Đ Ạ I H Ọ C QUỐ C GIA H À N Ộ I
T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N
NGHIÊN CỨU CÁC KIỂU vỏ PHONG HÓA VÀ ĐẤT
PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG
KHU Vực HÀNH LANG ĐƯỜNG Hổ CHÍ MINH
TRONG PHẠM VI TỈNH HÀ TĨNH
Mã SỐ: QG. 06-15
C h ủ trì đề tà i: PG S. TS . Đ ặng M ai
C án bộ th am gia:
P GS.T S. Nguyễn V ăn V ượng
TS. Đ ậu H iển
T h .s. P h ạm T hị T h u T hủy
T h .s. N guyễn Ngọc T rự c
CN. Đ ặ ng Q u an g K h ang
ĐAI HỌC GUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG 1ẦM ĨHOnG ÍIN thư v iệ n
O O O b O O O O O .^
____
H À N Ộ I - 2008
MỤC LỤC
Mục lục 1
Mở đầu 3
Chương 1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội 5
1.1. Điều kiộn tự nh iên 5
1.1.1. Vị trí địa l ý 5
1.1.2. Đá mẹ tạo vỏ 6
1.1.3. Khí h ậu 8
1.1.4. Địa hình 9
1.1.5. Thủy văn 10
1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hộ i 12
1.2.1. Dân cư và lao động 12

4.3. Sức chịu tải của nền đất V PH

54
4.4. Độ ổn định m ặt cắt sườn dốc V PH 54
4.5. Giải pháp phòng ch ốn g 57
Kết luận 60
Tài liệu tham khảo 62
MỞ ĐẦU
Vấn đề nghiên cứu vỏ phong hóa (VPH) và đất ở Việt Nam đã được thực
hiện m ột cách có hệ thống từ những năm 60 của thế kỷ trước. Đầu tiên là công
trình của nhà khoa học người Nga - M .v. Fridland - và các đồng nghiệp Việt
Nam (Sơ đổ thổ nhưỡng miền Bắc Việt Nam, tỷ lệ 1:1000.000 và chú giải,
1959){*\ Trong công trình này, tác giả đã khảo sát chi tiết các phẫu diện đất-vỏ
phong hóa ở miền Bắc Việt Nam.
Sau công trình của Fridland, công việc nghiên cứu VPH dường như bị
ngừng lại một thời gian cho đến khi đất nước hoàn toàn được giải phóng. Từ sau
năm 1975, VPH đã thực sự trở thành đối tượng nghiên cứu của các nhà địa chất -
địa lý trong nước. Nhiều chuyên đề về VPH đã được thực hiện bởi các tác giả: Lê
Văn Trảo (1983), Mai Trọng Nhuận (1984), Nguyễn Thành Vạn (1985), Phạm
Văn An (1985), Nguyễn Văn Phổ (1991), Đặng Mai (1994), Ngô Quang Toàn và
n.n.k (2000) v.v
Trong các công trình trên, VPH chỉ được quan tâm với tư cách là một đối
tượng liên quan với khoáng sản hoặc liên quan đến sự phát triển cây trồng, trong
khi nhiều tai biến môi trường thường xẩy ra trong VPH như hiện tượng trượt lở
trên các tuyến đường giao thông hay hiện tượng lũ quét, lũ bùn đá xẩy ra ở vùng
núi. Các tai biến đó ngày nay đang trở thành những vấn đề cấp thiết đối với lĩnh
vực bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
Xuất phát từ nhận thức như vậy, đề tài "Nghiên cứu các kiểu vỏ phong hóa
và đất phục vụ quy hoạch và phát triển bền vững khu vực hành lang đường Hồ
Chí Minh trong phạm vi tỉnh Hà Tĩnh" đã được lựa chọn nhằm, lần đầu tiên,

