Tài liệu Đánh giá hiện trạng đê bằng tổ hợp các phương pháp địa vật lý: điện đa cực và radar xuyên đất: ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 43
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĐÊ BẰNG TỔ HỢP CÁC
PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ: ĐIỆN ĐA CỰC VÀ RADAR XUYÊN ĐẤT
ĐỖ ANH CHUNG*, NGUYỄN VĂN LỢI*,
PHẠM LÊ HOÀNG LINH*, DƯƠNG VĂN SÁU*,
VŨ HOÀNG HIỆP*, TRẦN THẾ VIỆT**
Assessing the dyke conditions by a combination of geophysical methods:
Multi-electrode Resistivity Imaging and Ground Penetrating Radar
Abstract: This paper presents a study on the application of a combination
of geophysical methods: Multi-electrode Resistivity Imaging and Ground
Penetrating Radar on assessing the levee conditions. Doing that, a series
of field tests were conducted along sections from K30+000 to K30+400 in
Huu Cau levee, Yen Phong, Bac Ninh. The result reveals that the
application of the above combination can expose the possible hidden risks
within the levee body as well as under the foundation such as voids,
heterogeneous blocks, leakage, cracks, and so on. This result provides a
reliable data source for levee manag...
8 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 339 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đánh giá hiện trạng đê bằng tổ hợp các phương pháp địa vật lý: điện đa cực và radar xuyên đất, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 43
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĐÊ BẰNG TỔ HỢP CÁC
PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ: ĐIỆN ĐA CỰC VÀ RADAR XUYÊN ĐẤT
ĐỖ ANH CHUNG*, NGUYỄN VĂN LỢI*,
PHẠM LÊ HOÀNG LINH*, DƯƠNG VĂN SÁU*,
VŨ HOÀNG HIỆP*, TRẦN THẾ VIỆT**
Assessing the dyke conditions by a combination of geophysical methods:
Multi-electrode Resistivity Imaging and Ground Penetrating Radar
Abstract: This paper presents a study on the application of a combination
of geophysical methods: Multi-electrode Resistivity Imaging and Ground
Penetrating Radar on assessing the levee conditions. Doing that, a series
of field tests were conducted along sections from K30+000 to K30+400 in
Huu Cau levee, Yen Phong, Bac Ninh. The result reveals that the
application of the above combination can expose the possible hidden risks
within the levee body as well as under the foundation such as voids,
heterogeneous blocks, leakage, cracks, and so on. This result provides a
reliable data source for levee management and maintenance.
Keywords: geophysical methods, Multi-electrode Resistivity Imaging,
Ground Penetrating Radar, levee conditions, Huu Cau levee.
1. MỞ ĐẦU *
Bài báo này trình bày nghiên cứu về sử dụng
tổ hợp các phương pháp địa vật lý: điện đa cực
và Radar đất trong đánh giá hiện trạng đê thông
qua khảo sát hiện trường tại đê Hữu Cầu từ
K30+000 đến K30+400, huyện Yên Phong, tỉnh
Bắc Ninh. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp
dụng tổ hợp các phương pháp nói trên đã đánh
giá được hiện trạng của đoạn đê khảo sát bằng
cách thăm dò các ẩn họa có thể xảy ra tại công
trình đê như: hang rỗng, khối bất đồng nhất,
vùng thấm, khe nứtvv. Kết quả này cung cấp
nguồn dữ liệu đáng tin cậy phục vụ công tác
quản lý, duy tu đê điều.
2. GIỚI THIỆU CHUNG
Ở Việt Nam, có hơn 13.000 km đê sông, đê
biển, trong quá trình vận hành và sử dụng đã
xảy ra nhiều sự cố làm mất an toàn đê, đặc biệt
vào mùa mưa lũ. Hơn nữa, trong thân đê còn có
nhiều loại ẩn hoạ tiềm tàng chưa thể phát hiện
* Phòng Nghiên cứu Ứng dụng Địa vật lý - Viện Sinh
thái và Bảo vệ công trình
** Bộ môn Địa kỹ thuật - Đại học Thủy lợi
kịp thời bằng các phương pháp quan trắc, theo
dõi thông thường. Từ trước đến nay việc phát
hiện và xử lý ẩn họa trong đê ở Việt Nam vẫn
chủ yếu dựa vào những ẩn họa đã lộ. Các
phương pháp này khó có thể phát hiện sớm triệt
để các ẩn họa, đồng thời hiệu quả xử lý cũng
không cao hoặc khi đã quá muộn. Do vậy, thực
tế đặt ra cần nghiên cứu thêm các phương pháp
khảo sát đánh giá hiện trạng và phát hiện các ẩn
họa mà không làm ảnh hưởng đến kết cấu của
công trình (công nghệ không phá hủy), góp
phần quản lý tốt hơn hệ thống đê ở Việt Nam.
