ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Công Chính NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH VAI TRÁI ĐẬP THỦY ĐIỆN BẢN VẼ, TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Công Chính NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH VAI TRÁI ĐẬP THỦY ĐIỆN BẢN VẼ, TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 60440201 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC TS NGUYỄN NGỌC TRỰC Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Các tài liệu tham khảo tác giả liên quan đến luận văn trích dẫn đầy đủ Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2016 Học viên: Nguyễn Công Chính LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Phòng Địa chất, Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện – Tập đoàn Điện lực Việt Nam Để hoàn thành luận văn nhận nhiều động viên, giúp đỡ quý báu nhiều cá nhân tập thể Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Ngọc Trực hướng dẫn thực nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS TSKH Trần Mạnh Liểu PGS TS Đoàn Thế Tường đọc phản biện góp cho cho luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô truyền đạt cho kiến thức bổ trợ vô quý giá năm học vừa qua Học viên xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Ban Chủ nhiệm Khoa Địa chất; cảm ơn Phòng Địa chất, Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện – Tập đoàn Điện lực Việt Nam tạo điều kiện cho trình học tập Luận văn nhận hỗ trợ phương pháp luận đề tài nghiên cứu mã số 105.08-2014.45, Quỹ Nafosted tài trợ Cuối xin gửi lời biết ơn chân thành đến gia đình, bạn bè người thân bên tôi, động viên, hỗ trợ khuyến khích trình thực luận văn thạc sỹ Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2016 Học viên: Nguyễn Công Chính MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRƯỢT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan ổn định trượt 1.1.1 Các khái niệm 1.1.2 Các nghiên cứu giới 1.1.3 Các nghiên cứu Việt Nam 13 1.2 Các phương pháp nghiên cứu 15 1.2.1 Phương pháp đo vẽ đồ địa chất, địa chất công trình 15 1.2.2 Phương pháp khoan khảo sát địa chất 16 1.2.3 Phương pháp đo địa vật lý 17 1.2.4 Phương phápthí nghiệm mẫu phòng 19 1.2.5 Phương pháp Viễn thám GIS 20 1.2.6 Phương pháp quétảnh hố khoan 20 1.2.7 Phương pháp tính toán đánh giá ổn định mái dốc 21 1.2.8 Các phương pháp khác 22 1.3 Nhận xét chung 22 CHƯƠNG 24 PHƯƠNG PHÁP LUẬN, CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ CƠ SỞ SỐ LIỆU 24 2.1 Phương pháp luận sở khoa học 24 2.1.1 Tiếp cận đối tượng nghiên cứu 24 2.1.2 Lựa chọn phương pháp nghiên cứu cho luận văn 25 2.2 Lựa chọn địa điểm đáp ứng yêu cầu số liệu cho mô hình 36 CHƯƠNG 38 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA KỸ THUẬT KHU VỰC THỦY ĐIỆN BẢN VẼ 38 3.