Đánh giá khả năng, dấu hiệu chứa nước ngầm tại khu vực địa chất (giao nhau giữa đường nguyễn sinh sắc và đường chúc động, TP đà nẵng) theo hướng bắc nam

Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CỬ NHÂN VẬT LÝ Đề tài: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN TRỞ SUẤT TRONG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG VÀ DẤU HIỆU CHỨA NƯỚC NGẦM CỦA KHU VỰC ĐỊA CHẤT ( NẰM TẠI GÓC GIAO NHAU GIỮA ĐƯỜNG SINH SẮC VÀ ĐƯỜNG CHÚC ĐỘNG, TP ĐÀ NẴNG ) THEO HƯỚNG ĐÔNG – TÂY NHẰM PHỤC VỤ CHO VIỆC XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG TẠI ĐÂY Người hướng dẫn: Th.S Lương Văn Thọ Người thực hiện: Hồ Thị Quyên Đà Nẵng, tháng 5/2013 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Hiện với phát triển cơng nghiệp hóa đai hóa, hàng loạt khu kinh tế, khu công nghiệp đầu tư phát triển vùng ven biển miền Trung Bên cạnh lợi điều kiện tự nhiên, giao thơng, địa hình… khó khăn việc cung cấp nước xâm nhiễm măn tới nguồn nước phía biển vấn đề đáng quan tâm Song song với phát triển khoa học kĩ thuật việc ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ vào đời sống ngày rộng rãi phong phú Riêng ngành địa vật lý việc ứng dụng khoa học kĩ thuật vào trình địa chất nhằm giải vấn đề nhân sinh vấn đề môi trường cần thiết Có nhiều phương pháp địa vật lý khác tùy vào mục tiêu cụ thể đặc điểm đối tượng nghiên cứu mà ta chọn phương pháp phù hợp Hiện phương pháp đo sâu điện phương pháp hiệu quả, giá thành rẻ khảo sát địa chất cơng trình Đo sâu điện phương pháp địa vật lý có nhiêm vụ khảo sát cấu trúc hình học tính chất điện mơi trường đất đá, thơng qua thăm dị khoáng sản mạch nước ngầm dựa việc khảo sát điện trường tự nhiên nhân tạo đất đá So với phương pháp khác phương pháp đo sâu điện có ưu điểm triển khai đo đạc tương đối đơn giản, xử lý số liệu nhanh phần mềm máy tính Do phương pháp sử dụng rộng rãi nhiều nơi giới có Việt Nam Cơ sở lý thuyết phương pháp xây dựng từ tốn phân bố điện trường mơi trường dẫn điện phân lớp ngang Nhận thấy thuận lợi tính chất ứng dụng thực tế phương pháp đo sâu điện em chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp mình: “Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp đo sâu điện trở suất đánh giá khả dấu hiệu chứa nước ngầm khu vực địa chất (nằm góc giao đường Nguyễn Sinh Sắc đường Chúc Động, TP Đà Nẵng) theo hướng Đông-Tây nhằm phục vụ cho việc xây dựng công trình dân dụng đây’’ GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Đối tượng phương pháp nghiên cứu + Đối tượng: - Khảo sát dẫn điện, thông số điện trở suất phân bố cấu trúc địa chất theo phương nằm ngang gần nằm ngang khu vực địa chất nằm góc giao đường Nguyễn Sinh Sắc đường Chúc Động, Quận Liên Chiểu, Thành phố Đà Nẵng theo hướng Đông-Tây + Phương pháp Nghiên cứu: - Phương pháp lý thuyết: + Tổng quan sở vật lý-địa chất phương pháp thăm dò điện + Tổng quan lý thuyết đo sâu điện - Phương pháp thực nghiệm: + Đánh giá độ nhạy, lựa chọn cấu hình thiết bị thích hợp cho đối tượng khảo sát + Triển khai quy trình đo đạc thực nghiệm cấu hình thiết bị chọn cho phương pháp đo sâu điện + Thu thập, xử lý số liệu giải đoán kết phần mềm Res1D Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu + Mục đích đề tài: - Nghiên cứu tổng quan lý thuyết ứng dụng phương pháp thăm dị điện để khảo sát mơi trường địa điện