Các ẩn họa trong đê có tính chất vật lý đặc
trưng và biểu hiện khác biệt với môi trường
xung quanh. Do vậy, có thể được phát hiện bằng
phương pháp địa vật lý. Cùng với sự phát triển
của khoa học công nghệ, các thiết bị địa vật lý
cũng phát triển không ngừng và ngày càng hiện
đại. Những tiến bộ trong khoa học địa vật lý
giúp khảo sát được khá toàn diện các ẩn họa
trong đê đặc biệt là các ẩn họa không biểu lộ ra
bên ngoài mà không can thiệp vào cấu trúc.
Mỗi phương pháp địa vật lý đều có những ưu
nhược điểm nhất định. Bên cạnh đó, các loại ẩn
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 44
họa khác nhau chỉ được phát hiện hiệu quả bằng
các phương pháp địa vật lý phù hợp. Trong sự
xem xét các đặc điểm của hệ thống đê Việt Nam
và những dạng ẩn họa thường thấy tại đây,
phương pháp điện đa cực và Radar đất là hai
phương pháp được áp dụng hiệu quả nhất. Để
đánh giá hiện trạng đê một cách toàn diện, bài
báo nghiên cứu sử dụng tổ hợp các phương pháp
địa vật lý nhằm phát hiện các dạng ẩn họa trong
đê như: hang rỗng, khối bất đồng nhất, vùng
thấm, khe nứt. Đoạn đê Hữu Cầu từ K30+000
đến K30+400, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh
được chọn để khảo sát.
3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1 Phương pháp Radar đất
Phương pháp Radar đất là phương pháp địa vật
lý thăm dò không phá hủy, có tốc độ nhanh, độ
phân giải cao, có thể đo ghi và biểu diễn kết quả
liên tục theo thời gian thực. Phương pháp trên sử
dụng sóng điện từ có tần số từ 10MHz đến
2,6GHz để điều tra các đặc điểm bên dưới bề mặt
[7-9]. Sóng điện từ lan truyền trong môi trường
đất với vận tốc được biểu diễn theo công thức:
V = c/ εr
1/2 (1)
Trong đó: εr là hằng số điện môi của đất;
c = 0,3 m/ns là vận tốc truyền sóng điện từ
trong không khí;
v (m/ns) là vận tốc truyền sóng điện từ trong
đất. [4, 6-9]
Khi gặp các ranh giới mà vận tốc truyền sóng
điện từ thay đổi qua ranh giới đó hay nói cách
khác là các ranh giới của 2 môi trường có giá trị
hằng số điện môi khác nhau, sóng điện từ bị
phản xạ một phần, với hệ số phản xạ được tính
theo công thức:
(2)
trong đó: - là hằng số điện môi tương đối
của môi trường thứ nhất.
- là hằng số điện môi tương đối của môi
trường thứ hai. [4]. Giá trị hằng số điện môi của
một số vật liệu được trình bày trong Bảng 1. [7]
Hệ thiết bị Radar đất cơ bản bao gồm một
khối điều khiển (GPR controller) được kết nối
với ăng ten phát và ăng ten thu thông qua cáp
truyền tín hiệu, bên cạnh đó còn có một số phụ
kiện đi kèm như GPS, bánh xe khảo sát (Hình
1). Xung sóng điện từ qua ăng ten phát được lan
truyền vào môi trường. Khi sóng điện từ đi
trong môi trường, một phần năng lượng được
phản hồi khi gặp các ranh giới thay đổi về hằng
số điện môi, một phần khác tiếp tục đi xuyên
sâu hơn. Phần năng lượng phản hồi từ môi
trường mang theo thông tin về đối tượng quan
tâm được ăng ten thu ghi lại. Các tín hiệu phản
hồi sau đó được khối điều khiển tập hợp lại dưới
dạng mặt cắt Radar (Radar image). Điều này
giúp người sử dụng theo dõi chất lượng tín hiệu
thu thập được ở thời gian thực. Xử lý, phân tích
tín hiệu sóng điện từ phản hồi này cung cấp cho
chúng ta thông tin về đặc điểm của các đối
tượng quan tâm bên dưới bề mặt.
