Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word 6833 doc BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỤC ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN VIỆT NAM LIÊN ĐOÀN BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT MIỀN NAM *** BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC R RD CẤP BỘ NGHIÊN CỨU XÁC LẬP TỔ HỢP[.]
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỤC ĐỊA CHẤT VÀ KHỐNG SẢN VIỆT NAM LIÊN ĐỒN BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT MIỀN NAM *** BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC R-RD CẤP BỘ NGHIÊN CỨU XÁC LẬP TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ HỢP LÝ TRONG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KHÔNG GIAN NGẦM ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM TẠI VÀI VỊ TRÍ ĐIỂN HÌNH TRONG PHẠM VI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 6833 05/5/2008 TP HỒ CHÍ MINH 05-2007 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG CỤC ĐỊA CHẤT VÀ KHỐNG SẢN VIỆT NAM LIÊN ĐỒN BẢN ĐỒ ĐỊA CHẤT MIỀN NAM *** BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC R-RD CẤP BỘ NGHIÊN CỨU XÁC LẬP TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ HỢP LÝ TRONG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KHÔNG GIAN NGẦM ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM TẠI VÀI VỊ TRÍ ĐIỂN HÌNH TRONG PHẠM VI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì TS Nguyễn Ngọc Thu THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 5-2007 MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ Chương ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT-ĐỊA VẬT LÝ VÙNG TP HỒ CHÍ MINH 14 2.1 Đặc điểm tự nhiên 14 2.1.1 Vị trí 14 2.1.2 Điều kiện tự nhiên 14 2.2 Đặc điểm địa chất-địa vật lý vùng TP Hồ Chí Minh 16 2.2.1 Đặc điểm cấu trúc 16 2.2.3 Các tham số Địa vật lý: 24 Chương CÁC TIÊU CHÍ XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHƠNG GIAN NGẦM 31 3.1 Đối tượng 32 3.2 Đặc trưng phương pháp địa vật lý 33 3.2.1 Độ phân giải 33 3.2.2 Tính đa nghiệm 33 3.3 Các phương pháp địa vật lý 34 3.4 Phân vùng địa chất cơng trình vùng Thành phố Hồ Chí Minh 35 3.4.1 Khu vực thứ 36 3.4.2 Khu vực thứ hai 36 3.4.3 Khu vực thứ ba 36 Chương XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM 44 4.1 Mơ hình điện trở suất 44 4.1.1 Cơ sở lý thuyết 44 4.1.2 Các tính chất điện mơi trường 49 4.1.3 Thăm dị điện trở suất 1D tốn ngược Các ứng dụng, hạn chế khó khăn 51 4.2 Cơ sở lý thuyết toán ngược 55 4.2.1 Các phương pháp rời rạc hóa mơ hình 2D 59 4.2.2 Thu thập liệu, trình bày kết loại thiết bị thăm dò điện 2D 60 4.2.3 Xây dựng mơ hình cho khu vực đặc trưng vùng Thành phố Hồ Chí Minh 89 4.2.4 Chương trình giải tốn ngược 92 4.3 Phương pháp địa chấn 98 4.3.1 Các phương pháp địa chấn thông dụng 98 4.3.2 Thiết bị địa chấn 102 4.3.3 Địa chấn khúc xạ 104 4.3.4 Các mơ hình 118 4.3.5 Tổ chức thi công 121 4.3.6 Phân tích 122 4.4 Áp dụng thử nghiệm phương pháp địa chấn vùng đặc trưng Thành phố: 128 4.4.1 Vị trí khối lượng thực 128 4.4.2 Quy trình thu thập tài liệu 129 4.4.3 Phương pháp xử lý phân tích tài liệu 132 4.5 Phương pháp thăm dò điện 138 4.5.1 Phương pháp ảnh điện 138 4.5.2 Kết thử nghiệm phương pháp ảnh điện 140 4.5.3 Kết luận đề nghị 141 4.6 Phương pháp điện từ 145 4.6.1 Tổng quan phương pháp Radar xuên đất (GPR) 145 4.6.2 Hướng dẫn thực hành 159 4.7 Các phương pháp địa chấn lỗ khoan (downhole seismic) 165 4.7.1 Các nguồn downhole 165 4.7.2 Các chặng máy thu downhole 165 4.7.3 Các khảo sát vận tốc 165 4.7.4 Phương pháp đo sóng tới thẳng đứng (VSP) 168 4.8 Phương pháp đo sóng ngang thành giếng khoan (Crosshole Seismic) 170 4.8.1 Giới thiệu 170 4.8.2 Lý thuyết thiết