Khoa học Tự nhiên Tuổi U-Pb zircon LA-ICP-MS thành phần đồng vị hf andesit khu vực đèo Rù Rì - Nha Trang ý nghĩa địa chất Nguyễn Hữu Trọng1*, Lê Tiến Dũng1, Phạm Trung Hiếu2 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Ngày nhận 2/1/2018; ngày chuyển phản biện 5/1/2018; ngày nhận phản biện 6/2/2018; ngày chấp nhận đăng 26/2/2018 Tóm tắt: Zircon tuyển từ đá phun trào andesit khu vực đèo Rù Rì - Nha Trang, Khánh Hòa, xác định tuổi phương pháp LA-ICP-MS U-Pb Các kết phân tích thành phần đồng vị U-Pb hạt zircon cho thấy tuổi kết tinh andesit 100,9±1,7 triệu năm (tr.n), tương ứng với Creta muộn Giá trị εHf(t) dao động phạm vi từ (-)0,6 đến (+)10,7, chủ yếu cho giá trị dương, có giá trị âm (-)0,6 cho thấy nguồn vật liệu thành tạo đá phun trào andesit chủ yếu từ manti, trình hình thành có tham gia vật liệu vỏ lục địa Từ khóa: Andesit, đồng vị Hf, hệ tầng Nha Trang, tuổi U-Pb zircon Chỉ số phân loại: 1.5 Mở đầu Các thành tạo phun trào andesit phân bố khu vực đèo Rù Rì - Nha Trang, Khánh Hòa đới Đà Lạt nhiều nhà địa chất ngồi nước quan tâm nghiên cứu Trong cơng tác đo vẽ đồ địa chất 1:200.000 loạt Nha Trang Đà Lạt [1, 2], A Belouxov nhóm nghiên cứu lần xác lập hệ tầng Nha Trang, đá andesit đèo Rù Rì xếp vào tuổi Creta muộn Trên quy mô khu vực, đá hệ tầng Nha Trang phân bố nhiều Nam Trung Bộ Đông Nam Bộ, địa bàn tỉnh Khánh Hồ, Ninh Thuận, Bình Thuận, Lâm Đồng Bà Rịa - Vũng Tàu Thành phần thạch học mặt cắt hệ tầng Nha Trang khu vực chủ yếu bao gồm andesit, ryolit, ryolit phân dải, tuf dacit, tuf felsit, ryolit phân dải ryolit porphyr Chúng xem sản phẩm thuộc đai núi lửa - pluton Nha Trang - Đà Lạt khoảng tuổi Mesozoi muộn Các tài liệu điều tra khảo sát địa chất cho thấy, đá phun trào Mesozoi muộn Nha Trang - Đà Lạt có liên quan với nhiều khống sản kim loại đa kim vàng bạc Tiêu biểu điểm quặng vàng Đá Bàn (xã Ninh An, Ninh Hịa) điểm quặng vàng đèo Rù Rì (xã Vĩnh Phương, thành phố Nha Trang), tỉnh Khánh Hòa [1] Điểm Rù Rì, vàng phân bố đá phun trào andesit, andesitodacit bị biến chất nhiệt dịch thạch anh hóa, epidot hóa, chlorit hóa propylit hóa Trong đới biến chất nhiệt dịch chiều rộng 0,2 đến m, phát triển nhiều gân mạch, chuỗi mạch thạch anh dày vài cm đến 0,7 m Thành phần khoáng vật quặng từ 10 đến 30%, gồm hematit, magnetit, pyrit, chalcopyrit, limonit; hàm lượng Au từ đến 10 g/t; trung bình đến g/t [1, 2] Đối tượng nghiên cứu cơng trình đá andesit, nằm mặt cắt địa chất với đá phun trào ryolit khu vực đèo Rù Rì Đây phận nhỏ nằm đai xâm nhập - núi lửa Mesozoi Nha Trang - Đà Lạt Các thành tạo magma xâm nhập phun trào có thành phần chủ yếu từ trung tính đến acid Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng phương pháp phân tích U-Pb zircon LA-ICP-MS thành phần đồng vị Hf để xác định tuổi thành tạo nguồn gốc vật liệu hình thành nên andesit Đây kết nghiên cứu định lượng đồng vị thực cho thành tạo phun trào hệ tầng Nha Trang, hy vọng mang lại hiểu biết trình thành tạo chúng Mẫu phương pháp phân tích Vị trí lấy mẫu Các đá andesit lấy moong khai thác đá khu vực đèo Rù Rì, có tọa độ địa lý 12°18’ 30”; Tác giả liên hệ: Email: huutronghumg@gmail.com * 60(3) 3.2018 Khoa học Tự nhiên U-Pb zircon LA-ICP-MS and Hf composition in andesite of Ru Ri pass - Nha Trang and its geological significance Huu Trong Nguyen1*, Tien Dung Le1, Trung Hieu Pham2 Hanoi University of Mining and Geology University of Science, VNU-HCM city Hình Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu (a); sơ đồ địa chất, vị trí lấy mẫu theo đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 tờ Nha Trang (b) Received January 2018; accepted 26 February 2018 Abstract: Zircons separated from an andesite sample in the Nha Trang formation, in the Khanh Hoa province were dated to determine the protolith age for the complex Thirty LA-ICP-MS U-Pb zircon analyses gave concordant ages concentrated at 100.9±1.7 Ma, corresponding to the late cretaceous period These results indicated the protolith age of the ryolite (primary magma crystallization age) The εHf(t) component values ranged from (-)0.6 to (+)10.7, mainly for positive value and only one negative value (-)0.6 It showed that the source of the material forming the andesite eruptions was mainly from mantle, and the continental crust material took part in the formation of the involvement Hình Ban tinh plagioclas andesit, lát mỏng PY13/2, (+), X10 Keywords: Andesite, Hf isotope, Nha Trang formation, U-Pb zircon age Classification number: 1.5 Hình Ban tinh pyroxen andesit (+), X10 Các ký hiệu Px: Pyroxen, Hb: horblend, Pl: Plagioclas 109°10’19”; cách thành phố Nha Trang khoảng km phía Bắc (hình 1) Andesit có mầu xanh lục, lục đậm, điểm mịn, kiến trúc porphyr với kiến trúc hyalopilit pilotacid; cấu tạo khối Các ban tinh 15% gồm plagioclase, pyroxen, hornblend Nền gồm vi tinh plagioclas, hornblend, pyroxen, biotit thủy tinh núi lửa bị chlorit hóa Khống vật phụ có magnetit, zircon Khống vật thứ sinh gồm carbonat, zosit, epidot (hình 3) 60(3) 3.2018 Phương pháp phân tích Các hạt zircon tuyển tách từ mẫu nghiên cứu Công ty TNHH kỹ thuật phân tích Thượng Phổ (Vũ Hán, Trung Quốc) Mẫu đá andesit số hiệu PY13/2 nghiền tới cấp hạt 0,27-0,10 mm; đãi lấy khoáng vật nặng bàn đãi; phân loại khoáng vật theo tỷ trọng; tuyển từ để tách khoáng vật nhiễm từ; tách chọn zircon hợp phần khơng từ tính dung dịch nặng Bromoform (CHBr3); lựa chọn phân loại zircon kính hiển vi soi Dưới Khoa học Tự nhiên kính hiển vi soi nổi, chọn hạt zircon hồn chỉnh hình dạng có kích thước từ lớn đến nhỏ, loại bỏ hạt zircon chứa bao thể, zircon có vết nứt bề mặt Các hạt zircon sau tuyển chọn, có số lượng 150 hạt, dán lên mặt thuỷ tinh băng dính mặt, sau dùng vịng trịn nhựa PVC (đường kính khoảng 13 mm dầy 7-10 mm) dính bao lại tất hạt zircon đó, phần rỗng vịng trịn nhựa PVC lấp đầy hỗn hợp dung dịch pha trộn theo tỷ lệ định gồm chất keo công nghiệp Triethanolamine (C6H15NO3) Tiếp theo, mẫu đưa vào tủ sấy nhiệt độ 40-60°C, thời gian từ 2-3 ngày với mục đích làm cho hỗn hợp dung dịch gắn kết gắn chặt với hạt zircon Sau thời gian trên, loại bỏ kính dính mặt tiến hành mài mòn hạt zircon giấy nháp có độ hạt khác với mục đích làm lộ phần trung tâm hạt để tiến hành nghiên cứu cấu trúc bên zircon, đồng thời lựa chọn hạt phân tích Mẫu zircon sau mài tới phần trung tâm đánh bóng, lựa chọn hạt tự hình, khơng có khuyết tật để phân tích tuổi Các phân tích LA-ICP-MS U-Pb tiến hành vùng phân đới khác tinh thể zircon, thiết bị gồm có ICP-MS thiết bị bào mịn bề mặt Laser Trong q trình thực thí nghiệm sử dụng He Ar làm vật chất tải khí mài mịn, sử dụng phương pháp bào mịn đơn điểm, q trình phân tích sử dụng điểm bào mịn có đường kính 34 µm Q trình phân tích tuổi zircon sử dụng mẫu chuẩn 91500, tỷ số đồng vị mẫu dùng phần mềm Glitter (ver4.0, Macquarie University) để tính tuổi dùng Isoplot (ver2.49) để hoàn thành biểu đồ tuổi chỉnh hợp Đồng vị Hf đơn khống zircon phân tích trùng với vị trí phân tích tuổi U-Pb zircon, thiết bị bao gồm khối phổ kế đẳng ly tử Neptune nhiều đầu tiếp nhận hệ thống lấy mẫu laser chuẩn phân tử Geolas 193 nm Các phân tích tuổi đồng vị zircon U-Pb đồng vị Hf thực Phịng thí nghiệm trọng điểm quốc gia, Đại học Địa chất Trung Quốc (Vũ Hán) Đường kính bào mịn điểm phân tích đồng vị Hf 44 µm, thời gian bào mịn cho phân