Thách thức và tiếp cận mô hình ba chiều điều kiện địa chất công trình khu vực Hà Nội

Trong nghiên cứu này, các tiếp cận và phương pháp nghiên cứu đã được đề xuất trên cơ sở phân tích các thách thức trong mô hình hóa, thiết lập mô hình ba chiều điều kiện địa chất công trình khu vực Hà Nội. Kết quả mô hình ba chiều khu vực Hà Nội có cấu trúc gồm 21 lớp địa tầng xếp chồng khít lên nhau, có độ chính xác và tin cậy được kiểm định qua các đánh giá thống kê. Mô hình được tích hợp các thuộc tính địa chất địa công trình đã góp phần tái hiện các cấu trúc địa không gian các điều kiện địa chất công trình khu vực nghiên cứu một cách toàn diện, liên tục, phân giải cao mang tính hệ thống.

Journal of Mining and Earth Sciences Vol 61, Issue (2020) - Challenges and approaches in three-dimensional modeling the engineering geological conditions of Hanoi area Ha Viet Nhu * Faculty of Geosciences and Geoengineering, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam ARTICLE INFO Article history: Received 15th Jan 2020 Accepted 16rd Mar 2020 Available online 29th Apr 2020 Keywords: 3D model, Engineering Geology, Geospatial, Geostatistic, Hanoi ABSTRACT In this study, the approaches and research methods have been proposed based on the analysis of challenges in modeling, establishing a threedimensional model of geological engineering conditions of the Hanoi area The three-dimensional model of the Hanoi area was composed of 21 geological engineering units as a stacked structure, with accuracy and reliability were verified by statistical evaluation Based on the integration of engineering geological attributes, the model has contributed for reconstruction of the geospatial engineering geological structure of the study area as comprehensive, continuously, and high resolution Copyright © 2020 Hanoi University of Mining and Geology All rights reserved _ *Corresponding author E-mail: nhuvietha@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2020.61(2).01 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 61, Kỳ (2020) - Thách thức tiếp cận mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Nhữ Việt Hà * Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO Quá trình: Nhận 15/02/2020 Chấp nhận 16/3/2020 Đăng online 29/4/2020 Từ khóa: Địa chất cơng trình, Địa khơng gian, Hà Nội, Mơ hình ba chiều TĨM TẮT Trong nghiên cứu này, tiếp cận phương pháp nghiên cứu đề xuất sở phân tích thách thức mơ hình hóa, thiết lập mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Kết mơ hình ba chiều khu vực Hà Nội có cấu trúc gồm 21 lớp địa tầng xếp chồng khít lên nhau, có độ xác tin cậy kiểm định qua đánh giá thống kê Mơ hình tích hợp thuộc tính địa chất địa cơng trình góp phần tái cấu trúc địa không gian điều kiện địa chất cơng trình khu vực nghiên cứu cách tồn diện, liên tục, phân giải cao mang tính hệ thống © 2020 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Điều kiện địa chất cơng trình có ảnh hưởng lớn đến tính khả thi chi phí dự án xây dựng Trong tỷ lệ vùng, có vai trị tảng tốn địa chất cơng trình; bao gồm phát triển dự báo tai biến địa chất đô thị (Kessler nnk., 2007) Thông tin điều kiện địa chất cơng trình