mơ hình thực tế mà đề tài xét đến - Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp đo sâu điện trở suất - Nghiên cứu lựa chọn cấu hình thiết bị phù hợp với khu vực nghiên cứu quy trình đo sâu điện khu vực - Tiến hành đo đạc thực nghiệm kiểm tra khu vực sau xử lý số liệu giải đoán kết nhằm đánh giá khả chứa nước ngầm khu vực nghiên cứu GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý + Nhiệm vụ nghiên cứu: - Trình bày tổng quan sở lý thuyết phương pháp thăm dị điện Trong nêu lên tính chất dẫn điện yếu tố ảnh hưởng đến dẫn điện thành phần vật chất mặt đất Nêu biểu thức phân bố điện bề mặt môi trường phân lớp ngang nguồn dòng phát điểm nằm bề mặt mơi trường phân lớp ngang - Trình bày sở lý thuyết phương pháp đo sâu điện trở suất, sở lý thuyết phương pháp xây dựng từ toán phân bố điện trường môi trường dẫn điện phân lớp ngang - Đánh giá độ nhạy thiết bị số hệ thiết bị Wenner-Alpha, Wenner-Schumberger…để lựa chon thiết bị phù hợp phương pháp đo sâu điện - Trình bày quy trình đo đạc thực nghiệm, xử lý số liệu giải đoán kết đối tượng khảo sát Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài - Tổng quan hóa, cho ta nhìn bao qt sở lí thuyết phương pháp thăm dò điện, mối quan hệ toán thuận toán ngược phương pháp thăm dị điện - Lựa chọn cấu hình thiết bị phù hợp với phương pháp đo sâu điện khu vực địa chất nằm góc giao đường Nguyễn Sinh Sắc đường Chúc Động, Quận Liên Chiểu, Tp Đà Nẵng theo hướng Đông-Tây - Đưa tranh cấu trúc địa chất theo phương ngang gần nằm ngang khu vực đề tài nghiên cứu giải đoán kết để phát nước ngầm độ sâu cố định phục vụ cho việc xây dựng cơng trình dân dụng dân sinh Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu phát triển khả ứng dụng vấn đề thực nghiệm lĩnh vực khoa học kỹ thuật môi trường - Tiến hành khảo sát thực địa khu vực địa chất nằm góc giao đường Nguyễn Sinh Sắc đường Chúc Động, Tp Đà Nẵng - Thời gian khảo sát: lấy liệu vào hai buổi sáng, chiều (liên tục vòng ba tuần) GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Nội dung cấu trúc đề tài Khóa luận gồm có ba phần: - Phần mở đầu - Phần nội dung gồm bốn chương Chương 1: Cơ sở vật lý – địa chất phương pháp thăm dò điện Chương 2: Tổng quan lý thuyết đo sâu điện Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn cấu hình thiết bị quy trình đo đạc Chương 4: Xử lý số liệu giải đoán kêt phương pháp đo sâu điện phần mềm Res1D theo hướng khảo sát - Phần kết luận GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý B NỘI DUNG CHƯƠNG I CƠ SỞ VẬT LÝ - ĐỊA CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN  1.1 Tính chất dẫn điện vật chất mặt đất Hình dạng tính chất trường điện từ đất phụ thuộc vào nguồn gây trường tính chất điện từ đất đá Tính chất điện từ đất đá thể qua tham số: Điện trở suất  , độ điện thẩm  , độ từ thẩm  , ta cịn xét đến độ hoat động điện hóa  , độ phân cực  Đối với loại đất đá bất kỳ, tham số điện từ nêu phản ánh định lượng khách quan thành phần khoáng vật thạch học, cấu trúc lịch sử tạo thành, điều kiện nằm chúng,… Ngoài ra, tham số nêu phụ thuộc vào tần số biến đổi trường điện từ điều kiện vật lý khác Điện trở suất tham số điện từ quan trọng nghiên cứu địa điện, hệ SI điện trở suất đo ohm.m (.m) , đại lượng ngược lại độ dẫn điện  , đo .m Dịng điện mơi trường đất đá tầng nơng (gần mặt đất) truyền