CHƢƠNG 2 : LỰA CHỌN HỆ CỰC ĐO HỢP LÝ
2.1. Đặc điểm vật lý mơ hình nghiên cứu
2.1.1. Đặc điểm điện trở suất của đất đá trong thân đê vùng nghiên cứu
Kết quả khảo sát địa chất trong vùng nghiên cứu cho thấy đất đắp đê trong hệ thống đê vùng nghiên cứu chủ yếu là đất bồi lắng c điện trở suất thấp. Kết quả giá trị điện trở suất của mẫu đo trong phịng thí nghiệm đƣợc thể hiện trong bảng 2.1 dƣới đây:
Bảng 2. 1: Các kết quả điện trở suất của mẫu đo trong phịng thí nghiệm
TT Mẫu đất
Giá trị điện trở
suất k(m) Số mẫu
1 Đê Tả Đuống - Hà Nội 30 - 44 6
2 Đê Tả Đuống - Bắc Ninh 54 - 68 6
3 Đê Tả Hồng - Hà Nội 35 - 39 6
4 Đê Trà Lý - Vũ Thƣ – Thái Bình 26 - 39 3 5 Đê sơng Luộc – Thái Bình 34 - 39 3 6 Đê sông Đào – Nam Định 15 - 25 6 7 Đê sông Hồng – Nam Định 12 - 27 18 8 Đê sông Đáy – Nam Định 14 - 24 6
2.1.2. Các đối tƣợng cơ bản trong thân đê vùng nghiên cứu
Trong thân đê tồn tại các đối tƣợng nhƣ sau:
- Vết nứt: Vết nứt do các biến động của tự nhiên trên thân đê tồn tại dọc hoặc ngang đê, các vết nứt này có thể dài từ 1 vài mét đến hàng trăm mét, rộng một vài mm đến hàng chục mm. Các vết nứt này thƣờng nằm sâu dƣới mặt đất vài chục cm hoặc nổi hẳn trên mặt đất, cắm sâu 2-3m so với mặt đất, đơi khi đến 4-5m.
mét, có chiều sâu tới mép trên 2 – 3 mét, thậm chí sâu đến 5-6m so với mặt đê, chiều dày từ 0,5-2m.
- Bất đồng nhất cục bộ: Các bất động nhất cục bộ gây ra bởi tổ mối, hay các cống cổ không sử dụng bị chôn vùi, đây là một trong những nguyên nhân gây thấm qua thân đê. Bất đồng nhất c kích thƣớc 0,4-1,5m(tổ mối) và 1-4m(cống) và nằm sâu 0,5-6m.
2.2. Tính tốn, lựa chọn hệ cực đo hợp lý cho đối tƣợng nghiên cứu bằng mơ hình
2.2.1. Tính tốn với mơ h nh vết nứt
Với mơ hình có dạng vết nứt, tơi tiến hành tính tốn với đối tƣợng vết nứt có chiều rộng (d) là 1m, vết nứt cắm sâu (D) 5.5m và nằm đứng. Đây là vết nứt rỗng chứa khơng khí nên c điện trở suất cao (n) là 1.000 m, nằm trong môi trƣờng vây quanh là đất đắp đê c điện trở suất (mt) 100m.
Hình 2.1: Mơ hình vết nứt h h
D
2.2.1.1. Hệ điện cực Dipole – Dipole
Trên tuyến tính lý thuyết, tiến hành tính với hệ điện cực Dipole – Dipole với a 1, n 8 trên phần mềm EarthImage 2D.
(a)
(b)
(c)
Hình 2.2: Tính lý thuyết vết nứt đứng bằng hệ cực Dipole-Dipole
a) là kết quả tín t uận; b) là kết quả giải ngược; c) là mơ n tín t uận
Hình 2. 2 là kết quả tính bằng hệ cực Dipole-Dipole trên mơ hình vết nứt thể hiện trong mặt cắt điện trở nhƣ sau: Kết quả tính thuận là hai dải dị thƣờng nghiêng, đối xứng qua điểm đỉnh, phía hƣớng cắm biểu hiện rõ nét hơn, khi vết nứt cắm đứng thì hai phía đều rõ nhƣ nhau. Từ kết quả trên ta c thể dựa vào để chỉ ra đỉnh của vết nứt.
