Bài giảng Địa chất công trình - Chương 2: Các hiện tượng địa chất ngoại sinh (Phần 2) - Trường Đại học Thủy Lợi

1 
Bài giảng môn học 
Địa chất công trình 
Chương 2 
CÁC HIỆN TƯỢNG 
ĐỊA CHẤT NGOẠI SINH 
Giảng viên: Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn 
Trường Đại học Thủy lợi 
Bộ môn Địa kỹ thuật 
BÀI 2. TRƯỢT LỞ MÁI DỐC 
Nội dung: 
1. Định nghĩa và các khái niệm 
2. Các nguyên nhân gây trượt lở 
3. Các yếu tố ảnh hưởng trượt lở 
4. Phân loại trượt lở mái dốc 
5. Các giải pháp phòng chống 
1. Định nghĩa và các khái niệm 
Trượt lở đất là sự dịch chuyển của đất đá ở trên 
các sườn dốc xuống chân dốc do tác dụng trực 
tiếp của trọng lực. 
Trượt lở có thể xảy ra ở mái dốc tự nhiên và 
nhân tạo, với tốc độ dịch chuyển và quy mô khác 
nhau: 
• Tốc độ dịch chuyển có thể từ vài milimet/ngày 
tới hàng chục mét/giờ 
• Quy mô nhỏ khối trượt lở có thể chỉ vài m3 quy 
mô lớn khối trượt đến hàng triệu m3 đất đá. 
Trượt lở đất thường do nhiều nguyên nhân khác 
nhau. Trợt đất xảy ra khi cân bằng giữa các yếu 
tố gây trượt và chống trượt, khi lực gây trượt 
vượt quá lực chống trượt. 
Sống đất trượt 
Mặt trượt 
Vách trượt Khe nứt 
đổ rời 
Khối trượt 
Đặc trưng trượt dạng 
cung tròn 
Mặt cắt dọc khu trượt dạng cung tròn điển hình 
và các yếu tố của của trượt mái dốc 
Một số khái niệm liên 
quan tới trượt đất: 
 Khối đất trượt; nền trượt 
 Mặt trượt, vách trượt 
 Khe nứt đổ rời 
 Đỉnh trượt, chân trượt 
 Sống đất trượt 
2. Các nguyên nhân gây trượt lở 
Ngoài nguyên nhân chính là trọng lực, trượt lở đất thường phát 
sinh và phát triển do nhiều nguyên nhân khác nhau: 
• Do áp lực nước trong đất đá ở bên trong sườn dốc (cả áp lực 
nước tĩnh và áp lực thủy động do dòng thấm trong đất đá) 
• Do mưa, làm nước ngầm trong đất đá dâng cao, vừa làm 
tăng trọng lượng bản thân đất đá trên sườn dốcDo đất đá bị 
giảm độ bền bởi quá trình phong hoặc do nước ngầm, nước 
mưa làm đất đá bị tẩm ướt 
• Do sườn dốc tự nhiên bị cắt xén, làm mất cân bằng mái dốc: 
– Nước chảy xói chân dốc 
– Con người đào cắt chân dốc 
• Do chất tải trên mái dốc: 
– Do xây dựng hoặc đổ thải trên mái dốc 
• Do ảnh hưởng của chấn động bởi động đất, hoạt động nổ 
mìn 
 Mưa lớn 
Ảnh hưởng của nước dưới đất bên trong mái dốc 
Do đào cắt xén chân dốc 
Nguyên nhân gây trượt 
Do xói mòn chân dốc 
Nguyên nhân gây trượt 
Mái dốc 
do đào cắt Mái dốc 
tự nhiên Bờ dốc 
 đắp 
 Động đất 
Do cấu trúc địa chất bất lợi 
Do thế nằm đất đá bất lợi 
Động đất 
21 
 Núi lửa 
3. Các yếu tố ảnh hưởng trượt lở 
• Điều kiện địa hình, địa mạo: độ nghiêng sườn dốc ảnh hưởng đến 
khả năng trượt lở, độ dốc càng lớn thì khả năng trượt lở đất càng cao. 
