Nghiên cứu ước lượng hiệu ứng nền đất khu vực nội thành Hà Nội và lân cận

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU

1. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỀU KIỆN NỀN ĐẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1. Nghiên cứu hiệu ứng nền đất trên thế giới

1.2. Nghiên cứu hiệu ứng nền đất ở Việt Nam

1.2.1. Với quy mô quốc gia

1.2.2. Ở cấp độ thành phố Hà Nội

1.3. Điều kiện nền đất khu vực nghiên cứu

1.3.1. Địa hình khu vực nghiên cứu

1.3.2. Địa chất công trình khu vực nghiên cứu

1.4. Kết luận chương 1

2. CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG NỀN ĐẤT

2.1. Dao động vi địa chấn và các kỹ thuật đo

2.1.1. Khái niệm về dao động vi địa chấn

2.1.2. Các kỹ thuật đo dao động vi địa chấn

2.1.2.1. Đo dao động vi địa chấn điểm tựa

2.1.2.2. Đo dao động vi địa chấn một trạm

2.1.2.3. Đo mảng dao động vi địa chấn

2.2. Phương pháp đánh giá các đặc điểm dao động vi địa chấn

2.2.1. Tần số trội dao động vi địa chấn trong môi trường phân lớp

2.2.2. Kỹ thuật phân tích tỷ số phổ H/V

2.2.3. Kỹ thuật đánh giá tương quan giữa tần số trội H/V và chiều dày lớp phủ nông

2.3. Phương pháp đánh giá hiệu ứng nền đất

2.3.1. Kỹ thuật chuyển đổi sóng SH và thuật toán di truyền

2.3.1.1. Kỹ thuật chuyển đổi sóng SH

2.3.1.2. Thuật toán di truyền

2.3.2. Hàm suy giảm chấn động

2.3.3. Hệ số khuếch đại dao động nền

2.3.4. Các tiêu chuẩn và tiêu chí đánh giá. Tiêu chuẩn phân loại nền theo giá trị VS30

2.3.5. Tiêu chí phân vùng tần số dao động

2.3.6. Sai số

2.4. Kết luận chương 2

3. CHƢƠNG 3: NGUỒN SỐ LIỆU VÀ CÁC QUY TRÌNH MINH GIẢI

3.1. Thiết bị đo dao động vi địa chấn

3.2. Nguồn số liệu phục vụ nghiên cứu

3.2.1. Số liệu đo dao động vi địa chấn

3.2.1.1. Đo dao động vi địa chấn một trạm

3.2.1.2. Đo mảng dao động vi địa chấn

3.2.2. Số liệu, tài liệu địa chất công trình

3.2.3. Đánh giá số liệu đo dao động vi địa chấn một trạm

3.2.3.1. Số liệu đo dao động vi địa chấn một trạm lặp lại theo thời gian

3.2.3.2. Số liệu đo dao động vi địa chấn một trạm đồng thời bằng nhiều thiết bị

3.2.4. Đánh giá giá trị chiều dày lớp phủ nông của số liệu địa chất công trình

3.3. Các quy trình minh giải

3.3.1. Quy trình xây dựng biểu đồ tỷ số phổ H/V

3.3.2. Quy trình đánh giá các đặc điểm dao động vi địa chấn

3.3.2.1. Đánh giá đặc điểm hình dạng biểu đồ tỷ số phổ H/V

3.3.2.2. Đánh giá đặc điểm tần số trội H/V

3.3.2.3. Đánh giá đặc điểm dao động vi địa chấn trong miền tần số đặc biệt

3.3.3. Đánh giá đặc điểm tương quan giữa tần số trội H/V và chiều dày lớp phủ nông