2.2.1.2. Hệ điện cực Wenner
Trên tuyến tính lý thuyết, tiến hành tính với hệ điện cực Wenner trên phần mềm EarthImage 2D. (a) (b) ( c) Hình 2.3: Tính lý thuyết vết nứt đứng bằng hệ cƣc Wenner
a) là kết quả tín t uận; b) là kết quả giải ngược; c) là mơ n tín t uận
Hình 2. 3 là kết quả tính bằng hệ cực Wenner trên mơ hình vết nứt thể hiện trong mặt cắt điện trở nhƣ sau: Dị thƣờng c dạng ổ, c vị trí trùng với đỉnh vết nứt. Từ đ c thể rút ra nhận xét sau:
Với hệ cực Wenner c thể xác định đƣợc chính xác vị trí cũng nhƣ chiều sâu của vết nứt.
2.2.1.3. Hệ điện cực Schlumberger
Trên tuyến tính lý thuyết, tiến hành tính cho hệ điện cực Schlumberger có a=1, n=8 trên phần mềm EarthImage 2D.
(a)
(b)
(c) Hình 2.4: Tính lý thuyết của vết nứt đứng bằng hệ cực Schlumberger
a) là kết quả tín t uận; b) là kết quả giải ngược; c) là mô n tín t uận
Hình 2.4 là kết quả tính bằng hệ cực Schlumberger trên mơ hình vết nứt thể hiện trong mặt cắt điện trở nhƣ sau. Dị thƣờng điện trở cao c dạng ổ. Từ đ rút ra kết luận sau:
Với hệ cực Schlumberger c thể xác định đƣợc chính xác vị trí cũng nhƣ chiều sâu của vết nứt.
2.2.1.4. Nhận định kết quả
Đối với những đối tƣợng là vết nứt dị thƣờng thể hiện rõ hơn khi đo bằng hệ cực Dipole-Dipole.
2.2.2. Tính tốn với mơ h nh thấm, rị rỉ
Với mơ hình vết thấm, rị rỉ, tơi đã tiến hành thử nghiệm với mơ hình thấm dạng lớp kéo dài, cịn đối với thấm điểm tơi tiến hành tính cùng với bất đồng nhất cục bộ. Lớp thấm c chiều dày (d) là 1,5m, dài (D) là 12m và nằm sâu (h) 2m so với
mặt đất. Vùng thấm là đất mịn c điện trở (t) là 1000m, nằm trong môi trƣờng đất đắp đê c điện trở (mt) là 100m.
Hình 2.5: Mơ hình thấm, rị rỉ
2.2.2.1. Hệ điện cực Dipole-Dipole
Trên tuyến tính lý thuyết, tiến hành tính với hệ điện cực Dipole – Dipole với a=1, n=8 trên phần mềm EarthImage 2D.
(a)
(b)
(c)
Hình 2.6: Tính lý thuyết vùng thấm bằng hệ cực Dipole-Dipole
a) là kết quả tín t uận; b) là kết quả giải ngược; c) là mơ n tín t uận
Hình 2.6 là kết quả tính lý thuyết thể hiện khu vực thấm là vùng dị thƣờng điện trở cao, nhƣng trên kết quả tính ngƣợc (b) cho thấy vùng này c chiều dày lớn
h
D d
hơn chiều dày thực, khơng phù hợp với mơ hình đã đƣa ra nhƣ mơ hình tính thuận (c) và với hệ cực này không xác định đƣợc chiều dày của vùng thấm.
2.2.2.2. Hệ điện cực Wenner và Schlumberger
Trên tuyến đo tính lý thuyết, tiến hành tính cho hệ điện cực Wenner và Schlumberger trên phần mềm EarthImage 2D.
(a)
(b)
(c)
Hình 2.7: Tính lý thuyết vùng thấm bằng hệ cực Wenner
a) là kết quả tín t uận; b) là kết quả giải ngược; c) là mơ n tín t uận
(a)
(b)
(c)
Hình 2.8: Tính lý thuyết vùng thấm bằng hệ cực Schlumberger
a) là kết quả tín t uận; b) là kết quả giải ngược; c) là mơ n tín t uận
Hình 2.7 và hình 2.8 là kết quả tính lý thuyết vùng thấm bằng hệ cực Wenner và Schlumberger cho thấy cả 2 hệ cực này đều chỉ ra đƣợc chiều sâu mặt trên vùng thấm với kết quả tính ngƣợc (b) và chỉ ra khu vực thấm sát với mơ hình tính thuận (c).