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu 38 3.1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên 38 3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 40 3.2 Đặc điểm địa chất chung 41 3.2.1 Địa tầng 41 3.2.2 Magma 46 3.2.3 Kiến tạo 46 98 3.2.4 Địa hình, địa mạo 49 3.2.5 Địa chất thủy văn 50 3.2.6 Động đất 52 3.3 Đặc điểm địa hình, địa chất khu vực vai trái tuyến đập 53 3.3.1 Đặc điểm địa hình 53 3.3.2 Cấu trúc địa chất 53 3.4 Đặc điểm địa kỹ thuật khu vực nghiên cứu 55 3.4.1 Đặc điểm mặt cắt vỏ phong hóa 55 3.4.2 Tính chất lý đất đá 58 3.4.3 Đặc điểm nứt nẻ 71 3.4.4 Đặc điểm địa chất thủy văn 78 3.4.5 Đặc điểm địa chấtđộng lực công trình 79 3.5 Đánh giá chung 80 CHƯƠNG 81 ĐÁNH GIÁ TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP 81 4.1 Mô hình hóa phân tích ổn định vai trái đập thủy điện Bản Vẽ 81 4.1.1 Số liệu đầu vào cho mô hình 81 4.1.2 Đánh giá ổn định mái dốc vai trái tuyến đập 83 4.2 Đánh giá ổn định trượt vai trái đập thủy điện Bản Vẽ 88 4.2.1 Đánh giá ổn định theo kết đo vẽ khảo sát địa chất công trình 88 4.2.2 Đánh giá ổn định theo kết tính toán mô hình hóa 88 4.2.3 Đánh giá ổn định theo kết phân tích ảnh lõi khoan, quét ảnh hố khoan 89 4.2.4 Nhận xét chung 90 4.3 Định hướng giải pháp bảo vệ mái dốc vai trái tuyến đập 91 4.3.1 Định hướng giải pháp 91 4.3.2 Định hướng giải pháp 92 4.3.3 Định hướng giải pháp 93 4.3.4 Định hướng giải pháp 93 4.3.5 Định hướng giải pháp phi công trình 94 KẾT LUẬN 95 KIẾN NGHỊ 977 99 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Đặc trưng khối trượt Hình 1.2: Cấu trúc khối trượt (Varnes, 1978) Hình 1.3: Thống kê số người chết trượt lở từ 1903 – 2004 Hình 1.4: Trượt lở đá diện rộng Tứ Xuyên, Trung Quốc Hình 1.5: Đá lở, đá rơi đập Sefid Rud, Iran Hình 1.6: Dịch chuyển trượt đập Sharredushk, Albani Hình 1.7: Trượt lở mái dốc mỏ đá số III, thủy điện Bản Vẽ, Nghệ An, 2008 14 Hình 1.8: Khối trượt vai trái thủy điện Bản Vẽ, Nghệ An, 2014 14 Hình 1.9: Trượt lở mái dốc trạm biến áp, thủy điện Khe Bố, Nghệ An, 2011 14 Hình 1.10: Kết khoan tầng đất mái dốc đập Bản Vẽ 17 Hình 1.11: Lát cắt địa chấn xử lý phần mềm Plotrefa (Nguyễn Văn Duy, 2016) 19 Hình 1.12: Kết phân tích camera hố khoan (theo VJECT, 2015) 21 Hình 1.13:Mặt trượt cung tròn 22 Hình 1.14:Mặt trượt nghiêng 22 Hình 2.1: Nguyên lý phân tích kết phân tích quét ảnh hố khoan 26 Hình 2.2: Hố khoan thực quét ảnh cửa nhận nước, thủy điện Bản Vẽ 27 Hình 2.3: Thí nghiệm cắt khe nứt 29 Hình 2.4: Thí nghiệm xác định góc ma sát 29 Hình 2.5: Thí nghiệm Batton cường độ kháng cắt mẫu cưa 30 Hình 2.6: Các bề mặt gồ ghề giá trị JRC tương ứng theo Barton, 2006 31 Hình 2.7: Phương pháp hiệu chỉnh JRC theo chiều dài thực khe nứt 31 Hình 2.8: Xác định JCS búa Schmidt 31 Hình 2.9: Lực dính tức thời (Ci) góc ma sát tức thời (ϕi) theo quan hệ phi tuyến 33 Hình 2.10: Giao diện nhập thông số 35 Hnh 2.11: Giao diện kết tính toán 35 Hình 2.12: Giao diện thông số đầu vào 35 Hình 2.13: Giao diện kết tính toán 35 Hình 3.1: Vị trí thủy điện Bản vẽ đồ hành Việt Nam 39 Hình 3.2: Toàn