Tải bản đầy đủ (.pdf) (142 trang)

Nghiên cứu giải pháp chống sạt lở mái thượng lưu nhà máy thủy điện đăk pring

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.22 MB, 142 trang )

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


NGUYỄN LÊ THUẬN

C
C

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ MÁI

R
L
T.

THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING

DU

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng – Năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


NGUYỄN LÊ THUẬN


C
C

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ MÁI

R
L
T.

THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING

DU

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: 8580202

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN VĂN HƯỚNG

Đà Nẵng – Năm 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả tính tốn đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn


Nguyễn Lê Thuận

C
C

DU

R
L
T.


LỜI CẢM ƠN
Qua quá trình nỗ lực phấn đấu học tập và nghiên cứu của bản thân cùng với sự
giúp đỡ tận tình của các thầy cơ giáo Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng và
các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu giải pháp chống sạt lở mái
thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring” đã được tác giả hồn thành.
Để có được thành quả này, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGSTS. Nguyễn Văn Hướng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thơng tin khoa
học cần thiết trong q trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy
giáo, cô giáo Khoa Xây dựng Thủy lợi - Thủy điện của trường Đại học Bách khoa - Đại
học Đà Nẵng đã giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện
luận văn.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và
kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu
sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành, giúp tác giả
hoàn thiện hơn đề tài của luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!

R
L

T.

C
C

DU


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
TÓM TẮT
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU......................................................................................1
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .........................................................1
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU......................................................................................2

C
C

5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................2

R
L
T.


6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ..............................................................2
7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN ..........................................................................................2

DU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC .............................................3
1.1. HIỆN TƯỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ TÁC HẠI CỦA SẠT LỞ ......3
1.2. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC .............................5
1.2.1. Độ dốc của sườn dốc .............................................................................................5
1.2.2. Giảm độ bền của đất đá sườn dốc..........................................................................6
1.2.3. Tác động của lực thủy tỉnh, thủy động ..................................................................7
1.2.4. Sự thay đổi trạng thái ứng suất ở sườn dốc do giỡ tải hoặc gia tải .......................9
1.3. LÝ THUYẾT VỀ THẤM .....................................................................................10
1.3.1. Định luật cơ bản về thấm..................................................................................... 10
1.3.2. Phương trình vi phân của dịng thấm và nhiệt độ................................................11
1.3.3. Phương trình phần tử hữu hạn của dòng thấm....................................................13
1.4. CÁC GIẢ THIẾT VỀ MẶT TRƯỢT MÁI DỐC..............................................15
1.4.1. Cơ chế phá hoại ...................................................................................................15
1.4.2. Các dạng mặt trượt ..............................................................................................15
1.4.2.1. Mặt trượt dạng cung tròn ..................................................................................15
1.4.2.2. Mặt trượt dạng mặt phẳng gãy khúc .................................................................16


1.4.2.3. Mặt trượt dạng tổng hợp ...................................................................................16
1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ...........................16
1.5.1. Phương pháp cân bằng giới hạn trong phần mềm SLOPE/W: ............................16
1.5.1.1. Hệ số ổn định (Fs) .............................................................................................16
1.5.1.2. Phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát .......................................................17
1.5.1.3. Phương pháp Ordinary hay Fellenius ...............................................................20
1.5.1.4. Phương pháp Bishop đơn giản .........................................................................21

1.5.1.5. Phương pháp Janbu ..........................................................................................23
1.5.1.6. Phương pháp Spencer .......................................................................................24
1.5.1.7. Phương pháp Morgenstern-Price ......................................................................26
1.5.2. Phương pháp suy giảm cường độ (Phi-C) trong phần mềm PLAXIS: ................28

C
C

1.6. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG ÂM ĐẾN ỔN ĐỊNH MÁI
DỐC ..............................................................................................................................29

R
L
T.

1.6.1. Hệ số ổn định cho đất không bão hịa .................................................................29

DU

1.6.2. Các tham số độ bền cắt khơng bão hòa sử dụng trong phần mềm SLOPE/W ...31
1.7. PHẦN MỀM SỬ DỤNG TÍNH TỐN...............................................................31
CHƯƠNG 2. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN SẠT
LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING .......33
2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC CƠNG TRÌNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
ĐĂK PRING ................................................................................................................33
2.1.1. Giới thiệu chung về Nhà máy thủy điện Đăk Pring ............................................33
2.1.2. Điều kiện địa hình ...............................................................................................35
2.1.3. Điều kiện địa chất ................................................................................................36
2.1.3.1. Nứt nẻ kiến tạo .................................................................................................36
2.1.3.2. Hiện tượng phong hoá ......................................................................................36

2.1.3.3. Điều kiện địa chất khu vực xây dựng cơng trình..............................................36
2.1.3. Điều kiện khí tượng thủy văn ..............................................................................41
2.1.3.1. Nhiệt độ khơng khí ...........................................................................................41
2.1.3.2. Độ ẩm khơng khí ..............................................................................................42
2.1.3.3. Gió ....................................................................................................................42
2.1.3.4. Mưa ...................................................................................................................43


2.1.3.5. Bốc hơi..............................................................................................................44
2.2. MÔ TẢ LỊCH SỬ SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY
THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING .........................................................................................45
2.3. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ .................................................48
2.4. DỰ BÁO NGUY CƠ PHÁT SINH, PHÁT TRIỂN KHỐI SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ
MÁI DỐC THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING ....................49
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP BẢO VỆ CƠNG TRÌNH NMTĐ ĐĂK PRING ..................................51
3.1. NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ........................................51
3.1.1. Phương pháp luận. ...............................................................................................51
3.1.2. Trường hợp tính tốn ...........................................................................................51
3.1.3. Mơ tả mái dốc cơng trình NMTĐ Đăk Pring ......................................................52

C
C

3.1.3.1. Điều kiện địa chất .............................................................................................52

R
L
T.