2.2.2.3. Nhận định kết quả
Đối với những đối tƣợng là vùng thấm theo lớp, áp dụng các hệ cực đo Wenner và Schlumberger sẽ cho kết quả chính xác và phù hợp hơn.
2.2.3. Tính tốn với mô h nh bất đồng nhất cục bộ 2.2.3.1. Kết quả tính tốn
Trên tuyến tính lý thuyết, tiến hành tính cho hệ điện cực Dipole – Dipole, Wenner và Schlumberger bằng phần mềm EarthImage 2D với kích thƣớc đối tƣợng là hình chữ nhật c chiều dài là 5m, chiều rộng 4.5m nằm ở độ sâu 2m. Đối tƣợng c điện trở suất 1000 m, nằm trong môi trƣờng c điện trở suất 100 m.
(a)
(b)
(c)
Hình 2.9: Tính lý thuyết bất đồng nhất dạng khối bằng hệ cực Dipole – Dipole
a) là kết quả tín t uận; b) là kết quả giải ngược; c) là mơ n tín t uận
(a)
(b)
(c)
Hình 2.10: Tính lý thuyết bất đồng nhất dạng khối bằng hệ cực Wenner
(a)
(b)
(c)
Hình 2.11: Tính lý thuyết bất đồng nhất dạng khối bằng hệ cực Schlumberger
a) là kết quả tín t uận; b) là kết quả giải ngược; c) là mơ n tín t uận
Hình 2.9, 2.10, 2.11 là kết quả tính tốn bất đồng nhất dạng khối bằng 3 hệ cực với khoảng cách các cực (a 1) bằng 2/9 chiều rộng của đối tƣợng cho thấy với cả 3 hệ cực này đều chỉ ra dị thƣờng điện trở cao phản ánh khá chính xác vị trí bất đồng nhất với hình dạng và kích thƣớc dị thƣờng lớn hơn kích thƣớc thật của đối tƣợng. Tuy nhiên, hệ cực đo Schlumberger thể hiện đƣợc vị trí và chiều sâu của dị thƣờng chính xác hơn 2 hệ cực cịn lại.
2.2.3.2. Nhận định kết quả
Từ kết quả thu đƣợc trên mơ hình bất đồng nhất lựa chọn dùng hệ cực đo Schlumberger sẽ hợp lý hơn do kết quả tính tốn phản ánh tƣơng đối chính xác vị trí bất đồng nhất với hình dạng và kích thƣớc dị thƣờng gần bằng kích thƣớc thật của đối tƣợng.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ ÁP DỤNG THỰC TẾ 3.1. Khu vực và đối tƣợng nghiên cứu 3.1. Khu vực và đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng đƣợc nghiên cứu là đoạn K30+000-K30+400 đê Hữu Cầu thuộc địa phận xã Tam Giang, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh. Tồn huyện n Phong có diện tích tự nhiên 9.686 ha. Huyện đƣợc giới hạn:
- Phía Bắc huyện là sơng Cầu giáp với huyện Hiệp Hịa tỉnh Bắc Giang; - Phía Nam huyện là sông Ngũ Huyện Khê giáp Thị xã Từ Sơn;
- Phía Đơng giáp Thành phố Bắc Ninh;
- Phía Tây giáp với huyện S c Sơn và Đông Anh của Hà Nội. Đặc điểm địa h nh, địa chất
Do nằm trong vùng đồng bằng Sơng Hồng, nên nhìn chung các khu vực khảo sát thuộc hai tỉnh Hà Nội, Bắc Ninh c địa hình tƣơng đối bằng phẳng, màu mỡ, có nhiều sông hồ chảy qua, độ cao trung bình 3-10 m so với mực nƣớc biển, độ dốc bình quân khoảng 3 độ từ Tây sang Đơng. Nhìn chung địa hình rất thuận lợi cho việc phát triển giao thông, thuỷ lợi, xây dựng cơ sở hạ tầng…Địa chất khu vực dự án khá ổn định. Tuy nhiên đất đai phần lớn là phù sa mới nên cƣờng độ chịu tải của đất không cao. Khi đầu tƣ xây dựng hệ thống kết cấu hạ tầng đòi hỏi phải đầu tƣ hết sức nghiêm túc trong khâu xử lý nền móng.