1.1.1. Vị trí địa lý
Vùng nghiên cứu nằm dọc theo tuyến đường Hồ Chí Minh, thuộc phạm vi
các huyện Hương Sơn, Vũ Quang và Hương Khê cùa tỉnh Hà Tĩnh, trong phạm vi
các tọa độ địa lý:
17°57'00" đến ÌS ^ T O " độ vĩ Bắc
105°45'00" đến 106°30’40" độ kinh Đông.
Phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An, phía Nam giáp tỉnh Quảng Bình, phía Tây
giáp nước Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Lào, phía Đông là các huyện Đức Thọ,
Can Lộc, Thạch Hà, cẩm Xuyên (hình 1.1).
1.1.2. Đá mẹ tạo vỏ
Bao gồm đá magma granit, trầm tích lục nguyên, trầm tích cacbonat và các
thành tạo bở rời Đệ tứ. Sau đây là thành phần thạch học của các loại đá đó.
Các đá magma granit phân bố ở tây và tây bắc vùng nghiên cứu, được xếp
vào hai phức hệ Trường Sơn và Sông Mã. Các đá phức hệ Trường Sơn có màu
xám sáng đến xám nhạt, hạt vừa đến hạt lớn; kiến trúc porphia hoặc granit điển
hình; thành phần khoáng vật bao gồm microclin, ortocla, plagiocla, biotit,
muscovit (hình 1.2). Khoáng vật phụ đặc trưng là apatit, ilmenit, ziacon, granat.
Về mặt thạch hoá, các đá thuộc phức hệ Trường Sơn có hàm lượng Si02 dao động
trong khoảng 65,3 đến 77,6%; giàu nhôm, với Al2Or 12 - 17%; tổng độ kiềm
Na20 + K20 : 5 - 8,25%; thường K20 > Na20 và tỷ số Na20 / K20 từ 0,4 đến 1,0.
Hình 1-2. Granit phức hệ Trường Sơn. Mẫu HT.06, nicol+
Phức hệ Sông Mã gồm các đá granit porphia, granit granophia. Đá có màu
xám sáng, giàu fenspat kali và thạch anh, đôi khi là biotit. Fenspat kali thường có
hàm lượng cao hơn plagiocla, gồm hai loại là ortocla và microclin. v ề mặt thạch
hoá, các đá phức hệ này có hàm lượng silic oxit từ 68 đến 73,5%, độ kiềm Na-K -
5 - 8%, trong đó kali oxit cao hơn natri oxit, tương đối giàu nhôm.
I \ + \ ■+! Gracút
TcBm lích lục aguyta
Tcêm ilcb lục aguyta xea cacboaai
r I ‘ l| Đãvôi

Mùa khô bắt đầu từ tháng XII đến tháng IV năm sau; có 3 tháng mưa lớn là tháng
XIII, IX và X (hình 1.4).
Bảng 1-1. Một số đặc trưng khí hậu tại trạm Hương Khê
Nhiệt độ (°C) Lượng mưa (mm)
Trung bình năm
23,6 Trung bình năm 2.405,0
Trung bình tháng cao nhất
29,1
Trung bình tháng cao nhất
572,2
Trung bình tháng thấp nhất
17,4
Trung bình tháng thấp nhất
43,6
Tối cao
38,3
Ngày lớn nhất
492,6
Tối thấp
2,6
Sô' ngày mưa trung bình
161,9
Hình 1-4. Diễn biến lượng mưa tháng tại trạm Hương Khẽ
(theo sô liệu của Trần Thanh Xuán, 2007)
Nhiột độ trung bình nãm khoảng 23,6°c. Những tháng giữa mùa đông khá
lạnh, có 3 tháng (XII, I, II) nhiệt độ xuống dưới 20°c. Lạnh nhất là vào tháng I,
với nhiột độ trang bình xuống tới 17,4°c. Nhiệt độ tối thấp là 6 -7°c (ở Hương
Khê có năm xuống đến 2,6°C). Thời kỳ nóng nhất là từ tháng V đến thángVIII với
nhiột độ trung bình trên 28°c. Nhiệt độ tối cao ở trạm Hương Khê là 38,3°c.
Số giờ nắng trung bình năm là 1.800 giờ. Thời kỳ nhiều nắng từ tháng V

