Luận văn tốt nghiệp khảo sát cấu trúc địa chất bằng phương pháp chụp cắt lớp ảnh điện 2d 3d có kiểm chứng bằng khoan thăm dò tại khu vực thuộc quận ngũ hành sơn thành phố đà nẵng

Luận văn tốt nghiệp kỹ thuật nghiên cứu Luận văn tốt nghiệp khảo sát cấu trúc địa chất bằng phương pháp chụp cắt lớp ảnh điện 2d 3d có kiểm, điều tra thực trạng, phân tích số

• Tác giả: Trần Thị Ngọc Duyên
• Người hướng dẫn: ThS. Lương Văn Thọ
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Vật lý học
• Đề tài: Khảo Sát Cấu Trúc Địa Chất Bằng Chụp Cắt Lớp Điện 2D Và 3D Tại Ngũ Hành Sơn, Đà Nẵng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ VẬT LÍ - ĐỊA CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN
• 1.1. Tính chất dẫn điện của vật chất dưới mặt đất
• 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật chất dưới mặt đất
• 1.2.1. Thành phần khoáng vật
• 1.2.2. Kiến trúc bên trong đất đá
• 1.2.3. Độ ẩm
• 1.2.4. Độ rỗng và độ nứt vỏ
• 1.2.5. Độ khoáng hóa của nước ngầm
• 1.2.6. Nhiệt độ và áp suất
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN
• 2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp thăm dò điện
• 2.1.1. Bài toán cơ sở của môi trường nửa không gian
• 2.1.2. Xác định hàm thế
• 2.1.3. Điện trở suất biểu kiến trong phương pháp thăm dò điện
• 2.2. Tổng quan lý thuyết của phương pháp ảnh điện hai chiều (2D)
• 2.2.1. Bài toán thuận trong phương pháp thăm dò ảnh điện hai chiều (2D)
• 2.2.2. Bài toán ngược trong phương pháp thăm dò ảnh điện hai chiều (2D)
• 2.2.3. Phương pháp bình phương tối thiểu
• 2.2.4. Tính toán các đạo hàm riêng phần
• 2.2.5. Mô hình cho môi trường nửa không gian đồng nhất
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỘ NHẠY CỦA CẤU HÌNH THIẾT BỊ WENNER-ALPHA
• 3.1. Độ nhạy của thiết bị Wenner-Alpha
• 3.2. Cấu hình thiết bị Wenner-Alpha trong khảo sát ảnh điện 2D
• 3.3. Vị trí khu vực khảo sát
• 3.4. Quy trình đo thực địa
• 3.5. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
• 3.5.1. Kết quả nghiên cứu
• 3.5.2. Thảo luận và giải đoán kết quả
• 3.5.3. Kết quả khoan thăm dò
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Ý KIẾN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

Tóm tắt

I. Giới thiệu về khảo sát địa chất

Khảo sát địa chất là một công việc quan trọng trong xây dựng, đặc biệt tại các khu vực có điều kiện địa chất phức tạp như Ngũ Hành Sơn, Đà Nẵng. Việc khảo sát cấu trúc địa chất giúp đánh giá tính khả thi của các công trình xây dựng, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế và thi công hợp lý. Phương pháp chụp cắt lớp điện 2D và 3D được sử dụng để thu thập thông tin về cấu trúc địa chất, giúp xác định các lớp đất đá và các đặc điểm địa chất khác. Đặc biệt, việc kết hợp với khoan thăm dò giúp kiểm chứng độ chính xác của các kết quả thu được từ phương pháp điện. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ hiện đại trong khảo sát địa chất không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn tiết kiệm thời gian và chi phí.