3.1.3.2. Mô tả mặt cắt tính tốn .....................................................................................54
3.1.3.3. Điều kiện biên của bài tốn ..............................................................................56

DU

3.1.4. Kết quả tính tốn .................................................................................................58
3.1.5. Đánh giá và nhận xét ...........................................................................................63
3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CƠNG TRÌNH NMTĐ ĐĂK PRING ........63
3.2.1. Điều chỉnh hình học, đào hạ tải, gia cố mái bằng đá xây và trồng cỏ bảo vệ mái
dốc .................................................................................................................................64
3.2.2. Gia cố mái bằng bê tông/phun vảy kết hợp khoan neo thép ...............................65
3.2.3. Gia cố mái bằng đinh thép và lưới thép...............................................................66
3.2.4. Gia cố mái bằng Lưới địa kỹ thuật geocell .........................................................69
.......................................................................................................................................69
3.2.5. Xây tường chắn bằng cọc thép + lưới thép..........................................................70
3.2.6. Xây tường chắn bằng bê tông cốt thép ................................................................71
3.3. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH MÁI DỐC THƯỢNG LƯU
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING ....................................................................72
3.3.1. Lựa chọn giải pháp gia cố bảo vệ mái thượng lưu ..............................................72
3.3.2. Kiểm tra ổn định mái thượng lưu sau khi gia cố bằng Tường chắn + Đinh thép +
lưới thép. ........................................................................................................................75


3.3.2.1. Mô tả mặt cắt gia cố và kiểm tra ổn định mái dốc sau khi gia cố ....................75
3.3.2.2. Kết quả tính tốn ..............................................................................................76
3.3.2.3. Đánh giá và nhận xét ........................................................................................80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................82
I. KẾT LUẬN ...............................................................................................................82
II. KIẾN NGHỊ ............................................................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................83

PHỤ LỤC .....................................................................................................................85

C
C

DU

R
L
T.


NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ MÁI THƯỢNG LƯU
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING
Học viên: Nguyễn Lê Thuận

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình thủy

Mã số:

Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng

Khóa: 37

Tóm tắt: Cơng trình nhà máy thủy điện Đăk Pring nằm trên địa phận xã Chà Vàl,
huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam có nhiệm vụ chủ yếu là phát điện với công suất lắp
máy 7,5MW, điện lượng trung bình năm 30,47 triệu kWh. Cơng trình được khởi cơng
xây dựng vào ngày 12/11/2013, bắt đầu vận hành phát điện, hòa lưới điện quốc gia (tổ
máy H1: 11/10/2017; tổ máy H2: 20/10/2017). Trong quá trình vận hành, sau đợt mưa
từ ngày 04/11/2017 ÷ 06/11/2017, phần đất đá trên sườn đồi phía thượng lưu sạt trượt

đổ xuống khu vực nhà máy làm ảnh hưởng đến vận hành phát điện. Các giải pháp tạm
thời đã được triển khai, tuy nhiên, để đảm bảo an toàn lâu dài cho cơng trình thì việc
nghiên cứu một cách tổng thể nhằm xác định nguyên cũng như giải pháp hợp lý bảo vệ
an tồn cho cơng trình là cần thiết.

C
C

R
L
T.

Để giải quyết mục tiêu trên tác giả đã tiến hành khảo sát hiện trường cơng trình,
thu thập số liệu địa hình, địa chất cơng trình và địa chất thủy văn kết hợp với việc sử
dụng phần mềm VADOSE/W để mô phỏng dịng thấm và phần mềm SLOPE/W để tính
tốn ổn định mái dốc. Kết quả của đề tài chỉ ra rằng mưa lớn kéo dài một mặt làm giảm
độ bền khối đất đá mái dốc, mặt khác làm thay đổi trạng thái ứng suất theo hướng có hại
cho ổn định mái dốc. Dưới tác dụng của các dòng chảy mặt, bề mặt mái dốc sẽ bị bào
mịn, các cơng trình bảo vệ bờ bị phá hoại, dẫn đến việc mất ổn định và gây ra vụ sạt lở
mái dốc thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring vào ngày 05/11/2017. Đồng thời, giải
pháp xây dựng Tường chắn bê tông cốt thép phía chân mái dốc kết hợp với hệ thống
Đinh thép, lưới thép neo vào thân mái dốc trong phạm vi nguy cơ sạt lở được xem là
giải pháp hợp lý đảm bảo ổn định mái dốc thượng lưu nhà máy và đảm bảo an tồn lâu
dài cho cơng trình Nhà máy thủy điện Đăk Pring.

DU

RESEARCH SOLUTIONS TO PREVENT LANDSLIDE FOR
UPSTREAM SLOPE OF DAK PRING HYDROPOWER PLANT.
Từ khóa: Cơng trình, mái dốc, sạt lở, thấm, bốc hơi, ổn định.

Abstract: Dak Pring Hydro Power Plant was located in Cha Val commune, Nam Giang
district, Quang Nam province. It has main task of generating electricity with installed
capacity of 7.5MW, average annual electricity output of 30.47 million kWh. The Plant
was started building on November 12th, 2013, started to operate and connected to the
National power grid (unit H1: October 11, 2017; unit H2: October 20, 2017). During the
operation of generating electricity, after heavy rain from November 4, 2017 to
November 6, 2017, the soil mass on the upstream slope was slipped down to the HPP
area, affected to the power generation operation. Temporary solutions has been given,


however, in order to ensure long-term safety in operation, a comprehensive study to
determine the original as well as reasonable solutions to protect the Plant is necessary.
In order to solve above objectives, the author conducted a construction site survey,
collected topographic data, engineering geology and hydrogeology in combination with
the use of VADOSE / W software for simulating the seepage, and SLOPE / W software
for calculating slope stability. The results of the thesis show that prolonged heavy rain
on the one hand reduces the strength of the soil mass on the slope, on the other hand
changes the stress state in the direction harmful to slope stability. Under the effect of
surface currents, the slope surface will be eroded, the shore protection works will be
damaged, leading to instability and landslide in the upstream slope of Dak Pring Hydro
Power Plant in November 5, 2017. At the same time, the solution of building a reinforced
concrete retaining wall at the foot of the slope combined with the system of steel nails,
steel mesh anchored to the slope body within the risk of landslide is considered a
reasonable solution to ensure stability to design the plant's upstream slope and ensure
long-term safety for Dak Pring Hydropower Plant.

C
C

Key words: Buildings, slopes, landslides, permeability, evaporation, stability.


DU

R
L
T.


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bàng 1: Các thơng số chính Cơng trình Nhà máy thủy điện Đăk Pring .......................34
Bảng 2. Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất đá .............................................................................39
Bảng 3: Nhiệt độ trung bình, cao nhất, thấp nhất tuyệt đối (0C) ...................................41
Bảng 4: Độ ẩm tương đối khơng khí của một số trạm trong khu vực (%) ....................42
Bảng 5: Tần suất xuất hiện gió theo 8 hướng ................................................................42
Bảng 6: Tốc độ gió lớn nhất theo tần suất 8 hướng (m/s) .............................................43
Bảng 7: Lượng mưa năm tại một số trạm trong khu vực (mm) ....................................43
Bảng 8: Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với các tần suất ...............................................44
Bảng 9: Lượng bốc hơi Piche trung bình tháng tại các trạm đại biểu (mm) .................44
Bảng 10: Các chỉ tiêu cơ lý tính tốn đất nền................................................................52

C
C

Bảng 11: Số liệu các yếu tố khí hậu ngày 03/11/2017-07/11/2017 tại trạm Hiên. .......56
Bảng 12: Tổng hợp kết quả tính tốn hệ số ổn định K cho bài tốn hiện trạng ............62

R
L
T.