tích điểm khoảng 25 giây, độ sâu bào mòn điểm khoảng 40-50 µm Trước lần phân tích phân tích mẫu chuẩn 91500 GJ-1 để kiểm tra mức độ ổn định thiết bị dựa vào hiệu chỉnh sai số có tính quy luật [3, 4] Kết thảo luận Ảnh chụp âm cực phát quang (CL) Ảnh âm cực phát quang (CL) chụp khoáng vật zircon đại diện từ mẫu PY13/2 (hình 4) Tổng quan hình ảnh khống vật zircon cho thấy hạt zircon có kích thước vừa lớn từ 80-200 µm, có dạng lăng trụ dài lăng trụ ngắn, 60(3) 3.2018 Hình Ảnh CL tinh thể zircon lấy từ mẫu đá andesit PY13/2 Các vòng tròn nhỏ (đường kính 34 µm) vị trí phân tích LA-ICP-MS U-Pb chữ số tương ứng vòng tròn điểm phân tích mẫu với cấu tạo phân đới rõ ràng, cấu trúc phân đới điển hình, bên rõ nét, cấu trúc phân đới với nhân zircon hạt 16, 23, 25, 30, hay cấu trúc phân đới thơng thường với hạt cịn lại Với cấu trúc bên hạt zircon cho thấy chúng có cấu trúc điển hình kiểu magma Tuổi đồng vị U-Pb zircon Kết phân tích đồng vị U-Pb zircon tổng hợp bảng 1, hạt phân tích thực 30 hạt đơn khống zircon khác cho thấy, tỷ số Th/U >0,1, dao động từ 0,48-0,81 (bảng 1), chứng tỏ zircon hình thành từ dung thể magma [5, 6] Hầu hết hạt zircon phân tích cho mức tuổi từ 98 tr.n (hạt 11) đến 109 tr.n (hạt 27) Các giá trị tuổi nằm sát với đường cong Concordia (hình 5a) Giá trị tuổi trung bình 206Pb/238U 100,9±1,7 tr.n (hình 5b) Các kết phân tích tính tốn chứng tỏ tất hạt zircon kết tinh đồng thời từ dung thể magma, khơng có hạt zircon di sót tuổi cổ Theo nghiên cứu địa chất trước cho thấy, đá andesit dạng khối khu vực đèo Rù Rì andesit mô tả hệ tầng Nha Trang xuyên cắt phủ lên đá trầm tích lục nguyên tuổi Jura sớm - loạt La Ngà, đập Ba Ra, sơng Lịng Sơng, andesit Nha Trang bị granit Đèo Cả tuổi Creta muộn xuyên cắt gây biến chất tiếp xúc nhiệt [1, 2], thêm vào nghiên cứu chúng xác định phương pháp U-Pb zircon LA-ICP-MS cho tuổi 100,9±1,7 tr.n, tuổi coi tuổi kết tinh chúng vào giai đoạn Creta sớm Tuổi gần gũi với tuổi thành tạo xâm nhập granitoid phức hệ Định Quán - Đèo Cả khu vực đới Đà Lạt mà tác giả trước công bố [7-10] Khoa học Tự nhiên Bảng Kết phân tích tuổi đồng vị zircon U-Pb andesit hệ tầng Nha Trang, khu vực đèo Rù Rì SHM Th/U Tuổi đồng vị Pb/206Pb 1σ 207 Pb/235U 207 Tuổi tr.n 1σ 206 Pb/238U 1σ Pb/238U 206 1σ Pb/206U 207 1σ PY13/2-1 0,547 0,0496 0,0023 0,1075 0,0048 0,0157 0,0002 101 1,0 104 4,4 -2 0,496 0,0467 0,0030 0,1004 0,0060 0,0158 0,0002 101 1,3 97,2 5,5 -3 0,493 0,0535 0,0030 0,1156 0,0060 0,0160 0,0002 102 1,3 111 5,4 -4 0,543 0,0517 0,0024 0,1093 0,0049 0,0156 0,0002 99,6 1,2 105 4,5 -5 0,706 0,0525 0,0024 0,1153 0,0051 0,0160 0,0002 103 1,2 111 4,6 -6 0,609 0,0537 0,0034 0,1150 0,0068 0,0159 0,0002 102 1,4 111 6,2 -7 0,674 0,0526 0,0026 0,1131 0,0055 0,0157 0,0002 100 1,1 109 5,0 -8 0,594 0,0535 0,0028 0,1154 0,0056 0,0159 0,0002 102 1,4 111 5,1 -9 0,567 0,0479 0,0026 0,1048 0,0054 0,0160 0,0002 103 1,2 101 5,0 -10 0,498 0,0518 0,0026 0,1102 0,0054 0,0157 0,0002 100 1,2 106 5,0 -11 0,499 0,0535 0,0023 0,1129 0,0048 0,0153 0,0002 97,9 1,2 109 4,4 -12 0,813 0,0561 0,0033 0,1225 0,0072 0,0159 0,0002 101 1,4 117 6,5 -13 0,725 0,0522 0,0026 0,1128 0,0057 0,0157 0,0002 100 1,2 108 5,2 -14 0,579 0,0503 0,0029 0,1080 0,0058 0,0158 0,0002 101 1,4 104 5,3 -15 0,610 0,0470 0,0024 0,1001 0,0050 0,0154 0,0002 98,7 1,0 96,8 4,6 -16 0,738 0,0579 0,0033 0,1268 0,0071 0,0161 0,0002 103 1,4 121 6,4 -17 0,541 0,0464 0,0026 0,0992 0,0053 0,0159 0,0002 102 1,3 96,0 4,9 -18 0,481 0,0432 0,0024 0,0956 0,0053 0,0161 0,0002 103 1,2 92,7 4,9 -19 0,508 0,0536 0,0025 0,1135 0,0050 0,0155 0,0002 99,2 1,4 109 4,6 -20 0,555 0,0597 0,0028 0,1335 0,0061 0,0164 0,0002 105 1,3 127 5,5 -21 0,510 0,0525 0,0029 0,1155 0,0061 0,0161 0,0002 103 1,4 111 5,6 -22 0,633 0,0531 0,0030 0,1172 0,0061 0,0161 0,0002 103 1,4 113 5,5 -23 0,583 0,0489 0,0025 0,1123 0,0057 0,0166 0,0002 106 1,3 108 5,2 -24 0,574 0,0552 0,0027 0,1223 0,0058 0,0161 0,0002 103 1,3 117 5,3 -25 0,503 0,0514 0,0023 0,1170 0,0052 0,0165 0,0002 106 1,2 112 4,7 -26 0,659 0,0527 0,0025 0,1191 0,0054 0,0165 0,0002 106 1,2 114 4,9 -27 0,462 0,0484 0,0023 0,1142 0,0054 0,0171 0,0002 109 1,2 110 4,9 -28 0,690 0,0539 0,0026 0,1244 0,0058 0,0168 0,0002 107 1,2 119 5,3 -29 0,507 0,0551 0,0033 0,1273 0,0074 0,0169 0,0002 108 1,5 122 6,7 -30 0,577 0,0565 0,0027 0,1271 0,0061 0,0164 0,0002 105 1,4 122 5,5 60(3) 3.2018 Khoa học Tự nhiên Hình Biểu đồ biểu diễn kết phân tích zircon U-Pb mẫu PY13/2 andesit hệ tầng Nha Trang phương pháp LA-ICP-MS (a); sơ đồ phân bố tuổi trung bình (b) Thành phần đồng vị Hf nguồn vật liệu hình thành andesit khu vực đèo Rù Rì Thành phần đồng vị Hf phân tích trực tiếp từ hạt đơn khoáng zircon đồng thời với phân tích đồng vị U-Pb (bảng 2) Kết phân tích cho thấy tỷ lệ đồng vị 176Lu/177Hf dao động phạm vi từ 0,000706 đến 0,002537 Đa số kết phân tích cho giá trị 90 m/s) giảm áp tâm (< 900 hPa) Nghiên cứu giả định quỹ đạo tác động gần bờ (hình 3) theo hướng tác động vào vùng biển Quảng Ngãi gồm Track (sang trái), Track (trực diện), Track (song song đường bờ) Bão Nari  (tên định quốc tế:  1325, tên định JTWC: 24W, tên Việt Nam: Bão số 11) áp thấp thứ 40, bão nhiệt đới thứ 25 bão cuồng phong thứ (theo danh sách bão) trong  mùa bão Tây Bắc Thái Bình Dương 2013 Bão Nari bão đổ vào Philippines làm chết 38 người, tàn phá cối, nhà cửa gây ngập lụt Vào sáng ngày 15/10/2013, bão tàn phá dội thành phố Đà Nẵng và Thừa Thiên - Huế Để tính tốn, chúng tơi tiến hành khuếch đại bão Nari thành siêu bão theo phân loại bão [2] Dữ liệu địa hình gồm hai phần chính: 1) Phần cạn bãi tràn ven sông sử dụng tài liệu địa hình tỷ lệ 1/10.000; 2) Phần nước sử dụng tài liệu địa hình tỷ lệ 1/50.000 ngồi biển số liệu địa hình thu thập từ dự án khác cho vùng lịng sơng Bộ công cụ sử dụng để nghiên cứu Mike DHI (Đan Mạch), chương trình tính tốn đại đáp ứng kỹ thuật phức tạp nghiên cứu thuộc phạm vi nghiên cứu Hình Sơ đồ khối bước tính tốn Hình Quỹ đạo đổ bão Nari vào Quảng Ngãi theo [3] 60(3) 3.2018 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ chưa sử dụng phổ biến công Lý có lẽ thân phương pháp chưa chuyên biệt hóa phục vụ mục đích việc quản lý an tồn đập Để triển khai ứng dụng kỹ thuật đánh dấu công cụ hữu hiệu, bổ sung vào phương pháp khảo sát tình trạng rị thấm qua đập phục vụ cơng tác đảm bảo an tồn đập, Phịng thí nghiệm đánh dấu thuộc Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân công nghiệp tiến hành thử nghiệm đánh dấu khảo sát số điểm thấm rò nhỏ đập phụ HT đập ĐD kết hợp với phương pháp mô số đo từ trường cảm ứng Bài báo nêu kết đánh dấu đập phụ số số hồ thủy điện HT đập số biểu diễn đồ thị (hình 2) cho thấy, điểm rị từ hồ nằm khoảng cao trình mực nước hồ 604 m, cao trình bắt đầu quan sát tượng rò thấm ướt xuất lộ hạ lưu đập Căn cao trình xuất điểm rị cao trình điểm xuất lộ xác định thấm rò qua thân đập, đập phụ số số Đối tượng phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu áp dụng kỹ thuật đánh dấu đập phụ số đập phụ số thủy điện HT Cả đập đập đất Đập phụ số có chiều cao gần 36 m, chiều dài đỉnh đập 215 m, loại đập đồng chất Năm 2013 quan sát thấy xuất điểm thấm ướt R2 có kích thước m x m nằm mặt cắt No.6, cao trình điểm trọng tâm vùng thấm ướt khoảng 595 m (hình 1) Sự thấm ướt đất mặt xuất cao trình mực nước hồ 604 m, khơng có số liệu quan trắc lưu lượng