bị 171 4.8.3 Phân tích 175 4.8.4 Mơ hình xử lý liệu 179 4.8.5 Thuận lợi bật lợi 180 4.8.6 Bài toán mẫu 181 4.9 Phương pháp đo địa chất dọc thành giếng khoan (Downhole seismic) 181 4.9.1 Phạm vi nghiên cứu 181 4.9.2 Ý nghĩa việc sử dụng 182 4.9.3 Hệ thiết bị đo đạc 182 4.9.4 Quy trình gia cơng lỗ khoan 184 4.9.5 Quy trình thu thập tài liệu 185 4.9.6 Xử lý phân tích tài liệu 185 192 4.10 Phương pháp nhiệt trở suất 4.10.1 Phương pháp đo đạc tham số nhiệt môi trường địa chất 193 4.10.2 Thiết bị 194 4.10.3 Các kết thử nghiệm mơ hình 1,2,3 195 4.11 Phương pháp xác định điện trở suất 197 4.11.1 Phạm vi nghiên cứu 197 4.11.2 Thiết bị 198 4.11.3 Kỹ thuật thi công 199 4.11.4 Quy trình phân tích tài liệu 199 4.11.5 Biểu diễn kết 200 4.12.1 Giới thiệu 202 4.12.2 Những lợi ích phương pháp địa vật lý lỗ khoan 202 4.12.3 Các hạn chế phương pháp địa vật lý giếng khoan 203 4.12.4 Chi phí cơng tác đo địa vật lý lỗ khoan 204 4.12.5 Lập dự án cho việc đo địa vật lý lỗ khoan 204 4.12.6 Phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan 205 4.12.7 Thử nghiệm phương pháp karotaz số lỗ khoan khu vực Thành phố Hồ Chí Minh 210 Chương TỔNG HỢP KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM CÁC PPHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ 213 NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KHƠNG GIAN NGẦM TP HỒ CHÍ MINH 5.3 Tổ hợp phương pháp địa vật lý hợp lý nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm 219 KẾT LUẬN………………………………………………………………… 221 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………… ……… 223 MỞ ĐẦU Ra đời từ kỷ thứ XVII, trải qua 300 năm hình thành phát triển, mệnh danh “Hòn ngọc Viễn đơng”, với vai trị đầu tàu đa giác chiến lược phát triển kinh tế - xã hội, thành phố Hồ Chí Minh trở thành trung tâm kinh tế, văn hóa - du lịch, giáo dục - khoa học kỹ thuật - y tế lớn nước Tốc độ phát triển mạnh mẽ mặt hứa hẹn tương lai không xa, nơi thành phố đại tầm cỡ khu vực Đông Nam Á Cùng với gia tăng nhanh chóng nhiều mặt kinh tế - xã hội – văn hóa , sở hạ tầng có trở nên khơng cịn phù hợp Việc chỉnh trang, nâng cấp, cải tạo xây dựng sở hạ tầng đáp ứng tình hình phát triển giai đoạn việc làm cấp bách cần thiết Trong diện tích đất bề mặt, không gian không cịn có chỗ cho việc xây dựng sở hạ tầng khơng gian ngầm cứu cánh Đây đối tượng cần nghiên cứu, điều tra, quy hoạch để khai thác hợp lý phục vụ cho việc phát triển Thành phố trước mắt lâu dài Trong năm gần đây, Thành phố triển khai số dự án xây dựng cơng trình ngầm phục vụ cho dân sinh, có: đường hầm Thủ Thiêm, đường xe điện ngầm Hóc Mơn-Bến Thành, Bình Chánh-Bến Thành nhiều dự án khác xây dựng tương lai Đặc biệt cơng trình đào sâu lĩnh vực xây dựng dân dụng công nghiệp như: hầm đậu xe, hầm máy ngày gia tăng Do vậy, việc xác lập tổ hợp phương pháp địa vật lý hợp lý ứng dụng khảo sát thiết kế cơng trình ngầm đề tài thiết thực nhằm nâng cao hiệu kinh tế kỹ thuật công tác khảo sát Mục tiêu đề tài: Xác lập tổ hợp phương pháp địa vật lý tối ưu, phù hợp với đặc điểm tự nhiên dân sinh, phục vụ nghiên cứu đặc điểm địa chất - địa vật lý khảo sát thiết kế xây dựng cơng trình ngầm khu vực Thành phố Hồ Chí Minh cách có hiệu mặt kinh tế kỹ thuật Các bước tiến hành nhằm thiết lập tổ hợp phương pháp địa vật lý tối ưu, bao gồm: • Thu thập tài liệu địa chất, địa chất công trình, địa chất thủy văn, địa vật lý tài liệu khác có liên quan đến cấu trúc khơng gian ngầm vùng thành phố • Đánh giá cách tổng quan đặc điểm vùng với thông số địa vật lý có liên quan • Xác lập mối quan hệ lý thuyết phương pháp địa vật lý thuộc tính đối tượng việc nghiên cứu cấu trúc khơng gian ngầm • Phân chia khu vực thuộc Thành phố theo nhóm có đặc điểm địa chất có tính chất vật lý