Xem mẫu
- CƠ CHẾ TRƯỢT LỞ BỜ SÔNG HỒNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP
KHẮC PHỤC KHU VỰC ĐÔ THỊ VỆ TINH SƠN TÂY
TRẦN VĂN TƢ, NGUYỄN MẠNH TÙNG,
*
ĐÀO MINH ĐỨC, LẠI NGỌC DỰ
Landsliding mechanism of red riverbank and remedies in son tay
satellite urban
Abstract: Landslides of Red riverbank in Son Tay - Phuc Tho area have
caused much harm to the economy - society. Despite having the
embankment in resent, but still a lot of incidents happen. It is necessary to
recognize the causes of this phenomenon. Based on documents of
engineering geological survey, the authors analyzed the stable on
landslide of dike and riverbank in this region. The riverbank is more
unstabe in case of having the infiltration from field to river. Since it can
determine the cause and mechanism of riverbank landslide in Son Tay
satellite urban. From this result can clearly see the mechanism moving the
riverbed of many stretches of the North Delta having a similar geological
structure.
1. MỞ ĐẦU * trọng là bảo vệ an toàn đê và phòng chống
Theo quyết định Số: 5514/QĐ-UBND ngày trƣợt lở bờ sông Hồng. Về cấu tạo địa chất
20 tháng 10 năm 2015 của UBNH Thành phố công trình nền đê khu vực này, nhất là từ
Hà Nội về việc phê duyệt quy hoạch chung thị K30-K32 có đặc thù riêng so với các nơi
xã Sơn Tây (Long ghép đô thị vệ tinh Sơn Tây), khác thuộc đồng bằng Bắc Bộ. Đó là tồn tại
thành phố Hà Nội đến năm 2030. Vị trí khu vực lớp cát pha, cát bụi đƣợc hình thành qua quá
nghiên cứu lập quy hoạch nằm ở phía tây bắc trình chuyển dòng sông Hồng và các sông
Thành phố Hà Nội. Bao gồm: Toàn bộ địa giới nhánh tạo nên. Các nghiên cứu về địa chất
hành chính thị xã Sơn Tây, gồm 09 phƣờng: Lê công trình nền đê khu vực này của các cán
Lợi, Phú Thịnh, Ngô Quyền, Quang Trung, Sơn bộ Viện Địa chất ở các năm 1980-2000, [6]
Lộc, Xuân Khanh, Viên Sơn, Trung Hƣng, cho thấy các sự cố đê điều thuộc đồng bằng
Trung Sơn Trầm; 06 xã: Đƣờng Lâm, Xuân Bắc Bộ nói chung và khu vực này nói riêng
Sơn, Thanh Mỹ, Kim Sơn, Sơn Đông, Cổ Đông liên quan chặt chẽ với cấu trúc địa chất công
và xã Cam Thƣợng, huyện Ba Vì. Trong đó phía trình nền đê. Các loại hình trƣợt lở bờ sông
bắc khu đô thị vệ tinh (ĐTVT) Sơn Tây giáp cũng phụ thuộc rất lớn vào điều này. Tuy
sông Hồng, [3]. nhiên cho đến nay việc bảo vệ xói lở và
Nhƣ vậy một đoạn đê khoảng 7 km từ trƣợt bờ sông chỉ có biện pháp là làm kè
K25 đến K32 thuộc địa phận ĐTVT Sơn chống xói, một phần để chống trƣợt lở song
Tây. Điều này đặt ra một nhiệm vụ quan chống xói lở vẫn là chính. Cũng do cấu trúc
địa chất công trình đặc thù bờ sông và nền
*
Viện Địa chất, Viện Hàn lâm KHCN uốc gia đê mà vấn đề chống xói lở bằng kè ở các vị
04 550 8369 trí phía nam Hà Nội có ý nghĩa hơn ở khu
Email: vantutran1954@gmail.com vực Ba Vì, Sơn Tây và Phúc Thọ, [6].
