Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp đo mặt cắt điện trong xác định ranh giới phân chia cục bộ theo hướng đông tây của nền địa chất tại khu vực phía sau giảng đường h1 của trường đại học bách khoa,

Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp 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 MẶT CẮT ĐIỆN TRONG XÁC ĐỊNH RANH GIỚI PHÂN CHIA CỤC BỘ THEO HƯỚNG ĐÔNG – TÂY CỦA NỀN ĐỊA CHẤT TẠI KHU VỰC PHÍA SAU GIẢNG ĐƯỜNG H1 CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, PHỤC VỤ CHO VIỆC XÂY DỰNG NỀN MÓNG CỦA CƠNG TRÌNH TẠI KHU VỰC NÀY Người hướng dẫn: ThS Lương Văn Thọ Người thực hiện: Nguyễn Thị Cẩm Thu Đà Nẵng, tháng 5/2013 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Việc làm 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 để ứng dụng vào thực tế Để hồn thành khóa luận này, Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến Thầy giáo Thạc sĩ-Lương Văn Thọ tận tình hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo khoa Vật lý tận tình dạy dỗ em trình học môn đại cương chuyên ngành Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên gia đình, bạn bè giúp đỡ em trình làm đề tài học tập Với điều kiện nghiên cứu hạn chế, Em cố gắng tận dụng khả điều kiện để hồn thành tốt đề tài Nhưng thời gian trình độ cịn hạn chế nên q trình làm đề tài khơng tránh thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy tồn thể bạn để đề tài em thêm hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng 05 năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Thị Cẩm Thu GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Trang Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích đề tài 11 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 11 Nhiệm vụ nghiên cứu: 11 Phương pháp nghiên cứu 12 Những đóng góp đề tài 12 Cấu trúc nội dung đề tài 12 B NỘI DUNG 14 CHƯƠNG I : CƠ SỞ ĐỊA CHẤT – VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN 14 1.1 Tính chất dẫn điện vật chất mặt đất 14 1.1.1 Tính chất dẫn điện vật chất mặt đất 14 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện vật chất mặt đất 16 1.2.1 Thành phần khoáng vật 16 1.2.2 Độ rỗng độ nứt vỏ 16 1.2.3 Độ ẩm 17 1.2.4 Độ khống hóa nước ngầm 17 1.2.5 Kiến trúc bên đất đá 17 1.2.6 Nhiệt độ áp suất 18 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT ĐIỆN 23 2.1 Điện cực trường điện cực không gian đồng 23 2.1.1 Cơ sở lý thuyết 23 2.1.2 Điện cực cầu 24 2.1.3 Điện cực bán cầu 25 2.1.4 Trường hệ điện cực không gian đồng 25 2.1.5 Hệ số thiết bị 26 2.1.6 Điện trở suất biểu kiến 30 2.2 Các cấu hình thiết bị sử dụng thăm dò diện 31 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý 2.3 Phân bố điện trường không đổi môi trường bất đồng theo 31 phương ngang Phương pháp mặt cắt điện 31 2.3.1Điện trường môi trường có mặt phẳng phân chia thẳng đứng 32 2.3.1.1 Bài toán sở: 32 2.3.1.2 Điện trở suất biểu kiến đo mặt cắt điện 33 2.4 Phương pháp đo mặt cắt điện 36 CHƯƠNG 3: CẤU HÌNH THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH ĐO ĐẠC 37 3.1 Đạo hàm Frechet cho môi trường nửa không gian đồng 37 3.1.1 Hàm độ nhạy 1D - chiều sâu khảo sát 39 3.2 Độ nhạy thiết bị 43 3.2.1 Thiết bị Wenner-Schlumberger 43 3.3 Thiết bị đo đạc 46 3.3.1 Các thiết bị phổ biến thăm dò 1D 46 3.3.1.1 Điện cực 46 3.3.1.2 Thiết bị: 47 3.3.2 Bảng thiết bị đo 48 3.3.3 Quy trình đo đạc thiết bị Wenner-Schlumberger 49 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ SỚ LIỆU VÀ GIẢI ĐỐN KẾT QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT ĐIỆN THEO HƯỚNG KHẢO SÁT 52 4.1 Thông tin khu vực 52 4.2 Phương pháp vị trí khu vực quan sát 52 4.3.Thuận lợi khó khăn đo đạc thực địa 53 4.4 Xử lý số liệu giải đoán kết 53 4.4.1 Xử lý số liệu tuyến Đông - Tây 53 4.4.2 Giải đoán kết kiến nghị tuyến Đông - Tây 55 4.4.3 Xử lý số liệu tuyến Nam –Bắc 57 4.4.4 Giải đoán kết kiến nghị tuyến Nam – Bắc 59 C PHẦN KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại vật chất theo cách dẫn điện chúng 13 Bảng 1.2 Phân loại khoáng vật theo điện trở suất 13 Bảng 1.3 Điện trở suất số đất, đá, khống sản hóa chất phổ biến 20 Bảng 3.1 Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho thiết bị khác nhau(Ater Adward, 1977) 40 Bảng 3.2 Bảng thiết bị đo 46 Bảng 4.1Trình bày kết đo điện trở suất 15 điểm liệu theo hướng Đông – Tây 52 Bảng 4.2 Trình bày kết đo điện trở suất 15 điểm liệu theo hướng Nam – Bắc 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.5 Điện trở suất đất, đá, khoáng sản 19 Hình 2.1 Hệ bốn điện cực 24 Hình 2.2 Cấu hình thiết bị bốn cực 25 Hình 2.3 Cấu hình thiết bị lưỡng cực 27 Hình 2.4 Các cấu hình thiết bị sử dụng thăm dị điện hệ số thiết bị chúng Chú ý rằng, thiết bị lưỡng cực Wenner – Schlumberger có hai tham số, chiều dài lưỡng cực “a” thừa số khoảng cách điện cực “n” n thường số nguyên, nhiên số trường hợp sử dụng thừa số “n” không nguyên 29 Hình 2.7 Thiết bị cực – cực 31 Hình 2.8 Thiết bị ba cực 32 Hình 2.9 Thiết bị lưỡng cực trục 33 Hình 3.1 Thiết bị Pole-Pole với điện cực dịng điểm gốc điện cực cách khoảng “a” mặt môi trường 35 Hình 3.2 Đồ thị hàm độ nhạy 1D a) hàm độ nhạy cho thiết bị Pole-Pole, ý chiều sâu trung bình khảo sát (mũi tên đỏ) gấp lần chiều sâu có độ nhạy cực GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý đại (mũi tên xanh) b) Hàm độ nhạy chiều sâu trung bình khảo sát thiết bị Wenner 39 Hình 3.3 Mặt cắt độ nhạy 2D cho thiết bị Wenner- Schlumberger Mặt cắt độ nhạy với a) n=1,b) n=2, c)n=4, d) n=6 43 Hình 3.4 So sánh 1) cấu hình điện cực 2) dạng điểm liệu, cho hai cấu hình thiết bị Wenner Wenner- Schlumberger 44 Hình 3.5 Thiết bị điện cực dùng đo đạc 45 Hình 3.6 Thiết bị Wenner- Schlumberger 46 Hình 3.7 Quy trình đo đạc phương pháp mặt cắt điện cho cấu hình thiết bị Wenner-Schlumberger với a = 10m, n = 47 Hình 3.8 Máy đo điện, số điện cực cuộn cáp sử dụng đo đạc thu thập số liệu 48 Hình 3.9 Một số buổi đo đạc thu thập số liêu thực địa 49 Hình 3.10 Tuyến khảo sát hướng Đông – Tây 49 Hình 4.1 Thiết bị đo điện trở suất đất, đá 50 Hình 4.2 Vị trí khu vực quan sát ( hướng Đông – Tây) 51 Hình 4.3 a), b) đường cong biểu diễn thay đổi điện trở suất theo vị trí dọc hướng Đơng – Tây (nhìn mặt phẳng không gian ba chiều) 53 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo 56 Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo Nam-Bắc không gian ba chiều 56 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: Độ phân cực + σ(1/ Ω.m): Độ dẫn điện + λ: Hệ số bất đẳng hướng (hệ số thấm) + ρn(Ω.m): Điện trở suất theo phương thẳng góc với lớp (dọc) GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp + ρt(Ω.m): Điện trở suất theo phương phân lớp (ngang) + t (o C) : Nhiệt độ +ρ18: Điện trở suất 18oC + α: Hệ số nhiệt + ρw(Ω.m): Điện trở suất chất lỏng + Ф: Tỷ lệ đá chứa chất lỏng + a,m: Tham số thực nghiệm + J(A/m2): Mật độ dòng điện + GradJ = ∆J: Đạo hàm mật độ dòng điện theo hướng trục tọa độ + δ: Hàm