cho tới Yên Hội. Sông Ngàn Sâu thuộc loại nhiều nước nhất trong hộ thống sông
Cả. Tổng lượng nước bình quân nhiều năm tính tới cửa sông là 6,15 km3, ứng với
lưu lượng trung bình năm là 195 m3/s. Trên lưu vực sông Ngàn Sâu thường xẩy ra
các trận lũ lớn, gây thiệt hại nặng nề về người và của. Mùa lũ bắt đầu từ tháng IX,
kết thúc tháng XI. Lũ tiểu mãn có thể xuất hiện vào tháng V. Nước lũ lên nhanh,
xuống nhanh. Mô đun dòng chảy lớn nhất vượt quá 2000 1/s/km2.
1 A
Hình 1-6. Sông Ngàn Sáu, đoạn qua Hương Khê (ảnh Đăng Mai)
Hình 1-7. Sông Ngàn Phố, đoạn chảy qua Hương Sơn (ảnh Đăng Mai)
Dòng chảy tháng bình quân nhỏ nhất trên lưu vực sông Ngàn Sâu là 26-32
1/s/km2. Do ảnh hưởng của gió Lào nên tháng VII, VIII xuất hiện thời kỳ nước
cạn nhất.
1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội
1.2.1. Dân cu và lao động
Dân số trong ba huyện Hương Sơn, Vũ Quang và Hương Khê, theo sô' liệu
điểu tra năm 2004 là 269.430 người. Trong đó, số nữ là 135.340 người, chiếm
50,23%, nam - 134.090 người chiếm 49,77% (bảng 1.2). Mật độ dân sô' trung
bình 88 người / km2, thấp hơn nhiều so với cả nước (231 người / km2). Đông đúc
nhất là huyện Hương Sơn, với mật độ 116 người / km2; thưa nhất là huyện Vũ
Quang (52 người /km2). Số lao động trong các cơ sở kinh tế trên địa bàn là
112.212 người, chiếm 41,65% dân số.
Bảng 1-2. Kết cẩu dân số và lao động theo giới tính
Huyện Nam Nữ Dân số
Mật độ dân số
(người / km2)
Lao động
Hương Sơn
63.417
64.413 127.830 116 54.145
Vũ Quang

thông
% dân số
Số lượng
% dân số
Hương Sơn
4246
33431
29,47%
280
34
0,03%
Vũ Ọuang
1284
9014
30,66%
160
16 0,05%
Hương Khê
5210
30642 33,19%
260
34 0,03%
Chung
10740
73087
31,11%
700
84 0,03%
Nguồn: Tư liệu kinh tế- Xa hội ,2006
1.2.3. Kinh tế

Ngành chăn nuôi cũng đóng vai trò quan trọng trong thu nhập của người
dân. Theo số liệu thống kê năm 2004, trên địa bàn ba huyện Hương Sơn, Vũ
Quang, Hương Khê có 31.578 con trâu, 49.731 con bò, 91.465 con lợn và hơn
một triệu con gia cầm. Đặc biệt, ở đây có nghề nuôi hươu hươu lấy nhung , một
loại thuốc bổ cao cấp, nổi tiếng.
Vùng này là nơi tập trung rừng của tỉnh Hà Tĩnh. Trong toàn vùng có
135.460 ha rừng chiếm gần 57% đất rừng của cả tỉnh; độ che phủ trung bình đạt
tới 44.47%. Diện tích rừng trồng tập trung là 1.010 ha, rừng tự nhiên 134.450 ha.
Sản lượng gỗ khai thác năm 2004 là 22.734 m3. Hướng chủ yếu của ngành Lâm
nghiệp Hà Tĩnh là bảo vệ, cải tạo và tu bổ rừng tự nhiên để tăng vốn rừng, khai
thác hợp lý gỗ và đặc sản từ rừng gắn với công nghiệp chế biến phục vụ xuất
khẩu.
Là khu vực miền núi, ngành ngư nghiệp phát triển hạn chế. Năm 2004, sản
lượng thủy sản nuôi trồng đạt 855 tấn, sản lượng thủy sản khai thác 121 tấn.
1.2.4. Công nhiệp
Trong cơ cấu kinh tế, ngành công nghiệp chiếm tỷ lệ thấp. Đến năm 2004,
trên địa bàn chỉ có 2 cơ sở công nghiệp Nhà nước với giá trị sản xuất công nghiệp
là 17.350 triệu đồng và 1.638 cơ sở tư nhân với giá trị sản xuất công nghiệp
38.663 triộu đồng.
Các ngành công nghiệp chủ yếu gồm: 1- Vật liệu xây dựng (xi măng,
gạch, khai thác cát sỏi ). 2 - Khai khoáng (than, thiếc). 3 - Công nghiệp chế
biến nông, lâm sản (chế biến chè, mía đường, g ỗ )
1.2.5. Dịch vụ
Mặc dầu thuộc khu vực miền núi nhưng mạng lưới giao thông ở đây khá
phát triển. Ngoài hai trục giao thông chính là đường Hồ Chí Minh xuyên suốt
chiều dài của tỉnh và quốc lộ 8 nối Quốc lộ 1A với cửa khẩu Cầu Treo, hầu hết
các xã đểu có đường ô tô đến trung tâm. Sông Ngàn Phố và Ngàn Sâu cũng là
những tuyến đường thủy quan trọng.
Hình 1-9. Khu du lịch sinh thái Nước Sốt - Hương Khê (ảnh Đăng Mai)
Về thương mại, có mặt hàng xuất khẩu lạc và đáng kể nhất là khu kinh tế