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 37
- 2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH phân bố liên quan đến chuyển lòng sông. Cao
NỀN ĐÊ VÀ BỜ SÔNG trình xuất hiện ở KM31 khoảng từ -1 đến -2m, ở
Hình 1 chỉ ra cấu trúc địa chất công trình nền KM32 khoảng từ -4 đến -5 m.
đê và bờ sông Hồng khu vực nghiên cứu. Ở đây - Lớp (5) đây là lớp cát thô lẫn cuội sỏi nhỏ
có 2 mặt cắt ngang đê cách nhau 200 m. Cấu thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc. Trong mặt cắt ở nền
trúc địa chất công trình nền đê giống nhau song đê Viên Sơn không xác định song trên cơ sở các
khác nhau về độ sâu và độ dày các lớp, [2, 6]. lỗ khoan bên cạnh thì bề mặt của chúng phân bố
- Lớp (1) là lớp đất nhân tạo, trong đó lớp khá ổn định từ -6 đến -7m.
(1a) là lớp đất đắp đê. Đây là lớp sét, sét pha - Lớp (6) là lớp cuội sỏi thuộc hệ tầng Hà
nửa cứng đến cứng. Mặc dù đƣợc khống chế Nội nằm trên hệ tầng Lệ Chi hoặc đá gốc. Độ
chặt chẽ về chất lƣợng song do khả năng thi dày và chiều sâu của chúng thay đổi lớn, ở khu
công và trải qua thời gian dài tu bổ nên lớp này vực này cao trình bề mặt khoảng -8 đến -10m.
rất không đồng nhất. Tuy vậy chúng cũng đủ để - Lớp (8) là lớp đá phong hóa có bề mặt phân
đảm bảo khả năng ngăn nƣớc vào mùa lũ. Tuy bố từ -20-22m.
nhiên lớp đất đắp san lấp mặt bằng (1b) bởi Tính chất của các lớp đấy đƣợc cho trên
nhiều mục đích khác nhau nhƣ lấp ao hồ chống Bảng 1.
thấm cho đê, san lấp mặt bằng để xây dựng thì 3. KIỂM CHỨNG ỔN ĐỊNH TRƢỢT
đất còn bất đồng nhất hơn nữa. Lớp đất này Trên cơ sở mặt cắt ngang sông đo vào năm
chiều dày khoảng 1-2 m. 2001 (Hình 2) tại KM27. Khu vực này đáy sông
- Lớp (2) là lớp sét sét pha dẻo đến dẻo cứng có cao trình -7,68, độ sâu nhất cách bờ khoảng
là trầm tích sông hiện đại ngoài đê. Thƣờng đê khoảng 355 m. Mặt cắt sông tại KM35 có độ
chiều cao lớn hơn trong đê 1-2 m, nhiều nơi 2-3 sâu đáy sông là -2,93, khoảng cách đến đê là
m do thƣờng xuyên đƣợc bồi đắp thêm. 206 m. Do đó nếu lấy bình quân tại K31 thì đáy
- Lớp (3b) là sét sét pha trạng thái dẻo mềm sông có cao trình là -5,30 m, khoảng cách từ nới
đến dẻo cứng thuộc trầm tích sông hệ tầng Thái sâu nhất đến chân đê là 280m.
Bình. Đây là lớp cơ bản hình thành lên đồng Nhƣ vậy với mặt lớp cát bụi, cát mịn thì độ
bằng châu thổ. Thƣờng lớp này dày từ 1-2 m dốc bề lớp cát ở dƣới nƣớc khoảng 2,00. Đây là
đến 4-6 m, tùy theo vị trí. Ở KM31 chiều dày độ dốc khá phù hợp với một số tài liệu nghiên
thay đổi từ 5-7 m, ở KM32 chiều dày thay đổi từ cứu của các nhà khoa học trong nƣớc và quốc
2-3 m. Đây là lớp chống thấm và bảo vệ cho nền tế, [6].