delta Dirac + E(V/m): Cường độ điện trường + I(A): Dòng phát + U(V) : Điện +∆U(V): Hiệu điện hai cực thu +GradU= ∆ 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 thứ + rC2P1= C2P1(m): Khoảng cách điện cực dòng thứ điện cực thứ + rC2P2= C2P2(m): Khoảng cách điện cực dòng thứ điện cực thứ + 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: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, phương pháp địa vật lý ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học đời sống, nhằm phục vụ sống người Cùng với đời phát triển vượt bậc kỹ thuật tính tốn, xử lý máy tính cách mạng chế tạo thiết bị, phương pháp thu thập xử lý tài liệu địa vật lý tạo điều kiện cho phương pháp địa vật lý có bước phát triển đáng kể, giữ vai trò quan trọng ngành khoa học kỹ thuật khác, đặc biệt nghiên cứu khảo sát địa chất Một số lĩnh vực áp dụng phương pháp địa vật lý, cụ thể là: + Nghiên cứu đặc điểm địa kỹ thuật môi trường, nhằm cung cấp thơng tin cần thiết để có biện pháp thích hợp phòng tránh giảm thiểu đáng kể thiệt hại biến cố tự nhiên nhân sinh như: sạt lở, động đất, rị rỉ phóng xạ yếu tố môi trường khác + Cung cấp thông tin cần thiết (các tham số địa vật lý) cho thiết kế cơng trình kèm theo dự báo cần thiết cho việc phòng tránh cố vấn đề kỹ thuật môi trường tương lai + 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 + Tăng cường hoạt động nghiên cứu điều tra địa chất kiến thức địa chất thủy văn Các khảo sát địa vật lý giúp ta thu trực tiếp tham số vật lý như: tính đàn hồi, trọng lực, từ trường, độ dẫn điện, độ truyền dẫn phân cực sóng điện từ xạ gamma tự nhiên Các tham số dùng để dẫn suất tham số khác môi trường như: thành phần hóa học, độ xốp, độ từ thẩm, địa tầng, cấu trúc địa chất tính chất khác đối tượng nằm môi trường gần mặt đất GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Tùy thuộc vào mục tiêu cụ thể, với khả tài đặc điểm đối tượng nghiên cứu mà người ta lựa chọn phương pháp địa vật lý khác nhau: thăm dò địa chấn, thăm dò từ, thăm dị trọng lực, phương pháp phóng xạ, thăm dị điện Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm định đối tượng nghiên cứu cụ thể Trong phương pháp thăm dị điện ứng dụng rộng rãi giá thành rẽ, thiết bị gọn nhẹ, dễ thao tác thu thập tài liệu Thăm dò điện phương pháp địa vật lý nghiên cứu cấu trúc vỏ trái đất tìm kiếm, phát hiện, đánh giá khống sản có ích dựa việc quan sát trường điện, trường điện từ có nguồn gốc tự nhiên nhân tạo Thường sử dụng nhằm mục tiêu xác định phân bố điện trở suất môi trường bên mặt đất cách thực phép đo đạc giá trị điện trở suất biểu kiến môi trường bên mặt đất Từ giá trị đo đạc này, đánh giá giá trị điện trở suất thật luận giải cấu trúc môi trường bên mặt đất Phương pháp thăm dò điện sử dụng rộng rãi sản xuất Việt Nam là: - Phương pháp mặt cắt điện trở - Phương pháp đo sâu điện trở - Phương pháp ảnh điện - … Hiện việc nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật vào xây dựng sở hạ tầng quan trọng, nhằm nâng cao chất lượng cơng trình,… Đo mặt cắt điện phương pháp hiệu giá thành rẽ khảo sát địa chất cơng trình, nhằm đưa thông số ranh giới phân chia cục bộ, đới đập vỡ,….của địa chất cần thiết việc xây dựng móng cơng trình, nhằm nâng cao tính ổn định móng cơng trình Hơn nữa, toàn kết cấu người tạo (nhà cửa, đường xa, cầu cống, sân bay, thủy điện…) đặt móng phần trái đất nên độ an toàn ổn định chúng phụ thuộc hoàn toàn vào hiểu biết đặc điểm móng thơng qua việc nghiên cứu địa