dẫn theo hai cách chính: Dẫn điện điện tử dẫn điện điện phân (hay dẫn điện ion) Trong dẫn điện điện tử, phần tử tải điện điện tử tự giống kim loại Còn dẫn điện điện phân, phần tử tải điện ion môi trường nước mặt đất.Trong khảo sát địa kỹ thuật mơi trường, chế dẫn điện điện phân thơng dụng nhất, dẫn điện điện tử đóng vai trị quan trọng có diện khoáng vật dẫn điện sulfit graphit kim loại thăm dị khống sản Chúng ta phân loại số vật chất bên mặt đất theo cách dẫn điện chúng theo (Bảng 1.1) GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Bảng Bảng 1.1: Phân loại vật chất theo cách dẫn điện chúng 1.1 Điện trở suất đất đá bên mặt đất có mối quan hệ chặt chẽ vào đặc tính độ dẫn khống vật tạo nên chúng Dựa vào độ lớn điện trở suất, khống vật phân loại theo (Bảng 1.2): Bảng Bảng 1.2 1.2 : GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Trong đất đá nói chung, tỷ lệ khống vật có điện trở suất thấp chứa chúng lớn chúng dẫn điện tốt Tuy nhiên, phần lớn đất đá, khoáng vật có điện trở suất cao Do đó, gần xem đất đá tạo nên khung khoáng vật dung dịch nước tự nhiên chứa đầy lỗ rỗng khe khung khoáng vật Nước chứa khung khoáng vật chia làm hai loại: nước tự chứa lỗ rỗng gọi nước khối, nước liên kết mặt gọi nước mặt Nước khối di chuyển đất đá tác dụng trọng lực lực mao dẫn Phần tử tải điện chúng ion muối khoáng Do vậy, lượng nước khối độ khống hóa xác định điện trở suất đất đá Vì trình điện hóa khác nhau, nên bề mặt hạt rắn đất đá có hấp thụ lớp nước mỏng, mặt lớp nước mặt có điện tích pha rắn, cịn mặt ngồi có ion ngược dấu pha lỏng Kết lớp điện kép tạo thành Tùy theo khả giữ ion, mà lớp nước mặt gọi liên kết bền hay khơng bền, có dịng điện chạy qua ion nước mặt bị phân cực 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện vật chất mặt đất 1.2.1 Thành phần khoáng vật Các khống vật thường gặp khơng dẫn điện, điện trở suất phần lớn đất đá trầm tích, biến chất phun trào phụ thuộc vào thành phần khoáng vật 1.2.2 Độ rỗng độ nứt vỏ Khi tăng độ rỗng, điện trở suất đất đá giảm, số lượng nước khối nước mặt tăng lên Các đất đá rắn nứt nẻ ( trầm tích, biến chất, phun trào) có điện trở suất cao Nếu đất đá nằm mực nước ngầm điện trở suất lại thấp 1.2.3 Độ ẩm Khi độ ẩm tăng, tức độ ngấm nước phần rỗng tăng điện trở suất đất đá giảm Điện trở suất đất đá mực nước ngầm thường lớn mực nước ngầm Điều thể rõ loại cát thơ, loại đá có nhiều khe nứt,…, chúng nước khối chiếm ưu Cịn sét chênh lệch GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý không rõ rệt Vì sét nước mặt quan trọng nước khối nên chênh lệch điện trở suất nêu khơng rõ rệt 1.2.4 Độ khống hóa nước ngầm Điện trở suất đất đá phụ thuộc vào điện trở suất nước ngầm độ khống Trong điều kiện tự nhiên có độ muối nhỏ, điện trở suất xem đại lượng tỷ lệ nghịch với độ khống hóa phụ thuộc vào thành phần muối hòa tan Do đó, để xác định điện trở suất nước khống, người ta xem loại muối vùng tạo nên Thơng thường, người ta lấy NaCl làm đại diện, xác định điện trở suất theo công thức thực nghiệm: Trong đó: điện trở suất muối khống, đơn vị Ω.m M độ khống hóa , đơn vị g/l 1.2.5 Kiến trúc bên đất đá Các đặc tính kiến trúc cấu tạo đất đá làm thay đổi giá trị điện trở suất nó, mà cịn gây tính bất đẳng hướng điện Tính bất đẳng hướng thể trước tiên loại đất đá sét trầm tích phiến thạch, loại cấu tạo lớp mỏng