Bảng 13: Tổng hợp kết quả tính tốn hệ số ổn định K cho bài toán hiện trạng ............80
Bảng PL1: Tổng hợp kết quả tính tốn hệ số ổn định K cho bài toán hiện trạng .........85

DU

Bảng PL2: Tổng hợp kết quả tính tốn hệ số ổn định K cho bài toán giá cố ..............101


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1. Sạt lở đất tại La Conchita, California, năm 2005 [6] .........................................4
Hình 2. Sạt lở đất tại đường cao tốc Đài Bắc – Đài Loan, năm 2010. ............................4
Hình 3. Sạt lở đất tại huyện Tân Lạc, tỉnh Hịa Bình, năm 2017 ....................................5
Hình 4. Đường cong đặc trưng đất - nước ([17]) ..........................................................11
Hình 5. Mặt trượt dạng cung trịn (Nguồn: [18]). .........................................................16
Hình 6. Mặt trượt dạng mặt phẳng gãy khúc (Nguồn: [18]). ........................................16
Hình 7. Mặt trượt dạng tổng hợp (Nguồn: [18]). ..........................................................16
Hình 8. Biểu đồ hệ số ổn định với giá trị lambda (  )(Nguồn:[18]). ...........................19
Hình 9. Ảnh hưởng của hướng trượt theo lambda (Nguồn:[18]) ..................................19

C
C

Hình 10. Sơ đồ cột đất tự do và đa giác lực theo phương pháp Ordinary .....................21

R
L
T.

Hình 11. Sơ đồ cột đất tự do và đa giác lực theo phương pháp Bishop ........................22

Hình 12. Hệ số ổn định Bishop (Nguồn: [18]). .............................................................23

DU

Hình 13. Sơ đồ cột đất tự do và đa giác lực theo phương pháp Janbu ..........................24
Hình 14. Hệ số ổn định theo phương pháp Janbu (Nguồn: [18]). .................................24
Hình 15. Hệ số ổn định theo phương pháp Spencer (Nguồn: [18]). .............................25
Hình 16. Sơ đồ cột đất tự do và đa giác lực theo phương pháp Spencer ......................25
Hình 17. Hệ số ổn định Morgenstern – Price (Nguồn: [18]). ........................................27
Hình 18. Hàm lực dạng nửa hàm sine (Nguồn: [18]). ...................................................27
Hình 19. Sơ đồ cột đất tự do và đa giác lực theo phương pháp Morgenstern – Price...27
Hình 20. Vị trí cơng trình thủy điện Đăk Pring. ............................................................33
Hình 21. Nhà máy thủy điện Đăk Pring (2017). ...........................................................34
Hình 22. Địa hình khu vực nhà máy (2017).. ................................................................35
Hình 23. Địa chất mái dốc thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring [23]. .................38
Hình 24a. Vị trí sạt trượt nhìn từ phía sân Nhà máy (2017)..........................................45
Hình 24b. Vị trí sạt trượt nhìn từ phía sân Nhà máy (2017). ........................................46
Hình 25. Phạm vi sạt lở đất trên mái dốc thượng lưu Nhà máy thủy điện Đăk Pring. .47
Hình 26. Biểu đồ lượng mưa quan trắc tháng X/2017 tại trạm Hiên ............................48
Hình 27. Biểu đồ lượng mưa quan trắc tháng XI/2017 tại trạm Hiên ...........................48
Hình 28. Biểu đồ lượng mưa quan trắc tháng XII/2017 tại trạm Hiên ........................49


Hình 29a. Hiện trạng vách sạt lở (2017). ......................................................................50
Hình 29b. Hiện trạng vách sạt lở (2017). ......................................................................50
Hình 30. Khai báo các chỉ tiêu cơ lý đất nền.................................................................54
Hình 31. Mặt cắt ngang tổng thể mái dốc thượng lưu NMTĐ Đăk Pring ....................55
Hình 32a. Mơ phỏng mặt cắt tính tốn thấm trong mơ đun VADOSSE/W ..................55
Hình 32b. Mơ phỏng mặt cắt tính tốn ổn định trong mơ đun SLOPE/W ....................55
Hình 33. Biểu đồ lượng mưa tháng XI/2017 tại trạm Hiên ...........................................56

Hình 34. Khai báo điều kiện biên khí hậu trong mơ đun VADOSE/W ........................57
Hình 35: Điều kiện bề mặt thảm phủ.............................................................................57
Hình 36. Hàm giới hạn độ ẩm .......................................................................................57
Hình 37. Hàm độ sâu của rễ ..........................................................................................58
Hình 38. Gán điều kiện biên khí hậu cho mơ hình ........................................................58

C
C

Hình 39. Mặt cắt tính tốn thấm ngày thứ 5 ..................................................................59

R
L
T.

Hình 40. Biểu đồ vectors thấm ngày thứ 5 ....................................................................59
Hình 41. Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng ngày thứ 5 .........................................................60

DU

Hình 42. Biểu đồ áp lực cột nước ngày thứ 5 ................................................................60
Hình 43. Biểu đồ thay đổi dịng thấm ngày thứ 5 .........................................................61
Hình 44. Biểu đồ cung trượt và hệ số ổn định K ngày thứ 5 .........................................61
Hình 45. Biểu đồ Hệ số ổn định K theo thời gian. ........................................................62
Hình 46. Bảo vệ mái dốc bằng bạt mái, xây rảnh thốt nước và trồng cỏ ....................64
Hình 47. Bảo vệ mái dốc bằng bê tông áp mái ..............................................................65
Hình 48. Bảo vệ mái dốc bằng bê tơng áp mái ..............................................................66
Hình 49. Bảo vệ mái dốc bằng đinh thép + lưới thép....................................................67
Hình 50. Bảo vệ mái dốc bằng đinh thép + lưới thép....................................................67
Hình 51. Bảo vệ mái dốc bằng đinh thép + lưới thép....................................................68