chất Thấy tầm quan trọng với tính ưu việt phương pháp mặt cắt điện nên chọn đề tài nghiên cứu :” Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp đo mặt GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 10 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp Trong đó: 𝜌 giá trị điện trở suất biểu kiến tính ohm.m k hệ số thiết bị ∆𝑈 (V) hiệu điện hai cực thu I (A): Dịng phát Các tính kỹ thuật máy thăm dò điện DIAPIR sau: - Tổng trở vào: > MegaOhm.m - Độ phân giải 1/10 mV - Độ xác V/I tốt 1% 3.3.2 Bảng thiết bị đo C1 + na P1 +I a O P2 C2 na -I Hình 3.6 Thiết bị Wenner – Schlumberger Khoảng cách điện cực a = 10m Thừa số n = Chiều sâu khảo sát Ze = 20.93m Tổng chiều dài thiết bị L = 110m Chiều dài tuyến đo A = 140m Bước tuyến đo : 2m Hệ số thiết bị k = 3.14* n* ( n+1 )* a = 942m Bảng 3.2 Bảng thiết bị đo GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 48 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp Số điểm liệu dọc theo tuyến đo Tọa độ điểm liệu X(m) Khoảng cách điện cực a(m) Thừa số n Hệ số thiết bị k 10 11 12 13 14 15 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5 5 5 5 5 5 5 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 3.3.3 Quy trình đo đạc thiết bị Wenner-Schlumberger Sau chọn hệ thiết bị Wenner – Schlumberger khoảng cách điện cực phù hợp, tiến hành cắm cọc dọc theo tuyến đo kéo dài 140m theo tuyến Bắc-Nam Đông-Tây Đối với khảo sát thực địa, phần lớn công việc bố trí cáp điện cực Sau thực xong công việc cáp cắm điện cực, việc lại máy tự động thực phép đo tương ứng với lựa chọn cấu hình vị trí thiết bị định sẵn việc lại chờ đợi máy ổn định bấm nút để thu kết cường độ dòng điện hiệu điện đo Trong khảo sát, ta thực việc dây cáp tiến hành cắm điện cực cách tuyến đo Cấu hình thiết bị trình bày chương với a = 10m, n = Hai cực thu P1, P2 nằm hai cực phát C1, C2 với khoảng cách điện cực ( C1P1 = P2C2 = na, P1P2 = a ) giữ khơng đổi suốt q trình đo GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 49 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp Đối với điểm đo đầu tiên, cặp điện cực phát 56, cặp điện cực thu 26 31 sử dụng phép đo Điểm đo thứ hai, cặp điện cực phát 57, cặp điện cực thu 27 32 sử dụng phép đo Tiếp tục vậy, ta tịnh tiến phép đo dọc theo tuyến đo cặp điện cực phát m-55 m, cặp điện cực thu m–30 m–25 sử dụng phép đo cuối Dịch chuyển phép đo thiết bị dọc theo tuyến đo ( bước nhảy 2m ) độ sâu nghiên cứu trung bình thiết bị 20.93m Máy đo C1 P1 P2 5a aa a 25 a1 1 a =5 a=10m naa C2 5a 26 27 …… … Hệ thống điều khiển 28 29 1 31 32 33 56 57 58 59 34 …… … m …… … (Độ sâu nghiên cứu Ze = 20.93m) ………… … Hình 3.7: Quy trình đo đạc phương pháp mặt cắt điện cho cấu hình thiết bị Wenner-Schlumberger với a = 10m, n = • Một số hình ảnh thiết bị, máy đo, vị trí điểm đo trình đo đạc thu thập số liệu thực địa: GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 50 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Hình 3.10 : Tuyến khảo sát (hướng Đông-Tây) GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 51 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý CHƯƠNG 4: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ GIẢI ĐOÁN KẾT QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT ĐIỆN THEO HƯỚNG KHẢO SÁT 4.1 Thông tin khu vực: Khu vực đo thuộc trường đại học Bách Khoa- Đại Học Đà Nẵng khu đất rộng, phía đơng tiếp giáp với khu H, phía tây giáp với Trung tâm Nghiên cứu Đào tạo Tự động hóa Dự kiến