đê. Cao trình mặt đất khoảng 9-10m. Hình (3), (4), (5), (6) chỉ các bài toán và lời
- Lớp (3a) là lớp cát pha cát bụi hình thành giải cho ổn định trƣợt bờ sông kết hợp với bài
do chuyển lòng sông chính hoặc nhánh. Lớp này toán thấm nƣớc từ trong đồng ra sông vào mùa
bình thƣờng với độ ẩm tự nhiên thì có cấu trúc giáp ranh giữa mùa khô và mùa mƣa, cao trình
tốt song khi bão hòa thì rất dễ bị biến dạng. Đây mực nƣớc trong đồng khoảng +10 m, trong khí
là lớp đất đặc biệt rất dễ bị tác động của áp lực đó cao trình mực nƣớc sông Hồng đã hạ thấp
thấm nhƣ xói ngầm và cát chảy. Chiều dày thay còn khoảng +5. Nhƣ vậy có hiện tƣợng thấm từ
đổi từ 1-3 m. Tuy nhiên cao trình xuất hiện ở trong đồng ra sông. Hình 7 và 8 cho bài toán và
KM31 khoảng từ +1 đến +2m, ở KM32 khoảng kết quả tính thấm từ trong đồng ra sông.
từ +5 đến +6m. Chúng ta nghiên cứu hệ số an toàn trong hai
- Lớp (4) là lớp cát mịn đến nhỏ thuộc hệ trƣờng hợp 1) không có dòng thấm từ trong
tầng Thái Bình do trầm tích tƣớng lòng sông. đồng ra sông và 2) có dòng thấm từ trong đồng
Lớp này có mặt ở ven sông Hồng và phạm vi ra sông.
38 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016
- Hình 1. Mặt cắt ĐCCT ngang đê tại KM31 ĐTVT Sơn Tây
Hình 2. Mặt cắt ngang sông Hồng tại KM27 năm 2001, [6]
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 39
- Bảng 1. Bảng chỉ tiêu vật lý cơ học các lớp đất khu vực Viên Sơn
30
25
20
15
10
Elevation
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Distance
Hình 3. Bài toán tính ổn định bờ sông khi không có dòng thấm
1.770
30
25
20
15
10
Elevation
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Distance
Hình 4. Mặt trượt và hệ số an toàn theo Bishop (FS=1,77)
40 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016
- 30
25
20
15
10
Elevation
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Distance
Hình 5. Bài toán tính trượt có kể đến áp lực thấm
1.432
30
25
20
15
10
Elevation
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Distance
30 Hình 6. Kết quả phân tích ổn định bài toán có kể đến áp lực thấm (Fs=1,432)
25
20
15
10
Elevation
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Distance
Hình 7. bài toán tính thấm từ đồng ra sông
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 41
- 30
25
20
15
10
Elevation
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Distance
Hình 8. Kết quả tính thấm từ đồng ra sông
Hình 4 chỉ ra lƣỡi trƣợt và hệ số an toàn theo Theo tính toán lý thuyết ổn định của khối đất
Bishop (Với Jabu thì hệ số an toàn nhỏ hơn một ở mái dốc có dòng thấm thì với cát mịn ta có
chút). Đây là kết quả tính ổn định trƣợt khi mái ổn định là 10 0, và với cát bụi là 5 0. Nhƣ vậy
không có áp lực thấm. khi đáy sông cắt vào tầng cát mịn và cát bụi thì
Hình 5 và 6 là bài toán cùng với kết quả tính hai tầng này bị chảy tràn để có mái dốc ổn định.
toán khi kết hợp với bài toán thấm từ trong đồng Điều này phù hợp với độ dốc đáy sông trong
ra. Mặc dù hệ số an toàn có giảm đáng kể song tầng cát.