có điện trở suất khác Theo phương phân lớp điện trở suất nhỏ theo phương cắt ngang lớp Đối với đất đá biến chất Nếu đất đá bị nứt nẻ, mà khe nứt có phương ưu tiên theo quy luật thống kê có tính bất đẳng hướng tính dẫn điện Để đặc trưng cho tính bất đẳng hướng điện, người ta thường dùng tham số bất đẳng hướng: Trong đó,  n : điện trở suất theo phương thẳng góc với lớp  t : điện trở suất theo phương phân lớp GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý 1.2.6 Nhiệt độ áp suất Khi nhiệt độ tăng, độ linh động ion nước khoáng tăng, điện trở suất giảm, thể qua cơng thức: Trong đó: t nhiệt độ (o C) 18 điện trở suất 18o C  hệ số nhiệt, khoảng nhiệt độ 18  50o , hệ số thay đổi với dung dịch nước muối khác Khi nhiệt độ tăng theo chiều sâu, điện trở suất giảm Khi nhiệt độ giảm xuống o C , điện trở suất thay đổi đột ngột, đất đá dẫn điện thơng thường ion có khung khoáng vật dung dịch lỗ rỗng, xuất thêm thành phần dung dịch đóng băng Sự phụ thuộc điện trở suất vào áp suất điện trở suất phức tạp, tùy thuộc vào loại đất đá Đối với đất đá trầm tích xốp ngậm nước , điện trở suất áp suất tăng, thể tích lỗ rỗng đường rỗng chứa dung dịch dẫn điện giảm Nhận xét Các đất đá rắn ( trầm tích, biến chất , phun trào ) có điện trở suất cao nham thạch này, độ nứt nẻ độ phong hóa có tác dụng định đến độ lớn điện trở suất Các đất đá rắn nứt nẻ nằm mạch nước ngầm có điện trở suất thấp, mức độ nứt nẻ phong hóa mạnh, đồng thời nước ngầm có độ phong hóa cao, điện trở suất loại đất bé hàng chục, hàng trăm lần so với đất đá đặc sít Nếu khe nứt chứa khơng khí điện trở suất tăng Điện trở suất đất đá trầm tích hồn tồn xác định điều kiện thủy địa chất GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 10 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý + Một vài hình ảnh thiết bị đo tuyến đo thực tế: Hình 3.8 Hình 3.9 : Hệ thiết bị đo (máy Diapir E, Diapir 10R, Hungari sản xuất, nguồn 150V, điện cực cuộn cáp) GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 52 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Bắc Đông Nam Tây Hình 3.10: Hình ảnh tuyến đo đồ thực tế GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 53 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý + Một vài ý quá trình đo đạc thực nghiệm: - Trước hết phải dự kiến mơ hình Vật lý- địa chất đối tượng nghiên cứu nhằm xác lập thiết bị khảo sát, lựa chọn nguồn dịng thích hợp - Tâm điểm đo sâu đặt vị trí phẳng , xung quanh tâm điểm đo phạm vi bán kính 20-30m khơng có: hố đào, mương rãnh hang hố trũng tự nhiên… - Không tiến hành đo đạc điều kiện thời tiết ẩm ướt để tránh nhiễu điện dẫn đến kết khơng xác - Khi lấy số liệu phải thực đo nhiều lần để kết xác + Hình ảnh các buổi đo đạc thực địa: Hình 3.11: Một vài buổi đo đạc thực địa GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 54 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý CHƯƠNG IV XỬ LÝ VÀ GIẢI ĐOÁN KẾT QUẢ ĐO SÂU ĐIỆN TRỞ SUẤT THEO HƯỚNG ĐÔNG-TÂY  4.1 Xử lý số liệu đo Để lấy thông tin thay đổi điện trở suất theo độ sâu đối tượng nghiên cứu, ta tiến hành đo cho 18 điểm đo khác theo cấu hình thiết bị Wenner-Alpha, kích thước thiết bị mở rộng theo hướng Đông-Tây, để lấy thông tin đến độ sâu nghiên cứu khoảng 20m Việc lấy liệu tiến hành liên tục vòng tuần, sau loại bỏ yếu tố nhiễu ghi bảng liệu theo