khu đất xây dựng thêm lớp học Vì việc nghiên cứu điện trở suất môi trường bên mặt đất cần thiết để đảm bảo cho việc xây dựng móng cơng trình 4.2 Phương pháp vị trí khu vực quan sát: Để khảo sát khu vực sử dụng phương pháp mặt cắt điện thiết bị Wenner – Schlumberger để triển khai (Vì thiết bị có độ nhạy cho hai cấu trúc: cấu trúc phân bố ngang (khi n thấp) cấu trúc phân bố thẳng đứng (khi n lớn) Thiết bị Wenner-Schlumberger (với mức liệu chồng gối) lựa chọn hoàn toàn hợp lý cần độ phân giải tốt theo phương thẳng đứng, đặc biệt địi hỏi cường độ tín hiệu tốt).Vì điều kiện khách quan nên thực tuyến đo dài 140m Cách bố trí thiết bị để đo điện trở suất sau: Cơng tác thực địa mục đích đo đạc hai đại lượng ∆U I Tại điểm đo bước tiến hành sau: Cắm điện cực theo đường thẳng mặt đất với khoảng cách điện cực tương ứng với thiết bị đo Wenner – Schlumberger, nối nguồn phát thiết bị đo đạc vào hệ cực để thực việc đo đạc GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 52 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Hình 4.2 Vị trí khu vực quan sát ( hướng Đơng – Tây) 4.3 Thuận lợi khó khăn đo đạc thực địa  Thuận lợi: - Địa hình thuận lợi tiết kiệm thời gian đo - Thời tiết thuận lợi cho việc đo đạc  Khó khăn: - Dụng cụ mang theo nhiều, nặng, lại cồng kềnh gây khó khăn cho việc lại - Vì tuyến đo dài nên khó khăn việc di chuyển máy đo dây điện mà dẫn đến dây điện bị đứt 4.4 Xử lý số liệu giải đoán kết 4.4.1 Xử lý số liệu tuyến Đông - Tây Triển khai đo đạc thực nghiệm theo quy trình trình bày phần trên, chọn tuyến đo, triển khai hệ thống đo, loại bỏ yếu tố nhiễu trình thu thập liệu tiến hành liên tục vịng hai tuần Vì điều kiện khách quan, chiều dài tuyến đo 140m (gần chiều dài đối tượng địa chất) GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 53 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp chiều dài thiết bị đo 110m (để lấy thông tin độ sâu 20.93m phản ánh xác phân chia cục đối tượng địa chất), đo 15 điểm liệu phân bố trung tâm đối tượng địa chất, thể qua bảng sau: Bảng 4.1 Trình bày kết đo điện trở suất 15 điểm liệu theo hướng Đông - Tây Tọa độ Số điểm điểm liệu đo liệu X(m) ( ) .m I (mA) ∆U (mV) ρ(Ω.m) 55 2.9 0.33 107.19 0,0093 57 3.8 0.57 141.30 0,007 59 4.7 200.43 0,0059 61 3.6 1.27 332.32 0,003 63 6.6 0.13 18.55 0,054 65 3.9 0.6 144.92 0,007 67 5.3 0.2 35.55 0,003 69 4.8 1.43 280.64 0,0036 71 0.43 67.51 0,015 10 73 3.7 0.53 134.94 0,0074 11 75 3.9 0.23 55.55 0,02 12 77 5.5 0.3 51.38 0,019 13 79 3.9 0.26 62.80 0,016 14 81 4.1 0.3 68.93 0,0145 15 83 4.5 0.25 52.33 0,019 Muốn biết thông tin phân chia cục đối tượng địa chất theo phương ngang, cần vẽ đường cong biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo, sử dụng phầm mềm Excell để xử lý số liệu vẽ theo kết quả: GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 54 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp ρ(.m) Đường cong mặt cắt điện hướng đông-tây 350.00 332.32 300.00 280.64 250.00 200.00 200.43 150.00 144.92 141.30 134.94 107.19 100.00 68.93 55.55 51.38 62.80 52.33 67.51 50.00 35.55 18.55 0.00 50 55 60 65 70 75 x(m) 80 a) 85 ρ(.m) 350.00 332.32 300.00 280.64 250.00 200.00 150.00 200.43 141.30 100.00 107.19 144.92 134.94 50.00 0.00 Đông 35.55 67.51 55.5551.3862.806 8.93 52.33 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 ρ 77 79 81 83 18.55 x(m) b) Tây Hình 4.3 a), b): đường cong biểu diễn thay đổi điện trở suất theo vị trí dọc hướng Đơng – Tây (nhìn mặt