Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp đo mặt cắt điện trong xác định ranh giới phân chia cục bộ theo hướng nam bắc của nền địa chất

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 MẶT CẮT ĐIỆN TRONG XÁC ĐỊNH RANH GIỚI PHÂN CHIA CỤC BỘ THEO HƯỚNG NAM – BẮC CỦA NỀN ĐỊA CHẤT TẠI KHU VỰC PHÁI SAU GIẢNG ĐƯỜNG H1 CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG, 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: Văn Thị Hiền Đà Nẵng, tháng 5/2013 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý MỤC LỤC A MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài ……………………………………………………………… 2 Đối tượng nghiên cứu ………………………………………………………… 3 Mục đích đề tài………………………………………………………………4 Nhiệm vụ nghiên cứu…………………………………………………………….4 Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………………… Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài ………………………………… Bố cục luận văn …………………………………………………………… B NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ ĐỊA CHẤT – VẬT LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DỊ ĐIỆN 1.1 Tính chất dẫn điên 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 khống hóa nước ngầm 1.2.5 Kiến trúc bên của đất đá 1.2.6 Nhiệt độ áp suất 10 1.3 Các tham số điện từ khác 14 1.3.1 Độ điện thẩm độ từ thẩm μ 14 1.3.1.1 Độ điện thẩm ε 14 1.3.1.2 Độ từ thẩm μ 15 1.3.2 Hoạt tính điện hóa 15 1.3.2.1 Hoạt tính khuếch tán hấp thụ 15 1.3.2.2 Hoạt tính ngấm học 16 1.3.2.3 Hoạt tính oxy hóa khử 16 1.3.3 Độ phân cực η 17 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý CHƯƠNG 2: LÍ THUYẾt PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT ĐIỆN 2.1 Điện cực từ trường điện cực không gian đồng 19 2.1.1 Điện cực cầu 19 2.1.2 Điện cực bán cầu 20 2.2 Từ trường hệ điện cực không gian đồng 20 2.3 Hệ số thiết bị 21 2.4 Điện trở suất biểu kiến 23 2.5 Các cấu hình thiết bị sử dụng thăm dị điện 24 2.6 Phân bố điện trường không đổi môi trường bất đồng theo phương ngang Phương pháp mặt cách điện 24 2.6.1 Điện trường mơi trường có mặt phân chia thẳng đứng 25 2.6.1.1 Bài toán sở 25 2.6.1.2 Điện trở suất biều kiến đo mặt cắt điện 25 2.6.2 Phương pháp đo mặt cắt điện 27 CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU ĐỘ NHẠY, LỰA CHỌN CẤU HÌNH THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH ĐO 3.1 Đạo hàm Frechet cho môi trường không gian đồng 29 3.2 Hàm độ nhạy 1D- chiều sâu khảo sát 31 3.3 Thiết bị Wenner-Schlumberger 32 3.3.1 Độ nhạy 35 3.3.2 Bảng thiết bị đo 37 3.4 Thiết bị đo đạc 39 3.5 Quy trình đo đạc thiết bị Wenner- Schlumberger 39 CHƯƠNG 4.XỬ LÍ SỐ LIỆU VÀ GIẢI ĐỐN KẾT QUẢ 4.1 Xử lí số liệu kết 42 4.1.1 Số liệu đo 42 4.1.2 Xử lí số liệu 43 4.1.3 Giải đoán kết kiến nghị 44 4.2 Xử lý số liệu kết tuyến đo Đông – Tây 45 4.2.1 Số liệu đo 45 4.2.2 Xử lý số liệu đo 46 4.2.3 Giải đoán kết kiến nghị tuyến đo Đông –Tây 47 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp C Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý KẾT LUẬN DANH MỤC BẢNG 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 13 Bảng 3.1 Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho thiết bị khác (Ater Adward, 977 34 Bảng 3.2 Bảng thiết bị 38 Bảng 4.1 Kết tuyến đo bắc – nam 42 Bảng 4.3 Kết tuyến đo đông – tây 46 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ Hình 2.1 Cấu hình thiết bị bốn cực 22 Hình 2.2 Cấu hình thiết bị lưỡng cực 22 Hình 2.3 Các cấu hình thiết bị sử dụng thăm dị điện hệ số thiết bị chúng 24 Hình 3.1 Thiết bị Pole-Pole với điện cực dòng điểm gốc điện cực cách khoảng “a” mặt mơi trường 29 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 xanh) gấp lần chiều sâu có độ nhạy cực đại (mũi tên đỏ) b) Hàm độ nhạy chiều sâu trung bình khảo sats thiết bị Wenner 32 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 36 Hình 3.4 So sánh 1) cấu hình điện cực 2) dạng điểm liệu, cho hai cấu hình thiết bị Wenner Wenner- Schlumberger 37 Hình 3.5 Quy trình đo đạc phương pháp mặt cắt điện cho cấu hình thiết bị Wenner-Schlumberger với a = 10m, n = 40 Hình 3.6 Máy đo điện, số điện cực