thấm rò Đập phụ số có chiều dài đỉnh đập 150 m chia làm mặt cắt (từ No.1 đến No.8), chiều cao từ đỉnh xuống đất tự nhiên khoảng 50 m Năm 2011 phát điểm rị R3 phía rãnh thu nước vai phải mặt cắt No.7, cao trình 583 m (hình 1), mực nước hồ đạt cao trình khoảng 604 m trở lên Lưu lượng rị khơng lớn, đủ thấm ướt đất mặt Năm 2013, tượng rò rỉ vị trí tăng lên lưu lượng, đồng thời xuất thêm vị trí rị thấm ướt R4 R5 gần Số liệu quan trắc mực nước hồ lưu lượng điểm rò R3 x Hình Số liệu quan trắc mực nước hồ lưu lượng rò rỉ điểm rò R3, đập phụ số Hai điểm thấm ướt R4 R5 không đo lưu lượng Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đánh dấu nước hồ, lấy mẫu phân tích nồng độ chất đánh dấu để tìm vùng rị thấm hồ xác định phân bố nồng độ chất đánh dấu theo thời gian điểm rò hạ lưu Đánh dấu hồ: Đánh dấu hồ nhằm mục đích xác định vị trí lối vào dòng rò thấm vào đập dựa nguyên lý pha lỗng Khi cao trình nước hồ đạt tới ngưỡng rò, chất đánh dấu rải dọc theo vùng nghi có thấm hồ đối xứng bên giao điểm đường trực tuyến qua điểm rò với chiều dọc thân đập, gần với mái Phân bố nồng độ chất đánh dấu nước hồ dọc theo vùng rải chất đánh dấu đo định kỳ theo thời gian khoảng 1-2 h Điểm rị xác định điểm có nồng độ chất đánh dấu cao sau khoảng thời gian khuếch tán Điểm rò R3 y R4 R5 Hình Hình chụp đập phụ số 2, điểm rị R2 (trái) đập phụ số 3, điểm rò R3, R4 R5 (phải) Ở cao trình nước hồ 604 m, chất đánh dấu muối NaCl chứa bao nilong có đục nhiều lỗ, bao khối lượng kg thả nhiều điểm hồ cách khoảng m, cố định độ sâu khoảng m, dọc theo sườn mái thượng lưu, cách mép nước khoảng Hình Hình chụp đập phụ số 2, điểm rò R2 (trái) đập phụ số 3, điểm rò R3, R4 R5 (phải) 60(3) 3.2018 52 Căn cao trình xuất điểm rị cao trình điểm xuất lộ xác định thấm rò qua thân đập, đập phụ số số  C(t).dt thấm rò qua thân đập, đập phụ số số Vận0 tốc thực vr +(m/ngày) dòng chảy qua khe rỗng ước lượng dự vận tốc di chuyển trung bình v khoảng cách lối vào hồ vùng rị Trong đó, t thời gian (ngày) tính từ thả chất đánh dấu  hạ lưu đập C(t).t.dt L (m) thời gianKhoa di chuyển trung bình t (ngày) cơng thức [6, 7]: học Kỹ thuật Công nghệ + Vận dự (2) t  0tốc thực vr (m/ngày) dòng chảy qua khe rỗng ước lượng C(t).dt trung bình v khoảng cách lối vào hồ vùng rò vận tốc di chuyển L v L (m) thời gian di chuyển trung bình t (ngày) công thức [6, 7]: hạ lưu đập Trong đó, t thời gian (ngày) tính từ thả chất đánh dấu m Mẫu nước hồ dọc theo vị trí thả muối thu thập tích Nhưt vậy, kết tính vận tốc di chuyển theo (2) ước Nói tốc chung, v ≠ vr qng đường thực rỗng dòngước thường lớn k củavận dòngtốc chảythực qua khe lượng dựa Vậngiá thực vr +(m/ngày) dòng ròròqua trị thấp vr theo thời gian sau thả để đo độ dẫn trường lượng cáchtốc trực lốibình vàovvà dịng điểm vù L L di tiếp chuyển trung trênrakhoảng cáchrò lối vào trênlàhồ1và vùngmà rị phân tích thành phần ion Cl- Phịng thí nghiệm hóa lý vậnkhe vrỗng Như vậy, kết tính vận tốc di chuyển theo (2) ước lượng giá tr diện tích t (ngày) (VILAS-609) Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân hạ lưu đập côngcứu thứcsự [6, 7]: L tđến (m) thờichưa gian di chuyển bình Cho códịng cơngrịtrung trình cơng bố nghiên vận tốc thực vvr rcủa qua khe rỗng Nói chung, v ≠ qng đường thực dịng rị thường lớn kh cơng nghiệp khác biệt vận tốc thực vr vận tốc dịch chuyển xác cách trực tiếp L vàocó vàcơng củatrình dịng rị khơng phải cứu điểm màbiệt Cho đến naylối chưa công bố nghiên khác giữavù vậ định L đánh dấu trường hợp rò rỉ qua đập Trong Đánh dấu liên thơng: Đánh dấu liên thơng phươngdiện thực tích vr vvàNhư vận tốc định đánh dấu trường hợp (3) rògiá rỉ qu vậy,dịch kết chuyển tínhxác vận tốcbằng di chuyển theotrong (2) ước lượng trị khảo sátt khác biệt vận tốc thực vận tốc dịch chuyển pháp đánh dấu thời gian vận chuyển (Transit Time Method)nhất Trong sát khác biệtdòng vận tốc thựckhe vàrỗng vận tốc dịch chuyển ảnh hưởng củakhảo vận tốc thực v rị qua chung, v ≠của vr rvì2qng đường thực chất dịng rị thường -Nói ảnh hưởng giếng giếng đánh dấulớn vàhơn khoảng áp dụng để xác định vận tốc thực nước chuyển giếng giếng bơm chất đánh dấu-và giếngbơm thu hồi, Durnbraun (1967) [10] đưa cách trực tiếp L lối vào dịng rị khơng phải điểm mà vùng Cholượng đếnhồi, chưa trình[10] cơngđưa bố nghiên khác biệt có vậ giếng thu (1967) cơng cứu thứcsựước ước nhưDurnbraun sau: có cơng qua khe rỗng hạt [9] Trong thí nghiệm này, chất thức diện Như vậy, kết tính vận di chuyển theo (2) ước lượng giáhợp trị thấp thực vtích tốc dịch chuyển xáctốc định đánh dấulàtrong trường rò rỉ qua r vận lượng sau: đánh dấu pha vào nước hồ khu vực xác địnhTrong vận sát tốc thực vr củabiệt dòngvận rò qua rỗng khảo khác tốckhe thực vận tốc dịch chuyển ảnh hưởng lối vào dòng rò lấy mẫu quan trắc xuất hiệngiếng - Cho giếng bơm chất đánh dấu giếng hồi,cứu Durnbraun (1967) [10]tốcđưa  cơng trình cơng bố thu nay chưa πd có đến nghiên khác biệt vận  tốc Lnhư  sau: chúng vùng xuất lộ điểm rò hạ lưu đập Kếtthức thựcước vr v vàrlượng vận dịch chuyển xác định đánh dấu trường hợp(4) rò rỉ qua đập   4pα  t sự khác Trong rò khảorỉ sátở biệtrò vậnR3, tốc thực vận tốc dịch chuyển ảnh hưởng quả2.phân tích cho phéptrắc biểumực diễn nồng chất Hình Số liệu quan nướcđộhồ vàđánh lưudấu lượng điểm đập phụ giếng - Trong giếng bơm chất đánh dấu kính giếng thu (cm), hồi, Durnbraun (1967)và[10] đưagóc cơng đó, d đường giếng p độ rỗng α ảnh hưởn theo thời gian C(t) kể từ thả chất đánh dấu thức ước lượng sau: Trong đó, dπd đường kính giếng (cm), p độ rỗng số 3.xuất Haihiện điểm thấm ướt R4 R5 khơng đo đượcdịng lưuchảy lượng  từ điểm bơm chất đánh dấu với ý nghĩa chất đánh dấu phân tán theo k Trong trường hợp rị qua đập, nghiệm phương trình vận r  ảnh  L hưởng dòng chảy từ điểm bơm chất đánh α làv góc theodịng chảy Theo Durnbraun, trường hợp giếng (4) gần chuyển khuếch tán mô tả nồng độ chất đánh dấu C(x,t) có cách từ điểmt bơm 4pα dấu với 1ý nghĩa  đánh dấu phân tán theo khoảng cách từ πdchất ảnh hưởng lên sai khác vận tốc đo đánh dấu vận tốc thực lớn v  L  dạng [9]: r Trong đó, d4pα làdịng kínhTheo giếngDurnbraun, (cm), p độtrong rỗng trường α góc ảnh hưởn đường điểm bơm chảy t  theo  Ví dụchảy trường hợp Lbơm = 2,5 m, đánh d = 20dấu cm,với α= pchất = 31% thìdấu vr>phân v khoảng 10% dòng từ điểm chất ý nghĩa đánh tán theo kh hợpTrong giếng hưởng sựrỗng sai khác ����� đó,gần d đường kínhảnh giếng (cm), plên độ α góc vận ảnh hưởng ��� � � cách từ Dựa điểmtrên bơm theogian dòng chảy Theo Durnbraun, trường hợp giếng đượ gần �( ) �� divà chuyển bình, độ dẫn thủy lực K khoảng (cm/s) tốcchảy đo đánh dấu vậnvới tốc thực đánh lớn Vítán dụtheo dịng từbằng điểmthời bơm chất đánh dấu ýtrung nghĩa chất dấu phân C(x, t) = e ������ (1)thì ảnh hưởng lên sai khác vận tốc đo(1) đánh dấu vận tốc thực cách từ điểm bơm[11]: dòng Durnbraun, ��π��� � theo công thức trường hợp Ltheo = 2,5 m,chảy d = Theo 20 cm, α = vàtrong p =trường 31% hợp giếng vr> gần lớn Ví dụ trường hợp L = 2,5 m, d = 20 cm, α = p = 31% v r> vlàkhoảng vảnh hưởng lên sai khác vận tốc đo đánh dấu vận tốc thực lớn nhất.10% khoảng 10% Ví dụ trường hợp = 2,5 m, d = 20 cm, α = p = 31% vr> v khoảng 10% n e ( Lthời L) Trong đó, M0 (kg) khối lượng chất đánh dấu ban Dựa K trên Dựa thời gian gian di di chuyển chuyển trung trung bình, bình, độ độ dẫn dẫn thủy thủy lực lực