Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

15
Tp chí Khoa hc ĐHQGHN: Khoa hc Tnhiên và Công ngh, Tp 31, S3 (2015) 23-37 23 Mt skết quthnghim xác định đường bão hòa trong thân đập Đồng Mô bng phương pháp Thăm dò đin đa cc tiên tiến Vũ Đức Minh 1, *, Đỗ Anh Chung 2 1 Trường Đại hc Khoa hc Tnhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyn Trãi, Hà Ni, Vit Nam 2 Vin Sinh thái và bo vcông trình, Vin Khoa hc ThuLi Vit Nam, 267 Chùa Bc, Hà Ni, Vit Nam Nhn ngày 08 tháng 7 năm 2015 Chnh sa ngày 03 tháng 8 năm 2015; Chp nhn đăng ngày 11 tháng 8 năm 2015 Tóm tt: Xác định được vtrí đường bão hòa trong thân đập đất làm cơ snhn định, phân tích tình hình thm, cũng như đánh giá sn định, an toàn ca đập là mt vic làm hết sc cn thiết. Bài báo trình bày mt skết quthnghim vnh hưởng ca hthng ng pizomet đến sliu ca các phép đo đin đa cc trên thân đập. Đồng thi cũng trình bày các kết quđo đạc và xlý sliu phương pháp Thăm dò đin đa cc truyn thng và Thăm dò đin đa cc tiên tiến để xác định đường bão hòa, so sánh vi kết quxác định theo các ng pizomet cùng thi đim kho sát. Tđó rút ra các kết lun vhiu quáp dng ca phương pháp Thăm dò đin đa cc tiên tiến đối vi vic xác định đường bão hòa. Các kết qunày có được tquá trình nghiên cu ti đập chính Đồng Mô, Hà Ni. Tkhóa: Đường bão hòa, đập đất, pizomet. 1. Đặt vn đề * Nước ta có khong 7.000 hcha thy li các loi, hcha có nhim vcp nước tưới phc vcho sn xut trong mùa khô, cp nước sinh hot cho con người và vt nuôi, điu tiết lũ để phòng, tránh, gim nhthiên tai, đảm bo an toàn tính mng và tài sn nhân dân vùng hlưu, ci to môi trường sinh thái. Đa scác đập hcha là đập đất và được xây dng tnhng năm 1960 - 1970, điu kin và khnăng xây dng lúc by gicòn khó khăn _______ * Tác giliên h. ĐT: 84-914658586. Email: [email protected] nên hu hết không có hthng quan trc đường bão hòa trong thân đập. Mt khác, đến nay do thi gian sdng lâu năm và tác động ca biến đổi khí hu nên các công trình đã bxung cp nghiêm trng. Hin nay do điu kin kinh tế xã hi ngày càng phát trin, dân stăng, nhu cu cp nước sinh hot, chăn nuôi, công nghip và đin năng tăng cao. Điu kin khí hu ngày càng din biến phc tp, lượng nước mưa có xu hướng tăng trong mùa mưa và gim trong mùa khô. Nhng vn đề trên đã và đang đặt ra các yêu cu đối vi các hcha là cn phi đảm bo an toàn, n định chng lũ, tăng dung tích phòng lũ, dung

Transcript of Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

Page 1: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37

23

Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập Đồng Mô bằng phương pháp Thăm dò điện

đa cực tiên tiến

Vũ Đức Minh1,*, Đỗ Anh Chung2 1Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam

2Viện Sinh thái và bảo vệ công trình, Viện Khoa học Thuỷ Lợi Việt Nam, 267 Chùa Bộc, Hà Nội, Việt Nam

Nhận ngày 08 tháng 7 năm 2015

Chỉnh sửa ngày 03 tháng 8 năm 2015; Chấp nhận đăng ngày 11 tháng 8 năm 2015

Tóm tắt: Xác định được vị trí đường bão hòa trong thân đập đất làm cơ sở nhận định, phân tích tình hình thấm, cũng như đánh giá sự ổn định, an toàn của đập là một việc làm hết sức cần thiết. Bài báo trình bày một số kết quả thử nghiệm về ảnh hưởng của hệ thống ống pizomet đến số liệu của các phép đo điện đa cực trên thân đập. Đồng thời cũng trình bày các kết quả đo đạc và xử lý số liệu phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống và Thăm dò điện đa cực tiên tiến để xác định đường bão hòa, so sánh với kết quả xác định theo các ống pizomet cùng thời điểm khảo sát. Từ đó rút ra các kết luận về hiệu quả áp dụng của phương pháp Thăm dò điện đa cực tiên tiến đối với việc xác định đường bão hòa. Các kết quả này có được từ quá trình nghiên cứu tại đập chính Đồng Mô, Hà Nội.