thể tốt dạng ba chiều thực tế chúng thể dạng chiều như: đồ, mặt cắt, hình trụ (hố khoan / xuyên / kết đo địa vật lý, …) Dưới dạng này, thơng tin có thời gian xây dựng nhanh, in ấn lưu trữ đơn giản, không yêu cầu công cụ hay phương tiện xử lý phức tạp Với dạng thể truyền thống này, thông tin điều kiện địa chất _ *Tác giả liên hệ E - mail: nhuvietha@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2020.61(2).01 cơng trình thường mang tính cục bộ, thiếu tính liên kết - hệ thống - khái quát cho khu vực Đây rào cản lớn cho việc tích hợp thơng tin thuộc tính mơi trường địa khác Dựa vào cơng nghệ tin học, mơ hình ba chiều đánh giá có nhiều cải thiện cho phép tái cung cấp thông tin điều kiện địa chất cơng trình cách tồn diện, liên tục, độ phân giải cao Mơ hình ba chiều dần trở thành điều kiện tảng phục vụ tốn địa chất cơng trình, đặc biệt mức độ phức tạp ngày tăng thực tế Trong năm gần đây, nhiều quốc gia nhận tầm quan trọng mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình cho phát triển bền vững đô thị Nhiều công nghệ phương pháp nghiên cứu phát triển Ban đầu mơ hình ba chiều địa quyển, mơ hình ba chiều bề mặt chủ yếu phục vụ khai thác (Nguyen Viet Nghia Nghia, 2020; Nguyen Viet Nghia et al., 2019), số loại tài nguyên khoáng sản khác (Bui Xuan Nam Nhữ Việt Hà/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (2), - et al., 2019; Nguyen Quoc Long et al., 2019) bảo vệ tài nguyên, nước đất dầu khí số Sau đó, nâng cấp thành mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình để phục vụ giải cho lĩnh vực khác như, địa chất - địa chất cơng trình, địa chất thị, phân tích số, kỹ thuật xây dựng, phát triển sở hạ tầng phân tích thảm họa tai biến địa chất,… Tuy nhiên, việc xây dựng mơ hình ba chiều với thơng tin điều kiện địa chất cơng trình toàn diện, độ phân giải cao từ liệu truyền thống gặp nhiều thách thức phải vượt qua Ngoài việc phụ thuộc vào đặc điểm điều kiện địa chất, trầm tích đệ tứ, điều kiện địa chất cơng trình thực tế khu vực nghiên cứu, cịn phụ thuộc vào khả dụng chất lượng liệu, cơng nghệ mơ hình hóa Các thách thức cụ thể liên quan đến lượng liệu khả dụng, phân bố liệu, chất lượng độ tin cậy liệu Các thách thức đến từ công nghệ mơ hình hóa bao gồm chất lượng, độ xác tin cậy trình nhận dạng, số hóa, quản lý, đối tượng điều kiện địa chất cơng trình thực tế Thủ Hà Nội trung tâm kinh tế, văn hóa, trị Việt Nam, thuộc đồng Bắc Bộ Về không gian, thủ đô Hà Nội nằm phía hữu ngạn sơng Đà hai bên sơng Hồng Phía Bắc, tiếp giáp với tỉnh Thái Nguyên Vĩnh Phúc Phía Nam, tiếp giáp với tỉnh Hà Nam Hồ Bình Phía Đơng Bắc Giang, Bắc Ninh Hưng Yên Phía Tây, tiếp giáp với tỉnh Hồ Bình Phú Thọ Trong hai thập kỷ qua, khu vực có tốc độ thị hóa nhanh nước phát triển kinh tế xã hội hàng đầu Việt Nam Do đó, thủ Hà Nội có nhu cầu cao điều tra địa chất công trình phục vụ xây dựng sở hạ tầng, phát triển kinh tế - xã hội Tính tồn diện phân giải cao thông tin điều kiện địa chất cơng trình từ mơ hình ba chiều sử dụng để phục vụ cách tối ưu tốn địa chất cơng trình theo nhiều miền ứng dụng khác Là công cụ tốt việc hỗ trợ nghiên cứu thí điểm dự án xây dựng (xác định vị trí, hướng tuyến xây dựng sở hạ tầng, đường hầm, đường ống nước thải đô thị,…) góp phần giảm thiểu nguy phát sinh rủi ro kỹ thuật từ đất trình thi cơng khai thác sử dụng Tính tồn diện phân giải cao thông tin điều kiện địa chất cơng trình từ mơ hình ba chiều phụ thuộc nhiều mức độ chi tiết tính khả dụng liệu địa chất cơng trình Đây thách thức chung nhiều khu vực đô thị giới, yêu cầu lượng liệu lớn, chi phí đắt đỏ Nghiên cứu đề xuất cách tiếp cận phương pháp phù hợp với thách thức mơ hình hóa ba chiều xây dựng mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Thách thức mơ hình hóa ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Trên sở khảo sát tính phức tạp điều kiện địa tầng tự nhiên; tính khả dụng, đa dạng phân bố liệu thực tế với mục tiêu mơ hình hóa ba chiều; thách thức lớn nhận dạng bao gồm: - Thách thức tính khả dụng, đa dạng độ tin cậy liệu thông tin điều kiện địa chất cơng trình: Dữ liệu thơng tin điều kiện địa chất cơng trình cho mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội thu thập từ nhiều nguồn khác Viện nghiên cứu, trường đại học, chủ đầu tư, ban quản lý xây dựng, công ty tư vấn xây dựng công nghiệp giao thông - thủy lợi, Dữ liệu thông tin đa dạng bao gồm: loại đồ hai chiều đa tỷ lệ, liệu hố khoan (địa chất, địa chất thủy văn, địa chất cơng trình), hố xun, kết đo địa vật lý, kết thí nghiệm tiêu lý mẫu đất đá phịng ngồi trời Trong đó, liệu hố khoan, hố xuyên, kết đo địa vật lý xác định quan trọng Chúng chứa đựng nhiều thông tin địa khơng gian, hỗ trợ cho mơ hình thơng tin hoạt động trầm tích, cấu trúc địa tầng hoạt động kiến tạo Tiếp liệu bề mặt địa hình, thơng tin hoạt động trầm tích, cấu trúc địa tầng hoạt động kiến tạo Độ xác mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình phụ thuộc nhiều vào chất lượng liệu Cụ thể độ tin cậy tính quán của liệu đa nguồn gốc, giai đoạn mục đích sử dụng - Thách thức phức tạp điều kiện địa tầng thực tế nhận dạng xây dựng cấu trúc địa không gian mơ hình ba chiều: Khu vực nghiên cứu có q trình trầm tích phức tạp, thành phần thạch học lớp đất đá khảo sát thực tế báo cáo khảo sát địa chất cơng trình thường phục vụ cho dự án riêng lẻ, tính quy luật chung địa tầng tổng hợp Do đó, thách thức quan trọng cần vượt qua nhận dạng xác cấu trúc địa tầng hố Nhữ Việt Hà/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (2), - khoan, hố xuyên, kết đo địa vật lý theo hệ thống tổng thể chuẩn cho toàn khu vực nghiên cứu Đây sở quan trọng để xây dựng hệ thống lớp địa tầng cấu trúc địa khơng gian mơ hình ba chiều Vấn đề góp phần giải thách thức liên quan đến công tác xác định thông số thuộc tính tính chất - lý lớp đất đá mơ hình - Thách thức phân tích liệu lớn (Big data) phân tán mạnh: Dữ liệu phân tích, xây dựng cấu trúc địa khơng gian số liệu số dạng vị trí bề mặt lớp địa tầng nhận dạng từ liệu truyền thống Tuy nhiên, liệu thường có khối lượng lớn, phân bố khơng có tính quy luật, phân tán mạnh, phụ thuộc vào tính khả dụng liệu hình thành khứ Do đó, mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình cần vượt qua thách thức lớn cơng nghệ phân tích địa khơng gian độ xác cấu trúc địa không gian lớp địa tầng Việc phân tích địa khơng gian cần cho phép xây dựng bề