hướng Đông-Tây: Số thiết bị đo STT Hướng Đông- Tây Tham số điện trở suất a(m) C1C2 /2 P1 P2/2 hình học k I (mA) U(mV) 0,5 0,75 0,25 3,14 1,2 2260 5913,67 1,5 0,5 6,28 2,4 2100 5495,00 1,6 2,4 0,8 10,05 1,3 950 7344,23 2,4 3,6 1,2 15,07 1,7 890 7889,59 3,2 4,8 1,6 20,1 2,9 1250 8663,79 6 25,12 1,6 450 7065,00 7,5 2,5 31,4 1,1 170 4852,73 6,4 9,6 3,2 40,19 2,1 130 2487,95 7,8 11,7 3,9 48,98 2,4 52,8 1077,56 10 9,6 14,4 4,8 60,29 1,7 27,6 978,83 11 12 18 75,36 1,8 21,5 900,13 12 14 21 87,92 1,5 527,52 13 17 25,5 8,5 106,76 0,9 1,2 142,35 14 20 30 10 125,6 1,1 0,8 91,35 15 24 36 12 150,72 0,6 90,43 16 29 43,5 14,5 182,12 1,3 0,4 56,04 17 34 51 17 213,52 2,1 0,5 50,84 18 40 60 20 251,2 2,8 0,6 53,83 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên (.m) Trang 55 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Sau xử lý số liệu phần mềm Res1D ta có kết đường cong đo sâu điện theo hướng Đông-Tây: ( m) 0.52 0.52(m) 2.08 1.56(m) 4.05 1.97(m) 3.22(m) 7.27 12.4 5.19(m) 20.7 Ze(m ) 8.3(m) 7844 62 5704 34 2968 22 866.2 147.3 50.1 a(m) Hình 4.1: Đường cong đo sâu điện trở suất theo hướng Đơng-Tây 4.2 Giải đốn kết nhận xét Theo kết đường cong đo sâu điện xử lý từ hình 4.1, ta thấy xét theo hướng Đơng-Tây cấu trúc địa chất khu vực gồm thành lớp (xét phạm vi độ sâu khoảng 20m đối tượng), phân bố theo phương nằm ngang gần nằm ngang: GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 56 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý + Lớp thứ phân bố khoảng từ mặt đất đến độ sâu 0,52m có điện trở suất vào khoảng 5704.3(.m), theo giải đốn thành phần lớp gồm đất đá bazan, trộn lẫn đá phiến, lớp cứng chắc, có kết cấu ổn định Vì độ dày lớp mỏng nên điện trở suất thay đổi mạnh theo mùa, đặc biệt chênh lệch lớn mùa khô mùa mưa (vì vào mùa mưa nước dễ dàng thấm qua lớp địa chất mỏng này) + Lớp thứ hai phân bố khoảng từ độ sâu 0.52m đến 2.08m ( độ dày lớp vào khoảng 1.56m), có điện trở suất vào khoảng 7844.6(.m) thành phần vật chất gần giống với lớp thứ nhất, nhiên trộn lẫn đá granit vụn Nhìn chung hai lớp cứng chắc, có kết cấu ổn định thay đổi theo mùa Do đó, đặt móng cơng trình phạm vi hai lớp tốt ổn định lâu dài + Lớp thứ ba phân bố khoảng từ độ sâu 2.08m đến 4.05m ( có độ dày khoảng 1.97m) có điện trở suất có giá trị vào cỡ 2968.2(.m), theo giải đốn lớp có thành phần vật chất gồm đất đá sa thạch, đất đá bazan, có trộn lẫn đá phiến đá granit vụn, lớp địa chất cứng ổn định Nói chung, ba lớp địa chất có điện trở suất dễ thay đổi theo mùa (vì có độ dày không lớn) + Tiếp theo, lớp thứ tư phân bố khoảng từ độ sâu 4.05m đến 7.27m (độ dày khoảng 3.22m), có điện trở suất vào khoảng 866.2(.m) Thành phần vật chất lớp gồm đất, đá phiến sét, đá sa thạch vụn đá phiến Lớp dày lớp nên giá trị điện trở suất tương đối ổn định thay đổi theo mùa, có kết cấu ổn định + Lớp địa chất thứ năm phân bố khoảng độ sâu từ 7.3m đến 12.4m (độ dày lớp vào cỡ 5.19m), giá trị điện trở suất vào khoảng 147.37(.m) Theo giải đốn lớp địa chất có thành phần vật chất chủ yếu đất phù sa, trộn lẫn sa thạch đá phiến sét, đặt biệt lớp có độ ẩm cao, thành phần chủ yếu đất phù sa nên lớp địa chất xốp mềm Để chống sét tốt cho cơng trình hệ thống tiếp địa chống sét phải cắm sâu đến lớp địa chất khả thu sét tốt GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 57 