Từ khóa: Đường bão hòa, đập đất, pizomet.

1. Đặt vấn đề∗∗∗∗

Nước ta có khoảng 7.000 hồ chứa thủy lợi các loại, hồ chứa có nhiệm vụ cấp nước tưới phục vụ cho sản xuất trong mùa khô, cấp nước sinh hoạt cho con người và vật nuôi, điều tiết lũ để phòng, tránh, giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản nhân dân vùng hạ lưu, cải tạo môi trường sinh thái.

Đa số các đập hồ chứa là đập đất và được xây dựng từ những năm 1960 - 1970, điều kiện và khả năng xây dựng lúc bấy giờ còn khó khăn

_______ ∗ Tác giả liên hệ. ĐT: 84-914658586. Email: [email protected]

nên hầu hết không có hệ thống quan trắc đường bão hòa trong thân đập. Mặt khác, đến nay do thời gian sử dụng lâu năm và tác động của biến đổi khí hậu nên các công trình đã bị xuống cấp nghiêm trọng.

Hiện nay do điều kiện kinh tế xã hội ngày càng phát triển, dân số tăng, nhu cầu cấp nước sinh hoạt, chăn nuôi, công nghiệp và điện năng tăng cao. Điều kiện khí hậu ngày càng diễn biến phức tạp, lượng nước mưa có xu hướng tăng trong mùa mưa và giảm trong mùa khô. Những vấn đề trên đã và đang đặt ra các yêu cầu đối với các hồ chứa là cần phải đảm bảo an toàn, ổn định chống lũ, tăng dung tích phòng lũ, dung

Page 2: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37

24

tích hữu ích đáp ứng tốt hơn nhu cầu cấp nước, phát điện phục vụ nhân dân.

Đường bão hòa trong thân đập là vị trí bề mặt dòng thấm, luôn tồn tại và thay đổi theo mực nước hồ, phụ thuộc vào lớp đất được đắp trong thân đập…. Khi mực nước thượng đập dâng cao sẽ dẫn đến việc dâng cao đường bão hòa, tăng gradient thấm trong thân đập, tăng áp lực nước hoặc giảm thể tích khối đất không bão hòa. Việc đồng thời tăng áp lực nước và giảm thể tích khối đất không bão hòa, tăng gradient thấm trong thân đập dẫn đến sự suy giảm cường độ kháng cắt của đất. Vì vậy, việc xác định được vị trí đường bão hòa tại một số thời điểm điển hình của mực nước hồ và so sánh với bản thiết kế ban đầu để kiểm tra và làm cơ sở nhận định, phân tích tình hình thấm trong thân đập, cũng như đánh giá sự ổn định, an toàn của đập là một việc làm hết sức cần thiết.

Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu một số kết quả thử nghiệm mới thu được khi nghiên cứu khả năng xác định đường bão hòa trong đập đất đồng chất bằng phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống [1-3] và Thăm dò điện đa cực tiên tiến (The Advanced Multi-electrode Electrical Sounding method - AMES) [4], trong

một số trường hợp có thể gọi chung là phương pháp ảnh điện 2D.

2. Đặc điểm khu vực thử nghiệm

Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là đập ngăn nước thuộc công trình thủy lợi hồ chứa nước Đồng Mô thuộc địa phận Thị xã Sơn Tây, Thành phố Hà Nội. Hồ Đồng Mô là hồ chứa nước trên núi được xây dựng vào những năm 1966 - 1967, cách thị xã Sơn Tây hơn 10km về phía Nam và cách hồ Suối Hai gần 20km về phía Đông. Hồ Đồng Mô bắt đầu đưa vào khai thác năm 1974, với nguồn nước cung cấp cho hồ được lấy từ sông Hang, hồ có chiều dài dài 17km, rộng trung bình 4km, diện tích mặt nước 1.300ha, chứa gần 100 triệu m3 nước, chống úng và hạn cho đồng ruộng bốn huyện Phúc Thọ, Thạch Thất, Quốc Oai, Chương Mỹ. Trong lòng hồ còn trên 60ha đất đồi chưa ngập, trồng cây lưu niên. Đập ngăn nước thuộc hồ có chiều dài 485m, chiều rộng khoảng 52m, mặt đập có chiều rộng khoảng 5.2m, đập ngăn nước đã được kiên cố hóa phía trên mặt đập bằng bê tông nhựa và vai đập phía bên hồ chứa nước bằng bê tông.

Hình 1. Đập và hồ chứa nước Đồng Mô.

Page 3: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37 25

Trên đập Đồng Mô có hệ thống ống pizomet đang hoạt động bình thường. Mực nước hồ khi tiến hành đo đã ổn định hơn 30 ngày. Đối với đập chính Đồng Mô tiến hành đo 01 khu vực với chiều dài tuyến là 110m, điểm giữa tại vị trí ống pizomet A (hình 1).

3. Phương pháp và nội dung nghiên cứu

Trong suốt quá trình nghiên cứu chúng tôi áp dụng phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống và phương pháp AMES với việc sử dụng hệ thiết bị SuperSting R8/IP (Mỹ) [5] của bộ môn Vật lý Địa cầu, khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN. Trong

bài báo này chúng tôi chỉ giới thiệu ví dụ một số kết quả thu được khi tiến hành công tác thực địa bằng hệ cực đo đa cực truyền thống và hệ cực đo đa cực tiên tiến (MC) đối xứng; xử lý phân tích số liệu thực địa bằng phần mềm EartImager 2D [6].

3.1. Xác định sự ảnh hưởng của ống pizomet

đến số liệu của phép đo

Trên đập chính Đồng Mô, chúng tôi tiến hành đo thí nghiệm để đánh giá sự ảnh hưởng của các ống pizomet đến số liệu của các phép đo bằng cách bố trí các tuyến đo song song và cách ống pizomet với các khoảng cách từ 0,2; 0,5; 0,8;1,1; 1,4; 1,7; 2 và 2,3m (hình 2).

Hình 2. Sơ đồ bố trí tuyến khảo sát xác định sự ảnh hưởng của ống pizomet.

Vị trí ống pizomet nằm ở giữa các tuyến (vị

trí 55m của mỗi tuyến đo). Trên mỗi mặt cắt cách ống pizomet từ 0,2m đến 2,3m, lấy giá trị điện trở suất (ĐTS) tại vị trí 55m rồi xem xét mức độ biến đổi điện trở suất của môi trường theo khoảng cách đến ống tại các độ sâu, đặc

biệt lưu ý lấy giá trị chiều sâu đoạn có sự thay đổi nhanh từ điện trở cao xuống điện trở suất thấp. Ví dụ tại chiều sâu 1,5m (hình 3) cho thấy càng xa ống pizomet thì giá trị điện trở suất càng lớn, đến khoảng cách 2m trở đi thì giá trị điện trở suất tương đối ổn định không tăng nữa.

pizomet

0,2

0,5

0,8

1,1

1,4

1,7

2,0

2,3

Page 4: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37

26

TT Khoảng cách (m)

Giá trị ĐTS (Ωm)

1 0.2 413 2 0.5 446 3 0.8 472 4 1.1 506 5 1.4 554 6 1.7 591 7 2 770 8 2.3 753

Hình 3. Ảnh hưởng của ống pizomet tới giá trị đo điện trở suất tại chiều sâu 1,5m ở các tuyến đo.