mặt/khối tích lớp địa tầng phù hợp với môi trường cấu trúc không gian ngầm thực tế Thách thức mơ hình hóa ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Dựa mục tiêu tổng thể, đặc điểm địa chất, trầm tích, điều kiện địa chất cơng trình tính khả dụng liệu hố khoan, hố xuyên, điểm đo địa vật; biên mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình giới hạn khu vực có diện tích 700 km2, từ 20°53' đến 21°23' vĩ độ Bắc 105°44' đến 106°02' kinh độ Đông Phía Đơng Bắc giới hạn sơng Hồng, phía Tây Nam hai sông nhỏ - sông Nhuệ Tơ Lịch (Hình 1) Đây khu vực có mật độ tốc thị hóa cao, nhiều dự án xây dựng phát triển sở hạ tầng thực thi hai thập kỷ qua Do đó, có nhiều thơng tin điều kiện địa chất cơng trình khả dụng thu thập, xử lý cho mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình Tất liệu địa chất, địa chất cơng trình truyền thống khả dụng thu thập phân tích cách có hệ thống để tích hợp vào mơ hình tổ hợp thao tác phân tích liệu Các liệu bao gồm: Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.000; Bản đồ Hình Vùng nghiên cứu liệu khả dụng cho mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình Nhữ Việt Hà/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (2), - trầm tích Đệ tứ tỷ lệ 1:50.000; Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000; 1.386 hố khoan, hố xuyên kết đo địa vật lý với thơng tin thuộc tính từ kết thí nghiệm 10.278 mẫu đất phịng 16.626 thí nghiệm trường Vị trí hố khoan, hố xuyên kết đo địa vật lý khả dụng định vị không gian vùng nghiên cứu, thể Hình Các liệu đồ xuất VIGMR (1995); NARENCA (2000); VIGMR (2010a); VIGMR (2010b) liệu trụ hố khoan thu thập từ 348 báo cáo khảo sát địa chất cơng trình phục vụ thiết kế thi cơng dự án xây dựng sở hạ tầng khu vực Hà Nội suốt 20 năm qua Các liệu phân tích, xử lý, để đảm bảo chất lượng liệu cho phân tích, mơ hình hóa Thủ tục xác định tính qn liệu, loại bỏ liệu không đảm bảo, giảm thiểu lỗi ảnh hưởng đến chất lượng liệu Tính quán liệu kiểm tra đánh giá cho tọa độ, cao độ chuyển đến hệ tọa độ thống cho hố khoan , hố xuyên, kết đo địa vật lý Các liệu bị thiếu hụt thông tin tọa độ khôi phục thông qua địa chỉ, hồ sơ thiết kế cơng trình xác thực thực địa Trên sở so sánh nhiều khía cạnh, liệu khơng phù hợp loại khỏi sở liệu Sự quán liệu cao độ tiến hành dựa vào đồ đồ địa hình mơ hình số độ cao thời kỳ liệu Tương tự, việc so sánh tiến hành tỷ mỉ nhiều khía cạnh, liệu lân cận vị trí có sai khác loại bỏ không sử dụng cho giai đoạn Cấu trúc địa tầng khu vực nghiên cứu hình thành theo q trình phát triển trầm tích đồng sông Hồng Các liệu hố khoan, hố xuyên, kết đo địa vật lý cung cấp thông tin quan sát trực tiếp thuộc tính thạch học cấu trúc địa tầng địa chất cơng trình bề mặt đất Do đó, cấu trúc địa khơng gian mơ hình ba chiều địa chất cơng trình xây dựng sở kết nhận dạng lớp địa tầng cho hố khoan, hố xuyên kết đo địa vật lý Một lớp địa tầng mơ hình nhận dạng sở thỏa mãn đồng thời tiêu chí phân hệ địa tầng nguồn gốc, thành phần thạch học tính chất xây dựng Tương tự, tất thông số tiêu lý lớp đất đá từ thí nghiệm phịng, ngồi trời phạm vi phân bố khơng gian lớp địa tầng sử dụng bổ sung để xác định hiệu chuẩn kết nhận dạng