Điều kiện khí tƣợng thủy văn
Khu vực khảo sát thuộc địa bàn tỉnh Bắc Ninh.
Các huyện Yên Phong, Lƣơng Tài thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa đơng bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4, mùa hè từ tháng 5 đến tháng 10. Đặc trƣng thời tiết là nóng ẩm và mƣa nhiều.
- Nhiệt độ:
Tỉnh Bắc Ninh nói chung và huyện Yên Phong, Lƣơng Tài n i riêng c nền nhiệt độ khá cao, nhiệt độ trung bình năm khoảng 230C. Nhiệt độ lớn nhất quan trắc đƣợc tại trạm Bắc Ninh là 39,70C vào ngày 20/07/2001. Nhiệt độ thấp nhất quan trắc đƣợc tại trạm Bắc Ninh là 2,80C vào ngày 30/07/1975. Chênh lệch giữa nhiệt
- Chế độ gió:
Hƣớng gió thịnh hành trong vùng vào mùa hè là gió Nam và Đơng Nam, cịn vào mùa đơng hƣớng gió thịnh hành là gi mùa Đơng Bắc. Tốc độ gió trung bình trong vùng vào khoảng 2 m/s. Tốc độ gió lớn nhất quan trắc đƣợc tại trạm Bắc Ninh là 33m/s hƣớng Tây Nam xuất hiện ngày 11/08/1972.
- Chế độ mƣa:
+ Mưa năm
Mùa mƣa thƣờng bắt đầu vào tháng 5 và kết thúc vào tháng 10. Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 và kết thúc vào tháng 4 năm sau. Lƣợng mƣa trong 6 tháng mùa mƣa chiếm 84 ÷ 85% tổng lƣợng mƣa năm cịn lại 6 tháng mùa khơ lƣợng mƣa chỉ từ 15 ÷ 16% tổng lƣợng mƣa năm.
Tháng mƣa nhiều nhất là tháng 7 và tháng 8, tổng lƣợng mƣa hai tháng này chiếm khoảng 35% tổng lƣợng mƣa năm, lƣợng mƣa tháng của các tháng này đều từ 200 ÷ 300 mm/tháng số ngày mƣa lên tới 15 ÷ 20 ngày, trong đ c tới 9, 10 ngày mƣa c mƣa dông với tổng lƣơng mƣa đáng kể, thƣờng gây úng. Hai tháng ít mƣa nhất đ là tháng 12 và tháng 1, tổng lƣợng mƣa hai tháng này chỉ chiếm 0,9 ÷ 1,5% tổng mƣa năm, thậm chí có nhiều tháng khơng mƣa gây ra tình trạng hạn hán nghiêm trọng. Lƣợng mƣa năm trong vùng biến động không lớn, hệ số biến động mƣa năm chỉ từ 0,19 ÷ 0,23.
+ Mưa lớn thời đoạn ngắn
Mƣa lớn là nguyên nhân sinh ra lũ lụt sơng ngịi và x i mịn trên lƣu vực, làm ảnh hƣởng không nhỏ đến cuộc sống, sản xuất và giao thông...Mƣa lớn thƣờng do tác động của bão, áp thấp nhiệt đới hay hội tụ nhiệt đới gây ra.
Theo kết quả thống kê tổng lƣợng mƣa 1, 3, 5, 7 ngày lớn nhất trong toàn liệt đã quan trắc đƣợc tại trạm Quế Võ trong huyện và trạm Bắc Ninh ở lân cận, cho thấy tại huyện Quế Võ trận mƣa lịch sử 5 ÷ 7 ngày lớn nhất xuất hiện vào 17-23/07/1980 với lƣợng mƣa 7 ngày lớn nhất đạt 401,9 mm tƣơng ứng với tần suất 1,96%; nhƣng
vùng lân cận tại trạm Bắc Ninh thì lại xuất hiện từ ngày 28/09-04/10/1989 tổng lƣợng mƣa 7 ngày lớn nhất là 601mm tƣơng ứng với tần suất P = 0,58%.