Bảng 1. Giá trị hằng số điện môi
của một số vật liệu
STT Tên vật chất
Giá trị hằng số
điện môi r
1 Không khí 1
2 Đất khô 5
3 Đất ướt 25
4 Nước ngọt 81
5 Đất bồi 5-30
6 Đất sét 5-40
7 Đá phiến sét 5-15
8 Đá granit 4-6
9 Đá vôi 4-8
10 Cát khô 3-5
11 Cát ướt 20-30
12 Nước biển 80
Hình 1. Hệ thiết bị Radar đất bao gồm khối điều
khiển và ăng ten 400MHz
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 45
Các đại lượng vật lý đặc trưng của sóng điện
từ được dùng trong phương pháp Radar đất như:
vận tốc truyền sóng (v), bước sóng (λ), hệ số
suy giảm (α), hằng số điện môi tương đối hay
độ điện thẩm tương đối (r), độ từ thẩm (μ), độ
dẫn điện (σ)
Độ sâu khảo sát của phương pháp phụ thuộc
vào tần số của ăng ten phát thu và tính chất vật
lý của môi trường địa chất trong đó giá trị hằng
số điện môi tương đối ) và độ dẫn điện (σ) là
chủ yếu. Tần số càng cao, độ dẫn điện và hằng
số điện môi càng lớn thì chiều sâu khảo sát càng
nhỏ. [3]
Độ phân giải dọc của phương pháp Radar đất
là khoảng cách giữa các phản xạ phân biệt trên
một đường ghi tín hiệu [7]. Nói cách khác là
khoảng cách cần thiết để phân biệt được hai đối
tượng nằm sát nhau (khoảng cách này được ký
hiệu là X). Theo nguyên lý Niyquist, X trong
môi trường lý tưởng nhận giá trị là 0,25λ, trong
môi trường thực tế X > 0,5 λ, với λ là bước sóng
của tín hiệu điện từ trong môi trường được xác
định qua công thức: λ = V/f (V là vận tốc truyền
sóng điện từ trong môi trường, f là tần số của
ăng ten) [10]. Như vậy, trong một môi trường
nhất định, tần số ăng ten càng cao thì độ phân
dải càng tốt và ngược lại.
Hang rỗng bên trong thân đê gây ra sự tương
phản lớn về giá trị hằng số điện môi so với môi
trường xung quanh với giá trị hằng số điện môi
của không khí trong khoang rỗng là 1 (εkk = 1)
và giá trị hằng số điện môi của môi trường đất
xung quanh thay đổi từ 9 đến 40 (ε = 9 ÷ 40)
phụ thuộc vào độ dẫn, hàm lượng sét, độ ẩm của
đất. Chính vì sự tương phản này mà radar đất có
thể dễ dàng phát hiện được các hang rỗng. Trên
mặt cắt Radar đất, hang rỗng được biểu thị như
một “điểm sáng” tạo nên bởi các xung sóng
phản xạ có biên độ lớn [11-12].
3.2 Phương pháp điện đa cực
Phương pháp điện đa cực (địa điện) là một
trong các phương pháp địa vật lý [1-2]. Mục
đích của phương pháp là xác định sự phân bố
điện trở suất của môi trường dưới mặt đất qua
các phép đo tiến hành trên mặt đất. Từ số liệu
thu thập được, có thể xác định được điện trở
suất thực của môi trường cần nghiên cứu. Điện
trở suất của môi trường có liên quan đến các
thông số địa chất như hàm lượng khoáng vật và
chất lưu, độ rỗng và độ bão hoà nước trong đất
đá. Do đó, phương pháp thăm dò điện đã và
đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
như địa chất thuỷ văn, thăm dò khoáng sản, địa
kỹ thuật và gần đây là địa chất môi trường và
khảo cổ.