phẳng khơng gian ba chiều) 4.4.2 Giải đốn kết kiến nghị tuyến Đông - Tây Từ đường cong xử lý hình 4.3a), b) ta thấy dọc theo hướng đông-tây phân thành khoảng năm khối địa chất phân chia cục có cấu trúc phân bố thẳng đứng gần thẳng đứng: + Khối địa chất thứ nhất: phân bố khoảng từ vị trí 55m đến 63m dọc theo tuyến đo, có điện trở suất thay đổi khoảng 107.19(.m) đến 332.32(.m) Khối GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 55 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý địa chất giải đoán gồm thành phần đá phiến sét, trộn lẫn sa thạch đất phù sa (có thể vận chuyển từ nơi khác đến trình sang lấp để nâng cao địa chất đây), với thành phần vật chất ta đặt móng cơng trình dân dụng địa chất Từ đường cong giải đoán, ta thấy khoảng 18.55(.m) đến 332.32(.m) điện trở suất thay đổi (theo lượng vào khoảng 100(.m)) khối địa chất có kết cấu tương đối ổn định + Khối địa chất thứ hai: phân bố khoảng từ vị trí 63m đến 69m, có điện trở suất thay đổi khoảng 18.55(.m) đến 144.92(.m) thành phần chủ yếu đất sét, đất phù sa dấu hiệu nước lớp sét khối địa chất này, đặt giếng khoan phạm vị khối địa chất dùng nước ngầm phục vụ cho xây dựng cơng trình đây, nhiên khối địa chất có kết cấu yếu đặt móng cơng trình khối địa chất phải có giải pháp hổ trợ Điều đáng ý phạm vi hai khối địa chất thứ thứ hai có diện nước ngầm, ta đặt hệ thống tiếp địa chống sét cho cơng trình + Khối địa chất thứ ba: phân bố khoảng từ vị trí 66m đến 72m, có điện trở suất thay đổi khoảng từ 35.55(.m) đến 280.64(.m) giải đoán gồm thành phần đất phù sa, đất sét, trộn lẫn đá phiến sét sa thạch Khối địa chất ổn định khối địa chất thứ hai có nước lớp sét, hai khối địa chất thứ hai thứ ba có dấu hiệu nước (nước khai thác để dùng sinh hoạt, theo giá trị điện trở suất đo nước khơng bị nhiễm phèn) + Khối địa chất thứ tư: Phân bố khoảng từ vị trí 71m đến 77m (dọc theo tuyến đo), có điện trở suất dao động khoảng 55.55(.m) đến 134.94(.m) thành phần gồm đất cát phù sa đất sét có chứa nước cao + Khối địa chất cuối cùng: Phân bố khoảng từ vị trí 77m đếm cuối tuyến gần cuối tuyến đo, có điện trở suất ổn định vào khoảng 51,38(.m), khối giải đoán chủ yếu lớp sét có chứa nước, mật độ chứa nước cao Trong phạm vi khu vực khả tìm thấy nước ngầm cao nước đánh giá không bị nhiễm phèn, khai thác để phục vụ sinh hoạt xây dựng công GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 56 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp trình Nhìn chung, qua giải đốn trên, khu vực địa chất nơi thành phần chủ yếu gồm đất cát phù sa, đất sét, trộn lẫn đá phiến sét sa thạch Đặc biệt khả chứa nước ngầm cao (nước đánh giá không bị nhiễm phèn) 4.4.3 Xử lý số liệu tuyến Nam – Bắc Bảng 4.2 Trình bày kết đo điện trở suất 15 điểm liệu theo hướng Nam – Bắc I (mA) ∆U (mV) ρ(Ω.m) Tọa độ điểm liệu X(m) 55 4.1 1.33 305.58 57 2.1 4.53 2032.03 59 2.9 390.26 61 0.87 163.91 63 4.7 0.83 166.35 65 5.7 0.53 87.59 67 5.8 0.27 43.85 69 6.1 0.7 108.10 71 5.8 0.53 86.08 10 73 2.5 0.37 139.42 11 75 3.3 1.1 314.00 12 77 3.2 0.67 197.23 13 79 2.7 0.23 80.24 14 81 3.6 0.43 112.52 15 83 3.7 1.2 305.51 Số điểm liệu đo GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 57 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp (Đường cong khảo sát theo hướng Nam-Băc) ρ(Ώ m) 2500.00 2032.03 2000.00 1500.00 1000.00 500.00 305.58 390.26 314.00 305.51 197.23 80.24 112.52 163.91166.35 139.42 87.59 43.85 108.1086.08 0.00 50 55 60 65 70 75 80 85 