- Thủy văn, sông ngịi
Huyện n Phong có hệ thống sơng ngịi khá dày đặc, mật độ lƣới sơng cao, trung bình từ 1-1,2 km/km2 và gần nhƣ 3 mặt đều có sơng là ranh giới với các huyện, phía Bắc có sơng Cầu là ranh giới với huyện Hiệp Hịa tỉnh Bắc Giang, phía Nam có sơng Ngũ Huyện Khê là ranh giới với huyện Từ Sơn, phía Tây c sơng Cà Lồ là ranh giới với huyện S c Sơn thành phố Hà Nội, phía Đơng c ranh giới với Thành phố Bắc Ninh.
Đặc điểm đối tƣợng khảo sát
Đê Hữu Cầu, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh
Chiều dài của đê là 20,6 Km cao trình mặt đê từ +(9,5 ÷ 9.7). Đoạn từ K28+860 ÷ K48+800 đã đƣợc hồn thiện mặt cắt và cứng hoá mặt đê, c chiều rộng mặt đê bê tông là 5m, lề mỗi bên là 0.5m, mái phía sơng đạt 2 mái phía đồng đạt đồng 3. Qua kiểm tra tồn tuyến đê vẫn ổn định.
Có hiện tƣợng lún nứt, gãy vỡ một số tấm bê tông mặt đê cụ thể là: Tại K28+860 bê tông mặt đê bị nứt vỡ 15m, tại K29+590 nứt vỡ 20m, tại K30+660 nứt vỡ 5m, theo chiều dài đê thuộc địa bàn xã Tam Giang và tại các vị trí K33+700 nứt vỡ 20m, tại K34+940 nứt vỡ 15m thuộc địa bàn xã Đông Tiến, tại K36+950 nứt vỡ 15m, tại K37+050 nứt vỡ 20m, tại K37+750 bị lún, nứt vỡ 10m, tại K41 nứt 10m mặt đê bê tông thuộc địa bàn xã Yên Trung và Dũng Liệt, nguyên dân do xe quá tải chạy trên mặt đê.
- Tại Km30+570 năm 2015 lấp ao bổ sung phía đồng đã thi cơng xong năm 2016, cơng trình do BQLDA sở NN làm chủ đầu tƣ.
- Tại Km36+200 ÷ Km36+500 năm 2015 đổ bê tông đƣờng gom dân sinh phía đồng đã thi cơng xong do Chi cục Thuỷ lợi Bắc Ninh làm chủ đầu tƣ.
- Tại các vị trí K30+400 và K32+400 sạt lở mái đê Phía đồng trong mùa lũ năm 2015 đơn vị thi công đã thi công xong, do Chi cục Thuỷ lợi Bắc Ninh làm chủ đầu tƣ hiện tại ổn định.
- Năm 2015 tu sửa phát quang mái kè Lạc Trung Km 36+600 ÷ K37+260 và Phù Cầm K41+270 ÷ K41+590 đê Hữu Cầu đã thi cơng xong do Chi cục Thuỷ lợi Bắc Ninh làm chủ đầu tƣ.
- Năm 2015 đã phát quang đoạn đê K39+500 ÷ K40+100 và đoạn đê Hữu Cầu đã thi công xong do Chi cục Thuỷ lợi Bắc Ninh làm chủ đầu tƣ.
- Năm 2015 khoan phụt vữa gia cố đê K35+300 ÷ 36+500 đê Hữu Cầu đã thi công xong do Chi cục Thuỷ lợi Bắc Ninh làm chủ đầu tƣ.
- Năm 2015 thả đá dời làm cơ kè Nhƣ Nguyệt K32+026 ÷ K32+544 đê Hữu Cầu đã thi công xong do Chi cục Thuỷ lợi Bắc Ninh làm chủ đầu tƣ, hiện tại kè ổn định.
- Năm 2015 đoạn sạt lở tại K29+300 ÷ K29+600 đơn vị thi cơng đã thi cơng