Hình 52. Bảo vệ mái dốc bằng đinh thép + lưới thép....................................................68
Hình 53. Lưới địa kỹ thuật geocell ................................................................................69
Hình 54. Gia cố mái dốc bằng Lưới địa kỹ thuật geocell. ............................................69
Hình 55. Gia cố mái dốc bằngcọc thép + lưới thép [6] .................................................70
Hình 56. Gia cố mái dốc bằngcọc thép + lưới thép .......................................................71
Hình 57. Gia cố mái dốc bằng tường chắn BTCT + đinh neo+ lưới thép. ....................72
Hình 58. Mặt bằng phạm vi gia cố mái dốc. .................................................................74


Hình 59. Mặt cắt ngang phạm vi gia cố.........................................................................74
Hình 60. Mặt cắt ngang tường chắn BTCT ...................................................................75
`Hình 61. Mơ tả mặt cắt ngang gia cố mái dốc bằng Tường chắn + Đinh thép + lưới thép
.......................................................................................................................................75
Hình 62. Mơ tả vị trí tường chắn dưới chân mái dốc ....................................................76
Hình 63. Mơ tả vật liệu và điều kiện biên bài tốn tính ổn định. ..................................76
Hình 64. Mặt cắt tính tốn thấm ngày thứ 5 ..................................................................77
Hình 65. Biểu đồ vectors thấm ngày thứ 5 ....................................................................77
Hình 66. Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng ngày thứ 5 .........................................................78
Hình 67. Biểu đồ áp lực cột nước ngày thứ 5 ................................................................78
Hình 68. Biểu đồ thay đổi dịng thấm ngày thứ 5 .........................................................79
Hình 69. Biểu đồ cung trượt và hệ số ổn định K ngày thứ 5 .........................................79

C
C

Hình 70. Biểu đồ Hệ số ổn định K theo thời gian .........................................................80

R
L
T.


Hình PL0: Biểu đồ Hệ số ổn định K theo thời gian ......................................................85
Hình PL1: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 1 ............................................86

DU

Hình PL2: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 2 ............................................86
Hình PL3: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 3 ............................................87
Hình PL4: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 4 ............................................87
Hình PL5: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 5 ............................................88
Hình PL6: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 6 ............................................88
Hình PL7: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 7 ............................................89
Hình PL8: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 8 ............................................89
Hình PL9: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 9 ............................................90
Hình PL10: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 10 ........................................90
Hình PL11: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 11 ........................................91
Hình PL12: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 12 ........................................91
Hình PL13: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 13 ........................................92
Hình PL14: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 14 ........................................92
Hình PL15: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 15 ........................................93
Hình PL16: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 16 ........................................93
Hình PL17: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 17 ........................................94
Hình PL18: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 18 ........................................94


Hình PL19: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 19 ........................................95
Hình PL20: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 20 ........................................95
Hình PL21: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 21 ........................................96
Hình PL22: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 22 ........................................96
Hình PL23: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 23 ........................................97

Hình PL24: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 24 ........................................97
Hình PL25: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 25 ........................................98
Hình PL26: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 26 ........................................98
Hình PL27: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 27 ........................................99
Hình PL28: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 28 ........................................99
Hình PL29: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 29 ......................................100
Hình PL30: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 30 ......................................100

C
C

Hình PL31: Biểu đồ Hệ số ổn định K theo thời gian ..................................................101

R
L
T.

Hình PL32: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 1 ........................................103
Hình PL33: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 2 ........................................103

DU

Hình PL34: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 3 ........................................103
Hình PL35: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 4 ........................................103
Hình PL36: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 5 ........................................104
Hình PL37: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 6 ........................................104
Hình PL38: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 7 ........................................105
Hình PL39: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 8 ........................................105
Hình PL40: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 9 ........................................106
Hình PL41: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 10 ......................................106

Hình PL42: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 11 ......................................107
Hình PL43: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 12 ......................................107
Hình PL44: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 13 ......................................108
Hình PL45: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 14 ......................................108
Hình PL46: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 15 ......................................109
Hình PL47: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 16 ......................................109
Hình PL48: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 17 ......................................110
Hình PL49: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 18 ......................................110
Hình PL50: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 19 ......................................111


Hình PL51: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 20 ......................................111
Hình PL52: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 21 ......................................112
Hình PL53: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 22 ......................................112
Hình PL54: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 23 ......................................113
Hình PL55: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 24 ......................................113
Hình PL56: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 25 ......................................114
Hình PL57: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 26 ......................................114
Hình PL58: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 27 ......................................115
Hình PL59: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 28 ......................................115
Hình PL60: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 29 ......................................116
Hình PL61: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 30 ......................................116

C
C

DU

R
L

T.


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Cơng trình nhà máy thủy điện Đăk Pring nằm trên địa phận xã Chà Vàl, huyện
Nam Giang, tỉnh Quảng Nam có nhiệm vụ chủ yếu là phát điện với công suất lắp máy
7,5MW, điện lượng trung bình năm 30,47 triệu kWh. Việc xây dựng cơng trình nhằm
khai thác tiềm năng thuỷ điện dồi dào trên suối Đăk Pring, hỗ trợ cho lưới điện địa
phương huyện Chà Vàl và hoà lưới điện quốc gia, thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội
cho khu vực dự án. Cơng trình được thi cơng xây dựng trong 3 năm, bắt đầu khởi cơng
từ ngày 12/11/2013, hồn thành nghiệm thu đưa vào sử dụng từ ngày 11/10/2017.
Công trình nhà máy thuỷ điện Đăk Pring gồm 2 cụm hạng mục chính: Cụm đầu
mối (đập dâng, đập tràn, cống xả cát) và Tuyến năng lượng (cửa lấy nước; hầm dẫn
nước; đường ống và nhà máy, trạm phân phối; kênh xả). Trong đó, vị trí hạng mục Nhà
máy được đặt dưới chân sườn đồi có cao độ đỉnh đồi từ 395m ÷ 400m, sườn đồi tự nhiên
phía thượng lưu nhà máy khá dốc (từ 300 ÷ 350), địa hình phân cắt mạnh.

C
C

R
L
T.

Sau đợt mưa lớn ngày 04/11/2017 ÷ 06/11/2017, đất đá trên sườn đồi phía thượng
lưu sạt trượt đổ xuống sân Nhà máy gây mất an toàn cho con người và cơng trình đang
vận hành. Để kịp thời khắc phục, xử lý hậu quả nêu trên, Chủ đầu tư dự án đã thực hiện

các biện pháp cơng trình mang tính tạm thời nhằm khơng làm ảnh hưởng đến q trình
vận hành, sản xuất điện năng của Nhà máy.