• Điều kiện cấu trúc địa chất: tính chất của đất đá ở sườn dốc quyết 
định khả năng chống trượt. Thế nằm các lớp đất đá, mức độ nứt nẻ của 
đá có thể gây ra khả năng trượt theo các mặt yếu. 
• Điều kiện khí hậu: lượng mưa là yếu tố quan trọng ảnh hưởng rất khả 
năng trượt. Do khí hậu ảnh hưởng tới quá trình phong hóa, lượng mưa 
lớn làm tăng trọng lượng của đất đá đồng thời làm suy giảm độ bền 
của đất đá. 
• Thực vật trên sườn dốc cũng có vai trò bảo vệ sườn dốc. Thảm thực 
vật có thể làm giảm nước mưa ngấm vào mái dốc, rễ cây có thể góp 
phần gia cố mái dốc 
• Các hoạt động của con người: thường là yếu tố thúc đẩy hiện tượng 
trượt mái dốc, ví dụ như việc đào cắt mái dốc, xây dựng công trình 
trên sườn dốc hoặc đỉnh dốc. 
4. Phân loại trượt lở mái dốc 
1. Đá rơi 
2. Đá đổ 
3. Trượt nêm (đá sụt) 
4. Trượt phẳng (trượt đá, trượt đất trên nền đá) 
5. Trượt xoay (thường xảy ra ở mái dốc đất và 
đá phong hóa nứt nẻ mạnh) 
6. Trượt chảy (đất) 
7. Trượt hỗn hợp 
Phân loại trượt – các dạng trượt lở 
Từ trái qua phải, từ trên xuống dưới: Trượt phẳng, trượt hình 
nêm, trượt xoay đơn, trượt xoay nhiều bậc, đá rơi, đá đổ, 
trượt khối, trượt chảy 
Trượt phẳng Trượt nêm 
Trượt cung 
tròn 
Trượt cung 
tròn nhiều 
bậc 
Đá lở Đá đổ Trượt khối Trượt chảy 
Đá rơi 
Đá lăn 
Đá lăn 
Debris fall 
Typical rockfall deposits: talus slopes 
Đá đổ 
Trượt phẳng 
Trượt mặt cong 
Trượt theo mặt cong thường xảy ra trong 
mái dốc đất hoặc đá nứt nẻ mạnh 
Trượt trong đá 
Trượt phẳng Trượt dạng nêm Trượt mặt cong Đá đổ 
Dạng trượt đá phụ thuộc vào hệ thống các khe nứt trong khối đá 
5. Các giải pháp phòng chống trượt đất 
• Các giải pháp phòng 
– Tránh xây dựng ở vùng nguy hiểm 
– Hạn chế đào cắt chân dốc, hạn chế xây dựng 
công trình hay chất tải lên trên sườn dốc 
– Thoát nước mặt, tiêu nước ngầm 
– Bảo vệ lớp thực vật để chống xói mòn, phong 
hóa 
• Các biện pháp chống trượt 
– Cải tạo mái dốc 
– Làm tường chắn, khung chắn, bệ phản áp 
– Gia cố bằng cọc neo, lưới/vải địa kỹ thuật 
– Tăng độ bền đất đá mái dốc bằng giải pháp xi 
măng hóa 
Các giải pháp phòng ngừa 
• Tháo khô nước ở sườn dốc 
Tiêu nước bề mặt 
Các lỗ để thoát 