Từ trước những năm 1980, các phương pháp
đo sâu (nghiên cứu sự thay đổi điện trở suất
theo phương thẳng đứng) và mặt cắt điện
(nghiên cứu sự thay đổi điện trở suất theo
phương nằm ngang) với 4 cực thường được sử
dụng rộng rãi để giải quyết các bài toán địa chất
một hướng (1D). Nhưng sau đó, với sự phát
triển của khoa học kỹ thuật, các hệ thống đa cực
ngày càng hoàn thiện cả về phần cứng lẫn phần
mềm đã làm cho phương pháp ảnh điện đa cực
hai hướng (2D) (Multi-electrode Resistivity
Imaging - MRI) trở thành một phương pháp rất
được ưa chuộng và được sử dụng nhiều trong
các khảo sát cần độ phân giải cao. Về bản chất,
MRI kết hợp cả phương pháp đo sâu và phương
pháp mặt cắt điện truyền thống và do đó nó
nghiên cứu được sự thay đổi điện trở suất của
môi trường theo cả hai hướng thẳng đứng và
nằm ngang, cho phép giải quyết các bài toán địa
chất hai hướng và ba hướng (3D) phức tạp.
Thiết bị của phương pháp MRI thường có
nhiều điện cực được bố trí cách đều nhau trên
tuyến. Chúng được nối với cuộn cáp nhiều lõi
và khối chuyển mạch. Khối chuyển mạch được
sử dụng để lựa chọn ra 4 cực nào đó cho từng
phép đo theo file điều khiển do người sử dụng
lựa chọn và nạp vào bộ nhớ khối điều khiển.
Khối điều khiển dùng để điều khiển các thông
số khảo sát, lưu trữ số liệu và giao tiếp với máy
tính để nạp file điều khiển và lấy số liệu đo đạc
được để xử lý. Thực tế thăm dò điện, hệ 4 điện
cực thường được sử dụng (hình 2): phát dòng I
qua hai điện cực (C1, C2) và đo hiệu điện thế
giữa hai cực (P1, P2) nên điện trở suất thu
được sẽ là:
(3)
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 46
trong đó:
(4)
Với rc1p1, rc2p1, rc1p2 và rc2p2 là khoảng cách
giữa các điện cực (hình 2). Hệ số K(m) phụ
thuộc vào cách bố trí các điện cực nên được gọi
là hệ số hình học hay hệ số thiết bị. Từ các phép
đo và I trên mặt đất và biết được hệ số K
chúng ta xác định được điện trở suất của môi
trường nửa không gian đồng nhất theo công
thức trên.
Hình 2: Cấu hình 4 điện cực
Nguyên tắc chung của phương pháp thăm dò
điện là sử dụng bốn điện cực: phát dòng qua hai
điện cực dòng C1 và C2 (dương và âm) và đo
hiệu điện thế qua hai cực thu P1 và P2. Có rất
nhiều cách bố trí 4 điện cực để tạo ra các hệ cực
khác nhau và theo thống kê, có đến 92 loại hệ
cực như vậy. Tuy nhiên với thiết bị điện đa cực,
các điện cực được bố trí đều nhau trên tuyến
nên người ta thường sử dụng 5 loại hệ cực phổ
biến đó là: Pole - Pole (PP), Pole - Dipole (PD),
Dipole - Dipole (DD), Wenner (WN) và
Schlumberger (SC).
Hình 3 biểu diễn 5 loại hệ cực thường được
sử dụng trong phương pháp MRI cùng hệ số
thiết bị của chúng. Gọi a là khoảng cách điện
cực đơn vị (hai điện cực liên tiếp), n là hệ số mở
rộng cự ly lưỡng cực, m là hệ số mở rộng độ dài
lưỡng cực. Ký hiệu “c” là điện cực dòng, “p” là
điện cực thế, “.” là khoảng cách giữa hai điện
cực liên tiếp a; “:” là độ dài lưỡng cực m.a; “-”
là cự ly lưỡng cực n.a. Với thiết bị điện đa cực
do các điện cực thường được bố trí đều nhau
trên tuyến nên các thông số hệ cực là số nguyên.