tương đồng • Ứng dụng thử nghiệm vùng đặc trưng thuộc khu vực thành phố Hồ Chí Minh Trong đó, ý đến khu vực dự kiến xây dựng cơng trình ngầm theo quy họach thành phố đến năm 2010 2020 Cụ thể khu vực lựa chọn là: khu vực Quận 1- Quận 4, khu vực Quận khu vực Quận Tân Bình Các phương pháp địa vật lý áp dụng thử nghiệm là: địa chấn khúc xạ, ảnh điện, phương pháp nhiệt, phương pháp điện trở, phương pháp Downhole Seismic, phương pháp radar xuyên đất, địa vật lý lỗ khoan Kết áp dụng thử nghiệm khẳng định thêm lần nhận định đánh giá đưa sở lý thuyết toán thuận phương pháp địa vật lý xác lập theo đặc điểm thực tế mơi trường Từ lựa chọn tổ hợp phương pháp địa vật lý vừa hợp lý vừa hiệu việc nghiên cứu không gian ngầm, đưa đề xuất cho quy trình cơng nghệ địa vật lý nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm theo đặc điểm địa chất - địa vật lý khác Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Nội dung đề tài cung cấp cách khái quát tính năng, hiệu khả ứng dụng phương pháp địa vật lý tầm nông ứng dụng việc giải nhiệm vụ địa kỹ thuật môi trường vào điều kiện đặc điểm Thành phố Hồ Chí Minh Trên sở đề tài đề xuất tổ hợp phương pháp địa vật lý hợp lý với quy trình thực cho dạng phương pháp nhằm nâng cao hiệu công tác Nội dung đề tài Nội dung đề tài gồm có điểm sau: • Tổng quan phương pháp địa vật lý tầm nơng • Đặc điểm địa chất địa vật lý vùng Thành phố Hồ Chí Minh • Xây dựng mơ hình đặc trưng áp dụng phương pháp thử nghiệm • Nhận xét đánh giá hiệu khả áp dụng phương pháp • Xây dựng quy trình thực phương pháp địa vật lý • Kết luận Kết nghiên cứu từ đề tài cho thấy hầu hết phương pháp nghiên cứu địa vật lý tầm nơng áp dụng cho việc nghiên cứu cấu trúc không gian ngầm vùng Thành phố Hồ Chí Minh với mức độ khác Tuy nhiên, việc áp dụng số phương pháp trường gặp nhiều trở ngại, tác động nhiễu yếu tố khác thành phố công nghiệp phát triển với nhiều trình cải tạo xây dựng diễn hàng ngày khắp nơi Kết đề tài cho thấy việc áp dụng số phương pháp địa vật lý hoàn toàn khả thi, bao gồm phương pháp: Radar xuyên đất (Georadar), phương pháp thăm dò điện, phương pháp địa chấn số phương pháp trực tiếp khác như: phương pháp điện trở suất, phương pháp địa chấn lỗ khoan, phương pháp địa vật lý lỗ khoan, phương pháp nhiệt trở suất Việc thiết lập quy trình cơng nghệ cho phương pháp đề cập đến kết đề tài, kết bước đầu tiến tới việc xây dựng hoàn chỉnh quy trình cơng nghệ phương pháp Đề tài thực chủ trì TS Nguyễn Ngọc Thu, với tham gia tác giả: PGS.TS Nguyễn Thành Vấn, TS Nguyễn Kim Quang, TS Vũ Văn Vĩnh, Th.S Nguyễn Xuân Khá, Th.S Võ Thị Hồng Quyên, KS Nguyễn Văn Lưu, KS Vũ Trọng Tấn, KS Nguyễn Tiến Hoá, KS Đinh Hữu Chinh, KS Phạm Văn Hưng, KS Nguyễn Ngọc Sơn, CN Phan Thị Nguyệt Minh toàn thể cán kỹ thuật thuộc Trung tâm Địa Vật Lý Chúng xin chân thành cám ơn Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Tài ngun Mơi trường, Cục Địa chất Khống sản Việt Nam, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam tận tình giúp đỡ hỗ trợ cho việc thực đề tài Chương TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ Trong thập niên gần đây, xuất phát từ nhu cầu phát sinh thực tế với tiến nhiều mặt ngành khoa học kỹ thuật khác tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển nâng cao hiệu phương pháp địa vật lý Ngày nay, phương pháp địa vật lý tầm nông ứng dụng ngày phổ biến nhiều lĩnh vực nghiên cứu đời sống, phục vụ cách thiết thực cho người Có thể kể đến trường hợp cụ thể sau: ứng dụng địa vật lý khảo sát tai biến môi trường, sạt lở, ô nhiễm, phát khí cụ bị chơn vùi sau chiến tranh, tìm kiếm thăm dị loại khống sản, nước sinh hoạt, khảo sát cơng trình ngầm, khảo cổ,… Ngoài ra, phương pháp địa vật lý tầm nơng cịn sử