Ứng dụng phương pháp phân tích sóng mặt đa kênh trong khảo sát tầng nông khu vực phía đông thành phố hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN NHẬT KIM NGÂN ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SĨNG MẶT ĐA KÊNH TRONG KHẢO SÁT TẦNG NƠNG KHU VỰC PHÍA ĐƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ TP HỒ CHÍ MINH, 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN NHẬT KIM NGÂN ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SĨNG MẶT ĐA KÊNH TRONG KHẢO SÁT TẦNG NƠNG KHU VỰC PHÍA ĐƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngành: Vật lý Địa cầu Mã số ngành: 62 44 01 11 Phản biện 1: PGS.TS Hoàng Thái Lan Phản biện 2: TS Nguyễn Thanh Sơn Phản biện 3: TS Nguyễn Xuân Thành Phản biện độc lập 1: PGS TS Nguyễn Văn Giảng Phản biện độc lập 2: TS Nguyễn Xuân Thành NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Đỗ Văn Lưu PGS TS Nguyễn Thành Vấn TP Hồ Chí Minh – Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các kết nêu luận án tơi tìm ra, chưa cơng bố cơng trình khác Ký tên Nguyễn Nhật Kim Ngân i LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến TS Đỗ Văn Lưu PGS TS Nguyễn Thành Vấn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ khuyến khích tơi hồn thành đề tài nghiên cứu Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn đến Q Thầy, Q Cơ Chú, Anh Chị Em, Bạn bè thuộc Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Nam ln hết lịng giúp đỡ trình đo đạc thu thập số liệu Bên cạnh đó, tơi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến Q Thầy Cơ Đồng nghiệp Bộ mơn Vật lý Địa cầu, Ban chủ nhiệm Khoa Vật lý - Vật lý Kỹ thuật, Phòng Sau Đại học Nhà trường tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận án Cuối cùng, tơi xin gửi đến Gia đình Người thân lời yêu thương Xin tri ân gửi đến tất lời chúc hạnh phúc tốt đẹp ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt vi Danh mục bảng ix Danh mục hình vẽ, đồ thị x MỞ ĐẦU Chương – TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu giới nước 1.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 11 1.2 Kết luận chương 13 Chương – PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SĨNG MẶT ĐA KÊNH 2.1 Cơ sở lý thuyết 14 14 2.1.1 Sóng địa chấn 14 2.1.2 Sóng khối 14 2.1.3 Sóng mặt - Sóng Rayleigh 15 2.2 MASW chủ động thụ động 22 2.3 Đo đạc thực địa MASW 24 2.4 Phân tích số liệu MASW 28 2.4.1 Phân tích tán sắc sóng mặt xây dựng đường cong vận tốc pha 29 2.4.2 Bài toán ngược 41 2.5 Vai trò MASW khảo sát địa kỹ thuật 50 2.6 Kết luận chương 53 iii Chương – KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SĨNG MẶT ĐA KÊNH TẠI CÁC KHU VỰC KHẢO SÁT QUẬN 55 3.1 Đặc điểm địa lý địa chất quận 55 3.2 Khảo sát MASW dự án phát triển khu dân cư đường Tạ Hiện 56 3.2.1 Đo đạc thực địa MASW 57 3.2.2 Phân tích số liệu MASW 59 3.2.3 Kết MASW dự án phát triển khu dân cư đường Tạ Hiện 62 3.2.3.1 Mối tương quan VS SPT-N 62 3.2.3.2 Kết minh giải VS theo MASW 67 3.3 Khảo sát MASW dự án phát triển khu dân cư đường Vũ Tông Phan 74 3.3.1 Đo đạc thực địa MASW 75 3.3.2 Phân tích số liệu MASW 77 3.3.3 Kết MASW dự án phát triển khu dân cư đường Vũ Tông Phan 79 3.3.3.1 Kết minh giải VS theo MASW 79 3.3.3.2 So sánh kết 1D VS theo MASW hàm tương quan thực nghiệm 3.4 Kết luận chương 83 85 Chương – KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SĨNG MẶT ĐA KÊNH TẠI CÁC KHU VỰC KHẢO SÁT QUẬN 88 4.1 Đặc điểm địa lý địa chất quận 88 