x(m) Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo NNNNam-Bắc (Đường cong khảo sát theo hướng Nam-Băc) ρ(Ώ m 2500.00 2000.00 2032.03 1500.00 1000.00 500.00 305.58 0.00 55 Nam 57 390.26 163.91 166.35 314.00 87.59 43.85108.1086.08139.42 197.23 305.51 59 61 63 65 80.24112.52 67 69 71 73 ρ 75 77 79 81 83 x(m) Bắc Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo Nam-Bắc không gian ba chiều GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 58 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý 4.4.4 Giải đoán kết kiến nghị tuyến Nam – Bắc Từ đường cong biểu diễn xử lý hình 4.4 4.5, ta thấy khoảng vị trí từ 55m đến 61m (ở độ sâu khoảng 20,93m) dọc theo tuyến đo xuất khối địa chất phân bố thẳng đứng gần thẳng đứng có điện trở suất dao động khoảng 305.58(.m) đến 2032.03(.m) giải đoán khối đất đá gồm thành phần đá phiến đá phiến sét trộn lẫn đất đá bazan Trong gần phạm vi khu vực địa chất này, xây dựng móng cơng trình ổn định Tuy nhiên, lắp đặt hệ thống tiếp địa chống sét khơng nên, khối địa chất có điện trở suất cao nên khả hấp thụ dòng điện sét đánh yếu nên dễ làm hư hỏng thiết bị điện cơng trình Tiếp theo dọc theo tuyến đo khoảng từ vị trí 61m đến 73m (cũng độ sâu khoảng 20,93m) khối địa chất phân bố thẳng đứng gần thẳng đứng có điện trở suất thay đổi khoảng 163.91(.m) đến 43.85(.m), thành phần vật chất gồm đất đá sa thạch trộn lẫn đất cát phù sa phân bố gần vị trí 61m (dọc theo tuyến đo) Đặt biệt từ vị trí từ 65m đến 71m điện trở suất khối địa chất dao động khoảng 43(.m) đến 86.08(.m), lớp sét kẹp sát có diện nước ngầm lớp sét này, đặt mũi khoan khu vực lấy nước ngầm để phục vụ cho việc xây dựng công trình sở hạ tầng Về lâu dài phạm vi khu vực khơng nên đặt móng cơng trình xây dựng, đặt phải có giải pháp kỹ thuật hổ trợ thêm, khối địa chất có kết cấu yếu mềm Tiếp theo, khoảng từ vị trí 71m đến 79m (dọc theo tuyến đo) điện trở suất có xu hướng tăng lên dao động khoảng 86.08(.m) đến 314.00(.m), theo giải đoán khối địa chất có cấu trúc phân bố theo phương thẳng đứng gần thẳng đứng thành phần vật chất chủ yếu đá phiến sét đất cát sa thạch, khối địa chất có cấu trúc tương đối ổn đinh, nên phạm vi khu vực đặt móng xây dựng sở hạ tầng Cuối cùng, phạm vi khoảng từ 79m đến 85m điện trở suất thay đổi từ 80.24(.m) đến 305.51(.m), khối địa chất giải đoán gồm thành phần GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 59 Khóa luận tốt nghiệp Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý đất đá sét, sa thạch, cát phù sa có chứa nước phân bố chủ yếu vị trí 79m đến 81m dọc theo tuyến đo Nếu đặt mũi khoan vị trí sử dụng nguồn nước ngầm khu vực này, đặt biệt vị trí 83m đường cong cho thấy điện trở suất có xu hướng tiếp tục tăng lên, điều chứng tỏ khối địa chất kéo dài cuối tuyến đo, khu vực có cấu trúc địa chất tương đối ổn định Như vậy, qua giải đoán ta thấy khu vực địa chất hình thành khoảng bốn đới phân chia cục (có ranh giới phân chia vị trí 50m đến 61m, 61m đến 73m, 73m đến 79m, 79m đến cuối tuyến đo), đới có cấu trúc phân bố thẳng đứng gần thẳng đứng liên kết với chặt chẽ Nhìn chung đới địa chất đầu tuyến đo cuối tuyến đo có cấu trúc ổn định so với đới (ở trung tâm khu vực địa chất) Do đó, để có tính ổn định xây dựng cơng trình dân dụng nơi móng cơng trình nên đặt đới địa chất có kết cấu ổn định (phân bố khu vực đầu tuyến cuối tuyến đo) Còn muốn dùng nước ngầm phục vụ cho xây dựng cơng trình đặt giếng khoan đới địa chất phân bố trung tâm khu vực (giữa