intTypePromotion=1
ADSENSE

Nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích ngược để nâng cao độ chính xác dự báo sụt lún mặt đất do khai thác nước ngầm ở Hà Nội

Chia sẻ: Đỗ Thiên Hỷ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

37
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dự đoán sụt lún đất do mặt đất là khó khăn và phức tạp vì nó đã bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố và chúng luôn luôn thay đổi theo thời gian để chúng tôi không thể kiểm soát chúng. Phương pháp đất này dự đoán sụt lún được sử dụng trong thực tế bây giờ, bằng cách áp dụng giá trị Cv, chúng tôi thu được các kết quả khác nhau theo ngày được quan sát trạm.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích ngược để nâng cao độ chính xác dự báo sụt lún mặt đất do khai thác nước ngầm ở Hà Nội

Nghiên cứu áp dụng phƣơng pháp phân tích ngƣợc<br /> để nâng cao độ chính xác dự báo sụt lún mặt đất<br /> do khai thác nƣớc ngầm ở Hà Nội<br /> Nguyễn Huy Phƣơng1, Tạ Đức Thịnh1<br /> Nguyễn Huy Quang2, Nguyễn Sinh Minh3<br /> Nguyễn Văn Hƣng3<br /> <br /> Application the back analysis method for prediction of land subsidence<br /> caused by ground water withdrawal in Hanoi<br /> Abstract: Prediction of land subsidence caused by ground is difficult and<br /> complicated because it has been affected by many factors and they are always<br /> changed by time so we are not able to control them. This method of land<br /> subsidence prediction are used in practice now, by application the given<br /> value Cv, we obtain the results different with the dates given by observation<br /> stations.<br /> By back analysis method, we found the changing rule of Cv by time and it has been<br /> used in predict land subsidence to give more accurate results.<br /> <br /> <br /> 1. Đặt vấn đề Qua nghiên cứu tài liệu thí nghiệm nén cố<br /> Sụt lún mặt đất do khai thác nước ngầm kết trong phòng cho thấy các thông số quan<br /> xảy ra mạnh mẽ ở nhiều thành phố lớn của các trọng tham gia vào quá trình tính lún như hệ số<br /> nước trên thế giới như ở Mexicô, Italia, Mỹ, nén lún a, hệ số thấm k, và hệ số cố kết Cv<br /> Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan,... ở Hà Nội đều biến đổi theo thời gian. Đó chính là nguyên<br /> sự sụt lún mặt đất do khai thác nước ngầm nhân cần được xem xét đến khi dự báo lún mặt<br /> cũng đã xẩy ra và được khẳng định qua tài liệu đất.<br /> nhận được ở các trạm đo lún. Sự sụt lún mặt Chúng tôi tiến hành dự báo sự sụt lún mặt<br /> đất gây ra hiện tượng úng ngập, gây biến dạng đất theo phương pháp sử dụng lời giải bằng<br /> công trình, làm ô nhiễm nguồn nước ngầm,... thuật toán phân tích thành chuỗi số Furie với<br /> Công tác dự báo sụt lún hiện nay còn cho kết điều kiện thường dùng là các hệ số a, k và Cv<br /> quả chưa có độ chính xác, độ tin cậy cao. Vì không đổi theo thời gian. Sau đó kết hợp với<br /> vậy cần phải nghiên cứu để nâng cao độ chính các tài liệu quan trắc lún trên các trạm đo lún<br /> xác của phương pháp dự báo. được xử lý bằng mô hình toán thông kê tìm ra<br /> 2.Nội dung của phƣơng pháp hàm số Cv biến đổi theo thời gian t. Hàm số<br /> Dự báo lún mặt đất hiện nay thường áp nhận được lại được đưa vào để dự báo lún<br /> dụng các phương pháp khác nhau như theo thuật toán trên. Công tác dự báo lún được<br /> phương pháp giải phương trình vi phân áp lực tiến hành theo trình tự sau:<br /> thuỷ động bằng cách phân tích thành chuỗi số<br /> Furie, phương pháp sai phân hữu hạn, phương<br /> pháp phần tử hữu hạn. Điều kiện áp dụng<br /> thường xem các thông số a, k, Cv là không đổi.