lớp địa tầng Cơ sở liệu nhận dạng số hóa lưu trữ hệ quản trị liệu địa khơng gian địa chất cơng trình dùng riêng, lập trình tảng Microsoft Excel Cơng nghệ thơng tin có tốc độ phát triển nhanh chóng thập kỷ qua Đặc biệt, hệ thống thơng tin địa lý đánh giá có nhiều tính mạnh mẽ cho ứng dụng, số hóa, quản trị phân tích liệu lớn điều kiện địa chất cơng trình Cơng nghệ phân tích địa khơng gian mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội cơng nghệ phân tích địa thống kê tích hợp hiệu chuẩn xác thực chéo sử dụng ArcGis 10.3 Độ xác tin cậy phân tích địa thống kê đa tầng kiểm nghiệm thông qua đánh giá thống kê Các tham số sử dụng cho đánh giá bao gồm: Hệ số tương quan (R) (Cơng thức 1), Sai số trung bình (ME) (Cơng thức 2) Sai số trung phương trung bình (RMSE) (Công thức 3): 𝑅𝑅 = 𝑖𝑖=1 𝑛𝑛 ∑ (𝑝𝑝𝑖𝑖 −𝑝𝑝)(𝑎𝑎𝑖𝑖 −𝑎𝑎) 𝑖𝑖=1 � 𝑛𝑛 𝑀𝑀𝐸𝐸 = 𝑖𝑖=1 𝑛𝑛 ∑ (𝑝𝑝𝑖𝑖 −𝑝𝑝)2 ⋅ ∑ (𝑎𝑎𝑖𝑖 −𝑎𝑎)2 𝑖𝑖=1 𝑛𝑛 ∑ (𝑝𝑝𝑖𝑖 −𝑎𝑎𝑖𝑖 ) 𝑛𝑛 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝑖𝑖=1 𝑛𝑛 � ∑ (𝑝𝑝𝑖𝑖−𝑎𝑎𝑖𝑖)2 𝑛𝑛 (1) (2) (3) Trong đó, , 𝑝𝑝1 , 𝑝𝑝2 , , 𝑝𝑝𝑛𝑛 giá trị dự báo, 𝑎𝑎1 , 𝑎𝑎2 , , 𝑎𝑎𝑛𝑛 giá trị thực tế, 𝑝𝑝 𝑎𝑎 dự báo trung bình giá trị thực tế trung bình Mơ hình phân tích địa khơng gian coi tốt có: giá trị R gần một, giá trị ME gần giá trị RMSE tối thiểu Giá trị ME gần sai số dự đốn khơng thiên vị Kết mơ hình đánh giá thấp giá trị ME dương coi đánh giá cao giá trị âm (Ormsby nnk., 2010; Witten, Frank, 2011) Chu trình tổng thể mơ tả phương pháp mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội thể Hình Kết thảo luận Kết quả, mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội phát triển với ba thành phần gồm: bề mặt đất tự nhiên, Nhữ Việt Hà/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (2), - cấu trúc địa không gian lớp địa tầng, thuộc tính địa chất cơng trình (Hình 3) Bề mặt mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội có cao độ biến đổi từ 2,2 đến 12,8 m a.s.l thoải dần phía Đơng Nam Bề mặt mơ hình bề mặt đá gốc hệ tầng có tuổi Neogene - Đá cuội kết, sét kết (N2vb) (Hình 3) Cấu trúc địa khơng gian mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội gồm 21 lớp địa tầng Đây cấu trúc gồm nhiều thể tích lớp địa tầng xếp chồng khít lên với độ phân giải cao tương ứng với đồng tính chất xây dựng Hình Chu trình mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Hình Mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Nhữ Việt Hà/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (2), - Tất bề mặt lớp địa tầng giảm dần từ phía Bắc (khu vực núi) đến phía Nam Lớp địa tầng số 20 (Cuội sỏi lẫn cát, chặt, tuổi ap,aQI23hn - aQ1lc) dày với độ cao đỉnh đáy biến đổi (-20 m, -48,8 m) (-50,1 m, -70,8 m) Mặt đáy lớp địa tầng mặt đáy trầm tích Đệ tứ bề mặt lớp đất đá tuổi Neogene (lớp địa tầng số 21 - Đá cuội kết, sét kết, tuổi N2vb) Các lớp địa tầng mỏng gồm số 18 (Sét lẫn bụi, dẻo cứng, tuổi ap,aQI2-3hn) hai nhóm lớp địa tầng bao gồm lớp đến (Bùn á-sét, tuổi aQIII4tb2; á-sét, dẻo cứng, tuổi aQIII4tb2; Sét, dẻo cứng - nửa cứng, tuổi aQIII4tb2; Á-sét, dẻo cứng - nửa cứng, tuổi aQIII4tb2; Cát mịn, rời, tuổi aQIII4tb2; á-sét, dẻo mềm - dẻo nhão, tuổi aQIII4tb1) lớp 10 (Á-cát, nhão-dẻo, tuổi aQI-II4hh3) đến 