dụng cơng cụ thí nghiệm khơng xâm lấn để xác định tính chất vật lý đối tượng môi trường, phục vụ cho yêu cầu địa kỹ thuật, môi trường, văn hóa nơng nghiệp… Trên sở tiến kỹ thuật tính tốn, xử lý máy tính cách mạng lĩnh vực chế tạo thiết bị, phương pháp thu thập xử lý tài liệu địa vật lý đời làm cho phương pháp nghiên cứu địa vật lý tầm nơng có bước tiến đáng kể tạo nên vị trí quan trọng ngành khoa học kỹ thuật khác Các tham số vật lý đo cách trực tiếp từ khảo sát địa vật lý nơng bao gồm: tính chất đàn hồi, trọng lực, từ trường, độ dẫn điện, độ truyền dẫn phân cực sóng điện từ, xạ gamma tự nhiên Các tham số sử dụng để dẫn xuất tham số khác môi trường như: độ từ thẩm, độ xốp, thành phần hóa học, địa tầng, cấu trúc địa chất tính chất khác đối tượng nằm mơi trường gần mặt đất Có thể đề cập đến số lĩnh vực ứng dụng phương pháp địa vật lý tầm nông cụ thể sau: Nghiên cứu đặc điểm địa kỹ thuật mơi trường, cung cấp thơng tin cần thiết nhằm có biện pháp thích hợp để phịng tránh giảm thiểu thiệt hại tai biến tự nhiên nhân sinh, chẳng hạn như: sạt lở, động đất, rò rỉ phóng xạ yếu tố mơi trường khác Trong lĩnh vực này, phương pháp địa vật lý tầm nơng cung cấp thơng tin quan trọng cho việc đánh giá rủi ro động đất tiên đoán mức độ nguy hiểm nguy động đất khu vực, sở đánh giá đáp ứng học môi trường trận động đất vị trí xung yếu khác Giám sát dự báo lan truyền nguồn ô nhiễm mặt đất định hướng cho việc thiết kế lỗ khoan nông Cung cấp thông tin thiết yếu (các tham số địa vật lý) sử dụng thiết kế cơng trình, kèm theo đặc trưng cần thiết cho việc phòng tránh cố vấn đề kỹ thuật môi trường tương lai Các nghiên cứu địa vật lý tiền xây dựng sử dụng ngày gia tăng để thẩm định tính xác thực cơng trình vị trí quan trọng như: đập thủy điện, thủy lợi, nhà máy điện, xưởng hóa chất, nhà máy lọc dầu, bãi thải phế liệu… Để tìm kiếm, đánh giá, thăm dị khống sản, quy hoạch khai thác sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt nước, than loại khoáng sản rắn Để tăng cường hoạt động nghiên cứu điều tra địa chất kiến thức địa chất thủy văn Phụ thuộc vào mục tiêu cụ thể, mức độ chi tiết địi hỏi, với khả tài đặc điểm đối tượng nghiên cứu, việc lựa chọn phương pháp địa vật lý thay đổi khác Trong hầu hết trường hợp, toán ngược phương pháp địa vật lý tốn đa nghiệm Vì vậy, việc sử dụng tổ hợp phương pháp địa vật lý hợp lý giải pháp tốt để cung cấp thơng tin đầy đủ cho việc giải đốn vấn đề cần quan tâm vị trí nghiên cứu, phối hợp với chuyên ngành có liên quan Sau tóm tắt số phương pháp địa vật lý sử dụng phổ biến lĩnh vực địa vật lý tầm nông Các phương pháp truyền thống Phương pháp điện trở suất Phương pháp thăm dò điện trở suất sử dụng để xác định điện trở suất môi trường cách đo đạc phân bố điện vị trí khác đáp ứng dịng điện nguồn chạy qua mơi trường điện cực dòng cắm mặt đất Đối với thành tạo địa chất bở rời, thông thường giá trị điện trở suất môi trường bị chi phối yếu tố như: Thành phần thạch học, độ xốp, độ lỗ rỗng, độ ẩm, độ chứa nước, đặc biệt độ khống hóa nước thành tạo chứa nước bão hòa Đối với thành tạo đá, giá trị điện trở suất phụ thuộc vào thành phần thạch học, độ xốp, độ lỗ rỗng đặc biệt mức độ chứa nước hàm lượng hóa học có nước lỗ rỗng Với đặc điểm vậy, phương pháp điện trở suất sử dụng hiệu việc theo dõi lan truyền chất ô nhiễm dẫn điện, phân chia xác định ranh giới thành tạo địa chất khác nhau, xác định ranh giới tầng chứa nước Các phương pháp sử dụng việc xác định đứt gãy thung lũng cổ bị chôn vùi Trong thập niên gần đây, phát triển hệ thống thăm dò điện đa cực làm tăng độ linh hoạt tốc độ thu thập tài liệu thực tế phương pháp, tạo điều kiện thuận tiện cho việc áp dụng phương pháp cắt lớp điện trở (Electrical tomography) việc