cảnh đập lòng hồ 39 100 Hình 3.3: Cửa nhận nước lên vai trái 39 Hình 3.4: Địa hình vai trái tuyến đập(đang đào móng) 53 Hình 3.5: Địa hình vai tráituyến đập năm 2014 53 Hình 3.6: Vị trí công trình (trích từ Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 54 Hình 3.7: Vị trí tuyến đập (trích từ đồ Địa chất tỷ lệ 1:50.000 54 Hình 3.9:Tính toán cường độ khối đá theo Hoek-Bown đới đá IA2 67 Hình 3.10:Tính toán cường độ khối đá theo Hoek-Bown đới đá IB 68 Hình 3.11:Tính toán cường độ khối đá theo Hoek-Bown đới đá IIA 69 Hình 3.12:Tính toán cường độ khối đá theo Hoek-Bown đới đá IIB 70 Hình 3.13: Vị trí khe nứt bậc tronghố khoan KCNN1 72 Hình 3.14: Biều đồ tỷ lệ % phân loại mặt gián đoạn, 531 gián đoạn 72 Hình 3.15: Biều đồ tỷ lệ % loại chất lấp nhét mặt gián đoạn 72 Hình 3.17: Phân tích camera hố khoan KCNN1 (Chi tiết toàn ảnh 73 Hình 4.1: Đánh giá mái dốc mặt cắt MC2-TH1 – Rocslide, K=1.55 84 Hình 4.2 Đánh giá mái dốc mặt cắt MC2-TH2 – Rocslide, K=1.19 84 Hình 4.3: Đánh giá mái dốc mặt cắt MC2-TH3 – Rocslide, K=1.05 85 Hình 4.7: Lớp dăm sét đá gốc 89 Hình 4.8: Lớp dăm sét đá gốc 89 Hình 4.14: Bình đồ khoan thoát nước 91 Hình 4.15: Mặt cắt khoan thoát nước 91 Hình 4.16: Mô hình đặt ống tiêu nước 91 Hình 4.17: Đặt ống thoát nước ngầm 91 Hình 4.18: Giảm tải, thay đổi hệ số mái 92 Hình 4.19: Sử dụng neo gia cố 92 Hình 4.20: Mô hình sử dụng neo gia cố mái dốc (Theo Geobrugg, Thụy Sỹ) 92 Hình 4.21: Sử dụng tường chắn 93 Hình 4.22: Trồng cỏ kết hợp khung giằng (Thủy điện Sơn La) 93 101 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thông số đặc trưng khối trượt Bảng1.2: Phân loại theo thể tích khối trượt(Hội trượt lở đất quốc tế- ICL) Bảng 1.3: Phân chia theo chiều sâu tầng đất đá bị chuyển Bảng 3.1: Thống kê đứt gãy khu vực vai trái tuyến đập 55 Bảng 3.2: Bảng tổng hợp đặc trưng lý mẫu đá ……………………………55 Bảng 3.3: Đặc trưng tiêu vật lý đất cường độ kháng cắt theo 59 Bảng 3.4: Đặc trưng tiêu thí nghiệm đất phòng 60 Bảng3.5: Đặc trưng tiêu thí nghiệm đá phòng 61 Bảng 3.6: Bảng tổng hợp thí nghiệm đẩy trượt trụ đá hầm 62 Bảng 3.7: Bảng tổng hợp thí nghiệm xác định mô đun biến dạng hầm 62 Bảng 3.8: Bảng tổng hợp thí nghiệm xác định mô đun biến dạng hố khoan 62 Bảng 3.9: Bảng tổng hợp đo địa vật lý hầm 63 Bảng 3.10: Bảng chỉnh lý cường độ kháng cắt mẫu đất ( TCVN 9153:2012) 64 Bảng 3.11: Giá trị tính toán tiêu lý đất 65 Bảng 3.12: Đặc trưng dung trọng cường độ kháng nén mẫu đá 66 Bảng 3.13: Bảng tổng hợp cường độ tiêu chuẩn khối đá theo Hoek-Brown 66 Bảng 3.13: Bảng tổng hợp cường độ tiêu chuẩn khối đá theo Hoek-Brown 71 Bảng 3.14:Thống kê khe nứt bậc 6(Theo tài liệu đo vẽ đồ địa chất hố móng) 74 Bảng 3.15: Bảng thống kê khe nứt bậc 5,6(Theo tài liệu quét hố khoan KCNN1) 75 Bảng 3.16: Phân loại đứt gãy, khe nứt theo TCVN 9156:2012 76 Bảng 3.17: Bảng tổng hợp tính toán cường độ khe nứt threo Barton-Bandis 77 Bảng 3.18: Thống kê cao trình mực nước