Qua kết quả khảo sát chúng tôi thấy rằng trong trường hợp khảo sát đường bão hòa trong đập đất có hệ thống pizomet hoạt động bình thường thì nên bố trí các tuyến đo điện cách các ống pizomet tối thiểu là 2m. Mặt cắt địa điện trên tuyến cách ống pizomet 0,8m (trong vùng

ảnh hưởng) có dị thường ảnh hưởng của ống pizomet rất rõ nét (hình 4). Còn mặt cắt địa điện trên tuyến cách ống pizomet 2,3m (ngoài vùng ảnh hưởng) thì không còn dị thường ảnh hưởng của ống pizomet, chứng tỏ ảnh hưởng của ống pizomet đã hết (hình 5).

Hình 4. Mặt cắt địa điện trên tuyến cách ống pizomet 0,8m.

Hình 5. Mặt cắt địa điện trên tuyến cách ống pizomet 2,3m.

Vị trí pizomet

Page 5: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37 27

3.2. Cách xác định đường bão hòa bằng cách

xây dựng hàm dự báo gần đúng và xác định

điểm uốn của đường cong điện trở suất

Tại các vị trí gần ống pizomet, phân tích xác định đoạn có ranh giới thấm bão hòa thông qua các giá trị đường cong điện trở suất bằng cách phân tích sơ bộ kết quả khảo sát bằng phương pháp ảnh điện 2D, đồng thời lấy giá trị chiều sâu đoạn có sự thay đổi nhanh từ điện trở cao xuống điện trở suất thấp. Xây dựng phương trình đường cong gần đúng với số liệu đã có bằng cách xây dựng hàm dự báo gần đúng (Trendline trong Exel), từ đó đạo hàm bậc 2 để xác định điểm uốn của đường cong điện trở suất. Lấy giá trị điểm uốn làm ranh giới để xác định đường bão hòa. Chúng tôi tiến hành thử nghiệm trên 2 tuyến cách ống pizomet một khoảng là 2m và 2,3m thuộc cơ 1 mái Hạ lưu đập chính Đồng Mô.

Tại vị trí 54,5m và 55,5m của tuyến cách ống pizomet 2,3m có giá trị cực đại ở chiều sâu 1,43m và giá trị cực tiểu ở 13,66m. Chúng tôi tiến hành xây dựng đồ thị đường cong gần đúng

trong đoạn này và xác định được điểm uốn của chúng tại vị trí 54,5m có chiều sâu 5,3m và giá trị ĐTS là 545Ωm; tại vị trí 55,5m có chiều sâu 5,6m và giá trị ĐTS là 540Ωm (hình 6 và 7).

Tương tự, tuyến cách ống pizomet 2m xác định được điểm uốn tại vị trí 54,5m có chiều sâu 5,45m và giá trị ĐTS là 549Ωm; tại vị trí 55,5m có chiều sâu 5,15m và giá trị ĐTS là 539Ωm.

Để đánh giá sai số giữa đường bão hòa thực (đo bằng pizomet) và đường bão hòa được xác định bằng phương pháp ảnh điện theo cách thức nêu trên, chúng ta phải xác định được đường bão hòa thực tại vị trí tuyến đo. Muốn vậy, từ các giá trị đã đo được bằng pizomet ta xây dựng đường dự báo (Trendline - hình 8) của đường bão hòa trong thân đập. Từ phương trình đường dự báo, khi cho giá trị vị trí tuyến đo sẽ xác định được chiều sâu của đường bão hòa tại các vị trí của tuyến đo so với mặt đập. Với nguyên tắc nêu trên, ta xác định được chiều sâu đường bão hòa tại vị trí 2 tuyến cách ống pizomet 2m và 2,3m là 5m.

TT Chiều sâu (m)

ĐTS (Ωm)

1 - 614 2 - 0,46 657 3 - 1,43 753

4 - 2,50 745 5 - 3,68 692 6 - 4,97 601 7 - 6,39 488 8 - 7,96 387

9 - 9,68 317 10 - 11,57 278 11 - 13,66 263 12 - 15,95 266 13 - 18,47 283 14 - 21,24 308 15 - 22,69 321

Hình 6. Giá trị ĐTS đo được và đường cong ĐTS tại vị trí 54,5m của tuyến cách ống pizomet 2,3m.