3.4. Quy trình đánh giá hiệu ứng nền đất

3.4.1. Xây dựng mô hình khởi tạo

3.4.2. Xây dựng biểu đồ cấu trúc vận tốc sóng ngang 1D

3.4.3. Thành lập sơ đồ phân loại nền đất

3.4.4. Xác định hệ số khuếch đại dao động nền

3.5. Thảo luận chương 3

3.6. Kết luận chương 3

4. CHƢƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM DAO ĐỘNG VI ĐỊA CHẤN KHU VỰC NỘI THÀNH THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ LÂN CẬN

4.1. Đặc điểm hình dạng biểu đồ tỷ số phổ H/V khu vực nttp

4.2. Đặc điểm tần số trội H/V khu vực nttp

4.3. Đặc điểm dao động vi địa chấn trong miền tần số đặc biệt khu vực nttp

4.4. Đặc điểm tương quan giữa tần số trội H/V và chiều dày lớp phủ nông khu vực nttp

4.5. Hàm tương quan thực nghiệm giữa tần số trội H/V và chiều dày lớp phủ nông khu vực nttp

4.6. Mặt cắt phân bố chiều dày lớp phủ nông khu vực nttp

4.7. Sơ đồ phân vùng chiều dày lớp phủ nông khu vực nttp

4.8. Thảo luận chương 4

4.9. Kết luận chương 4

5. CHƢƠNG 5: HIỆU ỨNG NỀN ĐẤT KHU VỰC NỘI THÀNH THÀNH PHỐ HÀ NỘI VÀ LÂN CẬN

5.1. Các mô hình khởi tạo

5.2. Tham số mô hình khởi tạo các lớp đất gần bề mặt

5.3. Tham số mô hình khởi tạo các lớp đá sâu

5.4. Tham số các mô hình khởi tạo

5.5. Biểu đồ cấu trúc vận tốc sóng ngang 1D lớp phủ nông khu vực nttp

5.6. Các tham số chương trình mô phỏng

5.7. Biểu đồ cấu trúc vận tốc sóng ngang 1D tối ưu khu vực nttp

5.8. Hà Nội

5.9. Các loại nền đất khu vực nttp

5.10. Biểu đồ cấu trúc vận tốc sóng ngang 1D phù hợp khu vực nttp

5.11. Giá trị VS30 khu vực nttp

5.12. Sơ đồ phân loại nền đất khu vực nttp

5.13. Hệ số khuếch đại dao động nền khu vực nttp

5.14. Tham số các kịch bản động đất

5.15. Hệ số khuếch đại dao động nền của kịch bản động đất 1 khu vực nttp

5.16. Hệ số khuếch đại dao động nền của kịch bản động đất 2 khu vực nttp

5.17. Hệ số khuếch đại dao động nền của kịch bản động đất 3 khu vực nttp

5.18. Hệ số khuếch đại dao động các loại nền khu vực nttp

5.19. Thảo luận chương 5

5.20. Kết luận chương 5

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

PHỤ LỤC 3

I. Hiệu ứng nền đất và khu vực nội thành Hà Nội

Hiệu ứng nền đất là hiện tượng khuếch đại sóng động đất khi truyền qua các lớp đất yếu, gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho công trình. Khu vực nội thành Hà Nội với địa chất chủ yếu là trầm tích bùn, sét và cát hạt nhỏ, dễ bị khuếch đại sóng động đất. Nghiên cứu này tập trung vào việc ước lượng hiệu ứng nền đất để đánh giá rủi ro động đất. Các lớp trầm tích nằm song song theo phương ngang có thể gây ra hiện tượng cộng hưởng, làm tăng thiệt hại. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh Hà Nội nằm trên đới đứt gãy Sông Hồng, có nguy cơ động đất cao.

1.1. Đặc điểm địa chất khu vực nội thành Hà Nội

Địa chất Hà Nội được hình thành từ các hoạt động của sông Hồng và sông Đuống, tạo ra lớp trầm tích dày hàng trăm mét. Các lớp đất yếu này dễ bị khuếch đại sóng động đất, đặc biệt là ở các khu vực nội thành. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng, đất nền của Hà Nội chủ yếu là bùn, sét và cát hạt nhỏ, có khả năng khuếch đại sóng động đất lên nhiều lần. Điều này làm tăng nguy cơ thiệt hại cho các công trình xây dựng.