1.1. Tầm quan trọng của khảo sát địa chất

Khảo sát địa chất đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng. Việc đánh giá chính xác cấu trúc địa chất giúp các kỹ sư thiết kế các giải pháp móng phù hợp, từ đó giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công. Đặc biệt, trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng tại Đà Nẵng, việc khảo sát địa chất càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Các công trình cao tầng và ngầm yêu cầu thông tin chính xác về địa chất để đảm bảo tính ổn định và an toàn. Do đó, việc áp dụng các phương pháp hiện đại như chụp cắt lớp điện 2D và 3D là rất cần thiết.

II. Phương pháp chụp cắt lớp điện 2D và 3D

Phương pháp chụp cắt lớp điện 2D và 3D là một trong những kỹ thuật tiên tiến trong khảo sát địa chất. Phương pháp này cho phép thu thập dữ liệu về địa chất hộc một cách chi tiết và chính xác. Trong nghiên cứu tại Ngũ Hành Sơn, việc sử dụng cắt lớp 2D giúp xác định các lớp đất đá theo chiều ngang, trong khi cắt lớp 3D cung cấp cái nhìn tổng thể về cấu trúc địa chất trong không gian ba chiều. Kỹ thuật này không chỉ giúp phát hiện các bất thường trong cấu trúc địa chất mà còn hỗ trợ trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường đất. Việc xử lý dữ liệu thu được từ các phương pháp này thông qua phần mềm chuyên dụng như Res2D giúp tạo ra các mô hình địa chất chính xác, từ đó đưa ra các dự đoán về hành vi của đất đá dưới tác động của các công trình xây dựng.

2.1. Quy trình thực hiện khảo sát

Quy trình khảo sát bằng phương pháp chụp cắt lớp điện bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, việc lựa chọn cấu hình thiết bị phù hợp với khu vực khảo sát là rất cần thiết. Thiết bị Wenner-Alpha thường được sử dụng để đo điện trở suất, từ đó xác định các lớp địa chất. Sau khi thiết lập thiết bị, quy trình đo thực địa được thực hiện, thu thập dữ liệu về điện trở suất tại các điểm khác nhau. Dữ liệu này sau đó được xử lý bằng phần mềm Res2D để tạo ra các mô hình địa chất. Cuối cùng, kết quả từ phương pháp điện được kiểm chứng bằng khoan thăm dò, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của thông tin thu được.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả khảo sát cho thấy cấu trúc địa chất tại khu vực Ngũ Hành Sơn có sự phân bố đa dạng về các lớp đất đá. Các lớp đất có điện trở suất khác nhau phản ánh sự thay đổi về thành phần khoáng vật và độ ẩm. Việc phân tích dữ liệu cho thấy mối liên hệ giữa địa chất hộc và các yếu tố môi trường như độ khoáng hóa của nước ngầm. Kết quả từ phương pháp chụp cắt lớp điện 2D và 3D đã cung cấp cái nhìn sâu sắc về cấu trúc địa chất, giúp các kỹ sư có cơ sở để đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý. Sự kết hợp giữa các phương pháp khảo sát hiện đại và truyền thống như khoan thăm dò đã chứng minh tính hiệu quả trong việc đánh giá địa chất công trình.

3.1. Đánh giá tính chính xác của phương pháp

Đánh giá tính chính xác của phương pháp khảo sát là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu địa chất. Kết quả từ phương pháp chụp cắt lớp điện đã được kiểm chứng bằng khoan thăm dò, cho thấy sự tương đồng cao giữa các dữ liệu thu được. Điều này chứng tỏ rằng phương pháp điện có thể được tin cậy trong việc xác định cấu trúc địa chất. Hơn nữa, việc sử dụng phần mềm Res2D trong xử lý dữ liệu đã giúp tối ưu hóa quy trình phân tích, từ đó nâng cao độ chính xác của các mô hình địa chất. Sự kết hợp giữa các phương pháp hiện đại và truyền thống không chỉ mang lại kết quả chính xác mà còn tiết kiệm thời gian và chi phí cho các dự án khảo sát địa chất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA VẬT LÝ TRẦN THỊ NGỌC DUYÊN KHẢO SÁT CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHỤP CẮT LỚP ẢNH ĐIỆN 2D-3D (CÓ KIỂM CHỨNG BẰNG KHOAN THĂM DÒ) TẠI KHU VỰC THUỘC QUẬN NGŨ HÀNH SƠN, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, 2018 Luan van ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA VẬT LÝ TRẦN THỊ NGỌC DUYÊN KHẢO SÁT CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHỤP CẮT LỚP ẢNH ĐIỆN 2D-3D (CÓ KIỂM CHỨNG BẰNG KHOAN THĂM DÒ) TẠI KHU VỰC THUỘC QUẬN NGŨ HÀNH SƠN, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Vật lý học Khóa học: 2014 - 2018 Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Lƣơng Văn Thọ Đà Nẵng, 2018 Luan van LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý thầy cô trƣờng Đại học Sƣ Phạm. ĐH Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại giảng đƣờng đại học. Đặc biệt là thầy Th.

