kênh đào ở Pháp, nhà khoa học Pháp Collin đã đưa ra kết luận mặt trượt có dạng gần như một cung tròn và ông đã kiến nghị sử dụng nguyên lý mặt trượt cung tròn để tính toán dự báo trượt. Năm 1862 Rankine cho rằng sức kháng trượt trong khối đất là do ma sát và lực dính giữa các hạt, lực kết dính giảm dần theo thời gian. Do vậy, độ ổn định lâu dài của mái dốc được quyết định bởi ma sát giữa các hạt. Năm 1916, hai kỹ sư Thụy Điển là Petterson và Hultin đã xây dựng phương pháp tính toán ổn định trượt bằng phương pháp cung tròn ma sát gọi là “phương pháp Thụy Điển”. Năm 1918 Fellenius tổng hợp ý tưởng của Hellan và phương pháp của Petterson và Hultin. Ông đã phát triển phương 7