K (cm/s) Dựathức t[11]: thời Δh gian di chuyển trung bình, độ dẫn thủy lực K (cm/s) tính đầu hịa vào nước hồ, D0x hệ số phân tán thủy độngtheoKcơng (cm/s) tính theo cơng thức [11]: dọc theo phương chuyển động nước thấm (cm-1), theo cơng thức [11]: Nếu đo được2 lưu lượng rị Q thể tích bão hịa nước Vbhn vùng v̅x (cm/s) vận tốc trung bình chảy khe rỗng n ( L) (5) L)2 công thức: K  n e e( định (5) trung K  xác t Δh Thời gian di chuyển trung bình t̅ tính dựa t Δh phân bố nồng độ chất đánh dấu xác định điểm rò theo V  Q t bhn Nếu đo lưu lượng thểthể tích bão hịaV nước Vbhn trong vùng rị tậpvùng r Nếu lưu lượng rị Qrịthì tích bão hịa nước bhn Nếuđo đođược lưu lượng rịQthể Qthìthì tích bão hịa nước thời gian C(t), theo cơng thức: trung xác định công thức: trung xác định cơng thức: V vùng rị tập trung xác định công thức: bhn ∞ t= ∫ C(t).t.dt (2) ∞ ∫ C(t).dt (6) (6) Tiết diện bão hòa nước Sbhn vùng thấm rò xác định từ thể tích Vbhn th Tiết diện bão hịa nước Sbhn vùng thấm rị xác định cơng thức: từ thể tích Vbhn theo cơng thức: Trong đó, t thời gian (ngày) tính từ thả chất đánh dấu Vận tốc thực vr +(m/ngày) dòng chảy qua khe rỗng ước lượng dựa vận tốc di chuyển trung bình v khoảng cách lối vào hồ vùng rò hạ lưu đập L (m) thời gian di chuyển trung bình t̅ (ngày) công thức [6, 7]: v= Vbhn  Q.t V bhn  Q.t L t (3) Nói chung, v ≠ vr qng đường thực dịng rị thường lớn khoảng cách trực tiếp L lối vào dịng rị khơng phải điểm mà vùng có diện 60(3) 3.2018 Sbhn  Vbhn /L (7) Thí nghiệm đánh dấu liên thông tiến hành lần vào cuối mùa mưa, cách khoảng 25 tháng Lần thứ vào tháng 11/2014 lần thứ hai vào tháng 12/2016 Chất đánh dấu muối NaCl đựng bao nilon đục lỗ, khoảng từ 15-20 bao tùy theo độ dài vùng khảo sát, bao 10 kg (khối lượng muối tăng lên để kéo dài thời gian quan trắc thực địa) đặt dọc theo mái đập thượng lưu xung quanh vị trí điểm rị hồ, đối xứng với điểm rị phía hạ lưu qua đỉnh đập Mẫu nước thấm rị tích 300 ml cácởđiểm đểsốđo2 độ Hình Bố trí thu thả thập chất theo đánhthời dấugian liên thơng đập rị phụ (trái) đập phụ trường phân tích thành phần chất đánh dấu sốdẫn (phải) Cl- (hình 3) 53 Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ Hình Bố trí thả chất đánh dấu liên thơng đập phụ số (trái) đập phụ số (phải) Trong tất thí nghiệm, độ dẫn đo thiết bị Hana HI98197 (Nhật Bản), nồng độ Cl- phân tích thiết bị sắc ký ion ICS-1000 hãng Dionex - USA Ngưỡng phát quy trình phân tích Cl- độ dẫn 0,1 mg/l 0,1 microS/cm Kết thảo luận Xác định điểm rò hồ Đập phụ số 2: Chất đánh dấu thả xuống hồ ngày 11/12/2016 dọc theo mái đập khoảng 50 m, đối xứng với điểm rò hạ lưu Tuy nhiên, điều kiện thời tiết xấu nên 10 ngày sau tiến hành lấy mẫu đợt thứ 11 ngày sau lấy đợt thứ hai Khoảng thời gian từ thả chất đánh dấu đến quan trắc dài, chất đánh dấu bị pha loãng khuếch tán, nồng độ chất đánh dấu độ dẫn đo dọc theo mái đập giảm giá trị phông (giá trị phông ± σ), khơng phát điểm rị hồ (hình 4) Để làm sở cho tính tốn tiếp theo, điểm rị giả định nằm đường vng góc với thân đập cao trình 604 m, cách điểm rị xuất lộ hạ lưu khoảng 75 m Hình Sau 10 đến 11 ngày thả chất đánh dấu, nồng độ chất đánh dấu Cl- độ dẫn dọc theo mái đập đập phụ số khuếch tán pha lỗng trở gần giá trị phơng, khơng xác định điểm rị hồ Giá trị phông độ dẫn nồng độ Cl- 53,5 uS/cm 3,60 mg/l Đập phụ số 3: Chất đánh dấu thả xuống hồ ngày 20/12/2016 dọc theo mái đập 40 m, cách mép nước m Mẫu quan trắc thu thập vùng thả chất đánh dấu sau thả chất đánh dấu h (ngày 20/12) 25 h (ngày 21/12) Kết phân tích nồng độ chất đánh dấu (Cl-) độ dẫn đợt quan trắc biểu diễn đồ thị hình 60(3) 3.2018 Hình Phân bố nồng độ chất đánh dấu Cl- độ dẫn dọc theo mái đập đập phụ số đo sau thả chất đánh dấu h 25 h Giá trị phông độ dẫn nồng độ Cl- 54,0 uS/cm 3,60 mg/l 54 Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ Hình Phân b ố nồng độ chất đánh dấu Cl - độ dẫn dọc theo mái đập đập phụ số đo sau th ả chất đánh dấu h 25 h Giá tr ị phơng -độ Hình 5.ốPhân ốlànồng độ dấu Cldẫn vàdọc độ dẫn đập Hình Phân bnồng nồng chất đánh dấuđánh độ theo máitheo đập Phân bố5 độvà dẫn độ Cl đánh cóchất đỉnh đạtCl3,60 dịng rị khơng chảy tậpdọc trung thànhmái dịng Việc lấy mẫu 54,0dấu uS/cm mg/l độ dẫn nvàồng độ Clb- chất quan thực cách hố nôngcủa mặt giá trị cựcphụ đại làđập vàđo mg/l vịsau 36 kểảtừchất phụ 36,8được đoth khimth đánh dấu hGiá vàhiện 25 h Giá tr tạo ị phông đập số663uS/cm đượcsố sau ảtríchất đánh dấu trắc h 254h tr ị phông đất vùng thấm ướt để thu gom mẫu nước rị Cao trình nước mốc lần quan trắc sau h, và- trở giá- trị phông lần 54,0 uS/cm 3,60 mg/l độ dẫn n ồng độ Cl 54,0 uS/cm 3,60 mg/l độ dẫn n ồng độ Cl hồ 604 m Kết phân tích thí nghiệm đánh dấu tháng K ết dấu thông quan trắc sau 25 h Nhưđánh chất đánhliên dấu tập trung xung 11/2014 cho thấy nồng độ Cl- có đỉnh đơn đạt cực đại 185 quanh điểm rò sau 25 h khuếch tán hết Từ xác Đánh dấu liên thông tiến hành 2mg/l lầnsauvào nămthả2014 2016 79 ngày muối (hình 6, trái) K ết đánh dấu K ết đánh dấurò liên định vị trí trọng tâm điểm thơng hồ củaliên đậpthơng phụ số nghiệm lặp lạivàvào tháng 12/2016 cho Đánh dấutừliên thông tiến hành 2năm lần vào nđược ăm 2014 2016 khoảng cách 36phụ m tính từ mốc, cao trình 604 m Từ Đánh dấu liên tiến hành 2kết lần vàoThí 2014 2016 Đập số 2:thông kết tương tự, phân bố chất đánh dấu thông qua nồng độ trên, khoảng cách L điểm rò hồ điểm rò R3 Đập phụ số 2: Đập phụ số 2: Cl có đỉnh đơn đạt 8,8 mg/l sau 38 thả chấtchảy đánh dấu hạ lưuTđược xác định 94 ại đập phụ sốm.2 quan sát thấy vùng thấmướt, dòng ròngày khơng tập (hình 7, trái) Các kết đo độ dẫn phù hợp với kết Tliên ại thông đập số quan thấythấm thực vùng thấm ướt, dịng rịchảy khơng tập Tđánh ại đập phụ số sát thấytrắc 1sátvùng ướt, dịng rị khơng Kết dấu trung thành dòng Việ2cphụ lấyquan mẫu quan cách tạotập hốchảy nơng phân tích Cl Caobằng trình nước hồ khoảng 604 đến trung thành dịng Việ2clần lấyvàomẫu thực cách tạo hố nông trung thành dòng Việctiến lấyhành mẫu trắcquan trắc thực cách tạo hốtrắc nông 605được m suốthiện trình quan Đánh dấu liên thơng năm 2014 mặt đất vùng thấm ướt để thuquan gom mẫu nước rò Cao trình nước hồ 604trên m Kết 2016 mặt đất vùng ướtgom để thu nước rị Cao trình nước hồ 604 m Kết mặt đất vùng thấm ướt thấm để thu mẫugom nướcmẫu rị Cao trình nước hồ 604 m Kết Đập phụ số 3:thấy nồng phân tíchphân thí nghiệm đánh d ấu tháng 11/2014 cho độ Cl - có đỉnh đơn tích thíđánh nghiệm tháng cho 11/2014 thấy Cl có đỉnh đơn phân tích thí nghiệm dấuđánh thángdấu 11/2014 thấy cho nồng độ Clnồng cóđộ đỉnh đơn Đập phụ số 2: Kết đánh dấu liên thông đập phụ số vào tháng đạt cực đại 185 mg/l sau 79 ngày thả muối (hình 6, trái) đạt185 đạiquan 185 mg/l sau 79 ngày muối (hình 6, trái) đạt đại sau 79thấy ngày thả muối (hình 6, trái) Tại cực đập phụ sốcực mg/l sát vùng thấm thả ướt, 11/2014 phát hện xuất chất đánh dấu đánh dấu (hình 7, trái) Các kết đo độ dẫn phù hợp với kết phân tích Cl H ình b6.