DU

Hiện nay, một số hạng mục cơng trình bảo vệ mái dốc sườn đồi phía thượng lưu
nhà máy đã hư hỏng nặng, mái dốc sườn đồi có thể mất ổn định và xảy ra sạt lở đất đá
trong các mùa mưa bão sắp đến. Vì vậy cần có một nghiên cứu chun sâu để đề xuất
giải pháp chống sạt lở mái dốc đảm bảo an tồn lâu dài cho cơng trình Nhà máy thủy
điện Đăk Pring.
Xuất phát từ những lý do như trên, tác giả kiến nghị lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu
giải pháp chống sạt lở mái thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring” để nghiên cứu.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Đánh giá nguyên nhân sạt lở sườn đồi phía mái thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk
Pring;
- Đề xuất giải pháp chống sạt lở sườn đồi phía mái thượng lưu nhà máy thủy điện
Đăk Pring, đảm bảo ổn định, an tồn lâu dài cho cơng trình.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu: Cơng trình nhà máy thủy điện Đăk Pring, xã Chà Vàl, huyện
Nam Giang, tỉnh Quảng Nam;


2
- Phạm vi nghiên cứu: Mái thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring, tỉnh Quảng
Nam.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Thu thập tài liệu về địa hình, địa chất, khí tượng thuỷ văn khu vực cơng trình;
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của các phương pháp tính ổn định mái dốc, cơ sở của
lý thuyết thấm và sử dụng các modul trong bộ phần mềm GEO – SLOPE để tính thấm
và ổn định mái dốc sườn đồi phía thượng lưu nhà máy có xét đến dịng thấm do mưa.

5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp kế thừa nghiên cứu: Kế thừa các kết quả nghiên cứu khoa học, tài
liệu liên quan đến hiện tượng sạt lở mái dốc.
- Phương pháp mơ hình tốn: Sử dụng các mơ hình tốn của bộ phần mềm GEOSTUDIO.

C
C

6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là luận chứng có tính khoa học tham khảo để đề xuất
giải pháp kỹ thuật chống sạt lở sườn dốc phía thượng lưu hạng mục Nhà máy - Thủy
điện Đăk Pring nhằm đảm bảo an tồn cơng trình.

R
L
T.

DU

- Kết quả của đề tài sẽ là tài liệu tham khảo quan trọng trong việc tính tốn ổn định
mái dốc có xét đến ngấm do mưa trên bề mặt mái dốc.
7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Luận văn bao gồm phần Mở đầu, 03 Chương, phần Kết luận & Kiến nghị
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về ổn định mái dốc.
Chương 2: Đánh giá hiện trạng và phân tích nguyên nhân sạt lở mái dốc.
Chương 3: Nghiên cứu tính tốn ổn định mái dốc và đề xuất giải pháp bảo vệ cơng
trình.

Kết luận và kiến nghị.


3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
1.1. HIỆN TƯỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ TÁC HẠI CỦA SẠT LỞ
Quá trình kiến tạo lớp võ trái đất đã hình thành nên các ngọn đồi, dãy núi có độ
cao và độ dốc mái khác nhau. Mái dốc sườn núi được cấu tạo từ các lớp đất, đá, thảm
thực vật…chúng liên kết với nhau thành một thể đồng nhất, tồn tại trong trạng thái cân
bằng, ồn định tự nhiện. Tuy nhiên, quá trình vận động theo thời gian, dưới tác động của
yếu tố tự nhiên (mưa lớn, gió, nhiệt độ, động đất, núi lửa, xói mịn, cọ rửa…) và yếu tố
con người (xây dựng cơng trình, nổ mìn, phá đá, đào đắp, chặt phá rừng…) các lớp vật
liệu mái dốc bị suy giảm tính chất cơ lý (giảm độ bền, sức kháng cắt), phá hủy trạng thái
cân bằng ổn định tự nhiên gây ra hiện tượng sạt lở mái dốc [1].
Sạt lở mái dốc là một sự cố làm cho vật liệu mái dốc dịch chuyển về phía chân
sườn dốc. Vật liệu có thể bao gồm từ một tảng đá đơn lẻ hoặc hàng nghìn mét khối đất
đá, cây cối… bị đổ sụp xuống hoặc bị cuốn theo dòng chảy. Khoảng cách mà vật liệu di
chuyển trong quá trình sạt lở có chiều dài tùy thuộc vào khối lượng vật liệu, hàm lượng
nước và độ dốc... Vận tốc của một vụ sạt lở đất có thể từ một chuyển động dần dần, khó
phát hiện được, hoạt động trong một thời gian dài (chuyển vị vài cm mỗi năm), đến sự
sụp đổ nhanh chóng đột ngột [1]

C
C

R
L
T.


DU

Các vụ sạt lở thường gây ra thảm họa và thiệt hại to lớn cho người dân và tài sản
của họ tại các khu vực miền núi trên thế giới; những thảm họa này gây thương vong và
thiệt hại kinh tế như nhà ở, cơ sở hạ tầng, dịch vụ công cộng, đường, cầu, bệnh viện…
và làm gián đoạn các hoạt động bình thường của khu vực như nông nghiệp, chăn nuôi,
thương mại, du lịch, giao dịch tài chính, ... [2]. Cụ thể:
- Ở Hoa Kỳ, là Quốc gia xảy ra nhiều vụ sạt lở đất nhất trên thế giới, hằng năm sạt
lở đất gây thiệt hại khoảng 3,5 tỷ đô la và giết chết từ 25 đến 50 người (Hình 1) [3].
- Ở Trung Quốc, hằng năm sạt lở đất gây thiệt hại kinh tế hơn 20 tỷ nhân dân tệ và
đe dọa cuộc sống của rất nhiều người (Hình 2) [4].
- Ở Việt Nam, là một trong những Quốc gia nông nghiệp dễ bị tổn thương nhất ở
khu vực Châu Á Thái Bình Dương do các nguy cơ tự nhiên gây ra, đặc biệt là những
cơn bão gây ra lũ quét và lở đất ở các vùng núi của đất nước. Ước tính trong hai thập kỷ
qua, những nguy cơ tự nhiên này đã gây ra thiệt hại đáng kể ở Việt Nam, bao gồm hơn
13.000 ca tử vong và thiệt hại tài sản trung bình hàng năm vượt q 6,4 tỷ đơ la, tương
đương với 1,5% GDP. Trong số này, hơn 80% dân số của đất nước là những người bị
tàn phá trước những tác động trực tiếp của thiên tai. Đặc biệt, khoảng 59% tổng diện
tích đất nước của đất nước và khoảng 71% tổng dân số thường xuyên bị ảnh hưởng bởi
bão và lũ lụt (Ngân hàng Thế giới, 2017). Có khoảng sáu đến mười cơn bão và áp thấp
nhiệt đới được tạo ra ở Tây Bắc Thái Bình Dương đổ bộ vào bờ biển Việt Nam, dẫn đến


4
mưa lớn và lũ lụt trên các khu vực rộng lớn, đặc biệt là ở miền bắc và miền trung của đất
nước (Hình 3) [5].