11 (Sét có tàn tích thực vật, dẻo cứng-nửa cứng, tuổi aQI-II4hh2) (Hình 3) Cấu trúc địa khơng gian lớp địa tầng mơ hình ba chiều địa chất cơng trình đại diện 13 quận huyện khu vực Hà Nội trình bày Hình Các thuộc tính địa chất cơng trình hoạt động kiến tạo mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội tích hợp tổng thể cụ thể cho đơn vị cấu trúc địa khơng gian mơ hình Tổng cộng 19 tiêu lý phân lọc tích hợp vào mơ hình Một số tiêu như: thành phần hạt, hệ số rỗng, độ rỗng, độ ẩm tự nhiên, độ ẩm giới hạn chảy, độ ẩm giới hạn dẻo, độ sệt, hệ số nén lún, hệ số nén lún thể tích, mơ đun tổng biến dạng, góc ma sát trong, lực dính đơn vị (Smoltczyk, 2003) Ngoại trừ đá gốc Neogene, thuộc tính tính chất lý đất đá tích hợp đầy đủ 20 lớp địa tầng Lớp địa tầng số 20 (tuổi ap,aQI2-3hn aQ1lc) có thành phần đất cuội lẫn sỏi, cát; trạng thái chặt (mô đun tổng biến dạng 8,0÷13,0 MPa), hệ số thấm cao (25,9÷101,3 md-1) Các lớp địa tầng số (aQIII4tb2), (aQIII4tb1), 16 (lQII3vp1), 17 (lQII3vp1) có thành phần thạch học cát mịn đến thô vừa, mô đun tổng biến dạng biến đổi từ 5÷27 MPa, hệ số thấm từ 3,0÷33,1 md1 Các lớp địa tầng số (anQ4), số (aQIII4tb2), số (aQIII4tb2), số (aQIII4tb2), số (aQIII4tb1), số 13 (lQII3vp2), số 14 (lQII3vp2), số 15 (lQII3vp1), số 18 (ap,aQI2-3hn) số 19 (ap,aQI2-3hn) có thành phần sét, á-sét, á-cát với trạng thái từ dẻo mềm đến dẻo cứng Độ ẩm tự nhiên biến đổi từ 25,5÷35,6%, độ ẩm giới hạn chảy dẻo biến đổi từ 30,9÷44,7% từ 21,6÷25,2% Hệ số rỗng từ 0,77÷0,99, hệ số thấm nhỏ (9,5 - 8,2*10-4 md-1), hệ số nén lún thể tích từ 1,5÷100,0*10-6 cm2kg-1 Xen kẽ mơ hình lớp địa tầng có tính chất xây dựng (các lớp đất yếu), chúng bao gồm lớp địa tầng số (aQIII4tb2), (aQIII4tb1), 11 (aQI-II4hh2), 12 (aQI-II4hh1) 13 (lQII3vp2) Thành phần thạch học bùn á-sét, than bùn đất sét có hàm lượng hữu cao Các lớp có hệ số rỗng lớn (1,04÷1,90), độ ẩm tự nhiên cao (36,3÷63,7%), độ ẩm giới hạn chảy độ ẩm giới Hình Cột địa tầng đại diện 13 quận huyện khu vực Hà Nội Nhữ Việt Hà/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (2), - hạn dẻo nằm khoảng 42,9÷62,8% từ 26,8÷38,2% Hệ số nén lún thể tích hệ số nén lún thể tích cao, nằm khoảng 2,3÷2,7*10-6 cm2 kg-1 Mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội xây dựng khu vực có mật độ thơng tin điều kiện địa chất cơng trình có tính khả dụng cao Ngoài liệu đồ hai chiều, thơng tin quan trọng cho mơ hố khoan, xuyên, điểm đo vật lý thu thập từ hồ sơ khảo sát cơng trình xây dựng hạ tầng khu vực nghiên cứu hai thập kỷ qua Các liệu làm sạch, kiểm tra tính quán để đảm bảo chất lượng liệu cho phân tích mơ hình hóa Tính khả dụng liệu lớp địa tầng đặc tính thống kế trình bày Bảng Bảng Thống kê tính khả dụng liệu lớp địa tầng (GL) Số GL lượng (điểm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 1.109 1.109 1.108 1.108 1.108 1.108 1.096 1.085 1.004 987 976 961 939 901 880 788 718 717 695 390 Cao độ Cao độ thấp lớn nhất (m) (m) - 2,4 13,0 - 2,4 13,0 - 2,4 13,0 - 6,8 13,0 - 7,1 12,7 - 7,6 12,7 - 20,6 12,7 - 25,3 12,4 - 33,3 12,4 - 33,3 12,4 - 34,3 12,4 - 35,9 12,4 - 36,5 12,4 - 36,5 12,4 - 42,5 8,5 - 49,8 6,8 - 49,8 6,8 - 49,8 6,8 - 55,0 - 15,9 - 76,6 - 