Lƣơng Văn Thọ, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành bài khóa luận này một cách tốt nhất. Ngoài ra, tôi xin cảm ơn những ngƣời bạn thân thiết đã giúp đỡ, đóng góp những ý kiến hữu ích cho đề tài nghiên cứu này. Cuối cùng con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến bố mẹ và anh chị, những ngƣời đã luôn theo sát, giúp đỡ con cả về vật chất, tinh thần và luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để con có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ học tập của mình. Trong quá trình thực hiện bài khóa luận này vì kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót cần bổ sung kính mong nhận đƣợc sự thông cảm và góp ý chân thành từ thầy và các bạn để bài khóa luận đƣợc hoàn chỉnh hơn.

Xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 24 tháng 04 năm 2018 Sinh viên thực hiện Trần Thị Ngọc Duyên Trang I Luan van MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. II DANH MỤC BẢNG BIỂU .VI DANH MỤC HÌNH. Lý do chọn đề tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Nhiệm vụ nghiên cứu. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Đối tƣợng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu.

Phƣơng pháp nghiên cứu. Phƣơng pháp lý thuyết. Phƣơng pháp thực nghiệm. 4 CƠ SỞ VẬT LÍ - ĐỊA CHẤT CỦA PHƢƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN.

Tính chất dẫn điện của vật chất dƣới mặt đất. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẫn điện của vật chất dƣới mặt đất. Thành phần khoáng vật. Kiến trúc bên trong đất đá.

Độ rỗng và độ nứt vỏ. Độ khoáng hóa của nƣớc ngầm. Nhiệt độ và áp suất. 10 CHƢƠNG II.

Tổng quan lý thuyết của phƣơng pháp thăm dò điện. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp thăm dò điện. Bài toán cơ sở của môi trƣờng nửa không gian. Xác định hàm thế.

Điện trở suất biểu kiến trong phƣơng pháp thăm dò điện. Tổng quan lý thuyết của phƣơng pháp ảnh điện hai chiều (2D). 27 Trang II Luan van 2. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp ảnh điện hai chiều (2D).

Bài toán thuận trong phƣơng pháp thăm dò ảnh điện hai chiều (2D). Bài toán ngƣợc trong phƣơng pháp thăm dò ảnh điện hai chiều (2D). Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu. Tính toán các đạo hàm riêng phần.

Mô hình cho môi trƣờng nửa không gian đồng nhất 34 2. Tính các đạo hàm riêng phần 36 CHƢƠNG 3. Độ nhạy của cấu hình thiết bị Wenner-Alpha. Độ nhạy của thiết bị Wenner-Alpha.

Cấu hình thiết bị Wenner-Alpha trong khảo sát ảnh điện 2D. Vị trí khu vực khảo sát. Quy trình đo thực địa. Kết quả nghiên cứu và thảo luận.