nước ngầm 
III. Các biện pháp xử lý trượt (tiếp) 
Biện pháp phòng ngừa 
Tạo bậc 
mái dốc 
Mái dốc 
kém ổn định 
Biện pháp phòng ngừa 
Các biện chống trượt 
Tường chắn 
Bệ phản áp 
Cọc 
Cơ mái dốc 
neo 
Lắp đặt neo 
Sử dụng neo gia cố mái dốc 
Sử dụng vật liệu đất có cốt 
cho mái dốc đắp 
6. Đánh giá ổn định trượt của 
mái dốc 
Việc phân tích ổn định trượt của mái dốc tùy 
thuộc vào các loại đất đá và dạng mất ổn 
định của mái dốc. 2 Phương pháp thường 
sử dụng với mái dốc: 
• Phương pháp phân tích mặt trượt cung 
tròn hình trụ 
• Phương pháp phân tích mặt trượt phẳng 
𝐹𝑆 =
𝑇ổ𝑛𝑔 𝑙ự𝑐 𝑐ℎố𝑛𝑔 𝑡𝑟ượ𝑡 (𝐹𝑅)
𝑇ổ𝑛𝑔 𝑙ự𝑐 𝑔â𝑦 𝑡𝑟ựơ𝑡 (𝐹𝐷)
Hiện nay, với các bài toán ổn định mái dốc, thường sử dụng 
các phần mềm tính toán. Vd: Geoslope, Plaxis 
Phương pháp mặt trượt cung 
tròn hình trụ 
c = lực dính đơn vị 
f = tan = hệ số ma sát 
Ti = lực gây trượt 
N = lực pháp tuyến hướng tâm 
L = chiều dài cung trượt 
𝐹𝑆 =
𝑇ổ𝑛𝑔 𝑙ự𝑐 𝑐ℎố𝑛𝑔 𝑡𝑟ượ𝑡 (𝐹𝑅)
𝑇ổ𝑛𝑔 𝑙ự𝑐 𝑔â𝑦 𝑡𝑟ựơ𝑡 (𝐹𝐷)
𝐹𝑆 =
 𝑁𝑡𝑎𝑛𝜑 + 𝑐𝐿
 𝑇𝑖
Với bài toán phẳng, xét 1 đơn vị chiều dài 
mái dốc, hệ số ổn định: 
Lực chống trượt do lực ma sát và lực dính 
dọc theo mặt trượt. 
Phương pháp mặt trượt phẳng 
𝐹𝑆 =
𝑁𝑡𝑎𝑛∅ + 𝑐𝐴
𝑇
𝐹𝑆 =
 𝑁𝑖𝑡𝑎𝑛∅ + 𝑐𝐴
 𝑇𝑖
Trường hợp mặt trượt có nhiều bậc 
 phân chia khối để phân tích 
Ví dụ 1: Một khối đá hình hộp chữ nhật dài 5m nằm trên bề mặt 
đá dốc như hình vẽ. Trọng lượng riêng của khối đá =24kN/m3. 
Góc ma sát tại mặt tiếp xúc =25o, lực dính đơn vị c=15kN/m2. 
Kiểm tra sự ổn định của khối đá trên. 
=30o 
1m 
2m 
Ví dụ 1: Một khối đá hình hộp chữ nhật dài 5m nằm trên bề mặt 
đá dốc như hình vẽ. Trọng lượng riêng của khối đá =24kN/m3. 
Góc ma sát tại mặt tiếp xúc =25o. Kiểm tra sự ổn định của khối 
đá trên. 
Bài giải: 
• Thể tích khối đá V = 5*2*1=10m3 
• Trọng lượng khối đá 
W = V = 10* 24 =240 (kN) 
• Lực pháp tuyến 
N = Wcos = 207.8 (kN) 
• Lực theo phương tiếp tuyến 
T= Wsin = 120 (kN) 
Hệ số ổn định 𝐹𝑆 =
207,8𝑡𝑎𝑛25
120
= 0,81 
 khối đá bị trượt 
W 
N= Wcos 
=30o 
T= Wsin 
1m 
2m 
Ví dụ 2: 
Một mái dốc đào trong đá trầm tích xen kẹp 2 lớp mỏng 
đất sét như hình vẽ. Coi mái dốc dài vô hạn và lớp xen 
kẹp có hướng cắm trùng với hướng cắm của mái dốc. 