ố Phân ố nồng độ chất r ỉ đập H ình Phân nồngbđộ chất đánh dấuđánh xuấtdấu hiệnxuất điểm rò rđiểm ỉ củaròđập Cao6 trình kho ảng 605 mđập quan trắc.2014 Hình Phân bốnước nồng độhồ chấttrong đánh dấu xuất 604 đến điểm rò rỉ phụ số suốt (trái) đậptrình phụ số (phải) năm đập sốnăm (phải) năm 2014 phụ số phụ (trái)số và2 (trái) đập phụ số phụ (phải) 2014 H ình Phân b ố nồng độ chất đánh dấu xuất điểm rò r ỉ đập phụ số (trái)Thívà đập số 3lại(phải) nămcũng 2014 nghiệm lặp vào tháng 12/2016 choương ương t tự, phân bố Thí2nghiệm lặp phụ lại vào tháng 12/2016 chocũng kết tkết tự, phân bố - thông Cl có đỉnh đơnmg/l đạt 8,8 sau thả 38 ngày chất đánhchất dấuđánh thơngdấu qua nồngqua độ Clnồng cóđộ đỉnh đơn đạt 8,8 sau mg/l 38 ngày chất thả chất Thí nghiệm lặp lại vào tháng 12/2016 cho kết quảương t tự, phân bố chất đánh dấu thơng qua nồngđộ Cl có đỉnh đơn đạt 8,8 mg/l sau 38 ngày thả chất Hình Phân bố nồng độ chất đánh dấu xuất điểm rò rỉ R2 đập phụ số (trái) R3 đập phụ số (phải) năm 2016 Tại thời điểm khảo sát điểm R4, R5 không lấy mẫu Hình Phân b ố nồng độ chất đánh dấu xuất điểm rò r ỉ R2 c đập phụ số (trái) R3 đập phụ số (phải) năm 2016 T ại thời ểm kh ảo sát điểm R4, R5 không l đư ợc mẫu 55 60(3) 3.2018 Đập phụ số 3: Khoa học Kỹ thuật Công nghệ điểm rò xuất lộ R3, R4 R5 với nồng độ cực đại tương ứng 7,3 mg/l, 5,2 mg/l 5,2 mg/l Thời gian xuất đỉnh không khác nhiều, tương ứng 70 ngày, 70 ngày 66 ngày (hình 6, phải) Lưu lượng rị R3 đo 0,1 l/phút cao trình nước hồ 604 m Thí nghiệm đánh dấu lặp lại vào tháng 12/2016 lấy mẫu điểm rò cũ R3, hai điểm lại nước thấm ẩm bề mặt nên không lấy mẫu Kết đánh dấu R3 cho phân bố nồng độ Cl- có dạng đỉnh đơn đạt giá trị cực đại 18,0 mg/l 37 ngày sau đặt chất đánh dấu Độ rộng đỉnh từ 35 đến 38 ngày (hình 7, phải) Lưu lượng rò R3 đo 0,6 l/phút cao trình nước hồ 604 m Các kết thí nghiệm thơng số tính tốn liệt kê bảng số cần tiến hành bổ sung điều kiện nước hồ đạt cao trình 604 m trở lên - Kết đánh dấu liên thông hồ điểm rò xuất lộ cho thấy diễn tiến tượng thấm tập trung, sau 25 tháng thời gian di chuyển trung bình dịng rị đập ngắn đến lần, tương đương với vận tốc di chuyển trung bình nhanh khoảng lần Ở trường hợp đập phụ số 3, kết hợp với kết đo lưu lượng rò cho thấy thể tích bão hịa nước (thể tích rỗng hiệu dụng) tăng lần, từ 10,1 m3 đến 32,0 m3 - Độ dẫn thủy lực vùng thấm rò xác định tất trường hợp mức 10-3 cm/s, cao so với yêu cầu thiết kế < 10-5 cm/s, có xu hướng tăng, khoảng lần thời gian 25 tháng Bảng Các thơng số đặc trưng cho dịng thấm rị xác định từ kết đánh dấu Điểm rò Năm Lưu lượng rị, lít/phút Thời gian di chuyển trung bình, ngày Vận tốc di chuyển trung bình, m/ngày Hệ số dẫn thủy lực vùng thấm rị K, cm/s Thể tích bão hòa nước vùng thấm rò, m3 Tiết diện bão hòa nước vùng thấm rò, m2 Điểm rò R2, Đập phụ số 2014 0,1* 79 0,75 2,7.10-3 11,4** 0,15** 2016 N/A 38 1,6 5,8.10-3 - - 2014 0,1 70 1,3 2,1.10-3 10,1 0.11 2016 0,6 37 2,7 3,9.10 32,0 0,34 Điểm rò R4, Đập phụ số 2014 0,1* 70 1,3 2,1.10-3 10.1** 0,11** Điểm rò R5, Đập phụ số 2014 0,1* 66 1,4 2,1.10-3 9.5** 0,10** Điểm rò R3, Đập phụ số -3 N/A: Khơng có số liệu nước rị đủ thấm ướt nên khơng đo lưu lượng *Lưu lượng giả định tương đương với điểm rị lân cận **Kết tính dựa lưu lượng giả định Các thông số đặc trưng cho dòng rò vùng thấm rò bao gồm thời gian di chuyển trung bình, vận tốc di chuyển trung bình, hệ số dẫn thủy lực, thể tích bão hịa nước tiết diện bão hịa nước tính theo công thức (2), (3), (5), (6) (7) Độ rỗng vùng thấm rò giả định 30% Ở điểm rị thấm ướt khơng đo lưu lượng, giá trị giả định lấy tham khảo từ điểm lân cận 0,1 l/phút Thảo luận Từ kết quan trắc tính tốn dựa số liệu đánh dấu đưa nhận xét vùng rò diễn tiến dòng rò qua thân đập sau: - Đập phụ số có điểm vào hồ, cách vị trí mốc 36 m, từ cao trình 604 m, thể đỉnh đơn đường cong đánh dấu (hình 5) Thí nghiệm đánh dấu hồ đập phụ 60(3) 3.2018 Kết luận Kỹ thuật đánh dấu ứng dụng thử nghiệm khảo sát tượng thấm rò đập đất đập phụ số số thủy điện HT thời điểm cách khoảng 25 tháng Bằng kỹ thuật đánh dấu theo dõi khuếch tán pha lỗng, điểm rị hồ đập số xác định vị trí cách mốc 36 m, cao trình mực nước 604 m Phân bố nồng độ chất đánh dấu điểm rò xuất lộ xác định kỹ thuật đánh dấu liên thơng cho thấy tượng thấm rị tập trung Thời gian di chuyển trung bình điểm rị R3, R4 R5 đập số năm 2014 70 ngày, 70 ngày 66 ngày Kết quan trắc sau 25 tháng vào năm 2016 cho thấy thời gian di chuyển R3 ngắn hơn, 37 ngày Tại đập số 2, kết khảo sát cho thấy thời gian di chuyển dòng thấm tập trung điểm rò R2 79 ngày năm 2014 giảm xuống 38 ngày vào năm 2016 Từ thời gian di chuyển trung bình dịng thấm tập trung, kết hợp với số liệu quan trắc lưu lượng rò, kết 56 Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ tính tốn ước lượng vận tốc di chuyển trung bình, độ dẫn thủy lực thể tích vùng rị tập trung tiến hành để làm sở cho đánh giá tượng thấm rò phục vụ cho cơng tác an tồn đập dams”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 314, pp.307-314 TÀI LIỆU THAM KHẢO [6] Iván A Contreras, Samuel H Hernández (2010), “Techniques for prevention and detection of leakage in dam and reservoirs”, 30th Annual USSD Conference: Collaborative Management of Integrated Watersheds, p.105 [1] Internal Erosion of Existing Dams, Levees and Dikes, and their Foundation, Bulletin 1XX, CIGB, ICOLD 22, Jan 2013 [2] U.S Federal Emergency Management Agency and  Interagency Committee on Dam Safety (2017), Evaluation and Monitoring of Seepage and Internal Erosion - Interagency Committee on Dam Safety, Create Space Independent Publishing Platform [3] Scott Ikard (2013), Ph.D Thesis “Geoelectric monitoring of seepage in porous media with engineering applications to earthen dams”, Colorado School of Mines [4] Robin Fell, Chi Fai Wan, John Cyganiewicz, and Mark Foster (2003), “Time for development of internal erosion and piping in embank-ment 60(3) 3.2018 [5] Mark Foster, Robin Fell, and Matt Spannagle (2000), “The statistics of embankment dam failures and accidents”, Canadian Geotechnical Journal, 37, pp.1000-1024 [7] A Plata Bedmar,  L Araguas (2002), Detection and Prevention of Leaks from Dams, A.A Balkema Publishers [8] Werner Kass (1998), Tracing Techniques in Hydrogeology, A.A Balkema Publishers [9] Emilian Gaspar,  Mircea Oncescu (1972), Radioactive Tracers in Hydrology, Elsevier [10] H.J Durnbraun (1976), “Zur Bestimung der marturlichen Grundwasserstromung mit Tracers”, Atomkernenergie, 4/4, pp.130-132 [11] Stanley N Davis, Glenn M Thompson, Harold W Bentley, Gary Stiles (1980), “Ground water tracers”, Groundwater, 18, pp.14-23 57 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Nghiên cứu đề xuất mơ hình dự báo thời điểm xảy tai biến địa chất thi công xây dựng cơng trình ngầm Nguyễn Kế Tường1, Nguyễn Quang Phích2* Trường Đại học Tôn Đức Thắng Trường Đại học Bình Dương Ngày nhận 11/10/2017; ngày chuyển phản biện 16/10/2017; ngày nhận phản biện 28/11/2017; ngày chấp nhận đăng 4/12/2017 Tóm tắt: Bài viết giới thiệu mơ hình lý thuyết cho phép dự báo thời điểm xảy tai biến địa chất cho toán xây dựng cơng trình ngầm, sở coi khối đất đá môi trường lưu biến với biểu đàn hồi - nhớt - dẻo lý tưởng Thời gian xảy tai biến địa chất xác định thời điểm khối đất đá xung quanh cơng trình ngầm chuyển từ trạng thái biến dạng ổn định đàn hồi - nhớt sang trạng thái đàn hồi - nhớt - dẻo Dịch chuyển giới hạn thời điểm xuất phá hủy tương ứng với tiêu chuẩn ổn định đề xuất SNIP-II-94-80 Nga, cấp ổn định cho cơng trình ngầm tiết diện lớn theo IAEG 2006 Như vậy, kết nhận từ nghiên cứu cho thấy phù hợp với kết quan trắc thực tế quy luật thực tế xây dựng cơng trình ngầm Điều khẳng định cần thiết