Các phương pháp đo nứt nẻ phục vụ mô hình hóa hệ thống nứt nẻ rời rạc bằng phương pháp số

Bài viết Các phương pháp đo nứt nẻ phục vụ mô hình hóa hệ thống nứt nẻ rời rạc bằng phương pháp số trình bày các nội dung chính sau: Mô hình mạng lưới khe nứt rời rạc; Các phương pháp đo nứt nẻ trong địa chất công trình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các phương pháp đo nứt nẻ phục vụ mô hình hóa hệ thống nứt nẻ rời rạc bằng phương pháp sốTuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NỨT NẺ PHỤC VỤ MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG NỨT NẺ RỜI RẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ Nguyễn Quang Tuấn Trường Đại học Thủy lợi, email: nqtuan@tlu.edu.vn1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. MÔ HÌNH MẠNG LƯỚI KHE NỨT RỜI RẠC Các yếu tố gián đoạn trong đá như các khenứt, đứt gãy, mặt lớp, mặt phân phiến có ảnh Mô hình mạng lưới khe nứt rời rạchưởng rất lớn tới ổn định và tính thấm của (discrete fracture network/DFN) là mô hìnhkhối đá. Để hướng tới việc mô phỏng hệ tính toán biểu diễn hệ thống các khe nứt rờithống khe nứt trong mô hình số, công tác khảo rạc (hướng, kích thước, vị trí, hình dạng, độsát địa chất cũng cần xác định rõ các thông tin mở). DFN có thể được tạo ra từ kết quả đo vẽ địa chất, thống kê hoặc mô phỏng địa cơ họccần xác định để cung cấp cho việc nghiên cứu để biểu diễn các loại khe nứt trong đá.mô phỏng và xa hơn là việc tính toán. Mô hình các khe nứt rời rạc được sử dụng Đặc điểm của hệ thống khe nứt trong khối trong nhiều lĩnh vực. Trong địa kỹ thuật, môđá hay các khe nứt riêng lẻ được mô tả bằng hình DFN dùng để mô phỏng khả năng truyềnnhiều thông số khác nhau. Các thông số này dẫn nước trong môi trường đá, liên quan tớicó thể xác định bằng đo đạc hoặc tính toán các bài toán tính toán nước dưới đất chảy vàomột cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Theo công trình đào, khả năng thấm mất nước dướiphương pháp truyền thống, đối với bài toán nền đập, khả năng truyền dẫn chất gây ôcơ học đá công trình, ổn định của khối đá nhiễm. DFN còn dùng để nghiên cứu sự ảnhđược xét theo điều kiện về đặc điểm nứt nẻ hưởng của hệ thống khe nứt tới độ ổn định củacủa khe nứt. khối đá. Hình 1 là ví dụ về mô hình DFN Việc đánh giá đặc điểm nứt nẻ của khối đá trong PFC3D mô phỏng mái dốc đá nứt nẻ.tại hiện trường phục vụ mô phỏng thường Hầu hết các phương pháp tạo mô hình DFNđược xác định dựa trên 3 phương pháp: Đo sử dụng 3 yếu tố quan trọng là thế nằm kheđịa vật lý, khoan khảo sát và đo đạc vết lộ địa nứt, mật độ khe nứt và kích thước khe nứt.chất. Trong đó, việc đo đạc các vết lộ đá nứt Bên cạnh đó, các hàm số sẽ được sử dụngnẻ cho phép cung cấp thông tin về đặc điểm để mô tả quy luật phân bố của các yếu tốnứt nẻ một cách chính xác và đầy đủ nhất. trên. Thông thường, quy luật hàm mũ đượcVết lộ đá có kích thước từ vài mét tới hàng sử dụng. Ngoài ra, quy luật phân bố có thể được mô tả theo quy luật hàm lũy thừa, hàmtrăm mét nên việc xác định dễ dàng và đầy logarit, v.v. như tóm tắt trong [1]. Tổng hợpđủ hơn so với 2 phương pháp còn lại. Tuy các thông số đầu vào cho mô hình DFN đượcnhiên, số liệu đo đạc vết lộ trên bề mặt được trình bày trong Bảng 1.sử dụng để đánh giá cho phần dưới mặt đất Để mô phỏng khả năng thấm nước hayhay số liệu từ vết lộ hẹp dùng ngoại suy cho cường độ của khối đá thì cần có các thông sốkhông gian rộng. Do đó, việc mô tả đặc điểm về độ mở hay độ dẫn nước của khe nứt, cácnứt nẻ từ số liệu đo tại các điểm lộ cần thông thông số cường độ của khe nứt. Trong bàiqua công tác thống kê. Các đặc tính của khe báo này, tác giả chỉ tập trung trình bày về cácnứt và hệ thống khe nứt cần được nghiên cứu phương pháp đo xác định đặc trưng hình họcchi tiết. của hệ khe nứt. 100 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Khe nứt thống, đặc điểm nứt nẻ của đá được xác định Các phần tử liên kết thủ công bằng cách đo đạc ngay tại các nơi đá (phần đá liền khối) lộ ở hiện trường. Bên cạnh đó, còn có các phương pháp sử dụng ảnh hay công nghệ tiên tiến để nghiên cứu nứt nẻ. Xử lý ảnh và đo khe nứt bằng lazer là những phương pháp mới đã được áp dụng. Tuy nhiên, các kỹ thuật này đòi hỏi thiết bị và công nghệ, chủ yếu là áp Khối đá dụng trong phân tích ảnh viễn thám, việc áp dụng trong địa chất công trình còn hạn chế. Hình 1. Mô hình mái dốc đá nứt nẻ Trong thực khảo sát hiện nay, công tác đo thủ bằng phương pháp phần tử rời rạc công vẫn là phổ biến. Trong công tác đo đạc kết hợp mạng lưới khe nứt rời rạc [2] đánh giá nứt nẻ nói chung, có 2 cách đo cơ Bảng 1. Các thông số mô hình DFN bản: đo theo tuyến và đo theo diện tích. Tuy nhiên, trên cơ sở hai cách đo này, việc đo đạc Yếu tố Thông số đầu vào hiện trường có thể kết các kỹ thuật mới như Góc dốc  (tb, max , min); chụp ảnh phân tích, quét tia lazer.Thế nằm Góc hướng dốc  (tb, max , min) 3.1. Phương pháp đo theo tuyến và thông số hàm phân bố góc ...