Hình 3: Các hệ cực thường được sử dụng trong
phương pháp MRI cùng hệ số thiết bị của chúng
Hình 3(d) là sơ đồ các điểm số liệu đo được
bằng hệ cực Wenner, khoảng cách giữa hai điện
cực liền kề nhau là “a”. Kết quả đo đạc được biểu
diễn dưới dạng giả mặt cắt điện trở suất 2D: trục
nằm ngang là khoảng cách các điện cực trên tuyến;
trục thẳng đứng là độ sâu khảo sát tương ứng với
khoảng cách “a” và loại hệ cực được sử dụng.
Hình 4: Sơ đồ bố trí các điện cực trong khảo sát
ảnh điện 2D và vị trí các điểm ghi số liệu trong
giả mặt cắt điện trở suất.
Số liệu sau khi đã thu thập (giả mặt cắt điện
trở suất) cùng với thông tin về bề mặt địa hình
sẽ được đưa vào phần mềm nghịch đảo 2D
chuyên dụng để tính toán ra sự phân bố điện trở
suất thực của môi trường khu vực nghiên cứu.
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 47
Các ẩn họa trong đê như: vùng thấm, bất đồng
nhất, khe nứt có điện trở suất khác biệt so với
môi trường xung quanh. Vì vậy, phương pháp
điện đa cực có thể được áp dụng hiệu quả để dò
tìm những loại ẩn họa này.
4. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG ĐÊ BẰNG
TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ:
ĐIỆN ĐA CỰC VÀ RADAR ĐẤT TỪ
ĐOẠN K30+000 ĐẾN K30+400 ĐÊ HỮU
CẦU, YÊN PHONG, BẮC NINH
4.1 Khảo sát, phát hiện hang rỗng bằng
phương pháp Radar đất
Để thực hiện công tác khảo sát, xác định
hang rỗng trong thân đê, nghiên cứu sử dụng
phương pháp sóng phản xạ. Khi ăng ten kéo
theo một tuyến trên bề mặt đê thì ta thu được
một mặt cắt theo chiều thẳng đứng. Trong quá
trình thực hiện phép đo, ăng ten sẽ luôn phát và
luôn thu, quá trình này dừng lại khi ta dừng
tuyến đo. Do đối tượng cần khảo sát là các
hang rỗng, bất đồng nhất tiềm ẩn trong thân đê
ở độ sâu, kích thước khác nhau. Do đó 01 tuyến
đo dọc trên mặt đê được bố trí. Vị trí tuyến đo
bằng Rada đất được thể hiện trên hình 5.
4.2 Khảo sát, phát hiện vùng thấm, khe
nứt bằng phương pháp điện đa cực
Nghiên cứu sử dụng phương pháp điện đa
cực hệ cực Wenner để khảo sát, phát hiện vùng
thấm trong nền đê với 03 tuyến đo: 02 tuyến
khảo sát ở rìa mép đê phía sông và phía đồng;
01 tuyến ở mái đê phía đồng. Để khảo sát, phát
hiện khe nứt, hệ cực Dipole-Dipole được áp
dụng với 02 tuyến khảo sát ở rìa mép đê phía
sông và phía đồng. Sơ đồ bố trí các tuyến đo
điện đa cực được thể hiện ở hình 5.
Hình 5: Sơ đồ tuyến khảo sát đoạn K30+000 đến
K30+400 đê Hữu Cầu, Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh.
trong đó:
Tuyến đo điện : 3 tuyến đo wenner và
2 tuyến đo Dipole-Dipole rìa đê
Tuyến đo Rada đất : 1 tuyến đo
4.3 Kết quả khảo sát
4.3.1 Kết quả khảo sát bằng phương pháp
Radar đất
Đoạn đê khảo sát từ K30 + 000 ÷ K30 +
400 đê Hữu Cầu, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc
Ninh có tổng chiều dài tuyến khảo sát là 400m.
Kết quả khảo sát bằng Rada đất xác định được
01 phân lớp khá đều nhau và ổn định với chiều
dày khoảng 1,2m kéo dài từ K30 + 000 ÷ K30
+ 400; và 01 khối bất đồng nhất với nhiều tín
hiệu phản xạ phân lớp nằm ngang. Tại vị trí dị
thường, các tuyến đo dọc và ngang được thiết
kế bổ sung để xác định phạm vi của dị thường
bất đồng nhất. Kết quả của các tuyến đo bổ
sung không thấy rõ dị thường liên quan đến
khối bất đồng nhất. Trên hình 7 cho thấy đây là
khối bất đồng nhất cục bộ phân lớp nằm ngang
từ K30 + 010 ÷ K30 + 050 và sâu từ 1,2 m đến
2,5 m; lớp đất này có độ chặt không đồng đều
không quá lớn so với môi trường đất xung
quanh, vì vậy không ảnh hưởng đến an toàn
của đoạn đê. Kết quả khảo sát trên đoạn đề từ
K30 + 000 ÷ K30 + 400 đê Hữu Cầu được thể
hiện từ hình 7 đến hình 14.