phải ý đến mơ hình lưu biến quy luật thực tế cơng tác mơ phỏng, dự báo Từ khóa: Cơng trình ngầm, mơ hình lưu biến, thời điểm xảy tai biến địa chất xây dựng cơng trình ngầm Chỉ số phân loại: 2.7 Đặt vấn đề Trong thực tế xây dựng cơng trình ngầm dân dụng, tượng phá hủy khối đất đá (tróc vỡ, tróc lở, sập lở, trượt lở, tụt lở…) thường xảy vào thời điểm định sau đào, khơng có biện pháp gia cố khối đất đá không lắp dựng kết cấu chống hợp lý kịp thời gây nhiều thiệt hại kinh tế Các cố xảy từ nhiều nguyên nhân khác nhau, nguyên nhân biến động điều kiện địa chất Cũng vậy, thời điểm xảy cố gọi thời điểm xảy tai biến địa chất (rock mass failure-time of geo-hazards) [1] Ngoài chi phối điều kiện địa chất liên quan mật thiết với biểu học khối đất đá yếu tố cơng nghệ thi cơng hình dạng, kích thước cơng trình ngầm yếu tố ảnh hưởng quan trọng Cũng lĩnh vực xây dựng cơng trình ngầm thường nói đến thời gian ổn định khơng chống, hay thời gian lưu không (the stand up time) - khoảng thời gian kể từ sau đào khoảng cơng trình ngầm với kích thước định đó, chưa có kết cấu chống hay kết cấu bảo vệ, thời điểm khoảng trống ngầm bắt đầu ổn định (xuất phá hủy ) Mối tương quan thời gian lưu không độ khơng chống hữu hiệu khoảng trống cơng trình ngầm * (chiều rộng khoảng cách từ gương đào đến vị trí lắp dựng kết cấu chống) đề xuất lần cách phân loại khối đá Lauffer (1958) [2] sau cách phân loại Bieniawski (1973) [3], Barton (1974) [4] Mối tương quan sử dụng để thành lập, tính tốn tổ chức chu kỳ đào, cho kết cấu chống tạm phải hồn chỉnh trước thời điểm xảy phá hủy Mặc dù phương pháp sử dụng phổ biến Áo giới, mối tương quan yếu tố hình học, học thời gian chủ yếu mang tính kinh nghiệm, đúc rút từ kết quan trắc thực tế, nhiều mang tính chủ quan tác giả, chưa xây dựng sở lập luận vật lý chặt chẽ Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến thời gian ổn định không chống dạng sơ đồ phân loại theo Lauffer, Bieniawski Barton, Ramamurthy (2007) [5] đề xuất biểu thức đơn giản sau để xác định thời gian ổn định không chống: tf = Su ( p0 + usp ) Trong đó, tf thời gian ổn định không trống (năm), Mrj tỷ số mô đun khối đá, phản ánh ảnh hưởng đồng thời độ bền nén đơn trục σcj mô đun tiếp tuyến Etj khối Tác giả liên hệ: nqphichhumg@gmail.com 60(3) 3.2018 k s M rj 58 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ A model for the prediction of rock mass failure-time of geo-hazards in tunneling Ke Tuong Nguyen1, Quang Phich Nguyen2* Ton Duc Thang University Binh Duong University Received 11 October 2017; accepted December 2017 Abstract: The paper introduces a theoretical model that allows the prediction of rock mass failure-time of geo-hazards in the construction of underground structures based on the modelling of rock mass with rheological model expressing the elastic-viscous plastic behaviors The rock mass failure-time of geo-hazards in tunneling is defined as the time at which the rock mass or the ground around the underground excavation changes from the the viscous-elastic state to the elastic-viscousplastic state The critical displacement at the failure state corresponds to the proposed stability criteria in SNIP-II-94-80 of Russia as well as the stability ranking system of rock mass surrounding a large-scale underground excavation according to IAEG 2006 The results of the study show the suitability for the observed results in practice and the actual rule in underground construction This also confirms the need to pay attention to the rheological model and the pratical rules of simulation and prediction Keywords: Rheological models, rock mass failure-time of geo-hazards in tunneling, underground structures Classification number: 2.7 đá, xác định qua biểu thức: M rj = Etj / σ cj ; Su độ hữu hiệu (m); p0 ứng suất nguyên sinh (T/m2), usp áp lực nước ngầm (T/m2), ks số liên quan với đại lượng Mrj bảng Sử dụng mơ hình lưu biến di truyền nhân Abel theo Erzhanov (1964) [6], mơ hình kinh nghiệm Bulychev (1982) [7], tiêu chuẩn đề xuất để đánh giá ổn định cơng trình ngầm Nga (1980) [8] đề xuất cấp ổn định cho cơng trình ngầm tiết diện lớn theo Lianjin nnk (2006) [9], tác giả Nguyễn Quang Phích (1987) [10] Nguyễn Văn Mạnh, Nguyễn Quang Phích (2015) [11] xây dựng mơ hình giải tích xác định thời gian ổn định khơng chống cho cơng trình ngầm Các kết nhận phản ánh hợp lý quy luật đề xuất Lauffer, Bieniawski Barton Mơ hình giải tích cho phép giải thích quy luật sở lập luận chặt chẽ mặt học Tuy nhiên, tính đa dạng khối đất đá mặt học, khơng có mơ hình phản ánh quy luật đặc trưng cho khối đất đá khác nhau, để làm rõ sở toán biên dự báo thời gian ổn định không chống hay thời điểm xảy tai biến địa chất, giới thiệu cách chi tiết phương pháp dự báo lý thuyết thơng qua mơ hình lưu biến tổng qt đơn giản, bao hàm đầy đủ biểu đàn hồi nhớt - dẻo lý tưởng Nội dung nghiên cứu Mơ hình tốn điều kiện khối đá Nói chung cơng trình ngầm thường xây dựng độ sâu kể từ mặt đất Nghiên cứu quy luật biến đổi học khối đất đá vây quanh cơng trình ngầm phương pháp giải tích thường khảo sát theo sơ đồ hình Cơng trình ngầm nằm ngang, có tiết diện trịn, bán kính R, bố trí độ sâu H kể từ mặt đất đến tâm cơng trình, mơ thành tốn biên khơng gian vơ hạn, có khoảng trống, chịu tác động nén xa vô áp lực thủy tĩnh p = γ.H, với γ dung trọng trung bình khối đất đá Trong trường hợp ý đến kết cấu chống, hay bảo vệ, biên khoảng trống mô thêm áp lực q, phản ánh phản lực từ phía kết cấu chống p = .H H y R Bảng Đề xuất giá trị ks theo Ramamurthy (2007) Mrj 500 200 100 50 ks 100 0,2 0,01 Biểu thức xác định thời gian ổn định không chống không phức tạp, việc xác định tham số liên quan với biểu khối đá thực tế không đơn giản R x  q Hình Sơ điều kiện biên tổng qt tốn Hình Sơ đồ đồ điều kiện biên tổng quát củacủa bàibài toán Đây sơ đồ toán đơn giản hay sử dụng để phân tích vấn đề mang tính bản, cho phép phát triển để nghiên cứu với mơ 60(3) 3.2018 hình 59 học khác khối đất đá để làm sở cho việc xây dựng lời giải số cho toán phức tạp hơn, trường hợp phức tạp hình học, điều kiện biên, mơ hình học E  Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ Hình Mơ hình lưu biến Đây sơ đồ toán đơn giản hay sử dụng phần ứngtích suất tổng rađổi haicơthành phầncác thành thành Để phân trìnhthể biến học, tách phần phần ứng suất tổng thể suất tĩnh thành ứngtĩnh suấtvàđộng: để phân tích vấn đề mang tính bản, cho phép haiứng thành phần thành phầnphần ứng suất thành phần ứng suất động: phát triển để nghiên cứu với mơ hình học khác - Các thành tĩnh (static), tác lên dụng lênmô phần - Các thành phầnphần ứng ứng suất suất tĩnh (static), tác dụng phần hình HOOKE nối khối đất đá để làm sở cho việc xây dựng mơ hình HOOKE nối tiếp với SAINT VENNANT; lời giải số cho toán phức tạp hơn, trường tiếp với SAINT VENNANT; - Các thành (kinematic - dynamic), - Các thành phầnphần ứng ứng suất suất động động (kinematic - dynamic), tác dụng lên phần mô hợp phức tạp hình học, điều kiện biên, mơ hình tác dụng lên phần mơ hình nhớt NEWTON học hình nhớt NEWTON thành phầnsuất ứng suất tĩnh lầncác lượt Ký Ký hiệuhiệu thành phần ứng tĩnh động, lầnđộng, lượt với số s Xuất phát từ thực tế là, biểu học khối với số s d, có mối quan hệ: đất đá đa dạng, phức tạp phụ thuộc vào thời gian; mặt d, có mối quan hệ: khác q trình thi cơng xây dựng cơng