Khảo sát công trình vùng trượt lở đất

Do vị trí địa lý, khí hậu và đặc điểm địa hình, địa chất, các tỉnh miền núi phía bắc luôn chịu ảnh hưởng của nhiều loại thiên tai, nhất là mưa lớn gây lũ quét và trượt lở đất. Khi bắt buộc phải xây dựng công trình tại khu vực có nguy cơ trượt lở đất, công tác khảo sát hiện trường ban đầu là rất quan trọng, nó quyết định đến các giải pháp thiết kế công trình.

I. Một số khái niệm về trượt lở đất

1. Trượt lở đất:

Trượt lở đất là hiện tượng đá, đất hay mảnh vỡ trượt trên độ dốc do trọng lực, xảy ra nơi có địa hình dốc.

Trượt lở đất xảy ra nhiều ở các sườn đồi núi dốc, đường giao thông, hệ thống đê đập, các bờ mỏ khai thác khoáng sản, các hố đào xây dựng công trình... Đây là loại hình tai biến thường có qui mô từ trung bình tới lớn, phạm vi phát triển rộng, diễn biến từ rất chậm (2- 5cm/năm) gây chủ quan cho con người, tới cực nhanh (lớn hơn 3m/s) làm cho con người không đối phó kịp. Đất đá trượt lở từ vài chục vạn m³ tới 1 - 2 triệu m³, trườn đi xa tới 0,5 - 1 km, đủ lớn để chặn dòng sông suối, dòng nước, tạo nên lũ quét nghẽn dòng, đặc biệt nguy hiểm cho các cụm dân cư ở hạ du.

2. Nguyên nhân gây ra trượt lở đất:

Mặc dù tác dụng của trọng lực là yếu tố chính gây ra trượt lở đất, còn có các yếu tố chi phối khác tác động đến trạng thái ổn định của độ dốc ban đầu. Sự thay đổi trạng thái ổn định của độ dốc có thể do một số yếu tố gây nên một cách đơn lẻ hay kết hợp, các yếu tố gây ra trượt lở đất như:

- Do độ dốc của sườn hoặc mái bị tăng lên; 

- Độ bền đất giảm (do ướt, giảm độ chặt, phá huỷ kết cấu, vv.); 

- Áp lực thuỷ tĩnh và thuỷ động lên đất, gây ra biến dạng thấm;

- Biến đổi trạng thái ứng suất trong đất;

- Những tác động bên ngoài (chất tải lên sườn và mái dốc, lên cận đỉnh sườn; dao động địa chấn và vi địa chấn, vv.);

- Ngoài ra, còn các tác động của con người như: phá rừng, trồng trọt, và xây dựng như: rung động từ máy hoặc giao thông, dùng vật liệu nổ, các công trình điều chỉnh mái dốc hoặc chất tải thêm trên mái dốc, trong các tầng đất nông, khi loại bỏ lớp thực vật mà chúng có vai trò liên kết giữa lớp đất phủ và đá gốc.

Những nguyên nhân khiến cho trượt lở phát triển bao gồm: đặc điểm khí hậu ở khu vực; chế độ thuỷ văn của các bồn nước và sông; địa hình; cấu trúc địa chất của sườn hoặc mái dốc; vận động kiến tạo mới và hiện đại, hiện tượng địa chấn; điều kiện địa chất thuỷ văn; sự phát triển các quá trình địa chất ngoại sinh kèm theo; đặc điểm tính chất cơ - lí của đất; hoạt động kinh tế của con người.

3. Đặc tính của trượt lở đất:

Vì trượt lở đất là các chuyển động khối như trượt đất và đá đổ, là quá trình xắp xếp lại của môi trường nên đó là một trong những nhân tố tai biến tự nhiên luôn tiềm ẩn trong các khu vực có năng lượng địa hình lớn. Chuyển động khối liên quan đến rất nhiều yếu tố của tự nhiên như: động đất, lượng mưa, nước ngầm, độ dốc, địa hình, tính chất cơ lý của đất đá lớp bề mặt phủ… Chuyển động khối trở nên hiểm họa khi nó ảnh hưởng đến các hoạt động của con người.

Mặc dù tác dụng của trọng lực là yếu tố chính gây ra trượt lở đất, còn có các yếu tố chi phối khác tác động đến trạng thái ổn định của độ dốc ban đầu. Sự thay đổi trạng thái ổn định của độ dốc có thể do một số yếu tố gây nên, một cách đơn lẻ hay kết hợp. Thông thường, các yếu tố tiên quyết tạo nên các điều kiện dưới bề mặt mà làm cho khu vực có độ dốc dễ bị trượt lở, trong khi trượt lở đất thực tế thường đòi hỏi một kích hoạt trước khi bị tách ra. Hiện tượng trượt lở đất xuất hiện trong một thời gian dài và được nghiên cứu rất nhiều. Có nhiều công cụ, phương pháp có thể hỗ trợ cảnh báo cho người dân sinh sống trong những khu vực có khả năng xuất hiện trượt lở đất. Hiểm họa trượt lở đất ngày càng gây thiệt hại lớn về sinh mạng và của cải vật chất.