nghiên cứu môi trường địa chất phức tạp bên lớp phủ Phương pháp phân cực kích thích (IP) Việc thu thập tài liệu phương pháp phân cực kích thích tương tự phương pháp điện trở suất, nhiên, phương pháp phân cực kích thích ghi nhận đáp ứng môi trường theo thời gian sau q trình kết thúc dịng điện kích thích Theo ý nghĩa điện tử, tốc độ phóng điện môi trường tương tự tụ điện, tốc độ suy giảm điện cảm ứng phụ thuộc vào độ linh động ion thể tích tích điện, ví dụ ion sét có độ linh động cao Việc đo đạc IP thực vùng thời gian, với suy giảm điện tuân theo quy luật hàm mũ theo thời gian, vùng tần số, phép đo thực việc đo thời gian trễ pha tương ứng với tần số kích thích khác Để thực việc đo đạc trường phương pháp phân cực kích thích, máy đo máy phát phải đồng với cách xác đồng hồ có độ xác cao liên kết đồng với để xác định thời gian trễ tần số điện cực Tần số phổ biến thường thay đổi khoảng từ 0,5 1kHz Phương pháp sử dụng thăm dò sulfit sử dụng thăm dò nước ngầm số nơi Phương pháp điện tự nhiên (SP) Cung cấp phép đo tác động điện hóa mơi trường dạng điện tự nhiên Giá trị vượt giá trị 100mV so với giá trị điện quy ước, thường lấy trung bình vị trí lớn khoảng vài lần dị thường Chất lỏng, ion, nhiệt môi trường tạo điện tự nhiên.Vì kỹ thuật thụ động sử dụng để ghi nhận sai biệt điện nhỏ, nguồn dòng điện cấu hình cịn lại khơng thay đổi trình khảo sát Điện trình điện hóa nhỏ, tín hiệu đo dễ bị ảnh hưởng nhiễu loạn từ đường dây dẫn điện, đường ống nước, tượng bão từ nguồn nhiễu khác môi trường Một vấn đề khác phương pháp điện thiên nhiên việc đo đạc thiếu trình đo lặp Các liệu phân tích cách tạo đồ đẳng trị, định lượng cách tính tốn tham số khác dựa vào yếu tố hình học tương tự phương pháp sử dụng thăm dò từ trọng lực Cơng dụng phương pháp SP quan sát di chuyển nước ngầm (có nghĩa quan sát di chuyển vật dẫn điện từ trường) Phương pháp điện thiên nhiên sử dụng thành công số trường hợp khảo sát địa nhiệt Ở đó, điện tạo khơng di chuyển dịng, mà cịn phản ứng điện hóa nhiệt nước khoáng Việc vẽ đồ đới gradien tập trung tác động ngấm lọc hóa học ứng dụng SP Phương pháp điện từ EM (Electromagnetic) Phương pháp ngày sử dụng thông dụng lĩnh vực địa vật lý tầm nông, chúng đo đạc trường điện từ liên quan đến dịng điện biến đổi mơi trường cảm ứng trường sơ cấp mặt đất Trong phương pháp EM tích cực, trường từ sơ cấp sinh dòng điện biến đổi chạy qua cuộn dây, trường lan truyền không gian tạo thành dịng điện chạy qua vật dẫn điện mơi trường theo định luật cảm ứng vật lý Do có dịng điện thay đổi chạy vật dẫn điện nên trường điện từ thứ cấp sinh làm nhiễu loạn biến dạng trường sơ cấp trường cuối ghi nhận cuộn dây thu Trường cảm ứng khác với trường sơ cấp pha, cường độ phương lan truyền, điều cho phép phát thơng tin vật dẫn môi trường Các phương pháp điện từ không đòi hỏi đặt điện cực mặt đất tiến hành máy bay tầm thấp Sự phát triển phương pháp điện từ hàng không tạo lợi to lớn việc tiết kiệm thời gian thực cho phép đo đạc vùng ô nhiễm, nguy hiểm, không người bẳng máy bay a) Xử lý liệu bao gồm việc gắn chiều sâu, kết hợp phương pháp địa vật lý lỗ khoan liệu khác từ lỗ khoan đơn, hiệu đính làm trơn tập hợp liệu b) Hiệu chỉnh ảnh hưởng lỗ khoan sai số khác c) Biến đổi đo đạc địa vật lý giếng khoan thành tham số địa chất thủy văn địa kỹ thuật cần quan tâm chẳng hạn độ xốp d) Kết hợp tài liệu địa vật lý giếng khoan từ tất giếng khoan dự án, từ đó, liệu ngoại suy theo mặt cắt hay bình đồ 4.12.6.1 Phân tích định tính Độ xác việc phân tích định tính thường cải thiện với gia tăng lỗ khoan đo địa vật lý lỗ khoan khu vực nghiên cứu số lượng liệu mẫu thích hợp Sự thay đổi từ từ đáp ứng địa vật lý lỗ khoan ngang qua bồn trầm tích thay đổi khoáng tướng