C
C


R
L
T.

DU

Hình 1. Sạt lở đất tại La Conchita, California, năm 2005 [6].

Hình 2. Sạt lở đất tại đường cao tốc Đài Bắc – Đài Loan, năm 2010.
(Nguồn: Chinadaily.com.cn, ngày truy cập: 12/7/2020).


5

C
C

R
L
T.

Hình 3. Sạt lở đất tại huyện Tân Lạc, tỉnh Hịa Bình, năm 2017
(Nguồn: https://vietnammoi.vn/tam-dung-tim-kiem-9-nguoi-con-lai-trong-vu-sat-lodat-kinh-hoang-tai-hoa-binh-55454.htm, ngày truy cập: 12/7/2020).

DU

1.2. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC
Sạt lở có thể xảy ra khi điều kiện cân bằng của khối đất đá ở sườn dốc bị phá hủy.
Nguyên nhân gây sạt trượt có thể hoặc là do độ bền của đất đá bị giảm đi, hoặc là do
trạng thái ứng suất ở sườn dốc bị thay đổi theo chiều hướng bất lợi, hoặc do cả hai

nguyên nhân trên [7]. Theo Lomtadze [8], các nguyên nhân gây sạt trượt thường là:
Tăng cao độ dốc của sườn dốc khi cắt xén, khai đào hoặc xói lở, khi thi cơng đào bạt
mái quá dốc; giảm độ bền của đất đá do biến đổi trạng thái vật lí khi ngấm ướt, trương
nở, giảm độ chặt, phong hoá, phá huỷ kết cấu tự nhiên, các hiện tượng từ biến trong đất
đá; tác động của áp lực thuỷ tĩnh và thuỷ động lên đất đá, gây nên biến dạng thấm; biến
đổi trạng thái ứng suất của đất đá ở trong đới hình thành sườn dốc và thi cơng mái dốc;
các tác động bên ngồi như chất tải trên sườn dốc, dao động địa chấn và vi địa chấn, v.v.
Mỗi một nguyên nhân riêng biệt kể trên đều có thể làm mất cân bằng của các khối đất
đá ở sườn dốc, nhưng thông thường là do tác động đồng thời của một số trong những
nguyên nhân đó.
Đối với mái dốc sườn đồi tự nhiên khu vực miền núi tỉnh Quảng Nam, các nguyên
nhân gây sạt trượt chủ yếu như sau:
1.2.1. Độ dốc của sườn dốc
Khi các điều kiện khác như nhau, độ dốc quá lớn của sườn dốc là một trong những
nguyên nhân cơ bản, thường là chủ yếu, trong sự phá huỷ cân bằng các khối đất đá ở


6
sườn dốc. Trên quan điểm nguồn gốc và hình thái địa hình, khu vực nghiên cứu có thể
phân chia ra 6 dạng địa hình khác nhau, bao gồm: địa hình núi cao - trung bình khối tảng
- bóc mịn, địa hình núi cao - trung bình uốn nếp khối tảng - bóc mịn, địa hình núi thấp
xen đồi uốn nếp - khối tảng và khối tảng bóc mịn, địa hình thung lũng xâm thực - tích
tụ và kiến tạo - xâm thực - tích tụ, địa hình đồng bằng thấp xâm thực- tích tụ ven biển
xen đồi núi sót, địa hình đồng bằng tích tụ dạng cồn cát ven biển [7].
Trong nghiên cứu của mình, Vũ Cao Minh đã kết luận rằng: Trượt lở ít khi xảy ra
trên sườn dốc nhỏ hơn 150, trên các sườn có góc dốc 150 – 250 trượt lở xảy ra thưa, dải
đồi núi có góc dốc hơn 250 thường phát sinh nhiều trượt lở và với góc dốc 300 – 350 và
lớn hơn, trượt lở xảy ra rất mãnh liệt. Như vậy, ba dạng đầu có địa hình phân cắt mạnh,
độ cao tuyệt đối của địa hình từ 1.000m đến 2.500m. Chiều sâu phân cắt của địa hình
lớn nhất 1.000m - 1.200m. Các sơng suối bắt nguồn từ sườn các hệ thống núi cao nên

lịng sơng suối thường dốc và có dạng chữ V. Sườn sốc của địa hình từ 300 đến 600. Các
dạng địa hình này rất thuận lợi cho các quá trình trượt lở [9].

C
C

Sườn dốc tự nhiên ln ln có khuynh hướng thoải dần, tiến tới độ dốc tương ứng
với góc mái dốc thiên nhiên của đất đá cấu tạo nên nó, tức là đạt tới góc dốc lớn nhất
mà lúc đó sườn vẫn cịn ở trạng thái ổn định, khơng bị trượt lở, v.v. Nếu các sườn dốc
ấy bị xói ở dưới chân do sông, bị cắt xén thành mái dốc của đường đào, hoặc bị khai đào
bởi con người, thì độ dốc của nó sẽ tăng cao và độ ổn định sẽ giảm đi. Do vậy, khi những
điều kiện khác như nhau, sự tăng độ dốc của sườn dốc do tác động của các yếu tố thiên
nhiên hoặc nhân tạo có thể trở thành nguyên nhân phá huỷ ổn định của đất đá trên sườn
dốc ấy do trị số của lực gây trượt tăng lên [10], [11].

R
L
T.

DU

1.2.2. Giảm độ bền của đất đá sườn dốc
Nguyên nhân thứ hai thường gặp trong sự thành tạo trượt là sự giảm độ bền của
đất đá do biến đổi trạng thái vật lý của chúng khi ẩm ướt, trương nở, giảm độ chặt, phong
hoá, phá hoại kết cấu tự nhiên, cũng như liên quan với quá trình phát triển hiện tượng
từ biến [8], [12].
Cấu trúc địa chất của các tỉnh duyên hải miền Trung gồm có các thành tạo đất đá
thuộc các nhóm biến chất (filit, quacfit, đá hoa, đá phiến mica, đá phiến silic gơnai
micmatit...), trầm tích vụn kết (đá phiến sét, cát kết, bột kết (Paleozoi), cuội kết, cát kết,
bột kết, sét kết, than đá (mezozoi), cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết, than đá (Kainozoi),

cuội kết, cát kết, sét kết, than nâu...), trầm tích vụn kết - phun trào axit - trung tính (cát
kết, bột kết, cuội kết, riolit, tuf, đá phiến sét, cát kết, andezit, cuội kết), trầm tích vụn kết
- sinh hố - phun trào (cuội kết, cát kết, bột kết, đá vôi sét, đá phiến sét), trầm tích sinh
hố (vơi, vơi - sét), trầm tích sơng, trầm tích biển, biển gió, trầm tích sơng, tàn - sườn
tích, sườn lũ tích, sơng sườn - lũ tích, các thành tạo xâm nhập gồm (granoxienit, xienit,
granit, granit biotit, granit hai mica, granodiorit...) [13].