>
*
\
\
• BI
;n oổm;
3* wẨ6 Châ
1
•ĐửcThọ
• H
■
\
Sng lĩnh
y
HT.C
5 Ẩ
%<
•Ngíèn
\
s
® 11A TIMI
\
*
\
"** i
k
H
HT.15ÒX
.fơng Khè»
LAO

lấy 56 mẫu địa hóa - địa kỹ thuật.
Mẫu địa hóa lấy theo phương pháp điểm, đựng trong túi bóng kính; trọng
lượng 2 - 3kg. Mẫu địa kỹ thuật được lấy tuân thủ theo tiêu chuẩn ASTM- D I587.
Lấy bằng ống m ẫu nguyên dạng đường kính 91mm, độ dài mẫu 20-30cm. Mẫu
được lấy bằng phương pháp đóng hoặc ép. Sau khi lấy, tất cả các mẫu được gắn
farafin hoặc bịt bằng nắp nhựa bọc nilon, dán nhãn có ghi đầy đủ thông tin cần
thiết và được bảo quản trong bóng râm ở nhiột độ 20°c.
2.2. Thí nghiệm, phản tích mẫu trong phòng
Các mẫu địa hóa - địa kỹ thuật được tiến hành phân tích theo các phương
pháp sau:
- Phân tích thạch học: xác định kiến trúc, cấu tạo, thành phần khoáng vật
của sản phẩm phong hóa; thực hiện tại Phòng thí nghiệm Quang học Tinh
thể - Khoa Địa chất - Đại học Khoa học Tự Nhiên.
- Phân tích hóa: xác định hàm lượng các oxit tạo đá trong sản phẩm phong
hóa: S i0 2, A120 3, FeO, Fe20 3, MnO, MgO, CaO, K20 , Na20 , p20 5, Z r02,
Z nO thực hiện tại Viện Kỹ thuật Hình sự Bộ Công An.
- Nhiễu xạ rơnghen: Xác định thành phần và hàm lượng khoáng vật, đặc biệt
là khoáng vật sét trong sản phẩm phong hóa; thực hiện tại Trung tâm Thí
nghiệm Địa chất.
- Thí nghiệm thành phần hạt (bao gồm phương pháp rây và pipet), theo tiêu
chuẩn TCVN 4198:1995.
- Thí nghiệm xác định độ ẩm tự nhiên, theo tiêu chuẩn TCVN 4196:1995.
- Thí nghiệm xác định giới hạn Atterberg, theo tiêu chuẩn ASTM-D4318.
- Thí nghiệm xác định dung trọng tự nhiên, theo tiêu chuẩn TCVN
4202:1995.
- Thí nghiệm xác định sức kháng cắt của đất, theo TCVN - 4200-95.
1 e
2.3. X ử lý kết quả phân tích
Cồng tác xử lý kết quả phân tích được tiến hành nhằm các mục đích sau:
• - Xác định các kiểu VPH