cáp sử dụng để đo đạc 40 Hình 3.7 Một buổi đo đạc ngồi thực địa 41 Hình 3.8 Tuyến khảo sát nhìn hướng Bắc – Nam 41 Hình 3.9 Tuyến khảo sát nhìn hướng Đơng – Tây 41 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý Hình 3.10 Vị trí đo khu vực phía sau giảng đường H1 trường Đại học Bách Khoa 41 Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo Nam – Bắc 43 Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo Nam – Bắc không gian ba chiều 44 Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất theo vị trí dọc hướng Đơng – Tây : a) nhìn mặt phẳng , b) không gian ba chiều) 47 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) + ρt(Ω.m): Điện trở suất theo phương phân lớp (ngang) + ρx : Điện trở suất theo phương x + ρy: Điện trở suất theo phương y + ρ z: Điện trở suất theo phương z + 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 + 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 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý LỜI CẢM ƠN Trong trình làm đề tài, em xin chân thành cảm ơn dẫn nhiệt tình Thầy giáo Thạc sĩ-Lương Văn Thọ giúp em hồn thành đề tài khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Vật lý tận tình dạy dỗ em q trình học mơn đại cương chun 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 Văn Thị Hiền GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý 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 thông tin cần thiết để có biện pháp thích hợp phịng tránh giảm thiểu đáng kể thiệt hại biến cố tự nhiên nhân sinh như: sạt lở, động đất, rò rỉ phóng xạ yếu tố mơi 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 mơi 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 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 : thăm dò địa chấn, thăm dị từ, thăm dị trọng lực, phương pháp phóng xạ, hay GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý thăm dò 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 đinh 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 mơi trường bên mặt đất Phương pháp thăm dị 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 rẻ khảo sát địa chất cơng trình ,nhằm đưa thông số ranh giới phân chia cục bộ,các 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, tồn 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 cắt điện xác định ranh giới phân chia cục theo hướng Nam-Bắc địa chất khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, phục vụ cho việc xây dựng móng cơng trình khu vực này” Đối tượng phạm vi nghiên cứu: GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu thay đổi tham số điện trở suất theo phương ngang đối tượng địa chất khu vực 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, lấy liệu đối tượng vào hai buổi sáng chiều vào thời điểm thích hợp Mục đích đề tài: - Từ nhìn đầy đủ lý thuyết phương pháp mặt cắt điện, nghiên cứu sử dụng cấu hình thiết bị thích hợp đo mặt cắt điện - Thực đo mặt cắt điện để khảo sát thay đổi điện trở suất theo tuyến khảo sát (theo phương ngang gần nằm ngang), với độ sâu nghiên cứu xác định địa chất khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng - Mục tiêu xác đinh phân bố cấu trúc phân chia cục theo phương ngang môi trường bên mặt đất cách thực phép đo đạc giá trị điện trở suất biểu kiến môi trường bên mặt đất khu vực địa chất phía sau giảng đường H1 theo hướng Nam-Bắc Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Nhiệm vụ nghiên cứu: + Thứ nhất: Trình bày tổng quan sở vật lý – địa chất thăm dị điện Trong đó, nêu lên tính chất dẫn điện yếu tố ảnh hưởng đến dẫn điện vật chất mặt đất Dẫn biểu thức quan trọng thăm dò điện, biểu thức phân bố điện bề mặt môi trường phân lớp ngang nguồn dòng phát điểm nằm bề mặt mơi trường phân lớp ngang + Thứ hai: Tổng quan lý thuyết phương pháp đo mặt cắt điện.Từ đó, nghiên cứu sử dụng cấu hình thiết bị thích hợp đo mặt cắt điện + Thứ ba: Trình bày thiết bị máy móc quy trình đo đạc, thu thập số liệu thực địa Trong có giới thiệu thiết bị sử dụng, đánh giá độ nhạy thiết bị quy trình đo đạc ngồi thực địa hệ thiết bị WennerSchlumberger + Thứ tư: Xử lý số liệu thu thập, phân tích luận giải thay đổi điện trở suất theo tuyến khảo sát (theo phương nằm ngang gần nằm ngang) xác định ranh GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý giới phân chia cục cấu trúc địa chất khu vực phía sau giảng đường H theo hướng Nam-Bắc Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng.Từ rút đánh giá thực tiễn Phương pháp nghiên cứu: + Nghiên cứu tổng quan lý thuyết sở địa chất-vật lý thăm dò điện, lý thuyết mặt cắt điện + Nghiên cứu thực nghiệm: nghiên cứu thực địa, nghiên cứu cấu hình thiết bị đo thích hợp, quy trình đo đạc thực nghiệm, thực phép đo đạc giá trị điện trở suất biểu kiến mơi trường bên mặt đất khu vực phía sau giảng đường H1 theo hướng Nam-Bắc Trường Đại Học Bách Khoa Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài: + Tổng quan hóa, cho ta nhìn bao quát sở phương pháp thăm dị điện + Trình bày quy trình đo đạc thu thập số liệu thực địa phương pháp đo mặt cắt điện + Đánh giá độ nhạy thiết bị sử dụng phương pháp đo mặt cắt điện, từ lựa chọn cấu hình thiết bị phù hợp với đối tượng nghiên cứu nhằm đem lại kết tốt cho khảo sát + Đưa kết giải đoán phân chia cục đặc điểm cấu trúc địa chất phân chia cục địa chất khu vực phía sau giảng đường H1 trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, nhằm phục vụ cho việc xây dựng móng cơng trình dân dụng Bố cục luận văn: - Phần mở đầu: Gồm trang giới thiệu chung luận văn - Phần nội dung: chương + Chương 1: Tổng quan sở vật lý – địa chất thăm dò điện + Chương 2: Tổng quan lý thuyết phương pháp đo mặt cắt điện + Chương 3: Đưa cấu hình thiết bị, đánh giá độ nhạy quy trình đo đạc thiết bị sử dụng phương pháp đo mặt cắt điện + Chương 4: Xử lý số liệu nhận xét - Phần kết luận: GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý Hình 3.4 biểu diễn mơ hình điểm liệu mặt cắt giả định cho thiết bị Wenner Wenner-Schlumberger Thiết bị Wenner-Schlumberger có mức độ bao phủ ngang khác so với thiết bị Wenner Đối với thiết bị wenner, mức liệu sâu điểm liệu so với mức độ sâu nó, thiết bị Wenner-Schlumberger hai điểm liệu mức độ bao phủ ngang rộng so với thiết bị Wenner, hẹp so với thiết bị lưỡng cực 3.3.2 Bảng thiết bị đo Trên sở đánh giá độ nhạy cấu hình thiết bị Wenner-Schlumberger cho thấy thiết bị nhạy với cấu trúc phân bố ngang n nhỏ nhạy cấu trúc thẳng đứng n lớn, điều linh hoạt phương pháp mặt cắt điện dùng để xác định cấu trúc phân bố thẳng đứng khảo sát cấu trúc địa chất phân chia cục theo phương thẳng đứng chúng tơi chọn cấu hình đo đạc thực nghiệm với thông số: - Khoảng cách điện cực a = 10m - Thừa số n = - Chiều sâu khảo sát Ze = 20.93m - Tổng chiều dài thiết bị L = 110m GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 37 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý - Chiều dài tuyến đo A = 140m - Bước nhảy điểm liệu dọc theo tuyến đo : 2m - Hệ số thiết bị k = 3.14* n* ( n+1 )* a = 942m - Sơ đồ cấu hình thiết bị đo: C1 + P1 na +I P2 a C2 na -I O Bảng 3.2: Bảng thiết bị đo Tọa độ Khoảng điểm liệu cách điện X(m) cực a(m) 55 Số điểm liệu dọc Thừa số Hệ số thiết n bị k 10 942 57 10 942 59 10 942 61 10 942 63 10 942 65 10 942 67 10 942 69 10 942 71 10 942 10 73 10 942 11 75 10 942 12 77 10 942 13 79 10 942 14 81 10 942 15 83 10 942 theo tuyến đo 3.4 Thiết bị đo đạc: GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 38 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý  Điện cực: thiết bị dẫn điện dùng để đưa dòng điện nhân tạo từ nguồn phát vào đất đá thơng qua dây dẫn điện dẫn dịng điện sinh đất đá tới máy đo điện Trong thăm dị điện, có loại điện cực : điện cực phát điện cực thu Điện cực phát thường làm sắt, điện cực thu thường làm đồng (Cu) chì (Pb)  Máy đo điện: máy Diapir E, Diapir 10R, Hungari sản xuất  Các thiết bị bổ trợ: cuộn cáp,búa, dây điện,…  Sử dụng nguồn 150V 3.5 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 cơng 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 phát hiệu điện thu 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 Đối với điểm đo đầu tiên, cặp điện