Hình 6: Khảo sát xác định hang rỗng trên đê
Hữu Cầu, Yên Phong, Bắc Ninh bằng Radar đất
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 48
Hình 7: Kết quả khảo sát Rada đất đoạn từ
K30+000 ÷ K30+050 đê Hữu Cầu
Hình 8: Kết quả khảo sát Rada đất đoạn từ
K30+050 ÷ K30+100 đê Hữu Cầu
Hình 9: Kết quả khảo sát Rada đất đoạn từ
K30+100 ÷ K30+150 đê Hữu Cầu
Hình 10: Kết quả khảo sát Rada đất đoạn từ
K30+150 ÷ K30+200 đê Hữu Cầu
Hình 11: Kết quả khảo sát Rada đất đoạn từ
K30+200 ÷ K30+250 đê Hữu Cầu
Hình 12: Kết quả khảo sát Rada đất đoạn từ
K30+250 ÷ K30+300 đê Hữu Cầu
Hình 13: Kết quả khảo sát Rada đất đoạn từ
K30+300 ÷ K30+350 đê Hữu Cầu
Hình 14: Kết quả khảo sát Rada đất đoạn từ
K30+350 ÷ K30+400 đê Hữu Cầu
4.3.2 Kết quả khảo sát bằng phương pháp
điện đa cực
4.3.2.1 Kết quả khảo sát thấm và bất đồng
nhất bằng hệ cực Wenner
Kết quả khảo sát xác định vùng thấm tại đoạn
đê từ K30 đến K30+400 cho thấy cả 03 tuyến đo
đều xác định được 03 phân lớp điện trở suất khá
rõ ràng, cụ thể như sau:
Dị thường bất đồng nhất
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 49
Hình 15: Kết quả khảo sát tuyến rìa phía sông đoạn K 29+950-K30+450
Hình 16: Kết quả khảo sát tuyến rìa phía đồng đoạn K 29+950-K30+450
Hình 17: Kết quả khảo sát tuyến cơ đê phía đồng đoạn K 29+950-K30+450
- Với 02 tuyến khảo sát ở rìa đê phía sông và
phía đồng (hình 15 và hình 16), chiều dày lớp
thứ nhất dao động từ 4m đến 5m và có điện trở
suất trung bình từ 50 đến 60 Ωm. Lớp thứ 2 là
lớp đất sét có điện trở suất từ 20 đến 30 Ωm.
Lớp này nằm ở độ sâu từ 5m đến 17m. Lớp thứ
3 là lớp cát có điện trở suất từ 50 đến 60 Ωm,
nằm ở độ sâu từ 17m đến 23m.
- Trên hình 17 là kết quả của tuyến khảo
sát tại chân đê cho thấy, lớp thứ nhất có điện
trở suất trung bình từ 50 đến 60 Ωm, chiều
dày từ 1m đến 3m. Lớp thứ 2 là lớp đất sét có
điện trở từ 20 đến 30 Ωm, nằm ở độ sâu từ
3m đến 12m. Lớp thứ 3 là lớp cát có điện trở
suất từ 50 đến 80 Ωm, nằm ở độ sâu từ 12m
đến 23m.
4.3.2.2 Kết quả khảo sát nứt trên thân đê
bằng hệ cực Dipole - Dipole.
Trên hình 18 và 19 là kết quả khảo sát, phát
hiện khe nứt tại đoạn đê từ K30+000 đến
K30+400 ở hai vị trí rìa đê phía sông và phía
đồng. Với hai kết quả cho thấy trên đoạn này
chúng tôi không phát hiện bất thường nào về
điện trở suất liên quan đến khe nứt.