trình ngầm (1) (1)  ij   ijs   ijd trình thay đổi theo thời gian, hay bị chi phối Giới hạn dẻo, hay giới hạn phá hủy khối đá xác định từ kết yếu tố thời gian, nên để khảo sát ảnh hưởng yếu tố thời Giới hạn dẻo, hay giới hạn phá hủy khối đá xác nghiệm đá phương pháp tính chuyển đổi khác Trong nghiên cứu gian cần thiết phải ý đến mơ hình lưu biến tiêu thí định từ kết thí nghiệm đá phương pháp tính chuẩn phá hủy phù hợp với loại mơ hình này, giới hạn chọnTrong theo tiêu chuẩncứu dẻonày, DRUCKER-PRAGER (1952) chuyển đổidẻo khác nghiên giới hạn dẻo chọn theo tiêu chuẩn dẻo DRUCKER-PRAGER Với trang thiết bị nghiên cứu ngày đại [23] có dạng: có dạng: xác, nay, biểu lưu biến khối đất (1952) [23] J  s (2)  I s   2 1 đá nghiên cứu nhiều minh họa mơ hình (2) s s J − α 1sI 1− α s2 = s02 s s s s lưu biến phức tạp khác Một số mơ Trong đó: J      r    r   z    z     bất biến thứ hai kết nghiên cứu yếu tố thời gian học đất đá s s s s s s Trong σ rs rs + zsσlàrs −bấtσ zbiến +thứ σ zsnhất − σ qcủa ten xơ ứng suất ten xơ lệch ứngđó: suấtJtĩnh; = I σq−   tham khảo tài liệu [6, 7, 12-22] Các kết nghiên cứu cho thấy tính đa dạng phức tạp tĩnh;  ,  số vật liệu bất biến thứ hai ten xơ lệch ứng suất tĩnh; dạng biểu lưu biến vấn đề mô chúng Với I 1s = σ qs + σ rs + σ zs bất biến thứ ten xơ ứng suất phương tiện nghiên cứu thực nghiệm ngày đại, hy vọng có kết cho phép có mơ hình gần tĩnh; α , α số vật liệu biểu thực vật liệu địa chất tương lai Để đơn giản hóa việc khảo sát lý thuyết, khối đất đá giả thiết môi trường khơng chịu nén thể tích (hệ Trong nghiên cứu này, biểu học khối đất đá số Poinson µ = 0.5) Như vậy, với giả thiết nêu trên, phụ thuộc vào thời gian mô mơ hình lưu trạng thái ứng suất ngun sinh khối đá thủy tĩnh, biến có biểu đàn hồi - nhớt - dẻo lý tưởng (như với áp lực ban đầu là: hình 2), bao gồm mơ hình đàn hồi HOOKE ghép nối tiếp = p ρ g H = γ H = σ= σ h (3) mơ hình dẻo lý tưởng SAINT VENNANT ghép song WTON Đặcvới điểm biểu học mơ hình trạng thái nén đơn trục v song với mơ hình nhớt NEWTON Đặc điểm biểu học mơ hình trạng thái nén đơn trục là: Trong đó, ρ khối lượng thể tích khối đá; g gia - Khi tác dụng học chưa đạt đến giới hạn chảy (hay tốc trọng trường;* H độ sâu bố trí đường hầm, kể từ mặt - Khi tác giới dụng học* chưa đạt đến giới hạn chảy (hay giới hạn dẻo)  p , hay phẳng) đến tâm đường hầm; σ v , σ h hạn dẻo) σ p , hay giới hạn bền σ C* , mơ hình có biểu đất (giả thiết thành phần ứng suất theo phương thẳng đứng (chỉ biến dạng đàn hồi - nhớt; hạn bền  C* , mơ hình có biểu biến dạng đàn hồi - nhớt; số v) theo phương nằm ngang (chỉ số h) - Sau tác dụng học đạt giới hạn chảy, biểu Với giả thiết đường hầm nằm độ sâu đủ lớn (H>>R) mơ hình đànđạt hồi - nhớt giới - dẻo hạn chảy, biểu mơ hình - Sau táccủa dụng học dài (L>>R), đưa vấn đề nghiên cứu quy luật biến Để phân tích q trình biến đổi học, tách thành đổi học khối đá toán biến dạng phẳng, đối hồi - nhớt - dẻo xứng tâm, hệ tọa độ độc cực, hình ( )  [( ) ( ) (  )] Các phương trình E  Hình Mơ hình lưu biến Hình Mơ hình lưu biến Với điều kiện mơ hình tốn giới thiệu, khối đất đá xung quanh đường hầm không xuất thành phần ứng suất tiếp Khi ba thành phần ứng suất pháp ứng suất pháp tiếp tuyến, ứng suất pháp hướng tâm ứng suất pháp hướng trục, biểu diễn qua số q , r, z dạng tổng thành phần ứng suất tĩnh (s) động (d) sau: Để phân tích q trình biến đổi học, tách thành phần ứng suất tổng thể 60(3) 3.2018 60 hành phần thành phần ứng suất tĩnh thành phần ứng suất động: Khoa học Kỹ thuật Công nghệ σ q = σ qs + σ qd σ r = σ rs + σ rd σ z = σ +σ s z (4) d z Do khối đất đá giả thiết không chịu nén thể tích, nên thành phần biến dạng thể tích, biến dạng thẳng tiếp tuyến, biến dạng thẳng hướng tâm biến dạng thẳng dọc trục hầm, với số v,q , r , z có dạng: ε v = εq + ε r + ε z = εz = (5) Từ có: (6) ε q = −ε r Xuất phát từ mối quan hệ quen biết cho mơ hình KELVIN, biểu diễn mối liên hệ thành phần ứng suất pháp thành phần biến dạng dài sau [24]: σ q − σ = 2Gε q + 2ηεq σ C* σ r − σ = 2Gε r + 2ηεr ) Nếu tách riêng thành phần ứng suất tĩnh động nhận được: σ qs − σ s = 2Gε q 1 σ = σ = σ z = σ qs + σ rs = σ q + σ r 2 s kp = ( ) ( (9) σ rd = 2ηεr (12) So sánh (10) với (12), với giả thiết tiêu chuẩn tương đương toán xét, xác định tham số học theo tiêu chuẩn DRUCKER-PRAGER từ tiêu chuẩn bền MOHR-COULOMB, qua biểu thức: α1 = α2 = k p −1 3(k p + 1) σ C* k p +1 = = sin ϕ σ C* (1 − sin ϕ ) (13) Trong trạng thái đàn hồi - nhớt - dẻo, thành phần ứng suất thỏa mãn điều kiện (10) (12) Từ phương trình (8), có ý đến giả thiết trạng thái dẻo (11), có mối quan hệ thành phần ứng suất biến dạng sau: σ q* − k pσ r* − σ C* = 2η (k p + 1)εq σ q* − k pσ r* − σ C* = −2η (k p + 1)εr ) σ qd = ηεq c.cos φ + sin ϕ * * σ= σ= p c − sin φ − sin ϕ (11) Trong đó, ϕ góc ma sát trong; c lực dính kết đơn vị; σσ*p*p ==σσC*C* độ bền nén đơn trục khối đá, trường hợp hiểu giới hạn chảy hay giới hạn dẻo khối đá Chỉ số p có nghĩa dẻo, C có nghĩa nén (đơn trục), dấu (*) biểu thị trạng thái giới hạn dẻo hay giới hạn bền (8) σ rs − σ s = 2Gε r s z với: (7) σ z = σq + σ r = σ ( σ C* σ qs* − k pσ rs* − σ C* = (14) Giữa thành phần ứng suất động biến dạng tuân theo quy luật (9), nghĩa là: σ qd = ηεq σ rd = 2ηεr σ =0 d z (15) σ =0 d z Trong phương trình (7), (8), (9), tham số G η mô đun trượt độ nhớt (động) khối đá Khối đá xung quanh đường hầm chuyển từ trạng thái đàn hồi - nhớt sang trạng thái đàn hồi - nhớt - dẻo, thành phần ứng suất tĩnh biên đạt tiêu chuẩn (2) Từ kết phân tích, tiêu chuẩn (2) đưa dạng: + 3α s* 2α =0 σr − − 3α 1 − 3α Tuy nhiên, khơng tiến hành phân tích q trình biến dạng sau xuất trạng thái hóa dẻo, để xác định thời gian ổn định khơng chống hay thời gian xảy tai biến địa chất cần ý đến thời điểm khối đá chuyển từ trạng thái đàn hồi nhớt (ổn định) sang trạng thái dẻo (10) Về tiêu chuẩn ổn định cho cơng trình ngầm khơng chống Chú ý là, thơng thường, điều kiện bền MOHR-COULOM sử dụng, qua phương trình: Thực tế, xây dựng cơng trình ngầm cho thấy có ba dạng ổn định là: σ qs* − 60(3) 3.2018 61 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ - Sau đào, đến thời điểm xung quanh khoảng trống ngầm xuất hiện tượng tróc lở, sập lở tảng đá vào khoảng trống, không chống giữ kịp thời - Dịch chuyển khối đá tăng theo thời gian, không xảy tượng phá hủy, dịch chuyển gây thay đổi lớn kích thước khoảng trống ngầm - Kết hợp hai dạng gây ổn định Đến nay, để đánh giá mức độ ổn định khối đá xung quanh khoảng trống ngầm, có nhiều tiêu chuẩn giả thiết khác Thuần túy mặt học, khối đá chuyển sang trạng thái phá hủy, tiêu chuẩn phá hủy bị vi phạm, ví dụ theo thuyết bền khác nhau, DRUCKER-PRAGER, MOHR-COULOMB, HOEK-BROWN… Trong xây dựng cơng trình ngầm, dịch chuyển khối đá đại lượng dễ quan trắc, theo dõi q trình thi cơng Thực tế cho thấy, dịch chuyển biên đạt giá trị đó, quy luật phát triển dịch chuyển có biến động dẫn đến trạng thái phá hủy khối đá Theo phân loại khối đá Nga, SNIP II-94-80 [8] khối đá phân loại theo giá trị dịch chuyển lớn thời gian tồn Ngoài [9] sử dụng dịch chuyển cực đại biên khoảng trống để xếp loại khối đá theo cấp ổn định (stability ranking) Nếu chấp nhận quan điểm này, giả thiết rằng, khối đá chuyển sang trạng thái ổn định, nếu: Kết Quá trình biến đổi học khối đất đá Kết phân tích q trình biến đổi học khối