Trọng lượng riêng của đá  = 20.4 kN/m3. Chỉ tiêu cơ lý 
của lớp sét xen kẹp c= 36 kPa, f=0. Tính hệ số an toàn 
của mái dốc 
8 m 8 m 8 m 8 m 
8 m 
8 m 
© Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn 
Bài giải 
Do mái dốc dài vô hạn, xét một mặt cắt mái dốc có bề rộng 1m. Xét ổn định 
trượt dọc theo mặt lớp sét bên dưới (dễ mất ổn định hơn) 
Trọng lượng khối đá: W = ½*16*16**1*20.4 kN/m = 2611,2 (kN) 
Góc nghiêng mặt trượt:  = tan-1(16/32) = 26.6 
Lực gây trượt: FD = W sin = 1169.2 kN 
Lực chống trượt 𝐹𝑅 = cA = 36 ∗ 1 ∗ 162 + 322= 1288 (kN) 
Hệ số ổn định FS= FR/ FD = 1.1  mái dốc ổn định 
8 m 8 m 8 m 8 m 
8 m 
8 m 
Ví dụ 2a: 
Một mái dốc đào trong đá có hệ khe nứt như hình vẽ. 
Coi mái dốc dài vô hạn và khe nứt có hướng cắm trùng 
với hướng cắm của mái dốc. Trọng lượng riêng của đá 
 = 25 kN/m3. Chỉ tiêu cơ lý của khe nứt c= 20 kPa, 
f=25o. Tính hệ số an toàn của mái dốc 
16 m 16 m 
16 m 
© Dr.-Ing. Nguyễn Quang Tuấn 
Khe nứt 
Ví dụ 3 
Phân tích ổn định của mái dốc có góc dốc =45 độ, 
chiều cao mái dốc là 100m, mặt trượt dự kiến là khe nứt 
có góc dốc =35 độ. Khe nứt có lực dính đơn vị là 
25kN/m2, góc ma sát 30 độ, trọng lượng riêng của đá 
trong mái dốc là 26 kN/m3. 
X= stt của sinh viên. 
Nếu stt <10 thì lấy X = 
100 
H=X (m) 
Ví dụ 4: 
Tính ổn định của mái đường ô tô trong tầng đất sườn 
tích có trọng lượng riêng  = 17kN/m3. Ranh giới giữa 
tầng sườn tích và đá gốc có dạng như hình vẽ. Bề mặt 
ranh giới có góc ma sát trong =25 độ, lực dính đơn vị 
c=15kN/m2. Khối đất có khả năng mất ổn định chạy dài 
10m. 
5m 
10o 
35o 
5m 
40o 
6m 
B 
A 
C 
D 
H 
I 
Yêu cầu khi học 
• Định nghĩa hiện tượng dịch chuyển đất đá ở mái 
dốc, nguyên nhân gây ra và phân loại chúng; 
• Các biện pháp phòng, chống trượt lở (không chỉ 
kể được tên mà phải giải thích được cơ sở khoa 
học của giải pháp); 
• Phân biệt được nguyên nhân gây trượt và yếu tố 
ảnh hưởng trượt. Phân tích được ảnh hưởng của 
các yếu tố tự nhiên (địa hình, cấu trúc địa chất, 
khí hậu, thực vật) đến khả năng phát sinh trượt lở 
đất đá; 
• Phân tích ổn định mái dốc theo phương pháp cân 
bằng giới hạn 
Câu hỏi ôn tập 
1. Thế nào là trượt mái dốc? 
2. Vẽ hình minh họa thể hiện mặt cắt dọc khu 
trượt điển hình và các yếu tố của một khu 
trượt? 
3. Các nguyên nhân gây trượt lở đất? 
4. Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng trượt lở 
đất? 
5. Các dạng trượt lở mái dốc? Từ hình vẽ minh 
họa, điền tên dạng trượt lở. 
6. Các biện pháp phòng chống trượt trong xây 
dựng? 
Làm các bài tập tính toán ổn định của mái dốc