Hình 18: Kết quả khảo sát tuyến rìa phía sông đê Hữu Cầu đoạn K30+00-K30+400
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 50
Hình 19: Kết quả khảo sát tuyến rìa phía đồng đê Hữu Cầu đoạn K30+00-K30+400
5. KẾT LUẬN
Nghiên cứu này áp dụng tổ hợp phương pháp
địa vật lý: điện đa cực và Radar đất để dò tìm ẩn
họa, đánh giá hiện trạng cho công trình đê. Kết
quả phân tích cho thấy, đối với nền đê, các đối
tượng nằm sâu hơn, kích thước lớn hơn, phương
pháp điện đa cực là lựa chọn tối ưu. Việc kết hợp
hai phương pháp này thành một tổ hợp phương
pháp địa vật lý cho phép khảo sát, đánh giá công
trình đê một cách toàn diện nhất. Kết quả ứng
dụng tổ hợp phương pháp này tại K30 + 000 đến
K30 + 400 đê Hữu Cầu, huyện Yên Phong, tỉnh
Bắc Ninh cho thấy đoạn đê khảo sát khá ổn định.
Nền đê xuất hiện lớp cát ở độ sâu 15m, ngoài ra
không có dấu hiệu bất thường nào dưới nền đê.
Thân đê đoạn K30 + 010 đến K30 + 050 xuất hiện
khối bất đồng nhất là khối đất có độ chặt không
đồng đều với môi trường xung quanh. Nhìn
chung, phương pháp Radar đất với ưu thế độ phân
giải cao đã chứng tỏ được hiệu quả trong khảo sát
thân đê, tuy nhiên, để phát huy được hết ưu thế
của phương pháp địa vật lý, việc kết hợp với các
phương pháp khảo sát truyền thống khác là cần
thiết. Ngoài ra, có thể dùng các mặt cắt địa chất
xác định được theo phương pháp địa vật lý làm
thông số đầu vào cho các mô hình số để có đánh
giá chi tiết hơn về mức độ an toàn của công trình.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đặng Quốc Tuấn, Phạm Quang Tú, Đỗ
Anh Chung, Trịnh Minh Thụ (2017). Nghiên
cứu xói ngầm dưới nền đê bằng phương pháp đo
sâu điện đa cực. Tạp chí Địa kỹ thuật, Số 03.
[2] Đỗ Anh Chung, Vũ Đức Minh (2012).
Khảo sát vùng thấm trên đê bằng phương pháp
Thăm dò điện đa cực. Tạp chí Địa kỹ thuật. Tạp
chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và
Công nghệ, Tập 28, 11-18.
[3] Đỗ Anh Chung, Nguyễn Văn Lợi, Vũ
Đức Minh (2013).Áp dụng phương pháp Radar
đất để xác định “thoát không” dưới bê tông bản
mặt đập Cửa Đạt. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN,
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, 8-15.
[4] A.P.Annan (2003). Ground penetrating
radar Principles, Procedures and Applications.
Sensors & Software Inc.
[5] Advanced Geosciences Inc (2014).
SuperStingTM Wi-Fi R1/IP Instruction Manual.
[6] Andrea Bebedetto, Lara Pajewshi
(2015). Civil engineering application of Ground
penetrating radar. Springer.
[7] Daniels, D.J. (2004). Ground
Penetrating Radar 2nd Edition. IET. The
Institution of Electrical Engineers, London.
[8] Erica Carrick Utsi (2017). Ground
penetrating radar Theory and Applications.
Butterworth-Heinemann, Elsevier.
[9] Lawrence B.Conyers (2012).
Interpreting Ground-penetrating Radar for
Archaeology. Left Coast Press, Inc.
[10] Monica Di Prinzio, Marco Bittelli, Attilio
Castellarin, Paola Rossi Pisa, 2010. Application of
GPR to the monitoring of river embankments.
Journal of Applied Geophysics 71, 53-61.
[11] Yang,X., G.Henderson, L.Mao, A.Evans
(2009). “Application of ground penetrating
radar in detecting the hazards and risks of
termites and ants in soil levees”. Environ.
Entomol. 38(4): 1241-1249.
[12] Xu, X., J. Wu, và X. Wu (1996). “A
study on ground penetrating radar exploration of
subterranean termites nests in dykes and dams”.
Acta Entomol. Sin. 39: 46-52.
Người phản biện: PGS, TS. LÊ TRỌNG THẮNG
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 18_0222_2159778.pdf