39,5 Cao độ Độ lệch trung tiêu bình chuẩn (m) (m) 6,3 1,9 6,1 1,8 6,1 1,8 6,0 1,9 5,8 2,1 5,2 2,4 3,8 3,6 1,4 5,1 - 0,2 6,9 - 2,0 8,1 - 3,5 8,9 - 5,4 10,1 - 8,2 10,9 - 11,48 11,0 - 15,1 10,7 - 22,3 10,1 - 24,0 9,8 - 24,5 9,7 - 34,6 6,7 - 59,8 7,4 Tổng cộng có 1.109 (80,0%) từ 1.386 hố khoan, xuyên, điểm kết đo vật lý giữ lại, nhận dạng, số hóa thiết lập sở liệu bề mặt lớp địa tầng Kết cấu trúc địa khơng gian mơ hình ba chiều địa chất cơng trình kết phân tích địa thống kê tích hợp hiệu chuẩn xác thực chéo cuối cho lớp địa tầng Cấu trúc địa khơng gian mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình đảm bảo tính xác tin cậy cao với kết đánh giá thống kê (0,81÷0,94), (-0,001÷0,081 m), (0,59÷3,92 m) tương ứng số R, RMSE ME (Bảng 2) Bảng Thống kê tính khả dụng liệu lớp địa tầng (GL) GL 10 11 R 0,93 0,92 0,89 0,85 0,94 0,90 0,83 0,81 0,86 0,90 RMSE (m) 0,69 0,80 0,80 0,99 0,59 0,72 1,59 3,92 2,30 2,40 Kết luận ME (m) -0,001 -0,005 -0,004 -0,002 0,005 0,006 0,015 -0,021 -0,013 -0,053 GL 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 R 0,91 0,91 0,92 0,91 0,91 0,89 0,90 0,94 0,92 0,91 RMSE (m) 2,80 2,80 2,77 2,95 2,45 2,56 2,52 1,39 2,34 2,80 ME (m) -0,057 -0,036 0,016 -0,010 -0,027 0,012 0,019 -0,005 0,081 -0,057 Trong nghiên cứu này, cách tiếp cận phương pháp đề xuất sở thách thức nhận dạng phân tích cho mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Kết quả, mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội thiết lập diện tích 700 km2, từ liệu địa chất cơng trình đa thời kỳ, đa nguồn gốc, dạng chiều truyền thống Các liệu phân tích, xử lý, đảm bảo chất lượng làm sở để xây dựng sở liệu số cho việc xây dựng cấu trúc địa không gian mơ hình ba chiều Cấu trúc địa khơng gian bao gồm 21 lớp địa tầng xếp chồng khít lên thuộc tính địa chất địa cơng trình hoạt động kiến tạo Tính xác tin cậy kiểm định thông qua đánh giá thống kê với giá trị cao Thông qua nghiên cứu này, lần thông tin ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà nội tái cung cấp cách toàn diện, liên tục phân giải cao mang tính hệ thống so với nghiên cứu trước (Liên đoàn IIĐCTV, 1996; Nguyễn Đức Đại, 1996; Thu, Fredlund, 2000; Nguyễn Huy Phương., 2004; Yonezawa, 2008; Yonezawa, 2009; Nguyễn Đức Nhữ Việt Hà/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61 (2), - Mạnh, Nguyễn Châu Lân, 2010) Kết minh chứng tính khả thi cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu vượt qua thách thức mơ hình hóa ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Từ đó, tạo điều kiện tảng phát triển giải pháp mới, độ xác cao cho tốn địa chất cơng trình, cho phát triển sở hạ tầng phân tích dự báo thảm họa tai biến địa chất cấp độ ba chiều Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Mỏ - Địa chất đề tài khoa học công nghệ cấp sở mã số T18-08 Tài liệu tham khảo Bui Xuan Nam, Lee Changwoo, Nguyen Quoc Long, Adeel Ahmad, Cao Xuan Cuong, Nguyen Viet Nghia, Le Van Canh, Nguyen Hoang, Le Qui Thao, Duong Thuy Huong, Nguyen Van Duc, 2019 Use of Unmanned Aerial Vehicles for 3D topographic Mapping and Monitoring the Air Quality of Open-pit Mines, Journal of the Polish Mineral Engineering Society 2(2) 201 