II. Phương pháp khảo sát công trình vùng có nguy cơ trượt lở đất

Để xây dựng công trình tại các khu vực có nguy cơ trượt lở đất thì công tác khảo sát hiện trường là rất quan trọng, công tác này phải cung cấp đủ thông tin để đưa ra giải pháp thiết kế phù hợp. Có sáu nhóm đặc điểm hiện trường cần khảo sát nắm thông tin gồm: địa hình, lớp tải nặng bề mặt, diễn biến địa chất của sườn dốc, thạch học và cấu trúc đá gốc, thủy văn, thảm thực vật.

Khảo sát hiện trường với các yêu cầu: khảo sát toàn diện hiện trường để thiết lập một mô hình địa kỹ thuật và xác định các quá trình địa mạo học, kiểm tra khu đất xây dựng và khu vực xung quanh bao gồm cả việc thiết lập bản đồ đặc điểm địa mạo, xác định lớp đất dưới bề mặt, đánh giá mực nước ngầm và ứng phó khi xảy ra mưa lớn, chuẩn bị bản vẽ mặt cắt các lớp đất để thể hiện mô hình địa kỹ thuật của các điều kiện khu đất xây dựng và trong đó trượt lở có thể được xác định, tính toán tốc độ quá trình hình thành sườn dốc, xác định các dạng trượt lở, vị trí trên mô hình địa kỹ thuật và nếu cần có thể khảo sát kỹ hơn để xác định đúng hơn mô hình, sự trượt lở, tần suất hay giải pháp ổn định đất nhằm kiểm soát rủi ro.

Các bước khảo sát hiện trường bao gồm:

- Các công việc ban đầu (nghiên cứu tài liệu lưu trữ, tham dò địa hình, trao đổi với cư dân địa phương, mô hình địa chất công trình sơ bộ);

- Khảo sát trượt lở đất (lập bản đồ địa chất công trình, các mặt cắt ngang và cắt dọc, lỗ khoan, hố thăm, mẫu đất đá, kiểm tra thử ngiệm tại hiện trường và địa vật lý, kiểm tra thử ngiệm tại PTN);

- Độ sâu đứt gãy bề mặt;

- Theo dõi (theo dõi biến dạng, đặc điểm địa chất thủy văn, mức nước ngầm , đo ứng suất, các phương pháp gián tiếp- địa vật lý);

- Các phương pháp chẩn đoán (chẩn đoán không gian, chẩn đoán cơ chế và quy mô sự cố, chẩn đoán thời gian).

Từ việc khảo sát, thu thập số liệu hiện trường cùng với các phương pháp phân tích, đánh giá, kết quả của công tác khảo sát vùng trượt lở được thể hiện:

- Lập bản đồ trượt lở đất: là bước bắt buộc đối với bất cứ công việc khảo sát trượt lở đất nào nhằm mục đích phân vùng nhạy cảm trượt lở đất. Bản đồ địa mạo thống kê trượt lở nên được lập cho các khu vực rộng lớn, thậm chí cho toàn quốc thông qua việc sử dụng các phương pháp và công cụ lập bản đồ phù hợp.

- Phân vùng nhạy cảm trượt lở đất: Bản đồ và các mô hình nhạy cảm trượt lở đất cần được lập cho các khu vực lớn (tỉnh, vùng) với việc sử dụng các phương pháp phù hợp, có cơ sở khoa học. Ở những nơi thông tin địa mạo, môi trường không có hoặc chất lượng không đảm bảo cho việc chuẩn bị mô hình nhạy cảm tin cậy hoặc ở những nơi mô hình nhạy cảm không thể đánh giá định lượng có lẽ việc quy hoạch đất nên dựa vào mẫu đơn giản hơn của ca-ta-lô trượt lở đất hơn là sử dụng những mô hình nhạy cảm thiếu tin cậy.

- Đánh giá hiểm họa trượt lở đất: Xác định mang tính định lượng hiểm họa trượt lở đất là một việc tương đối khó khăn. Để kiểm chứng khả năng xảy ra trượt lở đất về mặt không gian, khuyến nghị áp dụng quy trình và cách kiểm nghiệm dùng trong phân vùng nhạy cảm. Tiêu chí đánh giá chất lượng đánh giá hiểm họa được phát triển trên cơ sở tiêu chí sử dụng cho phân loại chất lượng phân vùng nhạy cảm

- Đánh giá rủi ro trượt lở đất: Đánh giá rủi ro trượt lở đất cần được thực hiện định tính và định lượng ở cấp địa phương, vùng và toàn quốc. Cần khá nhiều nguồn lực cho việc thiết lập ca-ta-lô lịch sử và hậu quả các vụ trượt lở đất.

(Tác giả: ThS. Phạm Quang Anh)