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý + Lớp cuối phân bố khoảng từ độ sâu 12.4m đến 20.7m (độ dày lớp khoảng 8.3m), giá trị điện trở suất vào cỡ 50.18(.m) Thành phần vật chất chủ yếu lớp gồm đất phù sa, đất sét trộn lẫn sa thạch, đá phiến sét vụn nát Đặc biệt có dấu hiệu nước ngầm lớp sét đất phù sa, nước theo giải đoán không bị nhiễm phèn chất điện phân Nếu đặt giếng khoan đến lớp địa chất sử dụng nguồn nước ngầm ổn định phục vụ cho việc xây dựng cơng trình dân dụng lâu dài phục vụ sinh hoạt ngày GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 58 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý C KẾT LUẬN Qua nghiên cứu khóa luận chúng tơi thực nhiệm vụ đặt ra: + Nghiên cứu tổng quan sở địa chất-vật lý phương pháp thăm dò điện: tìm hiểu tham số quan trọng nghiên cứu trường điện từ vật chất gần mặt đất, tính chất dẫn điện, yếu tố ảnh hưởng đến tính chất dẫn điện vật chất gần mặt đất thăm dị điện nói chung + Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp đo sâu điện: từ sở mơ hình phân lớp ngang dẫn quy luật phân bố hàm liên quan đến dòng phát cấu hình thiết bị có liên quan, tạo sở đo sâu điện trở suất + Nghiên cứu thực địa, cấu hình thiết bị quy trình đo đạc thực nghiệm phương pháp đo sâu điện trở suất cho đối tượng nghiên cứu: đánh giá độ nhạy thiết bị đo Wenner-Alpha, chọn thiết bị đo, quy trình đo đạc thực nghiệm theo hướng ĐơngTây khu vực địa chất nghiên cứu + Thu thập xử lý số liệu đo đạc thực nghiệm phần mềm chun dụng Res1D, từ giải đốn biện luận kết đo Qua kết thu ta nhận thấy phương pháp đo sâu điện trở suất vẽ tranh tổng quan cấu trúc phân bố ngang gần nằm ngang theo hướng ĐôngTây đối tượng địa chất cần nghiên cứu Từ ta luận giải kết phục vụ cho việc xây dựng cơng trình dân dụng sử dụng nguồn nước ngầm khu vực Hơn nữa, sử dụng phương pháp đo sâu điện có thiết bị gọn nhẹ, dễ thu thập số liệu, kinh phí khảo sát thấp cung cấp thông tin địa chất cần thiết khu vực khảo sát, nên cần triển khai mở rộng ứng dụng nhiều Tp.Đà Nẵng giai đoạn xây dựng phát triển GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 59 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tiếng Việt [1] Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGTPHCM, Giáo trình thăm dị điện 1, Tp Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Thành Vấn, Nguyễn Kim Đính (2004), Điện từ, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, Tp Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Đức Tiến, Giáo trình địa vật lý đại cương, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh B Tiếng Anh [4] Dey, A and Morrison, H.F (1979), “Resistivity modelling for arbitrary shaped two dimensional structures”, Geophysical Prospecting, (No.27), pp1020-1036 [5] Edwards, L.S (1977), “A modified pseudosection for resistivity and inducedpolarization”, Geophysics, (No.42), pp 1020-1036 [6] Le Ngoc Thanh, Nguyen Thanh Van (2004), “Application pf geophysical methods to study geologycal structures of Mekong river bank to determine the weak zones capable of erosion”, Proceedings of International Symposium on Shallow Geology and Geophysics, Hanoi, April 12-14, 2004 [7] Loke M.H and Barker R.D (1996), Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudesection by a quasi-Newton method, Geophysical prospecting 44, pp 131-152 