Kết quả nghiên cứu. Thảo luận và giải đoán kết quả. Kết quả khoan thăm dò. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

TÀI LIỆU THAM KHẢO. Ý KIẾN CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN .I Trang III Luan van DANH MỤC KÍ HIỆU + ρ(Ω.m) Điện trở suất của vật chất.m) Điện trở suất biểu kiến đƣợc đo từ thực nghiệm. +ζ Độ dẫn điện +λ Hệ số bất đẳng hƣớng (hệ số thấm).m) Điện trở suất theo phƣơng thẳng góc với lớp.m) Điện trở suất theo phƣơng phân lớp ngang.m) Điện trở suất ở 18oC. +α Hệ số nhiệt.

+ Tỷ lệ đá chứa trong chất lỏng. + a,m Tham số thực nghiệm. + J (A/m2) Mật độ dòng điện. +δ Hàm Delta Dirac + ρx Điện trở suất theo phƣơng x + ρy Điện trở suất theo phƣơng y + ρz Điện trở suất theo phƣơng z + ρw (Ω.m) Điện trở suất của chất lỏng + E (V/m) Cƣờng độ điện trƣờng.

Trang IV Luan van + I (A) Dòng phát. + Grad U = ∆U Đạo hàm của điện thế theo các trục tọa độ. + ∂U/∂r Đạo hàm của điện thế theo tọa độ. + rC1P1= C1P1 (m) Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ nhất và điện cực thế thứ nhất.

+ rC1C2= C1C2 (m) Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ nhất và điện cực dòng thứ hai. + rC2P1= C2P1 (m) Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ hai và điện cực thế thứ nhất. + rC2P2= C2P2 (m) Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ hai và điện cực thế thứ hai. +k Tham số hình học.

+ F3D, F2D, F1D Đạo hàm Frechet hay hàm độ nhạy 3D, 2D, 1D. + “a (m)” Khoảng cách giữa hai điện cực liên tiếp. + “L (m)” Chiều dài tối đa của thiết bị. + “n” Thừa số độ sâu của thiết bị.

Trang V Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Phân loại vật chất theo cách dẫn điện của chúng. Phân loại khoáng vật theo điện trở suất. Độ ngậm nƣớc của một số loại đất.

Điện trở suất của một số đất, đá, khoáng sản và hóa chát phổ biến. Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho các thiết bị khác nhau (Ater Adward, 1997). Trang VI Luan van DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Quan hệ giữa độ dẫn điện và nồng độ khoáng hóa. Mô hình phân lớp ngang của môi trƣờng đồng nhất bất đẳng hƣớng.

Dáng điệu của hàm J0 (mr) và Y0 (mr). Dáng điệu của hai hàm thx và cthx. Dòng điện chạy từ nguồn dòng điểm và sự phân bố điện thế. Sự phân bố điện thế gây ra bởi một cặp điện cực dòng đặt cách nhau 1m với dòng điện 1A trong môi trƣờng nửa không gian đồng nhất có điện trở suất 1Ωm.

Mô hình thiết bị truyền thống với 4 điện cực sử dụng trong thăm dò điện Hình 2. Hệ thiết bị bốn cực đối xứng. Một số mô hình thiết bị đƣợc sử dụng trong thăm dò điện trở suất và các tham số hình học của chúng. Mạng lƣới chữ nhật sử dụng trong phƣơng pháp sai phân hữu hạn và phần tử hữu hạn của chƣơng trình Res2Dmod.

Thiết bị Pole-Pole với điện cực dòng ở điểm gốc và điện cực thế cách nó một khoảng “a” trên mặt môi trƣờng. Các tham số của một khối chữ nhật có liên quan đến việc tính toán đạo hàm riêng 2D của khối. Đồ thị hàm độ nhạy 1D. Các mặt cắt độ nhạy 2D cho thiết bị Wenner-Alpha, Wenner-Beta, Wenner-Gamma.

Máy đo ảnh điện đơn kênh. Hệ máy thăm dò điện. Vị trí khu vực khảo sát tại bên phải góc ngã ba đƣờng Bùi Tá Hán và Chƣơng Dƣơng (dọc sông Đô Tỏa), quận Ngũ Hành Sơn, Tp. Vị trí tuyến đo tại khu vực địa chất bên phải góc ngã ba đƣờng Bùi Tá Hán và Chƣơng Dƣơng (dọc sông Đô Tỏa).