ĐTS Trendline

Page 6: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37

28

TT Chiều sâu (m)

ĐTS (Ωm)

1 - 584

2 - 0,46 634

3 - 1,43 746

4 - 2,50 735

5 - 3,68 687

6 - 4,97 604

7 - 6,39 495

8 - 7,96 395

9 - 9,68 323

10 - 11,57 283

11 - 13,66 267

12 - 15,95 269

13 - 18,47 285

14 - 21,24 309

15 - 22,69 322

Hình 7. Giá trị ĐTS đo được và đường cong ĐTS tại vị trí 55,5m của tuyến cách ống pizomet 2,3m.

Hình 8. Đường bão hòa trên đập Đồng Mô xác định theo pizomet.

Kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa bằng cách xây dựng hàm dự báo gần đúng và xác định điểm uốn của đường cong điện trở

suất cho thấy sai lệch với kết quả đo trực tiếp qua các ống pizomet lớn nhất khoảng 10% (bảng 1).

ĐTS Trendline

Page 7: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37 29

Bảng 1. Kết quả so sánh xác định đường bão hòa bằng pizomet và bằng điểm uốn

Vị trí Độ sâu đường bão hòa TT Cách ống

Pizomet Điểm đo Xác định bằng

pizomet (m) Xác định bằng điểm uốn (m)

Sai lệch (m) Sai số (%)

1 2,3 54,5 5 5,3 0,3 6%

2 2,3 55,5 5 5,6 0,6 10,7%

3 2,0 54,5 5 5,45 0,45 8,3%

4 2,0 55,5 5 5,15 0,15 3%

3.3. Sơ đồ các tuyến khảo sát trên đập Đồng

Mô (hình 9)

• Cao trình đỉnh đập: +26,4; • Cao trình Mực nước dâng bình thường

(MNDBT): +22,0 • Cao trình mực nước hồ tại thời điểm nghiên

cứu: +18,95 • Tuyến DMAT1: Tại cao trình +22,5; trên mái

thượng lưu

• Tuyến DMAT2: Tại cao trình +25,7; trên mái thượng sát rìa mặt đập

• Tuyến DMAT3: Tại cao trình +25,9; trên mái hạ sát rìa mặt đập

• Tuyến DMAT4: Tại cao trình +22,9; nằm ở giữa mái 1 hạ lưu

• Tuyến DMAT5: Tại cao trình +18,4 trên cơ 1

• Tuyến ngang từ chân đập đến MNDBT.

Hình 9. Sơ đồ các tuyến khảo sát tại pizomet A đập Đồng Mô.

Bảng 2. Kết quả đo đường bão hòa theo các ống Pizomet tại thời điểm khảo sát

TT Cao trình của ống Pizomet Chiều sâu (m) Cao trình mực nước (m)

1 26,2 8,2 18 2 26,4 9 17,4 3 22,1 6,7 15,4 4 18,67 4,7 13,97

Page 8: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37

30

3.4. Xử lý, phân tích số liệu

- Sử dụng phần mềm EartImager 2D của phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống để xử lý số liệu;

- Xác định đường bão hòa theo cách thức đã nêu ở mục 3.2;

- So sánh kết quả xác định bằng phương pháp AMES với kết quả xác định theo các ống Pizomet.

4. Kết quả thực tế

4.1. So sánh kết quả đo bằng hệ cực truyền

thống và hệ cực MC

Kết quả mặt cắt địa điện 2D khi khảo sát bằng hệ cực đo truyền thống và bằng hệ cực đo MC của tuyến khảo sát trên cơ 1 hạ lưu đập Đồng mô (tuyến 5, hình 2) tại vị trí cách ống pizomet 1,1m về phía hạ lưu được biểu diễn trên hình 10 và 11.

Hình 10. Mặt cắt địa điện 2D khi khảo sát bằng hệ cực đo truyền thống.

Hình 11. Mặt cắt địa điện 2D khi khảo sát bằng hệ cực đo MC.

Kết quả xử lý cho thấy cơ bản về hình dáng

mặt cắt địa điện không có sự khác biệt nhiều. Tuy nhiên, dị thường điện trở suất thấp của phương pháp đo truyền thống có xu hướng dốc về phía cuối tuyến, còn phương pháp đo AMES thì dị thường này gần như nằm ngang phù hợp hơn với điều kiện thực tế là các đường thấm

bão hòa thường nằm ngang và sự biến đổi không lớn.