cực phát 56, cặp điện cực thu GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 39 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý 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 (m tổng số điện cực dọc theo tuyến đo) 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 53 a1 1 a =5 a=10m naa C2 5a 1 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 3.5: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: Hình 3.6: Máy đo điện, số điện cực cuộn cáp sử dụng để đo đạc thu thập số liệu GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 40 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý Hình 3.7: Một buổi đo đạc thu thập số liệu thực địa Nam Bắc Đơn g Tây Hình 3.8: Tuyến khảo sát nhìn hướng Nam-Bắc Hình 3.9: Tuyến khảo sát nhìn hướng Đơng - Tây Hình 3.10: Vị trí điểm đo khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 41 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý CHƯƠNG XỬ LÝ SỚ LIỆU VÀ GIẢI ĐỐN KẾT QUẢ 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 rẻ khảo sát địa chất cơng trình, nhằm đưa thơng số ranh giới phân chia cục bộ, đới dập vỡ,… địa chất cần thiết việc xây dựng móng cơng trình, nhằm nâng cao tính ổn định móng cơng trình,… Từ thơng tin ban đầu, nghiên cứu sử dụng cấu hình thiết bị Wenner-Schlumberger đo mặt cắt điện, thực đo mặt cắt điện để khảo sát thay đổi điện trở suất theo tuyến khảo sát, với độ sâu nghiên cứu xác định địa chất khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa 4.1 Xử lý số liệu kết tuyến đo Bắc – Nam 4.1.1 Số liệu đo Tiến hành đo đạc thực nghiệm theo quy trình trình bày mục 3.5, chọn tuyến đo, triển khai hệ thống đo, loại bỏ yếu tố nhiễu trình lấy liệu liên tục vịng hai tuần theo hướng bắc-nam thể qua bảng sau: Số điểm liệu đo 10 11 12 13 14 15 Tọa độ điểm liệu X(m) I (mA) ∆U (mV) 55 4.1 57 2.1 59 61 63 4.7 65 5.7 67 5.8 69 6.1 71 5.8 73 2.5 75 3.3 77 3.2 79 2.7 81 3.6 83 3.7 Bảng 4.1: Kết tuyến đo nam - bắc GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền 1.33 4.53 2.9 0.87 0.83 0.53 0.27 0.7 0.53 0.37 1.1 0.67 0.23 0.43 1.2 ρ(Ω.m) 305.58 2032.03 390.26 163.91 166.35 87.59 43.85 108.10 86.08 139.42 314.00 197.23 80.24 112.52 305.51 Trang 42 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý Do điều kiện khách quan, chiều dài tuyến đo 140m (gần chiều dài đối tượng địa chất) 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 4.1.2 Xử lý số liệu: Để phản ánh 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 Do mang tính biểu diễn, chúng tơi sử dụng phầm mềm Excel để sử lý số liệu vẽ theo kết sau: (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 4.1: Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo Nam-Bắc GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 43 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý (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 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 4.2: Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo Nam-Bắc khơng gian ba chiều 4.1.3 Giải đốn kết kiến nghị tuyến đo nam - bắc Từ đường cong biểu diễn xử lý hình 4.1 4.2 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 GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 44 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý 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 cơng 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 đốn 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 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) 4.2 Xử lý số liệu kết tuyến đo Đông - Tây 4.2.1 Số liệu đo: GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 45 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý Triển khai đo đạc thực nghiệm theo quy trình trình bày phần Vì điều kiện khách quan, chiều dài tuyến đo 140m (gần chiều dài đối tượng địa chất) 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: Tọa độ STT điểm I (mA) ∆U (mV) ρ(Ω.m) liệu ( ) .m X(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 Bảng 4.2 Kết tuyến đo Đông - Tây 4.2.2 Xử lý số liệu đo Đường cong