Chương 15 — Dịch chuyển khối¶
Dịch chuyển khối là sự di chuyển xuống dốc của đá và đất dưới tác dụng của trọng lực. Đây là góc nhìn địa chất của ổn định mái dốc — và hữu ích chính vì nó nhìn toàn cảnh quan thay vì một mặt cắt được phân tích riêng lẻ.
15.1 Yếu tố chi phối ổn định mái dốc¶
Hai yếu tố: góc dốc và sức kháng của vật liệu trên đó. Trọng lực phân thành lực gây trượt (xuống theo dốc) và lực pháp tuyến (vào trong dốc); mái dốc đứng được khi sức kháng cắt lớn hơn lực gây trượt.
Hình. Thành phần gây trượt và pháp tuyến của trọng lực trên mái dốc dốc dần. (a) lực gây trượt nhỏ hơn hẳn sức kháng cắt — ổn định; (b) xấp xỉ nhau — biên; © lớn hơn hẳn — phá hoại. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.1.1.
Hình. Độ ổn định tương đối của mái dốc theo phương của mặt yếu (mặt phân lớp) so với mặt mái dốc. Mặt phân lớp song song là trường hợp bất lợi nhất. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.1.2.
Nước — yếu tố chi phối nhất¶
Lượng nước trong vật liệu là yếu tố quan trọng nhất chi phối sức kháng của nó. Điều này đặc biệt đúng với vật liệu rời:
- Khô — chỉ được giữ bằng ma sát giữa hạt; yếu nếu chọn lọc tốt hoặc mài tròn tốt.
- Ẩm — khoẻ nhất, vì sức căng bề mặt tại tiếp xúc hạt giữ các hạt với nhau.
- Bão hoà — yếu nhất, vì nước dưới áp lực đẩy các hạt tách nhau.
Hình. Cát khô, cát ẩm và cát bão hoà. Cát ẩm khoẻ nhất; cát bão hoà yếu nhất. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.1.4.
Hình. Trái: trầm tích ngoài băng tại Point Grey, Vancouver — lớp dưới khoẻ nằm dưới lớp cát yếu hơn đã trượt gần đây. Phải: till băng trên đảo Quadra, B.C., đủ khoẻ để đứng gần thẳng đứng. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.1.3.
15.2 Các loại dịch chuyển khối¶
Phân loại theo vật liệu và tốc độ:
- Lăn rơi đá — đá rơi tự do từ vách dốc; tạo taluy ở chân dốc.
- Trượt xoay (slump) — khối đất tương đối nguyên vẹn trượt xoay.
- Trượt — dịch chuyển tịnh tiến theo một mặt phẳng.
- Dòng chảy — dòng bùn đá, dòng bùn, dòng đất; vật liệu di chuyển như chất lỏng.
- Trượt từ từ (creep) — chuyển động cực chậm, khó nhận ra, đọc được qua thực vật nghiêng.
Hình. Trái: mái taluy gần Keremeos, B.C. Phải: vụ rơi đá xuống đường phía tây Keremeos, tháng 12/2014. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.2.2.
Hình. Cây 'chân súng' trên mái dốc đang trượt từ từ — một thiết bị đo nghiêng tự nhiên, và là chỉ báo rẻ nhất mà khảo sát đi bộ có thể đọc. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.2.7.
Hình. Phần dưới của dòng bùn đá trong lòng dẫn dốc gần Buttle Lake, B.C., tháng 11/2006. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.2.11.
Hình. Một vụ trượt xoay dọc bờ một lạch nhỏ gần Lethbridge, Alberta. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.2.9.
Hình. Vụ lở đá núi lửa Mount Meager tháng 8/2010 — cực đoan nhất của phổ phá hoại mái dốc. '2010 Mt. Meager rock avalanche' của Isaac Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.2.5.
Hình. Vị trí vụ trượt đá năm 2008 tại Porteau Cove, B.C. — mái dốc đá trong một hành lang giao thông. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 15.2.4.
15.3 Phòng ngừa, làm chậm và quan trắc dịch chuyển khối¶
Các biện pháp tiêu chuẩn là tiêu thoát nước (giảm áp lực nước lỗ rỗng), sửa taluy (giảm góc dốc), tường chắn và gia cố, và quan trắc. Quan trắc là chủ đề của phần còn lại của trang web này — Thiết bị đo nghiêng, áp kế, thiết bị đo biến dạng sâu và các loại khác — và mục đích của nó đúng là phát hiện sớm chuyển động được mô tả trong chương này để kịp xử lý.
Điểm then chốt cho kỹ sư địa kỹ thuật¶
- Nước là yếu tố chi phối chủ đạo sức kháng mái dốc — tiêu thoát nước thường là biện pháp gia cố rẻ nhất và hiệu quả nhất.
- Phương của mặt yếu so với mái dốc quyết định một mái dốc có thể phá hoại được hay không.
- Trượt từ từ là dấu hiệu báo trước, không phải quá trình lành — cây nghiêng và nứt kết cấu là cảnh báo sớm.
- Nguyên nhân kích hoạt = mất sức kháng cắt nhanh, thường do nước, rung hoặc bị đào chân.
- Thiết bị quan trắc tồn tại để phát hiện chuyển động sớm — đó là lý do quan trắc mái dốc và địa chất dịch chuyển khối là cùng một chủ đề nhìn từ hai phía.
Thuật ngữ¶
| Tiếng Anh | Tiếng Việt |
|---|---|
| mass wasting | dịch chuyển khối (trượt lở) |
| shear force / shear strength | lực gây trượt / sức kháng cắt |
| rockfall / slump / slide / flow | lăn rơi / trượt xoay / trượt / dòng chảy |
| debris flow | dòng bùn đá |
| creep | trượt từ từ |
| trigger | nguyên nhân kích hoạt |
| talus / colluvium | taluy (tích tụ sườn) |
Tổng hợp Chương 15, Physical Geology – 2nd Edition, Steven Earle (CC BY 4.0).