TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 48, 2008
XÁC LẬP HÀM TƯƠNG QUAN HỒI QUY TUYẾN TÍNH GIỮA CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MỘT SỐ NGUỒN GỐC ĐẤT Ở THỪA THIÊN HUẾ
Nguyễn Thanh Tùng Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
TÓM TẮT
3) và nguồn gốc biển - đầm lầy (mbQ2
Bài báo trình bày kết quả xác lập các hàm tương quan hồi quy tuyến tính giữa các tính 1-2) ở chất cơ lý của đất có nguồn gốc sông - biển (amQ1 thừa Thiên Thiên Huế. Thông qua giá trị hệ số tương quan R để đánh giá mức độ tương quan giữa các tính chất cơ lý của hai loại đất có nguồn gốc thành tạo khác nhau.
1. Đặt vấn đề
Trong nghiên cứu địa chất công trình, các chỉ tiêu cơ lý thường biến đổi phụ thuộc vào nhau theo một quy luật nào đó, có khi giữa chúng có mối tương quan khá chặt chẽ. Trên cơ sở thống kê 263 mẫu đất, chúng tôi tiến hành xây dựng các hàm tương quan tối ưu giữa các chỉ tiêu cơ lý của chúng. Thí dụ như tìm hàm tương quan giữa các đại lượng: sức kháng cắt của đất (c, ϕ) và hệ số nén lún (a) tương quan với thành phần hạt, độ Nm, chỉ số dẻo, hệ số rỗng,…
Ở đồng bằng Thừa Thiên Huế, đất nguồn gốc sông-biển (amQ1
3) bị phủ bởi trầm tích trẻ hơn, diện phân bố rộng, gặp hầu hết tại trung tâm đồng bằng. Chúng nằm ở độ sâu từ 7,5 đến 53,4 m, chiều dày thay đổi từ 3,5 đến 23,4 m [4, tr141]. Thành tạo đất này thường có độ chặt tốt, độ biến dạng nhỏ, sức chịu tải từ trung bình đến cao nên thường được chọn đặt móng cho công trình. Thành tạo đất nguồn gốc 1-2) cũng bị phủ và phân bố hầu hết ở khu vực đồng bằng, Chúng sông - biển (mbQ2 nằm ở độ sâu từ 4,0 đến 16,0 m, chiều dày thay đổi từ 3,5 đến 22,4 m [4, tr156]. Đất loại này thường rất yếu, sức chịu tải thấp đến rất thấp, độ biến dạng lớn. Các lớp đất loại này thường không sử dụng để làm móng cho công trình, nếu trường hợp bắt buộc phải cải tạo mới có khả năng sử dụng làm nền cho công trình.
Hiện nay, các công trình xây dựng ngày càng nhiều và quy mô lớn đòi hỏi phải có đầy đủ hệ thống số liệu khảo sát phục vụ cho công tác thiết kế móng công trình. Nhưng trong thực tế, khi khảo sát địa chất cho các công trình cụ thể do điều kiện địa chất rất khác nhau nên số liệu mẫu đất thu được không phải lúc nào cũng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đề ra. Đặc biệt, đối với các loại đất như bùn sét, đất cát, sét pha lẫn nhiều dăm sạn thì lại càng khó khăn. Vì vậy, kết quả nghiên cứu xác lập sự tương quan giữa các tính chất cơ lý sẽ tạo cơ sở khoa học cho việc đánh giá đúng, đầy đủ điều kiện địa chất phục vụ tốt cho công tác thiết kế công trình.
171
2. Kết quả nghiên cứu
2.1. Hàm tương quan Khi hệ số tương quan R ≠ 0 thì giữa hai biến ngẫu nhiên x và y sẽ có sự phụ thuộc hàm y = y(x). Để diễn tả sự tương quan bằng một biểu đồ và một hàm số nghĩa là thay thế những điểm thực tế của biểu đồ bằng một đường cong hay đường thẳng. Một trong những phương pháp thay thế những điểm thực tế để xác định một đường cong hay đường thẳng này là phương pháp bình phương bé nhất. Khi đường hồi quy thực nghiệm 1≈R khi đó hàm hồi quy có dạng tuyến tính y gần đường thẳng hay tương quan mẫu
= ax + b [2]. Thông qua các biến ngẫu nhiên ta sẽ xác định được hệ số a và b.