7
Trong quá trình hình thành và tồn tại, đất đá đã trải qua những chu kỳ hoạt động
kiến tạo phức tạp. Các lớp đất đá bị nâng - hạ, uốn lượn, vò nhàu, cà nát và phân cách
bởi các hệ đứt gãy, nứt nẻ khác nhau, tạo nên các mặt yếu trong khối đất đá ở sườn dốc.
Sự ổn định của sườn dốc phụ thuộc nhiều vào thế nằm và tính chất cơ học của các mặt
yếu này. Những trường hợp mà mặt phân lớp của các loại đá sét, các đứt gẫy, các hệ khe
nứt lớn cắm vào phía không gian của sườn dốc là những trường hợp tiềm ẩn nguy cơ
trượt lở [10], [11].
Các q trình phong hố có ảnh hưởng rất lớn đến sự biến đổi trạng thái vật lí của
đất đá ở sườn dốc, mái dốc. Tuỳ thuộc vào mức độ phong hố mà nhiều tính chất của
đất đá, như khối lượng thể tích, độ rỗng, độ khe nứt, độ hấp thụ nước và độ bền..., bị
biến đổi. Khi bị phong hoá, đá cứng biến thành đá nửa cứng và nếu tiếp tục bị phá huỷ,
thì thành đất rời xốp hoặc đất loại sét mềm dính [7].
Sự biến đổi trạng thái vật lý của đất đá, nhất là đất đá loại sét như ở vỏ phong hố,
có khuynh hướng dễ bị trượt ở trên sườn dốc, thường quan sát thấy khi chúng bị tẩm ướt
bằng nước mưa, nước mặt và nước dưới đất. Sự tẩm ướt đất đá trước hết làm tăng khối
lượng và tương ứng, sẽ gây nên tác động của trọng lực lên đất đá đó [14].

C
C

R

L
T.

Sự gia tăng trọng lực của đất đá trong khi tẩm ướt sẽ kèm theo sự giảm độ bền các
liên kiết kiến trúc, sự biến đổi độ sệt cho đến trạng thái dẻo, hoặc thậm chí đến trạng
thái chảy và do đó làm giảm độ bền (lực ma sát và lực liên kết) của đất đá. Đối với một
số mẫu đất đá phong hố kê trên, góc nội ma sát ở trạng thái tự nhiên là 180-210 đã giảm
xuống cịn 130-170 khi bão hồ (giảm 20-70), cịn lực liên kết đơn vị giảm từ 26-43 kPa
xuống còn 6-16 kPa. Sự giảm sức chống cắt khi tăng độ ẩm gặp trong tất cả các đất đá
loại sét và biểu hiện càng mạnh mẽ khi đất đá càng dễ bị tan rã và càng kém ổn định đối
với nước. Một vài loại đất sét có tính trương nở mạnh, trong đó thể tích của nó tăng lên
đến 25% - 30%. Hiện tượng trương nở, tức là tăng thể tích của đất đá có liên quan với
tính háo nước, độ hoạt tính keo và khả năng hút ẩm mạnh. Trương nở còn làm giảm đi
mối liên kết ở trong đất đá, chuyển nhanh vào độ sệt không ổn định và giảm đột ngột độ
bền - sức chống cắt - của chúng [11].

DU

Sự tẩm ướt, phơi khô đất đá lặp đi lặp lại nhiều lần cũng như do sự dịch chuyển có
chu kì và các nhân tố nhân tạo khác đều có ảnh hưởng không nhỏ đến sự biến đổi trạng
thái và tính chất của đất đá, đặc biệt là đất đá loại sét. Sự tẩm ướt, phơi khô đất đá nhiều
lần do ảnh hưởng của ứng suất co ngót làm cho đất đá khô nẻ, vụn rời [7].
1.2.3. Tác động của lực thủy tỉnh, thủy động
Nguyên nhân cơ bản thứ ba trong sự phát triển sạt trượt là tác động của lực thuỷ
tĩnh và lực thuỷ động lên đất đá. Chính bản thân các lực đó đã gây nên biến dạng thấm
ở trong đất đá. Lực thuỷ tĩnh và lực thuỷ động có ảnh hưởng đến sự biến đổi trạng thái
ứng suất của đất đá trên sườn dốc, mái dốc; chúng có vai trị khơng đồng nhất và hay
thay đổi, nhưng có lúc ở một số khu trượt, có thể trở nên rất lớn. Trong trường hợp này,



8
bên cạnh hiện tượng tẩm ướt, bôi trơn đất đá, cần phải thấy vai trò to lớn của nước mặt
và nước dưới đất trong sự thành tạo trượt [7].
Do đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc biệt là thành phần thạch học của đất đá và đặc
điểm địa hình hẹp, dốc của miền núi uốn nếp Trung Bộ nên khả năng chứa nước và tàng
trữ nước của các thành tạo đá cứng rất kém, mực nước dưới đất thường nằm sâu hơn
10m dưới mặt đất. Ở khối đất đá nằm bên dưới mực nước mặt và nước dưới đất, các hạt
khống bị tác động đẩy nổi của nước, do đó khối lượng của nó bị giảm đi và trong trạng
thái bị đẩy nổi và trọng lượng của nó khơng đủ để giữ yên các khối đất đá nằm trên. Đất
đá nằm trên gần như mất điểm tựa, bắt đầu dịch chuyển và làm cho phần đất đá ở trạng
thái đẩy nổi bên dưới bị trượt. Ngoài ra, đất đá ở trạng thái đẩy nổi cũng làm giảm ứng
suất pháp hữu hiệu ở mặt trượt làm cho sức chống cắt của đất đá ở sườn dốc giảm đi và
có thể tạo nên sự mất ổn định gây ra trượt lở. Áp lực thuỷ tĩnh cũng gây ảnh hưởng lớn
đối với độ ổn định của sườn dốc cấu tạo bởi đá cứng bị nứt nẻ, đá nửa cứng và đất sét
nén chặt. Trong mùa mưa, mực nước ngầm khe nứt ở những khu vực riêng biệt dâng
cao lên nhiều và áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên thành khe nứt cũng tăng lên. Nhiều khối
trượt trong các loại đất đá nứt nẻ phát sinh ngay trong thời kỳ dâng cao đột ngột mực
nước dưới đất [7].