hố khoan 78 Bảng 4.1: Thông số đầu vào cho mô hình Rocslide 82 Bảng 4.2: Thông số đầu vào cho mô hình Rocplane 82 Bảng 4.3: Hệ số an toàn mặt cắt tính theo mô hình rocslide 83 Bảng 4.4: Hệ số an toàn mặt cắt tính theo mô hình rocplane 85 Hình 4.4: Đánh giá mái dốc mặt cắt MC1-TH1 – RocPLAN, K=1.20 86 Hình 4.5: Đánh giá mái dốc mặt cắt MC1-TH1 – RocPLAN, nước lấp đầy 40% 87 Hình 4.6: Đánh giá mái dốc mặt cắt MC1-TH1 – RocPLAN, động đất cấp 87 102 MỞ ĐẦU Sạt trượt tầng phủ trượt sâu đá gốc tượng phổ biến xảy trước, sau thi công công trình Do đặc thù công trình thủy điện thường đặt nơi có địa hình đồi núi, vách dốc nên tượng có nguy xảy cao Mất ổn định đập thủy điện vấn đề nghiêm trọng nhạy cảm, cần có nghiên cứu chi tiết để dự đoán trước đề biện pháp phòng ngừa thích hợp nhằm ngăn chặn cố, đảm bảo an toàn cho tuyến đập vùng hạ du Công trình thủy điện Bản Vẽ xây dựng sông Cả thuộc địa phận xã Yên Na, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An Khi tích nước hồ chứa đến cao trình mực nước dâng bình thường 200m vào cuối năm 2011 xuất hiện tượng biến dạng gây trượt khu vực mái dốc đập phía bên vai trái Theo mốc quan trắc thành lập từ xây dựng công trình khu vực mái dốc có xu hướng dịch chuyển phía lòng sông Hiện tượng xảy mạnh mẽ mùa mưa lũ, đe dọa nghiêm trọng đến an toàn toàn tuyến đập Đề góp phần làm rõ đặc điểm, nguyên nhân, chế trượt lở đề xuất giải pháp gia cố xử lý tai biến này, luận văn tập trung nghiên cứu với chủ đề “Nghiên cứu, đánh giá độ ổn định vai trái đập thủy điện Bản Vẽ, tỉnh Nghệ An” - Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm gián đoạn ảnh hưởng đến ổn định trượt khối đá; - Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần xác định nguyên nhân gây ổn định đất đá đề xuất giải pháp kỹ thuật xử lý nguy ổn định, đảm bảo điều kiện vận hành an toàn cho hồ chứa thủy điện Bản Vẽ Mục tiêu luận văn - Đánh giá điều kiện địa chất, địa kỹ thuật khu vực đập thủy điện Bản Vẽ; - Xác định nguyên nhân điều kiện gây ổn định đất đá khu vực nghiên cứu sở phân tích tài liệu địa chất, địa chất công trình, tính toán cường độ kháng cắt khe nứt, quét ảnh hố khoan mô hình hóa; - Định hướng biện pháp xử lý nguy ổn định, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn khu vực vai trái đập thủy điện Bản vẽ - Nội dung nghiên cứu Tổng hợp tài liệu địa chất, địa vật lý địa kỹ thuật khu vực đập thủy điện Bản Vẽ nhằm đánh giá điều kiện địa chất công trình mối quan hệvới ổn định đất đá vai trái đập điện Bản Vẽ; - Phân tích hệ thống khe nứt dựa theo số liệu quét ảnh hố khoan tính toán cường độ kháng cắt khối đá theo tiêu chuẩn Barton-Bandis để đánh giá ổn định trượt sâu vai đập; - Xác định nguyên nhân nguy ổn định đất đá khu vực nghiên cứu; - Định hướng giải pháp kỹ thuật xử lý nguy ổn định, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho tuyến đập hồ chứa thủy điện Bản Vẽ - Đóng góp luận văn Phân tích, đánh giá điều kiện