Dự đoán sụt lún đất do mặt đất là khó khăn và phức tạp vì nó đã bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố và chúng luôn luôn thay đổi theo thời gian để chúng tôi không thể kiểm soát chúng. Phương pháp đất này dự đoán sụt lún được sử dụng trong thực tế bây giờ, bằng cách áp dụng giá trị Cv, chúng tôi thu được các kết quả khác nhau theo ngày được quan sát trạm.
Nghiên cứu áp dụng phƣơng pháp phân tích ngƣợc để nâng cao độ xác dự báo sụt lún mặt đất khai thác nƣớc ngầm Hà Nội Nguyễn Huy Phƣơng1, Tạ Đức Thịnh1 Nguyễn Huy Quang2, Nguyễn Sinh Minh3 Nguyễn Văn Hƣng3 Application the back analysis method for prediction of land subsidence caused by ground water withdrawal in Hanoi Abstract: Prediction of land subsidence caused by ground is difficult and complicated because it has been affected by many factors and they are always changed by time so we are not able to control them This method of land subsidence prediction are used in practice now, by application the given value Cv, we obtain the results different with the dates given by observation stations By back analysis method, we found the changing rule of Cv by time and it has been used in predict land subsidence to give more accurate results Đặt vấn đề Sụt lún mặt đất khai thác nước ngầm xảy mạnh mẽ nhiều thành phố lớn nước giới Mexicô, Italia, Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan, Hà Nội sụt lún mặt đất khai thác nước ngầm xẩy khẳng định qua tài liệu nhận trạm đo lún Sự sụt lún mặt đất gây tượng úng ngập, gây biến dạng cơng trình, làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, Công tác dự báo sụt lún cịn cho kết chưa có độ xác, độ tin cậy cao Vì cần phải nghiên cứu để nâng cao độ xác phương pháp dự báo 2.Nội dung phƣơng pháp Dự báo lún mặt đất thường áp dụng phương pháp khác phương pháp giải phương trình vi phân áp lực thuỷ động cách phân tích thành chuỗi số Furie, phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử hữu hạn Điều kiện áp dụng thường xem thông số a, k, Cv không đổi Chính kết dự báo nhận thường sai lệch với thực tế sai lệch tăng lên theo thời gian Địa kỹ thuật số 3-2005 Qua nghiên cứu tài liệu thí nghiệm nén cố kết phịng cho thấy thơng số quan trọng tham gia vào q trình tính lún hệ số nén lún a, hệ số thấm k, hệ số cố kết Cv biến đổi theo thời gian Đó ngun nhân cần xem xét đến dự báo lún mặt đất Chúng tiến hành dự báo sụt lún mặt đất theo phương pháp sử dụng lời giải thuật tốn phân tích thành chuỗi số Furie với điều kiện thường dùng hệ số a, k Cv không đổi theo thời gian Sau kết hợp với tài liệu quan trắc lún trạm đo lún xử lý mơ hình tốn thơng kê tìm hàm số Cv biến đổi theo thời gian t Hàm số nhận lại đưa vào để dự báo lún theo thuật tốn Cơng tác dự báo lún tiến hành theo trình tự sau: Trong q trình tính tốn chúng tơi tính theo biểu đồ tổng ứng suất biểu đồ phân cấp tải trọng ứng với mức hạ thấp mực nước với điều kiện Cv không đổi Cv biến đổi theo thời gian Qua tính tốn kết luận rằng, kết dự báo theo hai sơ đồ với điều kiện Cv không đổi sai lệch nhiều so với thực tế sai