2.2. Đánh giá sự tương quan
Khi xét đồng thời hai biến ngẫu nhiên x và y ta sẽ có một sự tương quan thống kê lẫn nhau, đại lượng đó được gọi là hệ số tương quan mẫu ký hiệu là R. Hệ số tương quan mẫu R là đại lượng thiên từ -1 đến +1, nếu R < 0 thì giá trị tương quan nghịch, nếu R > 0 thì giá trị tương quan thuận, nếu R = 0 thì không có sự tương quan [2].
Hệ số tương quan R được đánh giá theo Kalomenxki như sau: - Nếu 0 < R ≤ 0,5 thì mức độ tương quan rất yếu
- Nếu 0,5 < R ≤ 0,7 thì mức độ tương quan yếu
- Nếu 0,7 < R ≤ 0,9 thì mức độ tương quan chặt
- Nếu 0,9 < R ≤ 1,0 thì mức độ tương quan rất chặt
2.3. Các tính chất cơ lý trung bình của các mẫu đất nghiên cứu
Bảng 1. Bảng tổng hợp các tính chất cơ lý trung bình của các nguồn gốc đất nghiên cứu
Hàm lượng % các nhóm hạt (mm)
Sét
Loại đất
Bụi
Dăm cuội
<0,005
0,005-0,05
Cát 0,05-2,0
Sạn sỏi 2,0-20,0
>20,0
3)
Trầm tích nguồn gốc sông biển (amQ1
7,0
15,3
67,4
10,7
0,0
Cát pha
29,1
13,6
49,5
7,8
0,0
Sét pha
57,3
19,7
22,6
0,4
0,0
Sét
1-2)
Trầm tích nguồn gốc biển – đầm lầy (amQ2
6,5
18,9
71,7
2,9
0,0
Bùn cát pha
17,8
45,1
34,5
2,6
0,0
Bùn sét pha
34,7
39,0
24,4
1,9
0,0
Bùn sét
172
Tính chất vật lý
Tính chất cơ học
Độ KL thể Hệ số Giới Giới Chỉ KL thể KL Độ Hệ số Góc nội Lực Hệ số Môđun Nm tích bão hạn hạn số Độ sệt tích riêng rỗng rỗng ma sát dính kết nén lún tổng BD W hòa chảy dẻo dẻo
∆ C khô γc γw W B n ϕ e0 G Wl Wp Ip % - % % % % - % độ a1-2 cm2/kG kG/cm2 E1-2 kG/cm2 g/cm3 g/cm3 g/cm3
3)
Trầm tích nguồn gốc sông biển (amQ1
24,3 1,916 1,542 2,67 42,3 0,732 88,5 26,8 20,7 6,1 0,578 0,137 0,025 69,1 17015’
25,3 1,899 1,515 2,69 43,6 0,774 87,9 34,1 21,9 12,2 0,276 0,239 0,037 46,9 16032’
29,4 1,873 1,448 2,71 46,5 0,869 91,5 45,5 24,6 20,9 0,230 1507’ 0,317 0,042 44,5
1-2)
Trầm tích nguồn gốc biển – đầm lầy (amQ2
27,9 1,844 1,442 2,66 45,9 0,847 87,8 26,9 20,7 6,2 1,172 0,109 0,047 39,7 1205’
44,2 1,701 1,180 2,67 55,8 1,265 93,3 39,3 25,6 13,7 1,353 0,106 0,084 26,8 7015’
50,1 1,652 1,100 2,68 59,0 1,439 93,5 48,2 27,3 20,9 1,093 0,077 0,174 14,0 602’
2.4. Biểu đồ tương quan giữa các tính chất cơ lý đất
3)
2.4.1. Trầm tích nguồn gốc sông-biển (amQ1
t−¬ng quan gi÷a hÖ sè rçng - ®é Èm
t−¬ng quan gi÷a giíi h¹n ch¶y - h¹t sÐt
65
1.3
)
%
( l
y = 0.428x + 26.165 R2 = 0.598
y = 0.020x + 0.240 R 2 = 0.677
50
1.0
35
0.7
0 e g n ç r è s Ö H
W y ¶ h c n ¹ h i í i G
C¸t pha SÐt pha SÐt
C¸t pha SÐt pha SÐt
0.4
20
10
18
34
42
0
80
26 §é Èm W (%)
20 60 40 Hµm l−îng h¹t sÐt Pc (%)