Với mục đích nghiên cứu hiện tượng trượt lở thì ngoài các chỉ tiêu vật lý
thông thường, cần phải xác định các chỉ tiêu về độ bển của đất mà cụ thể là góc
ma sát trong (cp) và lực dính (c). Hai chỉ số này được xác định trong phòng thí
nghiệm bằng máy cắt phẳng theo sơ đồ cắt cô' kết không thoát nước (CƯ). Trong
phương pháp này, mẫu thí nghiệm trước tiên được cố kết trong điều kiện ứng suất
đẳng hướng là hằng sô' và thoát nước hoàn toàn, sau đó tăng tải trọng dọc trục và
không cho thoát nước. Giai đoạn cố kết ban đầu đất chuyển tới trạng thái thể tích
và áp lực nước lỗ rỗng đã quy định từ đó có thể đo đạc được chính xác sự thay đổi
thể tích và áp lực nước lỗ rỗng. Với từng cấp áp lực tải trọng thẳng đứng (ơ) trong
thí nghiệm cắt cho phép xác định được áp lực cắt (x) của đất thông qua sô' đọc của
đồng hồ đo biến dạng và hệ số biến đổi. Với tối thiểu ba cấp tải trọng đứng và áp
lực cắt, cắt phẳng theo sơ đồ này cho phép tính được lực dính hiệu quả (c1) và góc
ma sát trong hiệu quả (<p') theo phương trình:
T = ơ'.tg(p' + c'
Phương trình này được thể hiện dưới dạng đồ thị theo hình 2.2. Nếu các
thông số độ bền chống cắt được đánh giá thì chúng phải được coi là Ccu và cpcu.
Các cấp áp lực thường được sử dụng là 50 KPa, 100 KPa và 200 KPa.
T (XO*;)ị
Hình 2-2 .Đồ thị xác định các thông số sức chống cát của đất
2.3.3. Sử dụng phần mềm GEO- SLOPE đánh giá ổn định mái dóc
Hiện có rất nhiều phần mềm được sử dụng để tính toán độ ổn định cùa mái
dốc song cho đến thời điểm hiện nay phần mềm GEO- SLOPE cùa Canada là hay
hơn cả.
Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng phương pháp "dùng mặt
trượt giả định" để lựa chọn việc tính toán ổn định mái dốc.
Hình 2-3. Cát ngang mặt trượt
Các giả thuyết khoa học: giả thiết mặt trượt có dạng là một cung tròn để
tìm ra hệ sô' ổn định nhỏ nhất, so sánh với hệ số ổn định cho phép của công trình
theo qui phạm để có kết luận vể mặt cắt thiết kế.
Phương pháp nghiên cứu sử dụng: dùng phương pháp phân mảnh của

Với phương pháp này, Fs có mặt cả ở hai vế của biểu thức nên phải dùng
phương pháp thử gần đúng dần để có trị số đúng F của cung trượt tâm o bán kính
r đã chọn.
v ề mặt lí thuyết, Fs > 1 là mái dốc ổn định, Fs = 1 là ở giới hạn an toàn và
Fs < 1 thì mái dốc mất ổn định. Nhưng trong thực tế, nhà nghiên cứu phải thiết kế
sao cho mái dốc có hệ số an toàn Fs lớn hơn 1.5 là đạt yêu cầu. Những công trình
quy mô vừa phải, người ta có thể lấy Fs > 1,2. Công trình càng lớn, hệ số an toàn
càng phải cao.
Từ các số liệu thực địa thu thập đươc về mái dốc (độ dốc, chiều cao) và các
số liệu về tính chất cơ lý thu được qua thí nghiệm trong phòng (c, (p), tác giả đã
sử dụng modun Slope/W trong phần mềm Geoslope theo phương pháp Bishop đơn
giản tính toán hệ số ổn định Fs, so sánh với hệ sô' ổn định cho phép để kết luận về
tính ổn định của sườn dốc.
7 ì
Chương 3. CẤU TẠO VÀ THÀNH PHẦN VẬT CHẤT CỦA
ĐẤT - VỎ PHONG HÓA
Đất được xem như một bộ phận của VPH vì thực chất, đất là sản phẩm
biến đổi cuối cùng của VPH trong điều kiện có tác dụng của rễ thực vật. Do vậy,
trong chương này, đất sẽ được xem như một đới phong hoá.
Cấu tạo và thành phần vật chất VPH phụ thuộc trước hết vào khí hậu và
vào các yếu tố như thành phần đá mẹ, địa hình V .V Nhưng trong một phạm vi
nhỏ hẹp, khí hậu gần như đồng nhất thì đá mẹ đóng vai trò quyết định. Vì vậy,
dưới đây sẽ trình bày các đặc điểm đó của VPH theo thành phần đá mẹ tạo vỏ.
Dựa vào thành phần hóa học, khoáng vật và hệ số địa hóa, VPH trong
phạm vi nghiên cứu được xếp vào hai kiểu: VPH sialíerit hình thành trên đá
granit và VPH íerosialit trên đá trầm tích lục nguyên.
3.1. Vỏ phong hoá sialferit trên đá granit
VPH này lộ ra khá rõ nét trên các taluy đường HCM, từ Phố Châu (Hương
Sơn) đi Thanh Chương (Nghệ An) và dọc đường 8 lên cửa khẩu Cầu Treo. Mặt cắt
điển hình VPH quan sát được tại ba điểm lộ HT.05, HT.06 và HT.07.