địa chất, địa kỹ thuật khu vực vai trái đập thủy điện Bản Vẽ; - Đối sánh điều kiện địa chất, địa chất công trình, quét ảnh hố khoan với phân tích mô hình nhằm xác định nguyên nhân gây ổn định đất đá vai trái đập thủy điện Bản Vẽ; - Định hướng số giải pháp gia cố cho mái dốc vai trái đập thủy điện Bản Vẽ đảm bảo điều kiện làm việc bình thường công trình Chư ương TỔNG G QUAN VỀ V TRƯỢ ỢT VÀ CÁ ÁC PHƯƠ ƠNG PHÁP P NGHIÊN N CỨU ỔN ĐỊNH H TRƯỢT T 1 Tổngg quan ổn ổ định trrượt 1.1 Các khái k niệm m Lomttadze V.Đ cho “khối “ trượtt khối đấất đá hooặc dịịch chuyểnn phhía sườn dốc, mái dố ốc (sườn nhhân tạo) doo ảnh hưởn ng trọng lực, áp lự ực thủy độộng, lự ực địa chấnn sốố lực khác Sự hình thhành khối k trượt kết trrình địịa chất đượ ợc biểu hiệnn dịch h chuyển thhẳng đứng dịch chhuyển nganng khối k đấất đá đãã ổn định, tức cân bằằng” [11] Theo Hội H trượt lở l đất quốốc tế ICL, ượt lở đư ược định nghĩa dịch trư chhuyển khối đất đá đ so với vị v trí ban đầầu tác động đ c nguyênn nhân tự nhhiên (lượngg mưa, động đất, núúi lửa, …) hooặc nhân tạạo (khai th hác mỏ, làm m đường, thhủy điện, phát p triển đô đ thị, …) Trượt lở cóó thể xảy hầu khắp mọii nơi tooàn giới, chúngg ta cần phải có Hìnnh 1.1 Đặcc trưng khố ối trượt cáác nghiên cứu c cụ thể rủi trượt lở, trêên sở đóó có kịcch ứng g xử hợp lý ý   Trongg nghiên ứu trượt lở ở, điều quann cần xác địnnh rõ thhống thhông số khốối trượ ợt Theo địnnh nghĩa củủa Hội địa chất công trình quốcc tế, thôông sốố khối trượ ợt biểuu diễn n hình 1.1 v giải thícch bảngg 1.1 Mỗi khối trượt t có m độ ổn định đ đ Khi cácc khối đất đá bị dịch d chhuyển, nhữ ững nguyên n nhân gâyy trượt đãã hoàn toànn tạm m thời bị loại trừ khối k trượt ổn định Trường hợp nguyên nhân gây chuyển dịch khối đất đá loại bỏ phần khối trượt chưa ổn định Khi thiết kế, xây dựng khai thác công trình, điều quan trọng phát phân bố khối trượt, dự báo khả hình thành nó, mà cần đánh giá mức độ ổn định khối trượt đó, để trường hợp cần thiết báo trước phát triển, ngăn chặn, hạn chế dịch chuyển khối trượt Bảng 1.1 Thông số đặc trưng khối trượt(Hội địa chất công trình quốc tế IAEG, 1990) Số hiệu 1  Tên  Chiểu rộng khối dịch chuyển  Chiều rộng khối dịch chuyển lớn tính theo Wd  đường vuông góc, Ld Chiều rộng bề mặt nứt vỡ, Chiều rộng hai cánh cuả khối trượt Wr theo hướng vuông góc với chiều dài, Lr Chiều dài khối dịch chuyển, Ld Chiều dài bề mặt nứt tách , Lr Định nghĩa Khoảng cách nhỏ từ đỉnh đến chân khối trượt dịch chuyển Khoảng cách nhỏ từ chân mặt trượt nứt vỡ đến đỉnh khối trượt đến Chiều sâu khối dịch trượt , Độ sâu lớn khối dịch trượt đo theo Dd chiều vuông góc với mặt trượt chứa Wd Ld Chiếu sâu mặt nứt tách, Dr Tổng chiều dài, L Chiều dài đường tâm, Lcl Độ sâu lớn mặt trượt từ vị trí nứt tách bề mặt tự nhiên đo theo hướng vuông góc ới ặ đỉ h W L Khảng cách nhỏ từ chân khối trượt đến đỉnh Khoảng cách từ đỉnh tới chân khối trượt qua điểm gốc cách