lệch tăng lên theo thời gian, với điều kiện Cv = a x t +b gần với số liệu lún quan trắc 3.Kết tính tốn dự báo Dưới chúng tơi đưa kết tính tốn trạm Pháp Vân làm ví dụ a Dự báo theo phương pháp theo biểu đồ tổng ứng suất Nhà máy nước Pháp Vân xây dựng năm 1988, qua tham khảo tài liệu ĐCTV khu vực Hà Nội trước đây, mực nước có độ sâu m cách mặt đất Nhà máy nước bắt đầu khai thác năm 1989 Theo tài liệu quan trắc năm 1996 mực nước ngầm có độ sâu 20 m cách mặt đất Tức khoảng hạ thấp mực nước ngầm từ năm 1988 đến năm 1996 (H = 15 m Trạm đolún xây dựng từ năm 1996 bắt đầu quan trắc từ năm 1997 Kết quan trắc thể hình Hình 1: Biều đồ lún bề mặt mực nước đo theo thời gian trạm Pháp Vân Địa kỹ thuật số 3-2005 Bảng Tính chất lý lớp đất trình bày bảng Tên lớp Lớp 2a Lớp 2b Lớp 3a Lớp 3b Lớp 4a Lớp 4b Hệ số rỗng e0.5-2.0 1.556 1.507 1.731 1.292 1.265 1.141 Hệ số nén lún a0.5-2.0 (cm2/kG) 0.092 0.127 0.166 0.114 0.106 0.097 Hệ số nén (cm2/kG) 0.036 0.051 0.061 0.049 0.047 0.045 0.178 0.635 0.658 0.530 0.494 0.365 lún tương đối ao Hệ số thấm K0.5-2.0 x10-7(cm/s) * Địa tầng sơ đồ ng sut STT lớp đất Số lớp đất Mô tả 1 Đất lấp thành phần hỗn tạp Sét màu nâu vàng, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng Chiều Bề dày sâu đáy lớp đất lớp (m) (m) Chiều Tải Địa tầng dày hi trọng pi kG/cm2 m Sơ đồ tính lún p1=0.56 (kG/cm) 3.30 3.30 2a 2b Sét màu xám xanh, trạng thái chảy 3a Bùn sét màu xám đen lẫn hữu 3b Sét pha màu xám đen, trạng thái chảy 4a 13 3.0 6.3 1.7 0.7 1.3 0.7 3.0 3.0 10.0 4.0 14 1.46 6.0 6.0 20.0 2.06 13.0 Sét pha màu xám nâu, trạng thái chảy, xen kẹp lớp mỏng cát hạt nhỏ 4b 5.0 m 1.06 4.0 Sét pha màu xám nâu, trạng thái chảy 0.56 0.69 0.76 20.0 m 13.0 2.06 33.0 p1=2.06 (kG/cm)2 15 SÐt pha mµu nâu, vàng, đỏ loang lổ, trạng thái dẻo cứng nửa cøng 7.00 40 Địa kỹ thuật số 3-2005 HÖ sè cè kÕt Cv §é lón St(cm) Hình 2: Sơ đồ tính lún trạm Pháp Vân Chúng tơi thay mụ hỡnh nn nhiu lp Thời gian t(năm) thnh nn đồng giả định với hệ số Km = 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 §é lón 0.41 10-7 cm/s, Cvm = 26215 cm2/năm dù b¸o Nhà máy nước Pháp Vân bắt đầu khai thác năm 1989, chọn mốc t0 l nm 1988, s Độ lún quan trắc 10 dụng số liệu quan trắc từ năm 1997 đến năm 12 14 2003 tìm hàm Cv biến đổi theo thời gian có 16 dạng Cv = -300,47 t + 29088, với R = 0.95 Hình : Biểu đồ tính lún theo thời gian trạm Pháp Vân 26500 Bảng trình bày kết so sánh độ lún mặt đất trạm Pháp Vân độ lún mặt đất theo 26000 Cv= -300.47 t + 29088 R = 0.95 kết tính tốn (dự báo) độ lún mặt đất theo 25500 kết quan trắc 25000 Còn coi Cv số nhận kết qu di õy: 24500 Thời gian t(năm) 1996 24000 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 0 10 15 20 thời gian t(năm) Độ lún St(cm) Hình 3: Biểu đồ quan hệ hệ số cố kết Cv thời gian t trạm Pháp Vân Độ lún dự báo 10 12 Độ lún quan tr¾c 14 Kết dự báo độ lún sử dụng hàm Cv nhận cho kết sau: 16 Hình : Biểu đồ tính lún theo thời gian trạm Pháp Vân Bảng Năm 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Độ lún dự báo (Sdb,cm) 2.94 5.00 6.92 8.71 10.40 11.98 13.48 