Luận án tiến sĩ nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý của các loại đất tàn sườn

Tính cấp thiết của đề tài Tây Nguyên Việt Nam là vùng núi phía Tây Nam của tổ quốc, bao gồm các tỉnh: Lâm Đồng, Đắk Nông, Đắk Lắk, Gia Lai, KonTum. Tây Nguyên là một vùng đất giàu tiềm năng phát triển, có vị trí chiến lược quan trọng về chính trị, kinh tế, văn hóa và an ninh quốc phòng của cả nước. Sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước nói chung và khu vực Tây Nguyên nói riêng đòi hỏi phải xây dựng nhiều tuyến đường giao thông xuyên qua các tỉnh, như: - Quốc lộ 14 chạy dài từ KonTum qua Gia Lai, Đắk Lắk, Đăk Nông, Bình Phước đến Tp.Hồ Chí Minh. - Quốc lộ 24 nối Kontum với Ba Tơ (Quảng Ngãi).

- Quốc lộ 25 nối từ Pleiku (Gia Lai) với Tuy Hòa (Phú Yên). - Quốc lộ 26 nối Đắk Lắk (Buôn Mê Thuột) với Nha Trang (Khánh Hoà) - Quốc lộ 27 nối từ Đà Lạt (Lâm Đồng) với Đắk Lắk (Buôn Mê Thuột). - Quốc lộ 28 nối từ Đà Lạt (Lâm Đồng) với Đăk Nông. - Quốc lộ 19 nối Pleiku (Gia Lai) với Quy Nhơn.

- Quốc lộ 40 nối với Xayden-Antoum (Lào) cửa khẩu Pờ Y với Q. - Đặc biệt, tuyến đường Hồ Chí Minh, chạy qua các tỉnh Tây Nguyên. Đây là tuyến đường trọng điểm, không chỉ có ý nghĩa chiến lược trong sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá, phát triển kinh tế - xã hội và đảm bảo an ninh quốc phòng đối với khu vực miền Trung và Tây Nguyên, mà còn là một tuyến đường lịch sử, gắn liền với sự nghiệp giải phóng đất nước (đường Trường Sơn). - Ngoài ra, nhiều tuyến đường nối liền tỉnh lỵ đến các huyện lỵ và các vùng sâu, vùng xa nơi có nhiều đồng bào dân tộc sinh sống, nhiều tuyến giao thông phục vụ xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện và khai thác du lịch ở các tỉnh Tây Nguyên.

Những tuyến đường ô-tô chạy ven theo các chân đồi hoặc các đèo cao được hình thành bởi các loại đất có nguồn gốc khác nhau. Về mùa mưa, sau những trận mưa lớn kéo dài thường gây những hiện tượng trượt các đồi đất bên đường, gây tắt nghẽn giao thông, cần phải có thời gian dài và kinh phí để khắc phục. -2- Một trong những nguyên nhân gây ra sự cố nêu trên chủ yếu là do mưa lũ kéo dài làm cho độ bền của khối đất bên đường thay đổi gây ra sự chuyển vị lớn dẫn đến sạt lở. Do đó đề tài được chọn là: NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CÁC LOẠI ĐẤT TÀN - SƯỜN TÍCH Ở TÂY NGUYÊN KHI MƯA LŨ KÉO DÀI CÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA SƯỜN DỐC CẠNH ĐƯỜNG Ô TÔ.

Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu đặc điểm biến đổi độ bền của các loại đất tàn - sườn tích ở Tây Nguyên trong điều kiện khô (vào mùa khô) và ngấm nước bão hoà (trong mùa mưa); từ đó, có cơ sở đánh giá ổn định của các đồi đất bên đường và cung cấp những số liệu cần thiết để bạn đọc tham khảo sử dụng khi xây dựng các tuyến đường giao thông ở Tây Nguyên. - Đối tượng nghiên cứu: Sự thay đổi tính chất cơ lý của các loại đất tàn - sườn tích chủ yếu thường gặp ở Tây Nguyên có liên quan đến ổn định bờ dốc bằng đất. Sự ổn định bờ dốc cạnh đường giao thông còn có chịu ảnh hưởng rung động của các phương tiện giao thông trên đường. Trong phạm vi luận án chỉ nghiên cứu sự giảm độ bền của đất do thời tiết mưa lũ kéo dài ảnh hưởng đến hệ số an toàn ổn định của bờ dốc, không xét đến ảnh hưởng rung động của các phương tiện giao thông trên đường.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài a) Nghiên cứu thí nghiệm xác định được đặc điểm biến đổi dung trọng tự nhiên (Wvà các thông số chống cắt (C) theo độ ẩm (W) từ mùa khô đến mùa mưa của bốn loại đất Tàn - sườn tích thường gặp ở Tây Nguyên. Đó là các loại Tàn-sườn tích thuộc vỏ phong hóa trên đá Bazan, đá xâm nhập Granite, đá Trầm tích lục nguyên và đá Biến chất. b) Tính toán, so sánh và xác định được: Hệ số ổn định chống trượt cho cùng một mái dốc được tính theo phương pháp cung tròn Bishop (thông qua phần mềm Geo – Slope International Ltd. Canada) và tính theo phương pháp cung tròn cải tiến của M.Ter-Xtêpanian) có giá trị xấp xỉ nhau.

NCS đã chọn theo phương pháp cung tròn cải tiến của M.Gônxtên để tính toán xác định chiều cao giới hạn của mái dốc (h) theo độ dốc (1:m) của mái dốc theo hệ số ổn định K được định trước. -3- c) Sử dụng số liệu nghiên cứu được ở mục a, áp dụng phương pháp tính toán ở mục b, với hệ số an toàn theo quy phạm là k=1.4, NCS đã tính toán được chiều cao giới hạn (h) theo độ dốc (1:m) và độ ẩm (W) khác nhau của đất trong mái dốc đối với bốn loại đất Tàn – sườn tích được nghiên cứu ở Tây Nguyên. d) Kết quả nghiên cứu cung cấp những số liệu cần thiết để bạn đọc tham khảo khi thiết kế hoặc xem xét tình trạng ổn định của các bờ dốc thực tế có chiều cao (h) và độ dốc (1: m) khác nhau theo mùa khô và mùa mưa của bốn loại đất thường gặp ở Tây Nguyên. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu các lý thuyết có liên quan đến phương pháp tính toán ổn định mái dốc và phương pháp thí nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của đất.

- Nghiên cứu thực nghiệm: Chọn địa điểm khảo sát đối với các loại đất khác nhau theo mùa khô và mùa mưa trong nhiều năm, tiến hành lấy mẫu đất nguyên dạng đem về phòng thí nghiệm để xác định các đặc trưng cơ lý của đất theo mùa. Đồng thời thu thập số liệu thực tế để bổ sung. - Viết báo thông tin của kết quả nghiên cứu trên các tạp chí khoa học, hội thảo. Tiếp xúc với nhiều đơn vị khảo sát, thiết kế và thi công đường ở Tây Nguyên để tìm hiểu thực tế.

Trao đổi với các cơ quan quản lý như: Sở Khoa học công nghệ, Sở Giao thông, Sở Tài nguyên Môi trường, Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn ở các tỉnh Tây Nguyên để xác định những yêu cầu cần nghiên cứu cũng như những kinh nghiệm thực tế của địa phương. Cấu trúc luận án Luận án gồm 2 phần: Phần thuyết minh và phần phụ lục. Phần thuyết minh: 103 trang, ngoài phần mở đầu, luận án gồm có 4 chương và phần kết luận chung ở cuối luận án. Cuối phần thuyết minh, có 5 trang liệt kê danh mục các tài liệu tham khảo của các tác giả trong nước và nước ngoài, và 1 trang liệt kê danh mục các bài báo của NCS có liên quan đến nội dung luận án.

Phần phụ lục: 28 trang, gồm: Phụ lục chương III: 17 trang Phụ lục chương IV: 11 trang -4- CHƯƠNG I ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC TÂY NGUYÊN. TÌNH HÌNH SẠT LỞ MÁI DỐC CÁC TUYẾN ĐƯỜNG ÔTÔ Ở TÂY NGUYÊN 1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo Vùng nghiên cứu bao gồm các tỉnh Kontum, Gia Lai, ĐắcLắk, Lâm Đồng, một phần tỉnh Quảng Nam, Bình Phước và phân bố chủ yếu ở phần Tây Trường Sơn. Địa hình gồm các kiểu sau [9]: - Núi khối tảng (Ngọc Linh, Mon Ray, Kon Ka Kinh, Đông Con Chơ Ro, Chư Yang Sin, Đông Đơn Dương, Tây Bảo Lâm, Nam Di Linh…). - Bình sơn nguyên bóc mòn (Chư Pông - Chư Gau Ngo, Chư Rơ Bang, Xnaro, Đà Lạt.