điểm biên bên khối Khối trượt chia thành hai phần: phần gây trượt gọi khối trượt chủ động, đất đá bị kéo, giãn thường hình thành vết nứt mở;phần gọi khối bị động, đất đá bị nén Varnes (1978) phân chia dịch chuyển sườn dốc thành loại: rơi, lật, trượt, tách dãn ngang, chảy hỗn hợp (hình 1.2) Kích thước khối trượt tính theo công thức (1), ký hiệu công thức tính toán bao gồm thông số bảng 1.2 V = π D r W r Lr (1) Có thể dựa vào thể tích khối trượt để tính toán phân loại theo Hội Trượt lở đất Quốc tế ICL (Bảng1.2) Hình 1.2: Cấu trúc khối trượt (Varnes, 1978) Bảng1.2: Phân loại theo thể tích khối trượt (Hội trượt lở đất quốc tế- ICL) Phân loại Thể tích (m3) Mô tả 100,000 Cực kỳ lớn Xavarensky F P.(1935) phân chia kiểu trượt dựa theo chiều sâu tầng đất đá bị dịch chuyển thể bảng 1.3 Bảng 1.3: Phân chia theo chiều sâu tầng đất đá bị chuyển Kiểu trượt Chiều sâu phân bố mặt trượt, m Bề mặt 20 Ổn định trượt vấn đề lớn cần quan tâm tự nhiên hoạt động xây dựng công trình, đặc biệt công trình thủy điện, tính đặc thù công trình thủy điện xây dựng vùng núi cao, sườn dốc lớn tiềm ẩn nguy cao trượt lở 1.1.2 Các nghiên cứu giới Theo số liệu thống kê Trung tâm nghiên cứu thảm họa giới (CRED) số người chết trượt lở đất đá chiếm 17% số nạn nhân thiên tai toàn cầu Nhật Bản nước đứng đầu tổn thất trực tiếp gián tiếp trượt lở gây ra, theo thống kê, hàng năm Nhật chi tới tỷ USD, tiếp đến Mỹ, Italia, Ấn độ khoảng 12 tỷ USD để khắc phục tượng trượt lở Nghiên cứu Kyoji Sassa năm 2009 thống kê số người chết trượt lở châu lục giới thể hình 1.3 [20] Trên giới kể đến nhiều trường hợp xảy trượt lở, gây tổn thất lớn người Các hình ảnh trượt lở thể hình từ 1.4 đến 1.6 a) Các nghiên cứu góc độ địa chất, địa chất công trình Với khối trượt đất đá tạo lập nên điều kiện địa chất, địa chất công trình xác định bao gồm điều kiện thành tạo đất đá, hoạt động kiến tạo, ứng suất thiên nhiên, mức độ phong hóa, tính chất lý đất đá … Chính yếu tố định phần lớn tượng hình thái trượt lở Hình 1.3: Thống kê số người chết trượt lở từ 1903 – 2004 Hình 1.4: Trượt lở đá diện rộng Tứ Xuyên, Trung Quốc Hình 1.5: Đá lở, đá rơi đập Sefid Rud, Iran Hình 1.6: Dịch chuyển trượt đập Sharredushk, Albani Thành phần thạch học loại đá khác tác động trình phong hóa khu vực thời tiết khác tạo thành tầng phủ có đặc tính vật lý học khác Với loại đá chứa nhiều mica phong hóa tạo nên lớp phong hóa có cường độ kháng cắt thấp, liên kết kém, dễ gây nên tượng sạt, trượt tầng phủ Với đá gốc chứa nhiều nhóm kaolin phong hóa tạo thành vỏ phong hóa chứa khoáng vật loại sét dễ trương lở gây tượng sạt trượt phổ biến Yếu tố độ hạt đá gốc quan trong, nhóm đá granit hạt trung đến thô tác động phong hóa tạo nên đất loại cát có lực dính kết dễ dàng gây nên khối sạt trượt Thế nằm đá gốc thường kể đến đá trầm tích yếu tố tạo nên nguy trượt lở quan trọng Các nghiên cứu rõ ảnh hưởng nằm đá gốc tới độ ổn định khối đất đá Cụ thể phương