1.2. Tác động của hiệu ứng nền đất

Tác động nền đất đối với khu vực nội thành Hà Nội được thể hiện qua sự khuếch đại sóng động đất và hiện tượng cộng hưởng. Các công trình xây dựng trên nền đất yếu dễ bị rung lắc mạnh khi có động đất, đặc biệt là các tòa nhà cao tầng. Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đánh giá nền đất để giảm thiểu rủi ro thiệt hại. Các kết quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ trong việc quy hoạch và thiết kế công trình chịu động đất.

II. Phương pháp nghiên cứu hiệu ứng nền đất

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp đo dao động vi địa chấn để đánh giá hiệu ứng nền đất. Các kỹ thuật đo bao gồm đo dao động vi địa chấn điểm tựa, một trạm và mảng dao động vi địa chấn. Phương pháp phân tích tỷ số phổ H/V được áp dụng để xác định tần số trội và đánh giá chiều dày lớp phủ nông. Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng kỹ thuật chuyển đổi sóng SH và thuật toán di truyền để mô phỏng và đánh giá hiệu ứng nền đất.

2.1. Kỹ thuật đo dao động vi địa chấn

Các kỹ thuật đo dao động vi địa chấn bao gồm đo điểm tựa, một trạm và mảng dao động vi địa chấn. Kỹ thuật đo một trạm được sử dụng rộng rãi để đánh giá tần số trội và chiều dày lớp phủ nông. Kỹ thuật đo mảng dao động vi địa chấn giúp xác định cấu trúc vận tốc sóng ngang 1D, hỗ trợ trong việc phân tích hiệu ứng nền đất.

2.2. Phân tích tỷ số phổ H V

Phương pháp phân tích tỷ số phổ H/V được sử dụng để xác định tần số trội và đánh giá chiều dày lớp phủ nông. Kết quả phân tích cho thấy mối tương quan giữa tần số trội H/V và chiều dày lớp phủ nông, giúp đánh giá hiệu ứng nền đất một cách chính xác. Phương pháp này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các đặc điểm dao động vi địa chấn và hỗ trợ trong việc quy hoạch đô thị.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã xác định được các đặc điểm dao động vi địa chấn và hiệu ứng nền đất tại khu vực nội thành Hà Nội. Kết quả cho thấy, các khu vực có lớp phủ nông dày có khả năng khuếch đại sóng động đất cao hơn. Nghiên cứu cũng đề xuất các biện pháp giảm thiểu rủi ro động đất thông qua việc đánh giá nền đất và thiết kế công trình phù hợp. Các kết quả này có giá trị thực tiễn cao trong việc quy hoạch và xây dựng đô thị tại Hà Nội.

3.1. Đặc điểm dao động vi địa chấn

Nghiên cứu đã xác định các đặc điểm dao động vi địa chấn tại khu vực nội thành Hà Nội, bao gồm tần số trội và chiều dày lớp phủ nông. Kết quả cho thấy, các khu vực có lớp phủ nông dày có khả năng khuếch đại sóng động đất cao hơn. Điều này giúp đánh giá hiệu ứng nền đất một cách chính xác và hỗ trợ trong việc quy hoạch đô thị.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu được ứng dụng trong việc đánh giá nền đất và thiết kế công trình chịu động đất tại Hà Nội. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp giảm thiểu rủi ro động đất, bao gồm việc sử dụng các vật liệu xây dựng phù hợp và thiết kế công trình có khả năng chịu lực tốt. Các kết quả này có giá trị thực tiễn cao trong việc quy hoạch và xây dựng đô thị tại Hà Nội.

Luận án tiến sĩ: Ước lượng hiệu ứng nền đất tại khu vực nội thành Hà Nội và vùng phụ cận