Một dị thường địa vật lý lỗ khoan gây điều kiện bất thường lỗ khoan nhận biết so sánh với số tài liệu địa vật lý giếng khoan với đáp ứng thích hợp, đáp ứng khơng thể lặp lại 4.12.6.2 Phân tích định lượng Việc nhận liệu định lượng cho tầng chứa nước hay đá bên dước thân đập đối tượng quan trọng nhiều chương trình đo địa vật lý lỗ khoan môi trường địa kỹ thuật Việc chọn bước đo tỉ lệ ngang đứng tài liệu địa vật lý lỗ khoan cần chọn lựa sở yêu cầu độ phân giải độ xác liệu Các tài liệu địa vật lý thực công ty dịch vụ đo địa vật lý thường có tỉ lệ đứng khoảng 20 50 feet/in, tỉ lệ không đủ chi tiết nhiều nghiên cứu địa kỹ thuật mơi trường, nơi mà giếng khoan sâu 100m Có số đo đạc thực nhanh không bảo đảm độ phân giải cần thiết lớp mỏng Khi đầu dò định tâm nằm hai lớp đủ dày, nửa tín hiệu xuất phát từ lớp nửa khác từ lớp lại Việc lựa chọn ranh giới lớp sở nửa biên độ tài liệu địa vật lý hạt nhân dựa sở Nếu trình đo địa vật lý lỗ khoan phương pháp hạt nhân phương pháp khác chạy nhanh ranh giới tiếp xúc hiển thị nhận theo chiều thẳng đứng Có vài phép đo địa vật lý lỗ khoan đo định lượng cách trực phương nằm ngang, ví dụ phương pháp neutron không đo trực tiếp độ xốp đáp ứng chủ yếu hàm lượng hydrogen Sự khác biệt độ xốp hàm lượng hydrogen dẫn đến sai số độ xốp lớn nơi có diện ranh giới nước hydrogen Như vậy, hiểu biết nguyên lý hệ thống đo địa vật lý lỗ khoan cần biết trước để phân tích định lượng cách xác tài liệu karotaz 4.12.6.3 Phân tích phối hợp Phân tích tài liệu địa vật lý nhiều lỗ khoan nhận tính chất hỗ trợ Thơng thường, việc nghiên cứu nhóm lỗ khoan ghi nhận thông tin 99 kết tốt từ tổng số lỗ khoan riêng lẽ Ví dụ Thạch cao phân biệt với đá thạch cao sở tài liệu địa vật lý gamma neutron đơn độc, phối hợp hai phương pháp với chẩn đốn vùng thạch cao tồn Cả hai loại có cường độ phóng xạ thấp, thạch cao chứa lượng nước đáng kể mạng tinh thể, vấy biểu có độ xốp cao với đáp ứng phương pháp neutron, đó, thạch cao khan lại biểu có độ xốp thấp với phương pháp neutron Cả hai loại khoáng sản có tính chất điện trở suất cao Việc phân tích máy tính tài liệu địa vật lý lỗ khoan hữu ích việc mơi liên hệ vậy, việc làm bất để nhấn mạnh khác biệt phương pháp thực cách dễ dàng Các thông tin cấu tạo giếng khoan giải thích đáp ứng dị thường thơng tin thành phần khống vật hóa học đá Ống chống, xi măng, sỏi có ảnh hưởng nghiêm trọng đến đặc trưng tài liệu karotaz Một số tài liệu đo karotaz thiết kế cách đặc biệt để cung cấp thơng tin vị trí tính chất ống chống xi măng Các tài liệu karotaz mơ tả mặt cắt hồn cơng giếng khoan 4.12.6.4 Phân tích máy tính Việc phân tích máy tính tài liệu địa vật lý giếng khoan ngày sử dụng cách phổ biến sử dụng cách thích hợp góp phần cách đáng kể vào kết từ việc phân tích tài liệu địa vật lý giếng khoan Một số lượng lớn liệu địa vật lý giếng khoan không dễ dàng thu thập tập hợp đọng lại trí nhớ người, để tất tương quan lập sử dụng, máy tính thực điều Tất công ty dịch vụ karotaz đề nghị thực tài liệu địa vật lý số xử lý máy tính Có nhiều phần mềm dành cho việc soạn thảo xử lý phân tích tài liệu karotaz Máy tính công cụ hữu dụng việc lưu trữ liệu dễ dàng truy xuất cần thiết 4.12.6.5 Dữ liệu karotaz số hoá Các liệu địa vật lý lỗ khoan số hóa trình đo đạc sau đo từ liệu tương tự Bước lấy mẫu thời gian lấy mẫu cần lựa chọn cách xác vị trí đo đạc lỗ khoan, ứng dụng lĩnh vực môi trường địa kỹ thuật, bước lấy mẫu thường chọn 0,03m 4.12.6.6 Các ảnh hưởng lỗ khoan Phương pháp thực lỗ khoan thí nghiệm đo địa vật lý lỗ khoan có ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết đạc địa vật lý Một đối tượng phương pháp địa vật lý lỗ khoan nhằm mục tiêu ghi nhận giá trị đặc trưng cho tính chất mơi trường khơng