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 60 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ Bảng 1.1 Phân loại vật chất theo cách dẫn điện chúng Bảng 1.2 Phân loại khoáng vật theo điện trở suất Bảng 1.3 Điện trở suất số đất, đá, khống sản hóa chất phổ biến 12 Hình 1.4 Dịng điện chạy từ nguồn dòng điểm phân bố điện 13 Hình 1.5 Sự phân bố điện gây cặp điện cực dòng đặt cách 1m, với dịng điện 1A mơi trường nửa khơng gian đồng có điện trở suất 1Ω.m 15 Hình 1.6 Các mơ hình thiết bị sử dụng thăm dò điện trở suất tham số hình học chúng 16 Hình 1.7 Hệ thiết bị bốn cực đối xứng 17 Hình 2.1 Mơ hình phân lớp ngang mơi trường đồng bất đẳng hướng 20 Hình 2.2 Dáng điệu J0(mr) Y0(mr) 24 Hình 2.3 Dáng điệu hai hàm thx cthx 30 Hình 3.1 Thiết bị Pole-pole với điện cực dịng điểm gốc điện cực cách khoảng “a” mặt môi trường 38 Hình 3.2 Đồ thị hàm độ nhạy 1D: a) Hàm độ nhạy cho thiết bị Pole-pole; b) Hàm độ nhạy cho thiết bị Wenner Chú ý chiều sâu trung bình khảo sát gấp lần chiều sâu có độ nhạy cực đại 41 Bảng 3.3 Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho thiết bị khác (Ater Adwward,1977) 43 Hình 3.4 Các mặt cắt độ nhạy 2D thiết bị Wenner, cho cấu hình thiết bị: Wenner alpha, Wenner beta Wenner gamma 45 Hình 3.5 Mơ hình thực tế phân lớp ngang 47 Bảng 3.6 Bảng thiết bị đo 49 Hình 3.7 Hình ảnh quy trình đo cho cấu hình thiết bị Wenner-Alpha 50 Hình 3.8 Máy đo điện, số điện cực cuộn cáp sử dụng để đo thu thập số liệu 51 Hình 3.9 Hệ thiết bị đo (máy Diapir E, Diapir 10R Hungari sản xuất nguồn 150V, điện cực cuộn cáp) 51 Hình 3.10 Hình ảnh tuyến đo đồ thực tế 52 Hình 3.11 Một vài buổi đo đạc thực địa 53 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 61 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU + ρ(Ω.m) : Điện trở suất vật chất + ρapp(Ω.m) : Điện trở suất biểu kiến đo từ thực nghiệm + ε(F/m) : Độ điện thẩm + μ(H/m) : Độ từ thẩm +η : Đô phân cực +σ : Độ dẫn điện +λ : Hệ số bất đẳng hướng (hệ số thấm) + ρn(Ω.m) : Điện trở suất theo phương thẳng góc với lớp + ρt(Ω.m) : Điện trở suất theo phương phân lớp ngang + t(0C) : Nhiệt độ + ρ18(Ω.m) : Điện trở suất 18 0C +α : Hệ số nhiệt +ɸ : Tỷ lệ đá chứa chất lỏng + a,m : Tham số thực nghiệm + J(A/m2) : Mật độ dòng điện +δ : Hàm Delta Dirac + E(V/m) : Cường độ điện trường + I(A) : Dòng phát + U(V) : Điện + Grad U = ∆U : Tốc độ biến thiên điện theo trục tọa độ + ∂U/∂r : Đạo hàm điện theo tọa độ + rC1P1= C1P1 (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ điện cực thứ + rC1C2= C1C2 (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ điện cực dòng thứ hai + rC2P1= C2P1 (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ hai điện cực thứ GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 62 Khóa luận tốt nghiệp + rC2P2= C2P2 (m) Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý : Khoảng cách điện cực dòng thứ hai điện cực thứ hai +k : Tham số hình học + R(Ω) : Điện trở + F3D, F2D, F1D : Đạo hàm Frechet hay hàm độ nhạy 3D, 2D, 1D + “a(m)” : Khoảng cách hai điện cực liên tiếp + “L(m)” : Chiều dài tối đa thiết bị + “n” : Thừa số độ sâu thiết bị GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 63 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý LỜI CẢM ƠN Thực khóa luận tốt nghiệp nhằm mục đích giúp sinh viên hình thành ý tưởng vấn đề nghiên