Một số hình ảnh trong quá trình đo đạc. Cách sắp xếp các điện cực trong quy trình đo sử dụng thiết bị Wenner- Alpha. Kết quả ảnh điện biểu diễn trong hệ trục OXYZ của khu vực khảo sát. Kết quả khoan thăm dò trên tuyến 3 tại khu vực khảo sát.

Trang VII Luan van A. Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, nhà cao tầng đƣợc xây dựng nhiều ở các thành phố lớn. Đặc biệt là thành phố Đà Nẵng ta đang trên đà đô thị hóa toàn diện, các công trình không ngừng mọc lên, đặt ra nhiều thách thức cho việc khảo sát công trình địa chất. Khi đó, công việc tính toán ổn định hạng mục hố móng sâu (tầng hầm) và biện pháp thi công phụ thuộc rất nhiều vào chất lƣợng tài liệu khảo sát địa chất công trình.

Nhƣ vậy, khảo sát địa chất công trình là công tác không thể thiếu đƣợc trong hoạt động xây dựng, đƣợc tiến hành tƣơng ứng với giai đoạn thiết kế công trình. Khảo sát địa chất công trình có ý nghĩa đặc biệt quan trọng khi thiết kế xây dựng công trình ở những nơi có điều kiện địa chất phức tạp, thiết kế xây dựng nhà cao tầng, công trình ngầm., nhằm mục đích: ‒ Đánh giá mức độ thích hợp của địa điểm và môi trƣờng đối với các công trình dự kiến xây dựng. ‒ Thiết kế, lựa chọn giải pháp móng cho công trình dự kiến xây dựng một cách hợp lý và tiết kiệm. ‒ Đề xuất biện pháp thi công hữu hiệu nhất, thấy trƣớc và dự đoán đƣợc những khó khăn, trở ngại có thể nảy sinh trong thời gian xây dựng.

‒ Xác định các biến đổi của môi trƣờng địa chất do hoạt động kinh tế – công trình của con ngƣời, cũng nhƣ ảnh hƣởng của các biến đổi đó đối với bản thân công trình và công trình lân cận. ‒ Đánh giá mức độ an toàn của các công trình đang tồn tại, thiết kế cải tạo nâng cấp công trình hiện có và nghiên cứu những trƣờng hợp đã xảy ra gây hƣ hỏng công trình. Chính vì những mục đích trên, việc tìm phƣơng pháp khảo sát phù hợp là rất quan trọng. Trong đó, phƣơng pháp đo địa vật lý đƣợc ghi lại bằng thiết bị tự động nên tính khách quan trong số liệu rất cao.

Thiết bị đo gọn nhẹ và tính cơ động cao, năng suất làm việc tƣơng đối lớn nên rất phù hợp trong khảo sát địa chất. Trang 1 Luan van Các phƣơng pháp địa vật lý dựa trên việc quan sát trƣờng địa vật lý giúp ta hiểu đƣợc cấu trúc địa chất, sự ô nhiễm môi trƣờng đất cũng nhƣ tìm kiếm các khoáng sản trong lòng đất. Trong các phƣơng pháp địa vật lý, thăm dò điện giữ vai trò chủ đạo để tìm kiếm khoáng sản, phát hiện các chất gây ô nhiễm trong nền địa chất cũng nhƣ nghiên cứu cấu trúc gần mặt đất của vỏ trái đất. Hiện nay, phƣơng pháp ảnh điện 2D-3D là một sự kết hợp tối ƣu để ta thu đƣợc một kết quả chính xác theo cả 2 chiều-3 chiều trong không gian.

Ƣu điểm của phƣơng pháp này là triển khai đo đạc tƣơng đối đơn giản, xử lý số liệu nhanh bằng các phần mềm trên máy tính.