4.2. Kết quả xác định đường bão hòa

Các kết quả mặt cắt địa điện khảo sát bằng phương pháp AMES của các tuyến được biểu diễn từ hình 12 đến hình 17.

Hình 12. Kết quả mặt cắt địa điện 2D tuyến DMAT1.

Page 9: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37 31

Hình 13. Kết quả mặt cắt địa điện 2D tuyến DMAT2.

Hình 14. Kết quả mặt cắt địa điện 2D tuyến DMAT3.

Hình 15. Kết quả mặt cắt địa điện 2D tuyến DMAT4.

Hình 16. Kết quả mặt cắt địa điện 2D tuyến DMAT5.

Hình 17. Kết quả mặt cắt địa điện 2D tuyến ngang đập.

Page 10: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37

32

Các kết quả xác định điểm uốn, chiều sâu và điện trở suất tại điểm uốn của các tuyến

được biểu diễn từ hình 18 đến hình 22.

TT Chiều sâu

(m) ĐTS (Ωm)

1 0,00 346

2 -0,46 319

3 -1,43 270

4 -2,50 498

5 -3,68 653

6 -4,97 598

7 -6,39 469

8 -7,96 354

9 -9,68 293

10 -11,57 264

11 -13,66 251

12 -15,95 249

13 -18,47 257

14 -21,24 280

15 -22,69 292

Hình 18. Giá trị ĐTS đo được và đường cong ĐTS tại vị trí 54,5m của tuyến DMAT1.

Kết quả xác định có điểm uốn tại chiều sâu 5,38m với giá trị điện trở suất 563Ωm của tuyến DMAT1.

TT Chiều sâu

(m) ĐTS (Ωm)

1 - 931 2 - 0,46 820 3 - 1,43 637 4 - 2,50 820 5 - 3,68 992 6 - 4,97 965 7 - 6,39 826 8 - 7,96 683 9 - 9,68 578

10 -11,57 512 11 -13,66 478 12 -15,95 465 13 -18,47 469 14 -21,24 483

Hình 19. Giá trị ĐTS đo được và đường cong ĐTS tại vị trí 54,5m của tuyến DMAT2.

ĐTS Trendline

ĐTS Trendline

Page 11: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37 33

Kết quả xác định có điểm uốn tại chiều sâu 7,2m với giá trị điện trở suất 761Ωm của tuyến DMAT2.

TT Chiều sâu

(m) ĐTS (Ωm)

1 0,0 612

2 -0,5 599

3 -1,4 573

4 -2,5 391

5 -3,7 473

6 -5,0 597

7 -6,4 668

8 -8,0 577

9 -9,7 431

10 -11,6 322

11 -13,7 264

12 -15,9 245

13 -18,5 243

14 -21,2 258

Hình 20. Giá trị ĐTS đo được và đường cong ĐTS tại vị trí 54,5m của tuyến DMAT3.

Kết quả xác định có điểm uốn tại chiều sâu 8,54m với giá trị điện trở suất 495Ωm của tuyến DMAT3.

TT Chiều sâu

(m) ĐTS (Ωm)

1 0,0 711

2 -0,4 829

3 -1,4 1127

4 -2,4 1292

5 -3,5 1000

6 -4,8 675

7 -6,1 478

8 -7,6 379

9 -9,3 336

10 -11,1 325

11 -13,1 333

12 -15,2 352

13 -17,6 376

14 -18,9 389

Hình 21. Giá trị ĐTS đo được và đường cong ĐTS tại vị trí 54,5m của tuyến DMAT4.

ĐTS Trendline

ĐTS Trendline

Page 12: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37

34

Kết quả xác định có điểm uốn tại chiều sâu 6,5m với giá trị điện trở suất 528Ωm của tuyến DMAT4.

TT Chiều sâu (m)

ĐTS (Ωm)

1 - 614 2 - 0,46 657 3 - 1,43 753 4 - 2,50 745 5 - 3,68 692 6 - 4,97 601 7 - 6,39 488 8 - 7,96 387 9 - 9,68 317

10 - 11,57 278 11 - 13,66 263 12 - 15,95 266 13 - 18,47 283 14 - 21,24 308 15 - 22,69 321

Hình 22. Giá trị ĐTS đo được và đường cong ĐTS tại vị trí 54,5m của tuyến DMAT5.