<br /> Chính vì vậy kết quả dự báo nhận được<br /> thường sai lệch với thực tế và sự sai lệch đó<br /> càng tăng lên theo thời gian.<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br /> Trong quá trình tính toán chúng tôi đã tính<br /> theo biểu đồ tổng ứng suất và biểu đồ phân cấp<br /> tải trọng ứng với các mức của sự hạ thấp mực<br /> nước với các điều kiện Cv không đổi và Cv biến<br /> đổi theo thời gian. Qua tính toán có thể kết luận<br /> rằng, kết quả dự báo theo hai sơ đồ trên với điều<br /> kiện Cv không đổi đều sai lệch nhiều so với thực<br /> tế và sự sai lệch đó càng tăng lên theo thời gian,<br /> còn với điều kiện Cv = a x t +b gần với số liệu lún<br /> quan trắc được.<br /> 3.Kết quả tính toán dự báo.<br /> Dưới đây chúng tôi đưa ra kết quả tính toán<br /> của trạm Pháp Vân làm ví dụ.<br /> a. Dự báo theo phương pháp theo biểu đồ<br /> tổng ứng suất<br /> Nhà máy nước Pháp Vân xây dựng năm<br /> 1988, qua tham khảo tài liệu ĐCTV khu vực Hà<br /> Nội trước đây, mực nước ở đây có độ sâu 5 m<br /> cách mặt đất. Nhà máy nước bắt đầu khai thác<br /> năm 1989. Theo tài liệu quan trắc năm 1996 mực<br /> nước ngầm ở đây có độ sâu 20 m cách mặt đất.<br /> Tức là khoảng hạ thấp mực nước ngầm từ năm<br /> 1988 đến năm 1996 (H = 15 m. Trạm đolún được<br /> xây dựng từ năm 1996 và bắt đầu quan trắc từ<br /> năm 1997. Kết quả quan trắc được thể hiện<br /> trong hình 1.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Biều đồ lún bề mặt và mực nước đo được theo thời gian trạm Pháp Vân<br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br /> Bảng 1. Tính chất cơ lý của các lớp đất được trình bày trong bảng 1<br /> <br /> Tên lớp Lớp 2a Lớp 2b Lớp 3a Lớp 3b Lớp 4a Lớp 4b<br /> Hệ số rỗng e0.5-2.0 1.556 1.507 1.731 1.292 1.265 1.141<br /> Hệ số nén lún a0.5-2.0 (cm2/kG) 0.092 0.127 0.166 0.114 0.106 0.097<br /> Hệ số nén lún tương đối ao<br /> 0.036 0.051 0.061 0.049 0.047 0.045<br /> (cm2/kG)<br /> Hệ số thấm K0.5-2.0 x10-7(cm/s) 0.178 0.635 0.658 0.530 0.494 0.365<br /> <br /> * Địa tầng và sơ đồ ứng suất.<br /> STT Sè ChiÒu BÒ dµy ChiÒu T¶i<br /> líp líp M« t¶ s©u ®¸y líp ®Êt §Þa tÇng dµy hi träng pi S¬ ®å tÝnh lón<br /> ®Êt ®Êt líp (m) (m) m kG/cm2<br /> 2<br /> 1 1 §Êt lÊp thµnh phÇn hçn t¹p. 3.30 p1=0.56 (kG/cm)<br /> 3.30<br /> SÐt mµu n©u vµng, tr¹ng th¸i 1.7 5.0 m<br /> 2a 5 dÎo mÒm - dÎo cøng 3.0 0.56<br /> 6.3 1.3 0.69<br /> 2b SÐt mµu x¸m xanh, tr¹ng th¸i 7 0.7 0.7 0.76<br /> ch¶y<br /> 3a 3.0 3.0<br /> Bïn sÐt mµu x¸m ®en lÉn h÷u 10.0 1.06<br /> c¬<br /> 3b SÐt pha mµu x¸m ®en, tr¹ng 4.0 4.0<br /> th¸i ch¶y<br /> 14 1.46<br /> <br /> <br /> 4a SÐt pha mµu x¸m n©u, tr¹ng 6.0 6.0<br /> th¸i ch¶y.<br /> 13<br /> 20.0 m<br /> 20.0 2.06<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 13.0 13.0<br /> 4b SÐt pha mµu x¸m n©u, tr¹ng<br /> th¸i ch¶y, xen kÑp c¸c líp<br /> máng c¸t h¹t nhá<br /> <br /> <br /> <br /> 33.0 2.06<br /> <br /> p1=2.06 (kG/cm)2<br /> SÐt pha mµu n©u, vµng, ®á<br /> 5 15 loang læ, tr¹ng th¸i dÎo cøng - 7.00<br /> nöa cøng.