biểu diễn thay đổi điện trở suất dọc theo tuyến đo cho biết thông tin phân chia cục đối tượng địa chất theo phương ngang , chúng tơi sử dụng phầm mềm Excell để sử lý số liệu vẽ theo kết quả: GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 46 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý 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 80 a) 85 x(m) ρ(.m) 350.00 332.32 300.00 280.64 250.00 200.00 200.43 150.00 141.30 144.92 100.00 107.19 134.94 50.00 0.00 Đông 18.55 35.55 67.51 55.5551.3862.806 8.93 52.33 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 x(m) ρ b) Tây Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn thay đổi điện trở suất theo vị trí dọc hướng Đơng – Tây : a) nhìn mặt phẳng , b) khơng gian ba chiều) 4.2.3 Giải đoán kết kiến nghị: 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: Văn Thị Hiền Trang 47 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 thư 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 đinh vào khoảng 58.20(.m), khối giải đoán chủ yếu lớp sét có chứa nước, mật độ chứa nước cao Trong phạm vị khu vực khả tìm thấy nước ngầm cao nước đánh giá không bị nhiễm phèn, khai thác để phục vụ sinh hoạt xây dựng cơng trình Nhìn chung, qua giải đốn trên, khu vực địa chất nơi thành phần GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 48 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý 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) GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 49 Khóa luận tốt nghiệp Lớp: 09CVL – Khoa Vật Lý C KẾT LUẬN Như đề tài thực công việc đề ra: + Trình bày tổng quan sở vật lý – địa chất thăm dò điện: nêu lên tính chất dẫn điện yếu tố ảnh hưởng đến dẫn điện vật chất mặt đất Dẫn biểu thức quan trọng thăm dị điện, biểu thức phân bố điện bề mặt môi trường phân lớp ngang nguồn dòng phát điểm nằm bề mặt môi trường phân lớp ngang + Tổng quan lý thuyết phương pháp đo mặt cắt điện.Từ đó, nghiên cứu sử dụng cấu hình thiết bị thích hợp đo mặt cắt điện + Trình bày thiết bị máy móc quy trình đo đạc, thu thập số liệu ngồi thực địa Trong có giới thiệu thiết bị sử dụng, đánh giá độ nhạy thiết bị quy trình đo đạc ngồi thực địa hệ thiết bị Wenner-Schlumberger + Trình bày thiết bị máy móc quy trình đo đạc, thu thập số liệu ngồi thực địa Trong có giới thiệu thiết bị sử dụng, đánh giá độ nhạy thiết bị quy trình đo đạc ngồi thực địa hệ thiết bị Wenner-Schlumberger + Tiến hành thực nghiệm khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa Phân tích, xử lý số liệu thu thập, luận giải thay đổi điện trở suất theo tuyến khảo sát xác định ranh giới phân chia cục cấu trúc địa chất khu vực phía sau giảng đường H1 Trường Đại Học Bách Khoa.Từ rút đánh giá thực tiễn phục vụ cho việc xây dựng cơng trình dân dụng sở hạ tầng Tuy nhiên, điều kiện khách quan (do phạm vi đối tượng địa chất không lớn) số điểm liệu lấy cịn hạn chế, để có nhìn đầy đủ bao quát cần thực thêm khảo sát đo sâu điện, ảnh điện hai chiều khoang thăm dò để bổ xung hổ trợ thêm cho phương pháp 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 nửa khảo sát địa chất nước ta GVHD: Th.S Lương Văn Thọ SVTH: Văn Thị Hiền Trang 50 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 Ngọc Thu (2006), Phương pháp thăm dị điện 2D, Liên đồn Bản đồ Địa chất Miền Nam [3] Nguyễn Thành Vấn, Nguyễn Kim Đính (2004), Điện từ, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 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 (2005), “Application of geophysical methods to study the inhomogeneity of electric conductivity in geoenvironment, international conference on deltas (Mekong venue)”, Geological Modeling and Management, Ho Chi Minh city, Vietnam ... 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 cắt điện xác định ranh giới phân chia. .. nhằm nâng cao chất lượng cơng trình,… Đo mặt cắt điện phương pháp hiệu giá thành rẻ khảo sát địa chất cơng trình ,nhằm đưa thông số ranh giới phân chia cục bộ, các đới đập vỡ,… .của địa chất cần thiết... 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