cứu, biết cách tổng hợp vận dụng lý thuyết học để ứng dụng thực tế Trong thời gian thực khóa luận, bảo tận tình giáo viên hướng dẫn nhà trường tạo điều kiện thuận lợi, em có q trình nghiên cứu, tìm hiểu học tập nghiêm túc để hồn thành đề tài Kết thu không nỗ lực em mà cịn có giúp đỡ q thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin bày tỏ biết ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo Thạc sĩ Lương Văn Thọ hướng dẫn, hỗ trợ em hoàn thành cách tốt đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiêm khoa Vật Lý thầy khoa tận tình giúp đỡ dạy dỗ em suốt trình học tập Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình ln động viên, bạn bè giúp đỡ suốt trình thực đề tài Trong trình thực trình bày khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế, em mong nhận góp ý, nhận xét phê bình q thầy bạn để đề tài em thêm hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Đà Nẵng tháng 05/2013 Sinh viên thực Phạm Hồng Châu GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 64 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN A MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: 2 Đối tượng phương pháp nghiên cứu 3 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Phạm vi nghiên cứu Nội dung cấu trúc đề tài B NỘI DUNG CHƯƠNG I CƠ SỞ VẬT LÝ - ĐỊA CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN 1.1 Tính chất dẫn điện vật chất mặt đất 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện vật chất mặt đất 1.2.1 Thành phần khoáng vật 1.2.2 Độ rỗng độ nứt vỏ 1.2.3 Độ ẩm 1.2.4 Độ khoáng hóa nước ngầm 1.2.5 Kiến trúc bên đất đá 1.2.6 Nhiệt độ áp suất 10 1.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp thăm dò điện 14 CHƯƠNG II TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ĐO SÂU ĐIỆN 20 2.1 Nguyên tắc chung phương pháp đo sâu điện 20 2.2 Phương pháp đo 32 2.3 Bài toán thuận phương pháp đo sâu điện 34 2.4 Bài toán ngược đo sâu điện 35 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 65 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU ĐỘ NHẠY, CẤU HÌNH THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM 38 3.1 Mơ hình cho mơi trường nửa không gian đồng 38 3.2 Hàm độ nhạy (1D) 41 3.3 Độ nhạy thiết bị Wenner-Alpha 45 3.4 Quy trình đo đạc thực nghiệm phương pháp đo sâu điện dùng thiết bị Wenner- Alpha 48 3.4.1 Mơ hình lý thuyết phân lớp ngang 48 3.4.2 Các dụng cụ phổ biến cần thiết 49 3.4.2.1 Điện cực 49 3.4.2.2 Thiết bị 49 3.4.3 Bảng thiết bị đo 50 3.4.4 Quy trình đo 51 CHƯƠNG IV XỬ LÝ VÀ GIẢI ĐOÁN KẾT QUẢ ĐO SÂU ĐIỆN TRỞ SUẤT THEO HƯỚNG ĐÔNG-TÂY 55 4.1 Xử lý số liệu đo 55 4.2 Giải đoán kết nhận xét 56 C KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Hồ Thị Quyên Trang 66 ... pháp đo sâu điện trở suất đánh giá khả dấu hiệu chứa nước ngầm khu vực địa chất (nằm góc giao đường Nguyễn Sinh Sắc đường Chúc Động, TP Đà Nẵng) theo hướng Đông-Tây nhằm phục vụ cho việc xây... điện khu vực địa chất nằm góc giao đường Nguyễn Sinh Sắc đường Chúc Động, Quận Liên Chiểu, Tp Đà Nẵng theo hướng Đông-Tây - Đưa tranh cấu trúc địa chất theo phương ngang gần nằm ngang khu vực. .. kỹ thuật môi trường - Tiến hành khảo sát thực địa khu vực địa chất nằm góc giao đường Nguyễn Sinh Sắc đường Chúc Động, Tp Đà Nẵng - Thời gian khảo sát: lấy liệu vào hai buổi sáng, chiều (liên