<br /> <br /> 40<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br /> Hình 2: Sơ đồ tính lún trạm Pháp Vân<br /> Chúng tôi đã thay mô hình nền nhiều lớp<br /> Thêi gian t(n¨m)<br /> thành nền đồng nhất giả định với hệ số Km = 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004<br /> 0<br /> 0.41 10-7 cm/s, Cvm = 26215 cm2/năm. 2<br /> §é lón<br /> dù b¸o<br /> <br /> <br /> Nhà máy nước Pháp Vân bắt đầu khai thác năm 4<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> §é lón St(cm)<br /> 6<br /> <br /> 1989, và chúng tôi chọn mốc t0 là năm 1988, sử 8<br /> §é lón<br /> 10 quan tr¾c<br /> dụng các số liệu quan trắc từ năm 1997 đến năm 12<br /> <br /> 2003 tìm được hàm Cv biến đổi theo thời gian có 14<br /> <br /> 16<br /> dạng Cv = -300,47 t + 29088, với R = 0.95.<br /> Hình 4 : Biểu đồ tính lún theo thời gian tại trạm<br /> Pháp Vân<br /> 26500<br /> Bảng 2 trình bày kết quả so sánh độ lún mặt<br /> 26000 Cv= -300.47 t + 29088 đất tại trạm Pháp Vân giữa độ lún mặt đất theo<br /> kết quả tính toán (dự báo) và độ lún mặt đất theo<br /> HÖ sè cè kÕt Cv<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> R = 0.95<br /> 25500<br /> kết quả quan trắc<br /> 25000 Còn khi coi Cv là hằng số nhận được kết quả<br /> 24500<br /> dưới đây:<br /> Thêi gian t(n¨m)<br /> 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004<br /> 24000<br /> 0<br /> 0 5 10 15 20<br /> 2<br /> thêi gian t(n¨m)<br /> 4<br /> <br /> 6<br /> §é lón St(cm)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> §é<br /> lón<br /> 8<br /> dù<br /> Hình 3: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số cố kết Cv 10<br /> b¸o<br /> <br /> <br /> <br /> và thời gian t trạm Pháp Vân 12<br /> §é<br /> lón<br /> 14 quan<br /> tr¾c<br /> 16<br /> <br /> Kết quả dự báo độ lún khi sử dụng hàm Cv<br /> Hình 5 : Biểu đồ tính lún theo thời gian tại trạm<br /> nhận được ở trên cho kết quả như sau:<br /> Pháp Vân<br /> Bảng 2<br /> <br /> Năm 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003<br /> Độ lún dự báo (Sdb,cm) 2.94 5.00 6.92 8.71 10.40 11.98 13.48<br /> Độ lún quan, trắc (Sqt,cm) 2.2 4.6 6.6 8.5 10.0 11.8 13.6<br /> | Sqt -Sdb | 0.74 0.40 0.32 0.21 0.40 0.18 0.12<br /> <br /> Bảng 3 trình bày kết quả so sánh độ lún mặt đất tại trạm Pháp Vân giữa độ lún mặt đất theo kết<br /> quả tính toán(dự báo ) và độ lún mặt đất theo kết quả quan trắc<br /> Bảng 3<br /> <br /> Năm 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003<br /> Độ lún dự báo (Sdb,cm) 2.80 5.10 7.30 9.40 11.41 13.35 15.21<br /> Độ lún quan,trắc(Sqt,cm) 2.2 4.622 6.613 8.537 10.04 11.87 13.63<br /> Sqt  Sdb 0.60 0.48 0.69 0.86 1.37 1.48 1.58<br /> <br /> <br /> b. Dự báo lún theo phương pháp phân cấp tải trọng tương ứng với sự hạ thấp mực<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br /> nước. liệu quan trắc địa chất thuỷ văn cho thấy mực<br /> Như đã nêu ra ở trên khoảng hạ thấp mực nước được hạ thấp dần và ở đây chúng được<br /> nước (H = 15 m. Để tính toán và dự báo lún do chia thành các khoảng hạ thấp mực nước (H1,<br /> hạ thấp mực nước và san lấp, căn cứ vào các tài (H2,...