vị hướng dốc đồng hướng với phương vị mái dốc nguy gây ổn định tăng cao hơn, với góc dốc lớn độ ổn định giảm Đánh giá địa chất công trình độ ổn định khối trượt phải đáng giá tổng hợp định tính định lượng yếu tố đưa vào phân tích: hình thái, cấu tạo khối trượt, độ sũng nước đất đá, tính chất lý chúng trình, tượng địa chất kèm theo; động lực phát triển tượng trượt; tương quan lực định cân khối đất đá cấu tạo nên trượt Nghiên cứu động lực phát triển trượt tức nghiên cứu quy luật biến đổi tốc độ dịch chuyển trượt trình địa chất khác gây trượt lở, nghiên cứu có hiệu đánh giá ổn định trượt Khi đánh giá địa chất công trình mức độ đe dọa khối trượt, cần ý đến diện tích trượt lở chiếm chỗ, thể tích khối trượt tức quy mô tượng trượt b) Các nghiên cứu góc độ địa vật lý Bản chất công tác nghiên cứu địa vật lý xác định dị thường cấu trúc đất đá trường khoanh vùng tương phản tính chất Kết nghiên cứu địa vật lý cung cấp tranh tổng thể cấu trúc địa chất số tính chất tổng quát đất đá, diện rộng Đối với nghiên cứu trượt lở công tác khảo sát địa vật lý trợ giúp lớn việc xác định bề mặt dị thường đới yếu, đới nứt nẻ cao…, bề mặt có nguy gây nên trượng trượt lở cần nghiên cứu c) Các nghiên cứu góc độ địa hình địa mạo Mỗi khối trượt tạo nên khu trượt mà ranh giới, hình dạng mặt định kích thước kiểu trượt Những khối đất đá bị dịch chuyển tạo nên thân trượt vật liệu tích lũy trượt Theo Sở khảo sát địa chất Hoa Kỳ cấu trúc điển hình khối trượt đất đá thể chi tiết hình 1.2, bao gồm phần: - Mặt trượt phẳng, cung tròn ellipsoid, khối đất đá tách dịch chuyển xuống thấp, - Chân mặt trượt điểm kết thúc mặt trượt, - Thân trượt bao gồm toàn phần từ đỉnh trượt đến chân mặt trượt, - Các vết nứt phía đỉnh khối trượt bao gồm bậc phía đỉnh, - Đới dịch chuyển, đới tích tụ Hình dạng khối trượt không đồng nhất, tầng phủ thông thường lõm gần giống với hình trụ cung tròn, khối đá bề mặt phẳng gãy khúc có dạng cung gãy khúc tròn Trong đất đá không đồng mặt trượt định vị trí, định hướng mặt yếu, đới yếu tồn cấu trúc chung khối đất đá Các mặt yếu mặt đá gốc, ranh giới đới phong hóa mãnh liệt, đới yếu, đới nứt nẻ tăng cao, đới phá hủy kiến tạo, … Trước phát sinh trượt, thường xuất nhiều khe nứt phân bố khác khu vực thân trượt, phụ thuộc hoàn toàn vào ứng suất phát triển khối đất đá Theo G I Ter – Xtepanyan năm 1946 rõ phần sườn dốc mái dốc, gần đỉnh trượt hình thành khe nứt tách: dốc định hướng vòng cung kéo dài theo phương sườn Từ khe nứt thường xảy dịch chuyển đất đá, dẫn đến địa hình mặt treo khe nứt tạo nên thềm uốn cong dạng vòng cung cao tới vài m, vậy, khoảnh có nhiều khối trượt phát sinh vách trượt điển hình Vách trượt gần tương tự rãnh đào sườn dốc, khe nứt tách vỡ định hướng theo đường phương dọc sườn xuất bậc thang Đôi sườn dốc mái dốc phát sinh số bậc thang này, chúng định hướng gần song song với Nhiều khe nứt tách vỡ xuất đỉnh bên thân trượt, nơi có ứng suất căng tác dụng