Hình 2
Hình 1
t−¬ng quan gi÷a chØ sè dÎo - giíi h¹n ch¶y
t−¬ng quan gi÷a g. h¹n dÎo -giíi h¹n ch¶y
30
34
)
)
%
%
( p
y = 0.297x + 11.764 R 2 = 0.582
y = 0.702x - 11.707 R 2 = 0.888
26
20
W o Î d
18
10
( p I o Î d è s Ø h C
n ¹ h i í i G
C¸t pha SÐt pha SÐt
C¸t pha SÐt pha SÐt
10
0
15
27
51
63
15
27
51
63
39 Giíi h¹n ch¶y Wl (%)
39 Giíi h¹n ch¶y Wl (%)
Hình 4
Hình 3
173
t−¬ng quan gi÷a hÖ sè nÐn lón - hÖ sè rçng
t−¬ng quan gi÷a hs gãc ma s¸t - hÖ sè rçng
0.09
0.8
)
G k /
2
y = -0.242x + 0.491 R2 = 0.166
y = 0.019x + 0.018 R 2 = 0.052
C¸t pha SÐt pha SÐt
0.06
0.5
C¸t pha SÐt pha SÐt
m c ( 2 - 1 a
n ó l
0.03
0.3
n Ð n
ϕ g t t ¸ s a m c ã g è s Ö H
S H
0.00
0.0
0.3
0.6
1.1
1.3
0.4
0.6
1.0
1.2
0.8 HÖ sè rçng e0 (%)
0.8 HÖ sè rçng e0 (%)
Hình 5
Hình 6
1-2)
2.4.2. Trầm tích nguồn gốc biển-đầm lầy (amQ2
t−¬ng quan gi÷a hÖ sè rçng - ®é Èm
t−¬ng quan gi÷a giíi h¹n ch¶y - h¹t sÐt
2.3
75
)
%
( l
y = 0.026x + 0.118 R2 = 0.883
y = 0.489x + 29.671 R2 = 0.490
1.7
55
1.1
35
0 e g n ç r è s Ö H
W y ¶ h c n ¹ h i í i G
C¸t pha SÐt pha SÐt
C¸t pha SÐt pha SÐt
0.5
15
15
30
60
75
72
0
45 §é Èm W (%)
18 54 36 Hµm l−îng h¹t sÐt Pc (%)
Hình 8
Hình 7
t−¬ng quan gi÷a chØ sè dÎo - giíi h¹n ch¶y
t−¬ng quan gi÷a giíi h¹n dÎo - g. h¹n ch¶y
36
42
)
)
%
%
y = 0.403x + 9.035 R2 = 0.730
( p
y = 0.594x - 8.893 R2 = 0.851
32
24
W o Î d
12
22
( p I o Î d è s Ø h C
n ¹ h i í i G
C¸t pha SÐt pha SÐt
C¸t pha SÐt pha SÐt
0
12
15
30
60
75
15
30
60
75
45 Giíi h¹n ch¶y Wl (%)
45 Giíi h¹n ch¶y Wl (%)
Hình 10
Hình 9
t−¬ng quan gi÷a hs gãc ma s¸t - hÖ sè rçng
t−¬ng quan gi÷a hÖ sè nÐn lón - hÖ sè rçng
0.36
0.45
)
2
y = 0.150x - 0.077 R2 = 0.463
y = -0.118x + 0.288 R2 = 0.334
C¸t pha SÐt pha SÐt
0.24
0.30
0.12
0.15
ϕ g t t ¸ s a m c ã g è s Ö H
m c / G k ( 2 - 1 a n ó l n Ð n S H
C¸t pha SÐt pha SÐt
0.00
0.00
0.50
0.95
1.85
2.30
0.5
0.9
1.7
2.1
1.40 HÖ sè rçng e0
1.3 HÖ sè rçng e0
Hình 11
Hình 12
174
Bảng 2. Bảng tổng hợp kết quả xác lập các hàm tương quan hồi quy tuyến tính
Trầm tích nguồn gốc biển – đầm lầy
3)
Trầm tích nguồn gốc sông biển (amQ1
(mbQ2
Chỉ tiêu tương quan
Hàm tương quan
Hàm tương quan
Đánh giá sự tương quan
1-2) Mức độ tương quan R
Mức độ tương quan R
Đánh giá sự tương quan
0,773
Chặt
0,702
Chặt
Wl - Pc
Y = 0,428x + 26,165
y = 0,489x + 29,671
0,823
Chặt
y = 0,026x + 0,118
0,940
Rất chặt
e0 - W Y = 0,020x + 0,240
0,854
Chặt
0,763
Chặt
y = 0,403x + 9,035
Wp - Wl
Y = 0,297x + 11,764
0,992
Rất chặt
Ip - Wl Y = 0,702x - 11,707 0,942 Rất yếu y = 0,594x - 8,893