<br /> Bảng 4<br /> <br /> Năm 1988 1991 1992 1993 1994 1995 1996<br /> H(m) 5 10 12 14 16 18 20<br /> (H(m) 5 2 2 2 2 2<br /> Trong bảng 6: Hi là độ sâu mực nước ngầm<br /> (H khoảng hạ thấp mực nước ngầm<br /> Líp Mæ t¶ BÒ Ký BÒ Thêi N¨m ChiÒu s©u Kho¶ng h¹ Gia t¨ng Gia t¨ng ¸p lùc ¸p lùc<br /> ®Êt dÇy hiÖu dÇy gian t mùc nø¬c thÊp mùc ¸p lùc P®l pi (kG/cm) g©y lón BiÓu ®å øng Su©t<br /> m líp m n¨m ngÇm H(m) nø¬ch(m) (do ®Êt lÊp) (do kh¶i th¸c nø¬c) Pi (kG/cm)<br /> <br /> §Êt lÊp thµnh phÇn 3.3<br /> 1 hçn t¹p<br /> <br /> SÐt mÇu n©u vµng,<br /> 2a tr¹ng th¸i dÎo 3 0 1988 5 0.56<br /> mÒm - dÎo cøng<br /> 2b SÐt mµu x¸m xanh,<br /> tr¹ng th¸i ch¶y<br /> 0.7 1 5<br /> 3a Bïn sÐt mµu x¸m<br /> 3 IIa<br /> ®en, lÉn h÷u c¬ 3 1991 10 5 0.56 0.5 1.06<br /> IIIa<br /> SÐt pha mµu x¸m 2 2<br /> 3b ®en, tr¹ng th¸i 4 1992 12 2 0.56 0.2 1.26<br /> ch¶y IVa<br /> 4 3 2<br /> 5 1993 14 2 0.56 0.2 1.46<br /> Va<br /> 4 2<br /> 6 1994 16 2 0.56 0.2 1.66<br /> SÐt pha mµu x¸m<br /> 4a n©u, tr¹ng th¸i 6 5 2 VIa<br /> ch¶y 7 1995 18 2 0.56 0.2 1.86<br /> VIIa<br /> 6 2<br /> 8 1996 20 2 0.56 0.2 2.06<br /> I IIb<br /> <br /> IIIb<br /> <br /> IVb<br /> SÐt pha mµu x¸m<br /> n©u, tr¹ng th¸i Vb<br /> 4b ch¶y, xen kÑp c¸c 13 7 13<br /> líp máng c¸t h¹t VIa<br /> nhá<br /> VIIa<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6: Sơ đồ tính lún trạm Pháp Vân<br /> chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền được trình bày trong bảng 5<br /> Bảng 5<br /> <br /> Chỉ tiêu cơ lý Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Lớp 6 Lớp 7<br /> Bề dầy 5 2 2 2 2 2 13<br /> Hệ số nén lún tương đối(cm2/kG) 0.053 0.049 0.049 0.047 0.047 0.047 0.045<br /> Hế số thấm K (cm/s) 0.529 0.530 0.53 0.494 0.494 0.494 0.365<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br /> Qua các tài liệu quan trắc tìm được hàm Cv = N¨m<br /> 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004<br /> -244.75 t + 27969 với R = 0.92. Sử dụng hàm Cv 0<br /> <br /> <br /> trên để tính toán dự báo độ lún cho kết quả dưới 5 §é lón dù<br /> b¸o<br /> đây. 10<br /> <br /> §é lón<br /> Thêi gian t(n¨m) 15 quan tr¾c<br /> 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> §é lón St(cm)<br /> 0 20<br /> <br /> 2<br /> 25<br /> 4 §é<br /> lón dù<br /> §é lón St(cm)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 6<br /> b¸o<br /> 8 Hình 8: Biểu đồ tính lún theo thời gian<br /> 10<br /> §é lón<br /> tại trạm Pháp Vân<br /> 12 quan<br /> <br /> 14<br /> tr¾c Bảng 6 trình bày kết quả so sánh độ lún mặt<br /> 16 đất tại trạm Pháp Vân giữa độ lún mặt đất theo<br /> Hình 7: Biểu đồ tính lún theo thời gian kết quả tính toán (dự báo) và độ lún mặt đất theo<br /> tại trạm Pháp Vân kết quả quan trắc<br /> Bảng 6<br /> Năm 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003<br /> Độ lún dự báo (Sdb,cm) 2.92 4.98 6.90 8.71 10.42 12.03 13.56<br /> Độ lún quan, trắc (Sqt,cm) 2.20 4.62 6.61 8.54 10.04 11.87 13.63<br /> | Sqt -Sdb | 0,72 0,36 0,29 0,17 0,38 0,16 0,07<br /> <br /> Tiếp theo là kết quả dự báo khi coi Cv không đổi theo thời gian ta được kết quả<br /> Bảng 7 trình bày kết quả so sánh độ lún mặt đất tại trạm Pháp Vân giữa độ lún mặt đất theo kết<br /> quả