Các khe nứt nằm song song với sườn dốc Phần phía dưới, chân khối trượt phát sinh khe nứt cắt Trong thân trượt, tốc độ dịch chuyển đất đá dọc theo trục gần hai bề mặt trượt khác nên phát sinh khe nứt cắt dọc xiên chéo Trên mặt bằng, điều kiện thành tạo, khối trượt có hình dạng khác nhau, phổ biến số dạng sau: - Thường gặp trượt dạng vách cong với thềm trượt thềm trượt hình bán nguyệt bao bọc lấy cung trượt, trường hợp kích thước khối trượt đẳng thước - Trượt có diện kéo dài khối trượt có thềm trượt chính, thềm trượt kéo dài theo sườn dốc mái dốc Chiều dài dọc theo sườn dốc khối trượt thường lớn chiều rộng phân bố nhiều - Trượt dòng thường kéo dài dọc theo chỗ trũng thấp từ bên sườn dốc đổ xuống, chiều rộng phân bố trượt dòng nhỏ chiều dài nhiều Địa hình bề măt thân trượt thường không phẳng: lượn sóng, ghồ ghề nhiều chỗ trũng ứ nước, thảm cỏ bị xé, nghiêng chí đổ nhào phía tạo nên cảnh tượng rừng say Với khu trượt cổ chí cối già 10 bị uốn cong Một đặc điểm hình thái quan xuất lộ nước ngầm dạng khác nhau, tạo nên trũng ứ nước, suối nhỏ, chố thấm gỉ, gây lượng hóa lầy bề mặt khối trượt chân sườn dốc Một vài nơi từ bên khối trượt thấy mạch nước xuất lộ tập trung, có lưu lượng lớn Trên bề mặt khối trượt làm dịch chuyển công trình xây dựng với nhiều biểu khác dịch chuyển nhà cửa, đường, mốc quan trắc, công trình tạm bờ mỏ… Tóm lại, đặc điểm hình thái địa hình khối trượt đặc trưng, biểu rõ địa hình với đặc thù riêng cấu tạo địa hình, mức độ nứt nẻ đất đá, mức phá hủy thảm thực vật, xuất lộ nước ngầm biến dạng công trình d) Các nghiên cứu góc độ mô hình hóa Ngày với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin giúp ích nhiều cho ngành khoa học Với lĩnh vực tính toán ổn định nói riêng phương pháp mô hình số lập để đánh giá độ ổn đinh sườn dốc, mái dốc dự báo khả biến dạng Các mô hình số sử dụng rộng rãi bao gồm: - Geoslope, Geostudio Canada - Slide hãng Rocscience, Canada - Flac 3D hãng Itasca, Mỹ Dưới hỗ trợ mô hình số tính toán cho trường hợp giả thiết khác nhau, sở đưa phân tích cụ thể rõ ràng khối trượt e) Các nghiên cứu công trình giải pháp bảo vệ Các nghiên cứu giải pháp bảo vệ dựa nghiên cứu nguyên nhân, quy mô phát triển khối trượt Các biện pháp chia thành 11 ... cho mô hình 81 4.1.2 Đánh giá ổn định mái dốc vai trái tuyến đập 83 4.2 Đánh giá ổn định trượt vai trái đập thủy điện Bản Vẽ 88 4.2.1 Đánh giá ổn định theo kết đo vẽ khảo sát... Chính NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH VAI TRÁI ĐẬP THỦY ĐIỆN BẢN VẼ, TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Địa chất học Mã số: 60440201 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC TS NGUYỄN NGỌC TRỰC Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN... quét ảnh hố khoan với phân tích mô hình nhằm xác định nguyên nhân gây ổn định đất đá vai trái đập thủy điện Bản Vẽ; - Định hướng số giải pháp gia cố cho mái dốc vai trái đập thủy điện Bản Vẽ đảm