Kết quả xác định điểm uốn tại chiều sâu 5,3m và giá trị ĐTS là 545Ωm của tuyến DMAT5.

Qua các kết quả xử lý và phân tích nêu trên ta xác định được đường bão hòa trong thân đập Đồng Mô bằng hai phương pháp như trình bầy trong bảng 3.

Bảng 3. Đường bão hòa trong thân đập Đồng Mô

Cao trình (m) TT Khoảng cách (m)

thân đập ĐBH theo pizomet ĐBH theo PP AMES Chiều sâu (m)

1 0 18,95 18,95 18,95 0

2 10,5 22,5 17,12 5,38

3 19 25,7 18,5 7,2

4 20 26,2 18 8,2

5 26 26,4 17,4 9

6 28 25,9 17,36 8,54

7 36 22,9 16,4 6,5

8 38 22,1 15,4

9 49,5 18,67 13,97

10 51,5 18,6 13,3 5,3

ĐTS

Trendline

Page 13: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37 35

Hình 23. Sơ đồ vị trí đường bão hòa.

Để đánh giá sai số giữa đường bão hòa thực (đo bằng pzomet) và đường bão hòa được xác định bằng phương pháp AMES theo cách thức nêu ở mục 3.2, chúng ta phải tiến hành hiệu chỉnh đường bão hòa được xác định bằng phương pháp AMES về vị trí của các ống pizomet. Muốn vậy, từ các kết quả xác định đường bão hòa bằng phương pháp AMES và đo

trực tiếp qua ống pizomet (bảng 3) ta xây dựng đường dự báo (Trendline - hình 23) của đường bão hòa trong thân đập.

Từ phương trình đường dự báo, khi cho giá trị vị trí của các ống pizomet ta xác định được chiều sâu và cao trình của đường bão hòa tại các vị trí ống pizomet so với mặt đập (bảng 4).

Bảng 4. Kết quả so sánh xác định đường bão hòa bằng pizomet và bằng phương pháp AMES

Cao trình (m) TT

Thân đập ĐBH theo pizomet

ĐBH theo PP AMES

Chiều sâu (m) Sai lệch (m) Sai số (%)

1 26,2 18 18,25 8,2 0,25 3

2 26,4 17,4 17,60 9,0 0,2 2

3 22,1 15,4 16,00 6,7 0,6 9

4 18,67 13,97 13,70 4,7 0,27 6

Từ kết quả xác định đường bão hòa bằng phương pháp AMES so sánh với kết quả đo

pizomet cho thấy sai số của phương pháp AMES trên đập Đồng Mô lớn nhất khoảng 9%.

Pizomet PP AMES Thân đập

Page 14: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37

36

5. Bàn luận kết quả

- Áp dụng phương pháp ảnh điện 2D hoàn toàn có thể xác định được đường bão hòa trong thân đập đồng chất, tuy nhiên phương pháp AMES cho ta kết quả tốt hơn phương pháp đa cực truyền thống vì sử dụng hệ cực đo MC sẽ cho ta bức tranh các lớp chi tiết hơn so với truyền thống. Mặt khác, đo bằng phương pháp Wenner truyền thống với 493 lần đo được 493 điểm đo trên một tuyến mất 1h20’, còn đo bằng phương pháp AMES đối xứng với 273 lần đo được 840 điểm chỉ mất 48’ nên tiết kiệm thời gian hơn mà thu được kết quả đo nhiều gần gấp 2 lần.

- Khi áp dụng phương pháp ảnh điện 2D để xác định đường bão hòa trong thân đập đồng chất có hệ thống pizomet hoạt động thì các tuyến đo phải cách các ống pizomet với khoảng cách tối thiểu là 2m để không ảnh hưởng đến kết quả đo.

- Kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa bằng phương pháp AMES đã được so sánh với kết quả đo bằng hệ thống pizomet cho thấy sai số lớn nhất khoảng 9%.