tính toán(dự báo ) và độ lún mặt đất theo kết quả quan trắc<br /> Bảng 7<br /> Năm 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003<br /> Độ lún dự báo (Sdb,cm) 3.8 7.1 10.2 13.1 15.8 18.4 20.8<br /> Độ lún quan,trắc(Sqt,cm) 2.20 4.62 6.61 8.54 10.04 11.87 13.63<br /> | Sqt -Sdb | 1.55 2.49 3.59 4.53 5.75 6.49 7.18<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005 6<br /> Tính toán dự báo các trạm còn lại như Hạ Đình, Lương Yên, Thành Công, Mai Dịch cũng cho kết quả<br /> tương tự.<br /> 4.Kết luận<br /> - Phương pháp dự báo độ lún theo điều kiện a, k, Cv không đổi cho kết quả lớn hơn thực tế và độ sai<br /> lệch càng lớn theo thời gian.<br /> - Tài liệu quan trắc cho phép tìm được hàm Cv phụ thuộc tuyến tính và giảm dần theo thời gian<br /> - Sử dụng hàm Cv hợp lý nhất để đưa vào công thức tính toán dự báo độ lún cho kết quả chính xác<br /> hơn, khá gần với số liệu quan trắc. Tuy nhiên, trong tính toán dự báo đã bỏ qua một số lớp đất như : Cát,<br /> sét, sét pha quá cố kết.<br /> - Có thể hàm Cv biến đổi theo quy luật nhận được chỉ trong khoảng thời gian nào đó, cho nên công tác<br /> dự báo luôn luôn cần kiểm tra lại sự diễn biến của hàm Cv ở các thời gian tiếp theo để điều chỉnh dự báo<br /> cho phù hợp với thực tế.<br /> Tài liệu tham khảo<br /> 1.Shen Xiao Yu, Sun Su Wen, Zhon Guo Yun, Lin Dan and Zhang Rong Tang. Wuhan College of<br /> Geology. “Mathematical Model and Prediction of Subsidence in Ningbo City.”<br /> 2.hozer, thomas L, Dr, Johnso, A.Ivan “Land Subsidence Caused by Ground Water Withdrawal in<br /> Urban Areas“. jeojournal 11.3245-255.1985.<br /> 3.Chiang-Huai chen, Richasd Hwang, Mon & Associates. Inc Taipei. Taiwan. Roc. “Badc analysis of<br /> Subsidence due to filling and ground water loverring.”<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Một phƣơng pháp mới xác định hệ số độ cứng của cọc ở trạng<br /> thái làm việc<br /> Trần Hữu Hà*<br /> <br /> <br /> A new method to determine the stiffness coefficient of pile at service<br /> stage<br /> Abstract: Determination the stiffness coefficient of pile and pile groups<br /> subject to static or dynamic loads in complicated. It is usually solved by some<br /> different methods. Here, the author presents the new method to determine the<br /> stiffness coefficient of pile and pile group, subject to static loads at service<br /> stage based on the Gauss principle of extreme method, which was introduced<br /> by Prof.Dr. Ha Huy Cuong. This paper also introduces calculation results for<br /> static stiffness coefficient of single pile, and how it is affected by piles in the<br /> group.<br /> <br /> I - Đặt vấn đề trong đó:<br /> Trong tính toán công trình hiện nay, đặc biệt P(() - Tải trọng tác dụng ứng với tần số (.<br /> trong trường hợp chịu tải trọng động đất, phương S(() - Độ cứng động của cọc. S(() là đại<br /> pháp hệ số độ cứng động được sử dụng khá nhiều lượng phức, trong đó phần thực là độ cứng tĩnh<br /> [3]. Độ cứng động được hiểu như sau: và lực quán tính, còn phần ảo đặc trưng cho tính<br /> P(() = S(() . U(() (1) nhớt của môi trường, đặc biệt là xét được sự<br /> <br /> <br /> Địa kỹ thuật số 3-2005<br /> 6<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2