tuyến đo) GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 60 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp C PHẦN KẾT LUẬN Với mục đích nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp đo mặt cắt điện xác định ranh giới phân chia cục địa chất khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa, phục vụ cho việc xây dựng móng cơng trình khu vực này” Từ đó: Qua việc nghiên cứu đề tài thực cơng việc như: - Trình bày tổng quan sở vật lý – địa chất thăm dò điện Trong đó, nêu lên tính chất dẫn điện yếu tố ảnh hưởng đến dẫn điện vật chất mặt đất - Tổng quan lý thuyết phương pháp đo mặt cắt điện, phương pháp đo thực nghiệm đánh giá độ nhạy thiết bị Wenner-Schlumberger - Chúng tơi hồn thiện qui trình đo đạc thực tế phương pháp đo mặt cắt điện với việc sử dụng hệ thiết bị Wenner-Schlumberger - Qua đo đạc cho ta thấy phương pháp mặt cắt điện cho biết dáng điệu điện trở suất trường điện đất đá môi trường địa chất dọc theo tuyến đo, từ biết thơng tin phân bố cấu trúc địa chất theo phương thẳng đứng dọc theo tuyến đo phân chia cục địa chất nơi Trên sở đó, đưa giải đốn dự báo tổng thể, tương đối xác mơi trường địa chất đây, nhằm phục vụ cho việc xây dựng cơng trình sở hạ tầng Ngoài ra, phương pháp mặt cắt điện có thiết bị gọn nhẹ, dễ thao tác thu thập số liệu, giá thành khảo sát thấp so với tổ hợp phương pháp địa vật lý khác, cần nghiên cứu triển khai nhiều khảo sát địa chất nước ta GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 61 Lớp 09CVL – Khoa Vật Lý Khóa luận tốt nghiệp 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] Lương Văn Thọ, Tài liệu Giáo trình Thăm Dị Điện [3] Nguyễn Đức Tiến, Giáo trình Địa Vật lý đại cương, NXB đại học quốc gia T.p Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Thành Vấn, Nguyễn Kim Đính (2004), Điện từ, NXB đại học quốc gia T.p Hồ Chí Minh B Tiếng Anh [5] Le Ngoc Thanh, Nguyen Thanh Van (2005), “Application of geophysical methods to study the inhomogeneity of electric conductivity in geoenvironment, intemational conference on deltas ”, geological Modeling and Management, Ho Chi Minh city, Vietnam [6] Le Ngoc Thanh, Nguyen Thanh Van (2004), “Application of geophysical methods to study geologycal structures of Mekong river bank to determine the weak zones capable of erosion ” Proceeding of International Symposium on Shallow Geology and geophysics, Ha Noi,April 12-14,2004 [7] Loke M.H and Barker R.D (1995), Improvements to the Zohdy method for the inversion of resistivity sounding and pseudesection data, computer and Geosciences,(Vol21,No.2), pp 321-322 [8] Loke M.H and Barker R.D (1996), Rabid least squares inversion of apparent resistivity pseudesection by a quasi-Newton method, Geological prospecting 44, pp 131-152 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Nguyễn Thị Cẩm Thu Trang 62 ... phía sau giảng đường H1 Trường Đại học Bách khoa - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khu vực địa chất phía sau giảng đường H1 Trường Đại học Bách khoa theo hướng Đông -Tây, lấy liệu đối tượng nghiên. .. Vật Lý cắt điện xác định ranh giới phân chia cục theo hướng Đông -Tây địa chất khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa, phục vụ cho việc xây dựng móng cơng trình khu vực này”... sát (theo phương ngang gần nằm ngang) theo hướng Đông -Tây, với độ sâu nghiên cứu xác định địa chất khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng - Xác định phân bố cấu trúc phân