bờ sông vẫn ổn định. Điều này cho thấy cơ chế Trở lại bài toán tính thấm từ trong đồng ra
trƣợt lở bờ sông khu vực này có tính đặc biệt và sông nhƣ ở Hình 7 và 8. ta tính đƣợc X-
sẽ đƣợc phân tích dƣới đây. Gradient và Y-Gradient trên mặt lớp cát bụi nhƣ
4. CƠ CHẾ TRƢỢT LỞ VÀ BIỆN PHÁP hình 9 và 10 dƣới đây.
PHÕNG CHỐNG Trị số lớn nhất X-Gradien là 0,12 và Y-
Trƣớc hết chúng ta phân tích khả năng ổn Gradient là 0,5. Đây là trị số khá lớn với sự ổn
định thấm của các lớp đất nền đê. Trên cơ sở định của tầng cát bụi và mịn.
Bảng 1 cho thấy các lớp đất sét-sét pha nhìn Từ đấy cho thấy cơ chế trƣợt ở khu vực nhƣ
chung ổn định với biến dạng thấm. Tuy nhiên sau. Đầu tiên với tác động của dòng chảy sông
việc còn lại là lớp cát pha cát bụi và cát mịn. bị xói đáy và cắt sâu vào tầng cát bụi và mịn.
Dựa trên thành phần hạt lớp cát pha, cát bui Tầng cát bụi và mịn bị chảy ra sông tạo ra một
ta tính đƣợc hệ số bất đồng nhất =21,54. Dựa mái dốc cân bằng nhỏ hơn 5 và 100 tƣơng ứng.
trên biểu đồ Ixtomina ta tính đƣợc Jgh=0,25. Thực tế ranh giới tầng cát bụi và lớp sét bên trên
Nhƣ vậy với lớp cát pha cát bụi khi gradient gần nằm ngang nên khi chảy tạo ra khe hở giữa
thủy lực lớn hơn 0,25 thì hiện tƣợng xói ngầm hai tầng. Nhƣ vậy bờ đất sét bên trên có dạng
xảy ra. Tuy nhiên ở đây chúng ta quan tâm "hàm ếch" và bị sập nếu đủ điều kiện tác động
nhiều hơn đến hiện tƣợng cát chảy. về trọng lƣợng. Nhƣ vậy có thể nói hiện tƣợng
42 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016
- trƣợt lở bờ sông khu vực này có cơ chế phá tách bề mặt tiếp xúc sét và cát có thể làm mặt
hỏng dạng trƣợt-sập. Cơ chế trƣợt-sập này xảy đất bị lún nghiêng ra sông nếu quá trình xảy ra
ra làm tăng độ dốc bờ sông, dẫn đến quá trình từ từ hoặc đất bị sụt dạng "hố địa ngục" khi tầng
trƣợt bình thƣờng tiếp theo. Việc cát chảy làm sét - sét pha của tầng phủ mỏng.
X-Gradient mat cat bui Y-Gradient mat cat bui
0.02 0.5
0 0.4
-0.02
0.3
Y-Gradient
X-Gradient
-0.04
0.2
-0.06
0.1
-0.08
0
-0.1
-0.12 -0.1
140 160 180 200 220 140 160 180 200 220
150 170 190 210 230 150 170 190 210 230
X (m) X (m)
Hình 9. Gradient thủy lực trên mặt tầng cát bụi lân cận bờ sông
Biện pháp khắc phục có ý nghĩa nhất là bảo nghệ bao tải cát xi măng của Hoa Kỳ để bảo vệ
vệ sự chảy của tầng cát bụi và cát mịn. Tuy đáy sông song thực tế chƣa triển khai công trình
nhiên hiện trạng lòng sông đã xảy ra nhƣ trên nào dạng này, [1].