C
C

R
L
T.

Vai trò của áp lực thuỷ động trong sự phát sinh trượt ở một số nơi trên sườn dốc là
đáng kể. Áp lực thuỷ động hướng theo phương dịng thấm và có giá trị càng lớn khi độ
thấm nước của đất càng bé. Trong những thời gian biến đổi đột ngột gradient áp lực, áp
lực thuỷ động có thể là nguyên nhân phá huỷ ổn định của đất đá ở sườn dốc. Nếu vào

thời gian lũ mực nước ở sông dâng cao đột ngột và ngập phần dưới của sườn dốc hay
mái dốc, và sau đó lại hạ thấp đột ngột thì trong đất đá thấm nước, đặc biệt là đất đá
thấm nước yếu, lúc đó sẽ phát sinh áp lực thuỷ động, nhưng trong điều kiện thấm ngược
lại. Tổng của lực gây trượt trên mặt sườn dốc được bổ sung thêm áp lực thuỷ động do
đó hệ số ổn định của sườn dốc bị giảm đi. Khi nước dưới đất xuất lộ ra trên sườn dốc
hay mái dốc, áp lực thuỷ động của nó có thể gây ra hiện tượng trơi đất hoặc làm xốp rời
nó trong phạm vi một lớp hoặc một đới nào đó, do ảnh hưởng xói ngầm. Nước có áp
trong chân sườn dốc thường đẩy trơi và làm đất đá hố lỏng. Dưới ảnh hưởng của các
hiện tượng thấm đó, các khối đất đá trong phần dưới của sườn dốc mất điểm tựa và bắt
đầu dịch chuyển, có thể làm phát sinh trượt [7].

DU

Lượng mưa lớn kéo dài là nguồn bổ sung quan trọng cho nước dưới đất. Một mặt
làm giảm độ bền khối đất đá mái dốc, mặt khác làm thay đổi trạng thái ứng suất theo
hướng có hại cho ổn định mái dốc. Dưới tác dụng của các dòng chảy mặt, bề mặt mái
dốc sẽ bị bào mịn, các cơng trình bảo vệ bờ bị phá hoại, do đó khả năng mất ổn định
của sườn dốc tăng lên. Do vậy, cùng với mưa lớn, hiện tượng trượt lở phát triển mạnh
mẽ. Nhiều vụ trượt lở lớn ở vùng núi các tỉnh duyên hải miền Trung liên quan tới các
trận mưa lớn và nhiều khu vực trượt lở thường trùng với những vùng có lượng mưa lớn
[15].


9
1.2.4. Sự thay đổi trạng thái ứng suất ở sườn dốc do giỡ tải hoặc gia tải
Nguyên nhân thứ tư trong sự phát sinh trượt là sự biến đổi trạng thái ứng suất của
đất đá trong đới hình thành sườn dốc. Đất đá trong điều kiện thế nằm tự nhiên thường ở
trong trạng thái ứng suất nào đó cân bằng với các lực bên trong của đất đá. Nhưng nếu
có sự thay đổi các điều kiện của môi trường xung quanh, thì ứng suất trong đất đá sẽ
giảm xuống và bị phân tán. Giải thoát ứng suất trong đá cứng và một phần đá nửa cứng

dẫn tới sự mở rộng khe nứt và làm xuất hiện những khe nứt thoát tải mới - dãn nở đàn
hồi. Những khe nứt thoát tải phát triển gần song song với mặt sườn dốc hoặc mái dốc
và tạo nên nhiều mặt và đới yếu. Càng gần mặt đất, các khe nứt đó càng nhiều và càng
thể hiện rõ hơn; ngược lại, càng xuống sâu, khe nứt càng hiếm, càng khó nhận biết. Nếu
bề mặt xuất lộ của đá song song với mặt phân lớp hoặc phân phiến, thì khe nứt thốt tải
phát triển theo mặt phân lớp và phát triển song song với mặt sườn dốc. Nói chung, khe
nứt thốt tải ln ln định hướng bất lợi đối với sự ổn định sườn dốc hay mái dốc và
cũng vì thế mà chính theo những khe nứt thoát tải dạng đường xảy ra sự dịch chuyển
đất đá và hình thành địa hình sườn dốc bậc thang, trượt kiến trúc và đổ đá [7]. Trong đất
đá có tính phá hoại giịn - dẻo và dẻo, hiện tượng trượt ở đới sườn dốc và mái dốc phát
triển hơi khác một ít. Những sự biến đổi trạng thái vật lý như vậy ở chân sườn dốc hay
mái dốc, tức là ở phần tựa của nó, có tác dụng làm giảm độ bền của đất đá và cuối cùng
sẽ làm giảm độ ổn định sườn dốc, mái dốc. Sự giảm độ chặt của đất đá trong phụ đới kế
cận chân sườn dốc hay mái dốc không tránh khỏi quá trình tập trung ứng suất trong phụ
đới kế cận mép sườn. Nếu ở chân sườn dốc có các lớp đá nửa cứng hay đất đá loại sét
mềm yếu với độ bền thấp, thì trong phụ đới đất đá sang trạng thái dẻo và bị nén trồi ra
ngoài chân sườn dốc, phát triển hiện tượng từ biến. Toàn bộ các hiện tượng liên quan
với sự biến đổi trạng thái ứng suất của các đất đá trong đới hình thành sườn dốc và đới
xây dựng mái dốc nói trên là nguyên nhân làm xuất hiện khe nứt trên mặt đất dọc theo
hoặc song song với mép sườn dốc, hoặc mái dốc và phát sinh trượt [15].

C
C

R
L
T.

DU


Sự tăng tải trên sườn dốc, mái dốc và các khu vực kế cận với mép sườn, các dao
động địa chấn và vi địa chấn, các lực tác động tĩnh và động, lâu dài và tạm thời bên
ngồi khác. Xây cơng trình trên sườn dốc, kho bãi vật liệu, vun đắp các bãi thải, đắp
đường, công tác khoan nổ thường làm giảm độ ổn định và gây ra hiện tưởng chuyển
dịch đất đá. Động đất gây ra gia tốc địa chấn và sự dịch chuyển dất đá trong một đơn vị thời
gian và do đó tăng lực cắt, có ảnh hưởng rất lớn đối với sự ổn định của sườn dốc và mái
dốc [15].


×