Độ lún quan, trắc (Sqt,cm) | Sqt -Sdb | 2.2 0.74 4.6 0.40 6.6 0.32 8.5 0.21 10.0 0.40 11.8 0.18 13.6 0.12 Bảng trình bày kết so sánh độ lún mặt đất trạm Pháp Vân độ lún mặt đất theo kết tính tốn(dự báo ) độ lún mặt đất theo kết quan trắc Bảng Năm 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Độ lún dự báo (Sdb,cm) Độ lún quan,trắc(Sqt,cm) 2.80 2.2 5.10 4.622 7.30 6.613 9.40 8.537 11.41 10.04 13.35 11.87 15.21 13.63 0.60 0.48 0.69 0.86 1.37 1.48 1.58 Sqt Sdb b Dự báo lún theo phương pháp phân cấp Địa kỹ thuật số 3-2005 tải trọng tương ứng với hạ thấp mực nước Như nêu khoảng hạ thấp mực nước (H = 15 m Để tính tốn dự báo lún hạ thấp mực nước san lấp, vào tài liệu quan trắc địa chất thuỷ văn cho thấy mực nước hạ thấp dần chúng chia thành khoảng hạ thấp mực nước (H1, (H2, Bảng Năm H(m) (H(m) 1988 Trong bng 6: Lớp đất Mổ tả 1991 10 3.3 2a Sét mầu nâu vàng, trạng thái dẻo mỊm - dỴo cøng 3a 1994 16 1995 18 Gia tăng áp lực Bề Ký Bề Thời Năm Chiều sâu Khoảng hạ Gia tăng áp lực áp lực Pđl pi (kG/cm) mực nứơc thấp mực dầy hiệu dầy gian t gây lún (do đất lấp) (do khải thác nứơc) Pi (kG/cm) ngầm H(m) nứơch(m) m lớp m năm Đất lấp thành phần hỗn tạp Sét màu xám xanh, trạng thái chảy Bùn sét màu xám đen, lẫn hữu 1993 14 1996 20 Hi l độ sâu mực nước ngầm (H khoảng hạ thấp mực nước ngầm 2b 1992 12 1988 1991 10 Biểu đồ ứng Suât 0.56 0.7 IIa 0.56 0.5 1.06 IIIa 3b SÐt pha màu xám đen, trạng thái chảy 2 4 4a Sét pha màu xám nâu, trạng thái chảy 6 1992 12 0.56 0.2 1.26 1993 14 0.56 0.2 1.46 IVa Va 1994 16 0.56 0.2 1.66 1995 18 0.56 0.2 1.86 1996 20 0.56 0.2 2.06 VIa VIIa I IIb IIIb 4b Sét pha màu xám nâu, trạng thái chảy, xen kẹp lớp mỏng cát hạt nhỏ IVb Vb 13 13 VIa VIIa Hình 6: Sơ đồ tính lún trạm Pháp Vân tiêu lý lớp đất trình bày bảng Bảng Chỉ tiêu lý Bề dầy Lớp Lớp 2 Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp 13 Hệ số nén lún tương đối(cm2/kG) Hế số thấm K (cm/s) 0.053 0.529 0.049 0.530 0.049 0.53 0.047 0.494 0.047 0.494 0.047 0.494 0.045 0.365 Địa kỹ thuật số 3-2005 Qua tài liệu quan trắc tìm hàm Cv = -244.75 t + 27969 với R = 0.92 Sử dụng hàm Cv để tính tốn dự báo độ lún cho kt qu di õy Năm 1996 1998 1999 2000 2000 2001 2002 2003 2001 2002 2003 2004 §é lún dự báo 10 Độ lún quan trắc 12 14 16 Hình 7: Biểu đồ tính lún theo thời gian trạm Pháp Vân 2004 §é lón dù báo 10 Độ lún quan trắc 15 Độ lún St(cm) 1999 §é lón St(cm) 1997 1998 Thêi gian t(năm) 1996 1997 20 25 Hỡnh 8: Biu tính lún theo thời gian trạm Pháp Vân Bảng trình bày kết so sánh độ lún mặt đất trạm Pháp Vân độ lún mặt đất theo kết tính tốn (dự báo) độ lún mặt đất theo kết quan trắc Bảng Năm Độ lún dự báo (Sdb,cm) Độ lún quan, trắc (Sqt,cm) | Sqt -Sdb | 1997 2.92 2.20 0,72 1998 4.98 4.62 0,36 1999 6.90 6.61 0,29 2000 8.71 8.54 0,17 2001 10.42 10.04 0,38 2002 12.03 11.87 0,16 2003 13.56 13.63 0,07 Tiếp theo kết dự báo coi Cv không đổi theo thời gian ta kết Bảng trình bày kết so sánh độ lún mặt đất trạm Pháp Vân độ lún mặt đất theo kết tính tốn(dự báo ) độ lún mặt đất theo kết quan trắc Bảng Năm Độ lún dự báo (Sdb,cm) Độ lún quan,trắc(Sqt,cm) | Sqt -Sdb | Địa kỹ thuật số 3-2005 1997 3.8 2.20 1.55 1998 7.1 4.62 2.49 1999 10.2 6.61 3.59 2000 13.1 8.54 4.53 2001 15.8 10.04 5.75 2002 18.4 11.87 6.49 2003 20.8 13.63 7.18 Tính tốn dự báo trạm cịn lại Hạ Đình, Lương Yên, Thành Công, Mai Dịch cho kết tương tự 4.Kết luận - Phương pháp dự báo độ lún theo điều kiện a, k, Cv không đổi cho kết lớn thực tế độ sai lệch lớn theo thời gian - Tài liệu quan trắc cho phép tìm hàm Cv phụ thuộc tuyến tính giảm dần theo thời gian - Sử dụng hàm Cv hợp lý để đưa vào cơng thức tính tốn dự báo độ lún cho kết xác hơn, gần với số liệu quan trắc Tuy nhiên, tính tốn dự báo bỏ qua số lớp đất : Cát, sét, sét pha cố kết - Có thể hàm Cv biến đổi theo quy luật nhận khoảng thời gian đó, công tác dự báo luôn cần kiểm tra lại diễn biến hàm Cv thời gian để điều chỉnh dự báo cho phù hợp với thực tế Tài liệu tham khảo 1.Shen Xiao Yu, Sun Su Wen, Zhon Guo Yun, Lin Dan and Zhang Rong Tang Wuhan College of Geology “Mathematical Model and Prediction of Subsidence in Ningbo City.” 2.hozer, thomas L, Dr, Johnso, A.Ivan “Land Subsidence Caused by Ground Water Withdrawal in Urban Areas“ jeojournal 11.3245-255.1985 3.Chiang-Huai chen, Richasd Hwang, Mon & Associates Inc Taipei Taiwan Roc “Badc analysis of Subsidence due to filling and ground water loverring.” Một phƣơng pháp xác định hệ số độ cứng cọc trạng thái làm việc Trần Hữu Hà* A new method to determine the stiffness coefficient of pile at service stage Abstract: Determination the stiffness coefficient of pile and pile groups subject to static or dynamic loads in complicated It is usually solved by some different methods Here, the author presents the new method to determine the stiffness coefficient of pile and pile group, subject to static loads at service stage based on the Gauss principle of extreme method, which was introduced by Prof.Dr Ha Huy Cuong This paper also introduces calculation results for static stiffness coefficient of single pile, and how it is affected by piles in the group I - Đặt vấn đề Trong tính tốn cơng trình nay, đặc biệt trường hợp chịu tải trọng động đất, phương pháp hệ số độ cứng động sử dụng nhiều [3] Độ cứng động hiểu sau: P(() = S(() U(() (1) Địa kỹ thuật số 3-2005 đó: P(() - Tải trọng tác dụng ứng với tần số ( S(() - Độ cứng động cọc S(() đại lượng phức, phần thực độ cứng tĩnh lực qn tính, cịn phần ảo đặc trưng cho tính nhớt mơi trường, đặc biệt xét ... gian trạm Pháp Vân Bảng trình bày kết so sánh độ lún mặt đất trạm Pháp Vân độ lún mặt đất theo kết tính tốn (dự báo) độ lún mặt đất theo kết quan trắc Bảng Năm Độ lún dự báo (Sdb,cm) Độ lún quan,... so sánh độ lún mặt đất trạm Pháp Vân độ lún mặt đất theo kết tính tốn (dự báo ) độ lún mặt đất theo kết quan trắc Bảng Năm 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Độ lún dự báo (Sdb,cm) Độ lún quan,trắc(Sqt,cm)... tính lún theo thời gian trạm Pháp Vân 26500 Bảng trình bày kết so sánh độ lún mặt đất trạm Pháp Vân độ lún mặt đất theo 26000 Cv= -300.47 t + 29088 R = 0.95 kết tính tốn (dự báo) độ lún mặt đất