- Cao nguyên Bazan (Kon Ha Nừng, Pleiku, Buôn Ma Thuột, Đắk Rlấp, Bảo Lộc, Đinh Văn). - Thung lũng bóc mòn tích tụ (Pô Kô, KonTum, Đắk Tô, Sông Ba, Krông Ana…).2 Đặc điểm về khí tượng thuỷ văn 1.1 Đặc điểm về sông suối: Khu vực nghiên cứu, nhận đường đỉnh của dãy Trường Sơn làm đường phân thuỷ, phân chia khu vực thành hai lưu vực chính, đó là lưu vực của các sông đổ ra biển Đông, gồm có: Sông Ba , sông Đà Rằng, sông Đồng Nai, sông Bé, sông Sài Gòn, sông Vàm Cỏ … Và lưu vực các sông đổ vào sông Mê Kông (phía Tây) như: sông SeRePok, sông PôCô, sông Sê San… Đặc điểm cơ bản của hệ thống sông suối trong khu vực: ngắn, hẹp, dốc, có nhiều ghềnh thác. Sông ngòi ở đây thường có 3 đoạn, với đặc thù riêng, đó là: đoạn qua vùng đồi núi, đoạn qua vùng cao nguyên và đoạn qua vùng đồng bằng. Trong thực tế, đoạn sông ngòi qua vùng đồi núi có rất ít vật liệu bồi tích.

Chỉ khi đổ ra vùng cao nguyên, đồng bằng hoặc thung lũng, sông mới mở rộng, tạo ra những vùng bồi tích rộng lớn nhưng không dày.2 Đặc điểm về mưa: Vùng Tây Nguyên mưa tập trung từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa trong thời kỳ này chiếm khoảng 75% khối lượng mưa năm. Lượng mưa trung bình năm khu vực khoảng 1200mm đến 3000mm. Trong đó: Vùng núi cao trung bình - Ngọc Linh: 2500mm đến 3000mm Vùng cao nguyên Pleiku: 2600mm đến 2800mm. Vùng thung lũng PôCô, cao nguyên Mandrak: 2000mm đến 2500mm Vùng thung lũng Cheo Reo, An Khê, Krông Buk: 1200mm đến 1400mm Vùng duyên hải Nam Trung Bộ, mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 12, lượng mưa trung bình năm từ 1100mm đến 1300mm.

Vùng Đông Nam Bộ, mưa tập trung từ tháng 8 đến tháng 11, lượng mưa trung bình năm từ 1400mm đến 2000mm.3 Đặc điểm về gió: Khu vực Tây Nguyên, gió mùa Tây Nam thịnh hành từ tháng 5 đến tháng 9, tốc độ gió trung bình 4. Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, chủ yếu là gió mùa Đông Bắc. Tây Nguyên ít chịu trực tiếp của bão từ Biển Đông, nhưng bão có thể gây mưa lớn ở địa bàn rộng, gây lũ, ảnh hưởng đến sản xuất và sinh hoạt của nhân dân, đặc biệt gây thiệt hại cho công trình thủy lợi và các tuyến đường giao thông. Khu vực Nam Trung Bộ, gió mùa Tây Nam thịnh hành từ tháng 5 đến tháng 9, gió mùa Đông Bắc thịnh hành từ tháng 10 đến tháng 04.

Ngoài ra khu vực này còn chịu ảnh hưởng của bão và lũ quét vào khoảng tháng 8 đến tháng 10 hàng năm. Khu vực Đông Nam Bộ, gió Tây Nam, Đông Nam tương đối điều hòa quanh năm.3 Đặc điểm thời tiết và khí hậu Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với hai mùa mưa và mùa khô rõ rệt: mùa khô bắt đầu từ tháng 01 đến tháng 05, mùa mưa từ tháng 06 đến tháng 12. Nhiệt độ trung bình trong năm ở Tây Nguyên (Cheo Reo) là 25.