bị thay đổi biến dạng Chẳng hạn tính chất lý môi trường độ xốp, mật độ khối, vận tốc sóng âm, giá trị điện trở suất, 100 4.12.7 Thử nghiệm phương pháp karota tai số lỗ khoan khu vực Thành phố Hồ Chí Minh Phương pháp địa vật lý lỗ khoan thực lỗ khoan thí nghiệm LK3, Khu Cơng nghiệp Tân Phú Trung, Củ Chi, Quận 12, Quận TP Hồ Chí Minh nhằm mục tiêu giải nhiệm vụ sau đây: - Phân chia địa tầng địa chất lỗ khoan - Xác định tham số địa vật lý, hỗ trợ công tác thiết kế xây dựng cấu trúc cơng trình - Đánh giá chất lượng tầng nước ngầm thơng qua việc phân tích điện trở suất Tổ hợp phương pháp địa vật lý lỗ khoan (karota) sử dụng cho việc đo thử nghiệm bao gồm phương pháp: - Cường độ phóng xạ gamma (?) tự nhiên – đơn vị tính CPS - Điện trở suất tự nhiên (sptRes) – đơn vị tính ohm.m - Điện thiên nhiên (SP) – đơn vị tính mV Thiết bị đo: Trạm karota MGX Kết đo ghi liệu địa vật lý cho thấy địa tầng địa chất phân chia chủ yếu theo dáng điệu đường cong thiên nhiên trị số cường độ gamma tự nhiên Hàm lượng hạt mịn cao trị số cường độ phóng xạ gamma tự nhiên đo cao, điện thiên nhiên cao thấp phần tầng cát, bột cát chứa nước giàu khống hóa Kết phân chia lớp hạt thô (cát), bột cát, cát bột… đến hạt mịn (sét) sở so sánh trị số gamma tự nhiên đo với biểu đồ tiêu chuẩn ngành (biểu đồ kèm theo) Đánh giá sơ chất lượng nước đất: Theo số liệu đo điện trở suất tự nhiên (sptRes) thấy rằng: - Từ 34,0 m - 38,0m: lớp cát bột khả chứa nước trung bình.Tổng độ khống hóa nhỏ 1,0g/l - Từ 38,0m - 50,0 m: lớp sét sét bột chứa nước - Từ 50,0m – 64,0m: lớp cát bột khả chứa nước trung bình Tổng độ khống hóa nhỏ 1,0g/l - Từ 76,0m – 116,0m: lớp cát hạt mịn đến thô, khả chứa nước tốt Tổng độ khống hóa nhỏ 1,0 g/l Đánh giá sơ chất lượng nước đất: Theo số liệu đo điện trở suất tự nhiên (sptRes) thấy rằng: Từ 34,0 m - 38,0m: lớp cát bột khả chứa nước trung bình.Tổng độ khống hóa nhỏ 1,0 g/l - Từ 38,0m - 50,0 m: lớp sét sét bột chứa nước Từ 50.0m – 64,0m: lớp cát bột khả chứa nước trung bình Tổng độ khống hóa nhỏ 1,0 g/l 101 BIỂU ĐỒ CAROTA LỖ KHOAN Giếng khoan G3, KCN Tân Phù Trung - Củ Chi - Tp HCM R (ohm) SP (mV) Natural Gamma (CPS) Cột Địa tầng Kí hiệu Bột Bột cát Cát bột Cát 102 Chương TỔNG HỢP KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ TỔ HỢP PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KHÔNG GIAN NGẦM TP HỒ CHÍ MINH 5.1 Tổng hợp kết thử nghiệm Một thử nghiệm thành công đề tài việc áp dụng ba phương pháp nhiệt trở suất đất, địa chấn lỗ khoan địa vật lý giếng khoan cho khu vực Thành phố Hồ Chí Minh hoàn toàn hợp lý Kết thu khẳng định khơng gian ngầm địa chất thành phố Hồ Chí Minh bao gồm vùng thềm Thủ Đức, Củ Chi, nội thành nơi tầng trầm tích có độ cao địa hình xấp xỉ mực thủy chuẩn, chứa nước nhạt, cấu trúc gồm tầng đất có độ chịu tải tải nhiệt tốt Tại khu vực Củ Chi, Hóc Mơn với tốc độ thị hố, cơng nghiệp hóa mạnh bề mặt lượn sóng, dốc thoải thềm hình thành khu vực, điểm tập trung nước mặt nhiễm phèn, nhiễm mặn ngập úng nhiễm hình thái bề mặt thay đổi Các tầng nước kiểu lan rộng xuống phần thuộc đồng thấp thấm xuống tầng chứa nước sâu Trên sở phân tích mặt sở lý thuyết với kết thử nghiệm vùng đặc trưng thuộc Thành phố Hồ Chí Minh Có thể nhận thấy rằng: Hầu hết phương pháp địa vật lý thực khu vực thuộc địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh bị ảnh hưởng nhiễu mức độ nhiều nguyên nhân khác nhau, đặc biệt nhiễu hoạt động cơng nghiệp dân sinh Trong bao gồm: tín hiệu nhiễu điện từ dãi tần số rộng từ thấp đến cao, nhiễu học hoạt động thường xuyên phương tiện giao thông vận tải, với nhiều nguyên nhân khác Việc thi công hầu hết phương pháp địa vật lý địi hỏi phải có khơng gian đủ rộng, điều khơng phải vị trí thỏa mãn