4.2 Khảo sát MASW dự án Samsung khu công nghệ cao 88 4.2.1 Đo đạc thực địa MASW 89 4.2.2 Phân tích số liệu MASW 92 4.2.3 Kết MASW dự án Samsung khu công nghệ cao 94 4.3 Khảo sát MASW dự án OneHub khu công nghệ cao 98 4.3.1 Đo đạc thực địa MASW 99 4.3.2 Phân tích số liệu MASW 102 iv 4.3.3 Kết MASW dự án OneHub khu công nghệ cao 103 4.3.3.1 Mối tương quan VS SPT-N 103 4.3.3.2 Kết minh giải VS theo MASW 107 4.4 Kết luận chương 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 PHỤ LỤC 142 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT MASW: Multichannel Analysis of Surface Wave (Phương pháp phân tích sóng mặt đa kênh) Active MASW: Active Multichannel Analysis of Surface Wave (Phương pháp phân tích sóng mặt đa kênh chủ động) Passive MASW: Passive Multichannel Analysis of Surface Wave (Phương pháp phân tích sóng mặt đa kênh thụ động) Combined active and passive MASW: Combined active and passive Multichannel Analysis of Surface Wave (Phương pháp phân tích sóng mặt đa kênh kết hợp chủ động thụ động) SASW: Spectral Analysis of Surface Wave (Phương pháp phân tích phổ sóng mặt) CSW: Continuous Surface Wave (Phương pháp đo sóng mặt liên tục) NEHRP: National Earthquake Hazards Reduction Program (Chương trình giảm thiểu rủi ro động đất quốc gia) SPT: Standard penetration test (Thí nghiệm đóng cọc xuyên tiêu chuẩn) SPT-N: Standard penetration test blow count (Số búa đập thí nghiệm đóng cọc xun tiêu chuẩn) SCPT: Standard cone penetration test (Thí nghiệm địa chấn xuyên tiêu chuẩn) TCXDVN 375: Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam 375 TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam ĐCCT: Địa chất cơng trình ĐCTV: Địa chất thủy văn u1, u2, u3: Các thành phần dịch chuyển theo phương x1, x2, x3 , : Hàm vô hướng c: Vận tốc pha sóng Rayleigh k: Số sóng : Bước sóng VS: Vận tốc truyền sóng ngang vi VP: Vận tốc truyền sóng dọc VS30: Vận tốc sóng ngang trung bình : Ứng suất : Hệ số Lame, mô đun biến dạng cắt : Hệ số Poisson f: Tần số (Hz) fG: Tần số tự nhiên geophone : Vận tốc góc z, Z: Độ sâu khảo sát E: Mô đun Young, lượng (động năng) nguồn địa chấn v: Vận tốc nguồn địa chấn L: Chiều dài hệ máy thu N: Tổng số máy thu sử dụng X: Khoảng cách thu nổ dx: Khoảng cách geophone T: Tổng thời gian ghi nhận tín hiệu băng ghi địa chấn dt: Bước lấy mẫu FFT: Phép biến đổi Fourier nhanh : Mật độ h: Bề dày J: Ma trận Jacobian s(t): Hàm số quét u(x, t): Băng ghi địa chấn ban đầu u(x, t) : Băng ghi địa chấn sau áp dụng phép tích chập với hàm số quét A(x, ): Thành phần biên độ P(x, ): Thành phần pha sóng NS: Số điểm lấy mẫu tập số liệu u norm (x, ) : Trường sóng tích chập chuẩn hóa vii : Căn bậc hai sai số tồn phương trung bình R: Hệ số xấp xỉ, độ lệch tương đối D: Độ lệch S: Độ lệch chuẩn viii ... HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN NHẬT KIM NGÂN ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SĨNG MẶT ĐA KÊNH TRONG KHẢO SÁT TẦNG NƠNG KHU VỰC PHÍA ĐƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngành: Vật lý Địa cầu Mã số ngành: 62... minh giải phương pháp phân tích sóng mặt đa kênh Luận điểm bảo vệ Nghiên cứu kỹ thuật đo đạc, phân tích khả ứng dụng phương pháp phân tích sóng mặt đa kênh để xác định vận tốc truyền sóng ngang... sâu rộng phương pháp MASW nhằm ứng dụng vào thực tế Việc nghiên cứu, tìm hiểu quy trình, kỹ thuật, phương pháp thi cơng, phân tích, xử lý minh giải phương pháp phân tích sóng mặt đa kênh điều