- Cho đến nay kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa bằng phương pháp AMES có sai số khoảng 9% so với xác định theo hệ thống pizomet. Theo chúng tôi nguyên nhân vì chúng tôi mới chỉ sử dụng phần mềm EartImager 2D để xử lý chứ chưa sử dụng hệ phần mềm riêng của phương pháp AMES (áp dụng các công thức biến đổi, tính toán đã có của phương pháp Thăm dò điện cải tiến và kết hợp với phần mềm xử lý của phương pháp Thăm dò điện đa cực truyền thống). Mặt khác, phương pháp xác định đường bão hòa trong bài báo này mới dừng lại ở chỗ trên mỗi mặt cắt chỉ lấy một đường cong điện trở suất ở gần ống pizomet làm đại diện, xây dựng hàm dự báo gần đúng (Trendline trong Exel) và xác định điểm uốn của đường

cong điện trở suất để xác định đường bão hòa nên nếu đường cong lấy đại diện có bất thường thì ta không có những số liệu lân cận để xem xét thêm do đó rất dễ dẫn đến sai số, vì vậy cần phải tìm điểm uốn theo diện bằng các phương pháp tính hiện đại. Chúng tôi sẽ tiếp tục hiệu chỉnh, hoàn thiện phương pháp AMES (đặc biệt là phần mềm xử lý số liệu) để áp dụng vào thực tế hiệu quả nhất và công bố các kết quả tốt hơn trong thời gian tới.

Lời cảm ơn

Kết quả bài báo này thu được trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học và công nghệ của Trung tâm Hỗ trợ Nghiên cứu Châu Á - ĐHQGHN, có sử dụng hệ thiết bị Thăm dò điện đa cực SuperSting R8/IP (Mỹ) của bộ môn Vật lý Địa cầu, khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN. Chúng tôi xin trân trọng cảm ơn.

Tài liệu tham khảo

[1] Griffiths D.H., Barker R.D., Two-dimensional resistivity imaging and modelling in areas of complex geogylogy, Journal off Applied Geophysics, 29 (1993), 211-216.

[2] Loke M.H., Barker R.D., Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudosections, 54th Annual E.A.E.G. Meeting Vienna, 1994.

[3] Vu Duc Minh, Do Anh Chung, Some research results applying geophysical methods to quickly identify hazards in dike and dam body, VNU. Journal of Earth and Environmental Sciences, 29(1), 2013, 57-66.

[4] Vu Duc Minh, Do Anh Chung, Introduction of the Advanced Multi-electrode Electrical Sounding method, VNU. Journal of Mathematics-Physics, 31(3), 2015, 1-14.

[5] Advanced Geoscienes, The SuperSting™ with Swift™ automatic resistivity and IP system Instruction Manual, Advanced Geosciences inc, Austin, Taxas, 2000-2009.

[6] Advanced Geoscienes, EarthImager 2D resistivity and IP Invesion, Advanced Geosciences inc, Austin, Taxas, 2002.

Page 15: Một số kết quả thử nghiệm xác định đường bão hòa trong thân đập ...

V.Đ. Minh, Đ.A. Chung / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3 (2015) 23-37 37

Some Experiment Results of Determining Saturation Line in Đồng Mô Dam by the Advanced Multi-electrode

Electrical Sounding Method

Vũ Đức Minh1, Đỗ Anh Chung2

VNU University of Science, 334, Nguyễn Trãi, Hanoi, Vietnam 2Institute for Ecology and Works Protection, Vietnam Academy for Water Resources,

267 Chùa Bộc, Hanoi, Vietnam

Abstract: Locating saturation line in the earth dam to lay the foundation for examining, analyzing situation absorbent, as well as evaluating the stability and safety of the earth dam is very important. This paper presents some experiment results regarding the effect of pizomet system to the data of the multi-electrode electrical sounding measurements on the earth dam. Simultaneously, this paper also presents the results from measuring and analyzing data of the traditional multi-electrode electrical sounding method and the advanced multi-electrode electrical sounding method to locate the saturation line and compare with locating results using pizomet system at the similar investigation period. From there, conclusions are drawn about the effectiveness of applying the advanced multi-electrode electric method to locate saturation line. These results are collected during the research in Đồng Mô dam, Hanoi.

Keywords: Saturation line, the earth dam, pizomet.