0,578
Yếu
tgϕ - e0 Y = -0,242x + 0,491 0,407 Rất yếu y = -0,118x + 0,288
0,228 Rất yếu y = 0,150x - 0,077
0,680
Yếu
a1-2 - e0 Y = 0,019x + 0,018
3. Kết luận và kiến nghị
Trên cơ sở tổng hợp, nghiên cứu 113 mẫu đất nguồn gốc hỗn hợp sông-biển 1-2) đã xác lập được 3) và 150 mẫu đất nguồn gốc hổn hợp biển-đầm lầy (mbQ2 (amQ1 các hàm tương quan lẫn nhau, chúng tôi đi đến một số kết luận như sau:
- Hai nguồn gốc có điều kiện, môi trường thành tạo khác nhau nhưng dạng hàm
tương quan giữa các tính chất cơ lý tương tự nhau.
- Sự phụ thuộc tương quan tuyến tính giữa hệ số góc ma sát (tgϕ với hệ số rỗng tự nhiên (e0) có tương quan nghịch (H5 và H11) còn các tương quan khác là sự tương quan thuận.
- Sự tương quan tuyến tính giữa chỉ số dẻo (Ip) với giới hạn chảy (Wl), hệ số rỗng tự nhiên (e0) với độ Nm tự nhiên (W) có mức độ rất chặt (H4, H8, H10) R > 0,9. Còn các tương quan khác có mức độ từ chặt đến rất yếu.
- Mức độ tương quan giữa các tính chất vật lý cao hơn mức độ tương quan giữa tính chất vật lý với tính chất cơ. Điều này cho thấy rằng mặc dù giữa các tính chất vật lý và tính chất cơ học có mối liên hệ dẫn xuất chặt chẽ với nhau nhưng khi thống kê kết quả thực nghiệm xác định các hàm tương quan thì kết quả cho thấy mức độ tương quan giữa chúng không cao.
- Nếu số lượng mẫu nhiều và đáng tin cậy thì từ các hàm tương quan hồi quy có thể tìm ra được sự liên hệ tương quan giữa các tính chất cơ lý đất có mức độ chặt đến rất chặt. Các mối tương quan này rất có ý nghĩa trong việc kiểm chứng, đánh giá, nghiên cứu điều kiện địa chất công trình.
175
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đinh Xuân Bảng, Xây dựng những công thức thực nghiệm và những liên hệ tương quan trong cơ học đất, Tập san Kỹ thuật Thuỷ lợi các số 6, 7, 9 và 10, (1982).
2. Đào Hữu Hồ, Xác suất thống kê, NXB ĐHQG Hà Nội, (1999). 3. Trần Văn Minh và nnk, Hướng dẫn giải bài tập xác suất thống kê và các tính
toán trên excel, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, (2002).
4. Ngô Quang Toàn (chủ biên) và nnk, Vỏ phong hoá và trầm tích Đệ tứ Việt Nam, Bộ Công nghiệp - Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội, (2000).
5. Các báo cáo khảo sát Địa chất công trình khu vực tỉnh Thừa Thiên - Huế.
ESTABLISHING THE RECURRENT RECURRENT INTERRELATING FUNCTIONS FOR PHYSICAL - MECHANICAL PROPERTIES OF SOIL SEDIMENT WITHIN THUA THIEN HUE PROVINCE
Nguyen Thanh Tung College of Sciences, Hue University
SUMMARY
3) and marine-bog (mbQ2