được, ngược lại, phương pháp điện từ thi cơng diện hẹp thường bị ảnh hưởng nhiễu cảm ứng từ nguồn trường điện từ khác Các phương pháp địa vật lý lỗ khoan thường bị ảnh hưởng loại nhiễu so với phương pháp địa vật lý bề mặt phương pháp địa vật lý sử dụng để cung cấp thông cần thiết cho việc khảo sát thiết kế xây dựng cơng trình ngầm, mặt khác, phân chia, hiệu chỉnh liên hệ địa tầng lỗ khoan, cung cấp tham số cho việc phân tích xử lý liệu phương pháp địa vật lý mặt đất Môi trường địa chất vùng Thành phố môi trường phân lớp ngang, có tham số vật lý tương đối ổn định theo phương nằm ngang, ngoại trừ ảnh hưởng bất đồng ngang môi trường, đặc biệt ranh giới nhiễm mặn tầng chứa nước ngầm có thay đổi thành phần thạch học, nơi có biến đổi địa chất bất thường có liên quan đến q trình địa chất có khả làm ảnh hưởng đến cơng trình xây dựng Các yếu tố thường là: Các thấu kính cát sét tầng cát, thấu kính cát tập sét, đặc 103 biệt diện lịng sơng cổ, ranh giới bãi bồi trình hình thành phát triển vùng đất thuộc Thành phố Hồ Chí Minh 5.2 Quy trình cơng nghệ khả nghiên cứu tổ hợp phương pháp địa vật lý Qua kết nghiên cứu mặt lý luận thực tiễn sản xuất áp dụng thử nghiệm phương pháp, chúng tơi rút kết luận sau đây: - Xây dựng cơng trình ngầm xu tất yếu đô thị phát triển Việc xây dựng cơng trình ngầm cần phải dựa nguồn sở liệu khảo sát thiết kế từ hoạt động điều tra quy hoạch tổng thể với việc đánh giá trạng môi trường đặc trưng địa chất khu vực Đối với thị phát triển, việc bố trí cơng trình khảo sát diện rộng vơ khó khăn có hữu cơng trình khu thị phát triển, đặc biệt sinh hoạt thường xuyên, vậy, nhiệm vụ này, cần lựa chọn tổ hợp phương pháp khảo sát hợp lý Hầu hết, thiết kế xây dựng cơng trình ngầm đặt sở khảo sát địa kỹ thuật môi trường Tham số chủ yếu ảnh hưởng đến chất lượng khảo sát tính chất địa thuật môi trường số lượng điểm lấy mẫu lỗ khoan Nếu số lượng mẫu lỗ khoan bị hạn chế (điều thường xảy khảo sát cơng trình dạng tuyến thị phát triển) kết khơng đặc trưng tính chất vùng khảo sát, việc nội suy điểm lấy mẫu khó khăn khơng bảo đảm độ xác cần thiết Trong trường hợp vậy, việc sử dụng kết hợp phương pháp địa vật bề mặt địa vật lý lỗ khoan giải pháp hợp lý lựa chọn Thơng thường, phương pháp thực tương đối nhanh chóng phương pháp xâm lấn tối thiểu cho phép liên kết nội suy điểm kiểm tra Các liệu liên tục ghi nhận số phương pháp địa vật lý tốc độ lên đến vài km/giờ Các phương pháp địa vật lý sử dụng kết hợp với lỗ khoan kiểm tra với phương pháp khảo sát địa chất khác để xác định đặc điểm môi trường phát dị thường với mức độ chi tiết so với việc thực lỗ khoan lấy mẫu riêng lẽ việc thu thập liệu địa vật lý thực với khối lượng lớn chi tiết cho phép theo dõi cách liên tục môi trường lớn hơn, đặc biệt - Kết công tác khảo sát địa vật lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố, yếu tố quan trọng lực người có trách nhiệm lập kế hoạch, thực việc khảo sát phân tích liệu Chủ nhiệm cơng trình phải người am hiểu cách sâu sắc lý thuyết phương pháp, quy trình thực địa việc phân tích với kiến thức địa chất khu vực khảo sát để thực thành công việc khảo sát Có nhiều kỹ thuật địa vật lý tầm nơng sử dụng việc khảo sát địa kỹ thuật môi trường, nhiên đề tài đề cập đến phương pháp chủ yếu sau với ưu nhược điểm cụ thể chúng Phương pháp địa chấn khúc xạ: Phương pháp địa chấn khúc xạ chủ yếu sử dụng để xác định chiều sâu bề dày lớp địa chất ví dụ chiều sâu 104 lớp đá gốc mực nước ngầm để phác họa cấu trúc địa chất Phương pháp địa chấn khúc xạ sử dụng để xác định vận tốc truyền sóng đàn hồi mơi trường, thước đo tính chất mơi trường sử dụng cơng cụ hỗ trợ việc đánh giá chất lượng đất đá - Chiều sâu nghiên cứu hiệu phương pháp địa chấn khúc xạ thường