Kessler, H., Mathers, S., Lelliott, M., Hughes, A., Macdonald, D., 2007 Rigorous 3D geological models as the basis for groundwater modeling, Three-dimensional Geologic Mapping for Groundwater Applications Liên đoàn II-ĐCTV, 1996 Báo cáo Điều tra địa chất đô thị hành lang kinh tế Hà Nội - Hải Phịng Quảng Ninh Liên đồn II - Địa chất thủy văn Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh NARENCA, 2000 Topographic maps at scale of 1:2000 Vietnam publishing house of natural resources, environment and cartography (NARENCA) Nguyễn Đức Đại, 1996 Báo cáo kết điều tra Địa chất đô thị Thành phố Hà Nội, Liên đoàn II Địa chất thuỷ văn, Cục Địa chất Việt Nam, Hà Nội Nguyễn Đức Mạnh, Nguyễn Châu Lân, 2010 Địa môi trường với khai thác sử dụng hiệu không gian ngầm đô thị Hà Nội Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải 29 65-69 Nguyễn Huy Phương, 2004 Thu thập, kiểm chứng tài liệu có, nghiên cứu bổ sung lập đồ phân vùng đất yếu Hà Nội phục vụ phát triển bền vững Thủ đô Đề tài trọng điểm cấp thành phố Hà Nội Mã số TC-ĐT/06-02-03 Nguyen Quoc Long, Xuan-Nam Bui, Cao Xuan Cuong, Le Van Canh, 2019 An approach of mapping quarries in Vietnam using low-cost unmanned aerial vehicles Inzynieria Mineralna 44(2) 248-262 Nguyen Viet Nghia, 2020 Building DEM for deep open-pit coal mines using DJI Inspire (Vietnamese) Journal of Mining and Earth Sciences 61 (1) 1-10 Nguyen Viet Nghia, Nguyen Quoc Long, Nguyen Thi Cuc, Xuan-Nam Bui, 2019 Applied Terrestrial Laser Scanning for coal mine High Definition mapping World of Mining - Surface and Underground 71(4) 237-242 Ormsby, T., Napoleon, E., Burke, R., Groessl, C., Bowden, L., 2010 Getting to know ArcGIS desktop Esri Press Redlands Smoltczyk, U., 2003 Geotechnical engineering handbook John Wiley & Sons Thu, T.M., Fredlund, D.G., 2000 Modelling Subsidence in the Hanoi City area Vietnam Canadian Geotechnical Journal 37 621-637 VIGMR, 1995 Hanoi quaternary deposit map at scale of 1:150,000 Vietnam Institute of Geosciences and Mineral Resources (VIGMR) VIGMR, 2010a Hanoi geological map at scale of 1:50000 Vietnam Institute of Geosciences and Mineral Resources (VIGMR) VIGMR, 2010b Hanoi lithological map at scale of 1:50000 Vietnam Institute of Geosciences and Mineral Resources (VIGMR) Witten, I.H., Frank, E., 2011 Data Mining: Practical Machine Learning Tools and Techniques, Second Edition Morgan Kaufmann Yonezawa, G., 2008 Developing of 3D Urban Modeling of Hanoi Intriguing ASIA 113 168174 Yonezawa, G., 2009 3D Topographical Analysis of Hanoi, Vietnam Japanese Journal of Southeast Asian Studies 46 519-531  ... với đồng tính chất xây dựng Hình Chu trình mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Hình Mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Nhữ Việt Hà/ Tạp chí Khoa... mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Thách thức mơ hình hóa ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội Trên sở khảo sát tính phức tạp điều kiện địa tầng tự... Chu trình tổng thể mơ tả phương pháp mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội thể Hình Kết thảo luận Kết quả, mơ hình ba chiều điều kiện địa chất cơng trình khu vực Hà Nội