hình vẽ nên cần thiết phải bảo vệ không để dòng 5. MỘT SỐ NHẬN XÉT THAY KẾT
nƣớc cuốn trôi lớp cát đáy sông, nghĩa là bảo vệ LUẬN
quá trình xói mòn "di đáy". Thực tế khu vực này 1. Trƣợt lở bờ sông là một dạng xói lở tốc độ
luôn luôn hình thành các con bơn giữa dòng cho cao nhƣ một tai biến thiên nhiên, quá trình gia
thấy quá trình di đáy rất mạnh. Để bảo vệ các kè tăng khi có tác động của nhân sinh. Cơ chế trƣợt
đã có hoặc thiết kế kè mới phải mở rộng phạm - sập có thể gây thảm họa cho ngƣời và tài sản
vi bảo vệ đáy sông bằng các rồng tre hoặc đá của nhân dân ven sông.
hộc. Trƣớc đây Bộ NN & PTNT đã nhập công 2. Khu vực bờ sông Hồng thuộc ĐTVT Sơn
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016 43
- Tây nói riêng và phía bắc Hà Nội nói chung (Từ 2. Nguyễn Văn Phƣơng và nnk, 2004, Thu
Đan Phƣợng trở lên Sơn Tây, Ba Vì và phía bên thập, kiểm chứng các tài liệu đã có, nghiên cứu
kia là Mê Linh) với đặc điểm đặc thù về cấu tạo bổ sung lập bản đồ phân vùng đất yếu Hà Nội
địa chất công trình nền đê và bờ sông, hiện phục vụ phát triển bền vững thủ đô, Đề tài cấp
tƣợng thấm ngƣợc từ trong đồng ra sông cƣờng TP, Hà Nội, 2002-2004.
độ lớn đã gia tăng quá trình trƣợt lở bờ sông. 3. Quyết định Số: 5514/QĐ-UBND ngày 20
Quá trình này cũng có thể gây ra các hố sụt do tháng 10 năm 2015 của UBNH Thành phố Hà
xói ngầm hay cát chảy. Nội về việc phê duyệt quy hoạch chung thị xã
3. Cần thiết phải nghiên cứu công nghệ mới Sơn Tây (Lòng ghép đô thị vệ tinh Sơn Tây),
để thiết kế kè bờ sông đảm bảo an toàn cho kè thành phố Hà Nội đến năm 2030.
vừa giữ chức năng chống xói mòn, trƣợt lở và 4. Trần Văn Tƣ, 2001, Địa chất đệ tứ với
vừa bảo vệ vùng đất ven sông không xảy ra hiện tƣợng xói lở bờ sông Hồng đoạn Việt Trì -
trình trạng các "hố địa ngục". Công nghệ mới Đan Phƣợng, Tạp chí Địa chất, ISSN 0866-
này chủ yếu là cải tiến thi công kè và bảo vệ 7381, Loạt A, số 267, 2001.
tầng cát đáy sông. 5. Trần Văn Tƣ, 2004, Những sự cố liên
quan đến biến dạng thấm với đê và bờ sông hữu
TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng khu vực Phúc thọ, Đan phƣợng (Hà Tây),
Tạp chí các khoa học về trái đất, ISSN 0886-
1. Nguyễn Quốc Thành và nnk, 2006, 7187, N01/26, 30-37.111-120.
Nghiên cứu đánh giá trƣợt lở, lũ quét - lũ bùn đá 6. Trần Văn Tƣ, 2011, Đặc điểm địa chất
tại vùng trọng điểm tỉnh Lào Cai (H. Bát Xát, công trình nền đê sông Hồng khu vực Hà Nội
H. Sa Pa và TP. Lào Cai - tỉnh Lào Cai) và kiến và các tai biến địa chất liên quan, Tạp chí các
nghị các giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt khoa học về trái đất, ISSN 0886-7187,
hại, ĐT nhánh của ĐT KC08-01. No3/33, 480-492.
Phản biện: PGS.TS. ĐOÀN THẾ TƢỜNG
44 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2016
nguon tai.lieu . vn