đất đá với sơ đồ phân tích biểu học trình bày cho thấy, trình biến đổi học diễn theo thời gian Ban đầu khối đá trạng thái đàn hồi nhớt, sau đó, thành phần ứng suất tĩnh thỏa mãn điều kiện bền (2), khối đá chuyển sang trạng thái đàn hồi - nhớt - dẻo Khi vùng đàn hồi - nhớt - dẻo lan truyền dần từ biên khoảng trống ngầm vào sâu khối đá, đạt trạng thái cân cuối Tuy nhiên, với mục tiêu xác định thời điểm khối đá bắt đầu chuyển từ trạng thái đàn hồi - nhớt sang trạng thái đàn hồi - nhớt - dẻo, gọi thời gian ổn định không chống (stand up time), nên không đề cập đến quy luật biến đổi học sau thời điểm Trong thực tế, kết cấu chống lắp dựng cho q trình biến dạng dẻo khơng hình thành Bài tốn giải tích phân trực tiếp hệ phương trình vi phân đưa dạng đơn giản, theo nguyên lý tương tự đàn hồi với đàn hồi nhớt, gọi nguyên lý Voltera [24] Trong trạng thái đàn hồi - nhớt, với trình biến dạng, thành phần ứng suất tĩnh tăng dần, thành phần ứng suất động giảm dần, tuân theo quy luật: −t σ qs   t  R  p e 1 = ± −      r  σ rs  σ zs = p (16) U max − U * = (17) Các thành phần ứng suất động biến đổi theo quy luật: Trong đó, U max dịch chuyển lớn biên, tính lý thuyết đo q trình thi cơng; U * giá trị dịch chuyển giới hạn, theo lý thuyết kinh nghiệm Khi U max < U * khối đá trạng thái ổn định t  d R2   pe t d r r d z 0 (18) (18) Các phần ứng ứng suất tồn khơng đổikhơng theo thời gian: Cácthành thành phần suấtphần tồnlà phần đổi theo thờigian:  R    p 1  2 (19) σrq   r R  = p 1 ±  σz r  p  r  (19) σ z = pvị hay dịch chuyển hướng tâm U a điểm biên (hay chu Chuyển Với mơ hình học sử dụng viết cho khối đá, giả thiết rằng, khối đá ổn định, chừng cịn có biểu đàn hồi - nhớt Khối đá bắt đầu ổn định, bắt đầu chuyển sang trạng thái đàn hồi - nhớt - dẻo Ở đây, sử dụng tiêu chuẩn bền DRUCKER-PRAGER, với giả thiết tuyến) khoảng trống ngầm xác định theo biểu thức: Chuyển vị hay dịch chuyển hướng tâm U a điểm t khối đá chuyển sang trạng thái phá hủy (dẻo) p.R  t  (20)   e U (hay chu tuyến) khoảng trống ngầm xác  a thành phần ứng suất tĩnh thỏa mãn tiêu chuẩn DRUCKER- biên  2G  định theo biểu thức: PRAGER (2), với tham số xác định dựa vào tính Trong biểu thức (17), (18), (20), đại lượng t   / G gọi thời −t tương đương so với tiêu chuẩn MOHR-COULOMB Như gian từ biến p.R  t Ua = 1 − e  (20)  vậy, tiêu chuẩn mang ý nghĩa học 2G  0 60(3) 3.2018 Kết nhận cho thấy, thành phần ứng suất tồn phần khơng đổi hay cố định, thành phần ứng suất tĩnh động biến đổi theo thời gian, với xu thành phần ứng suất tĩnh tăng dần, thành phần ứng suất động giảm dần, trạng thái cân hình thành 62 Xác định thời điểm xảy tai biến địa chất Như giả thiết mục trước, khối đá bắt đầu chuyển sang trạng thái dẻo Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Trong biểu thức (17), (18), (20), đại lượng t = η / G gọi thời gian từ biến Kết nhận cho thấy, thành phần ứng suất tồn phần khơng đổi hay cố định, thành phần ứng suất tĩnh động biến đổi theo thời gian, với xu thành phần ứng suất tĩnh tăng dần, thành phần ứng suất động giảm dần, trạng thái cân hình thành Xác định thời điểm xảy tai biến địa chất Như giả thiết mục trước, khối đá bắt đầu chuyển sang trạng thái dẻo (đàn hồi - nhớt - dẻo) thành phần ứng suất tĩnh thỏa mãn tiêu chuẩn bền (10) Gọi t*là thời gian xảy tai biến địa chất, thời điểm này, thành phần ứng suất tĩnh biên khoảng trống nhận giá trị: −t   σ qs* = p 1 ± 1 − e s* σr   σ zs* = p * t0  .  (21) Các thành phần ứng suất thỏa mãn điều kiện bền, nghĩa vào (10), ta có: −t *   −t *     + 3α   2α p 1 + 1 − e t0 . − p 1 − 1 − e t0 . − = (22) − 3α α −       Hay: −t   p 1 + 1 − e   * t0 −t    . − k p p 1 − 1 − e    * t0  . − σ C* =  (23) * (24) p t *  t ln k p 21   * p C t *  t ln (24)   C* p Cũng tạithời thờiđiểm điểm này, dịch giới hạn Cũng này, dịch hạn Cũng tạitại thời điểm này, dịch chuyển giớichuyển hạnchuyển giới biên khoảng trốngbiên ngầm đạtđạtkhoảng giá trị: trống ngầm đạt giá trị: giá trị: U a* * Ua t k   p.R k p    C* p p.R  p.R*  k p   (25) p1.R p(25) R  e t   t t01 pp.*R   2G   1  e2G   2   C p1 2G  * C* p   * 2G   2G    C p  Mơ hình sử dụng mang tính chất minh họa, việc lựa chọn mơ hình cho loại đất đá (ví dụ CAM-CLAY, mơ hình phi tuyến ) phụ thuộc vào kết phân tích biểu học cụ thể Kết hợp kết nghiên cứu mô hình số, mơ hình kinh nghiệm mơ hình giải tích cho thấy, với cơng cụ nghiên cứu nay, với trang thiết bị có nước ta, xây dựng mơ hình ý đến biểu lưu biến đất đá, yếu tố liên quan với công nghệ thi công theo tiêu chuẩn ổn định khác Kết hợp cách hợp lý mơ hình lý thuyết, mơ hình kinh nghiệm phương pháp mơ đại, chắn dự báo tai biến địa chất thời điểm xảy tai biến địa chất xây dựng công trình ngầm cách thỏa đáng TÀI LIỆU THAM KHẢO Giải(23) (23)theo theot *t nhận nhậnđược: được: Giải Giải (23) theo t *knhận  được: công bố số cơng trình nghiên cứu khác [10, 11, 24] cho thấy, hồn tồn dự báo “thời điểm xảy tai biến địa chất” [1] hay thời gian ổn định không chống thi công xây dựng cơng trình ngầm, sở nghiên cứu tốn quy luật biến đổi học khối đất đá thơng qua mơ hình lưu biến tiêu chuẩn thích hợp ổn định cơng trình ngầm, qua biểu thức (24) (25) Đương nhiên, để phát triển hướng nghiên cứu này, cần thiết phải có thiết bị thí nghiệm có khả phân tích phụ thuộc vào thời gian biểu học khối đất đá 2G [1] A Mufundirwa, Y Fujii (2010), Prediction of rock mass failure-time of geo-hazards, Proc of the ISRM European Rock Mechanics Symposium, Lausanne, pp.567-570 (24) [2] H Lauffer (1958), “Gebirgsklassifizierung für den Stollenbau”, Geologie und Bauwesen, 24, pp.46-51 biên khoảng trống ngầm [3] Z.T Bieniawski (1973), “Engineering classification of jointed rock masses”, Trans S Afr Inst Civ Engrs., 15, pp.335-344 [4] N.R Barton, R Lien, J Lunde (1974), “Engineering classification of * k prock  1masses   Cfor p design of tunnel support”, Rock Mech., 6(4), pp.189-239 the (25) (2007), [5]T.C* Ramamurthy p “A realistic approach to estimate stand-up biên trống time”, 11th Congress of the International Society for Rock Mechanics, London, Đại chuyển vị hay vị dịchhay chuyển hạn U a* giới Đạilượng lượng chuyển dịchgiớichuyển hạnkhoảng U a* pp.757-760 nhận biểu thức (25) nhận sửhay dụng làm tiêu chuẩn cảnh sử biên khoảng trống dịch biểu thức (25) sẽbáođược Đại lượng chuyển vị chuyển giới hạn U a* biên khoảng trống [6] Ж.С Ержанов (1964), Теория ползучести горных пород и ее trình đo đạc, trắcchuẩn dịch chuyển thi công, phù hợp với cácđotiêu chuẩn đánh dụng làmquan cảnh báo đạc, quan приложения, Алма-Ата: nhận ởtiêu biểu thức (25) sẽtrong sử trình dụngcủalàm tiêu chuẩn cảnh báo trongНаука, 115 с giá ổnđược định cơng trình ngầm khơng chống theo SNIP-II-94-80 Nga [8] đề trắc dịch chuyển thi công, phù hợp với tiêu chuẩn [7] Н.С xuất đánh ổn định cơngtrắc trình dịch ngầm theo cấp ổn định trình đo giá đạc, quan chuyển khi[9].thi công, phù hợp với tiêuБулычёв chuẩn (1982), đánh Механика подземных сооружений, М.: đánh giá ổn định cơng trình ngầm khơng chống theo SNIP- Недра, 270 c giáNhận ổnxétđịnh kếtcơng luận trình ngầm khơng chống theo SNIP-II-94-80 Nga [8] đề II-94-80 Nga [8] đề xuất đánh giá ổn định công trình [8] СНиП  II-94-80 (1980), “Подземные горные выработки”, xuấtngầm đánh ngầm theo cứu cấpđãổn [9] Утверждены постановлением Государственного комитета СССР по Từ kếtgiá quảổn nhậnđịnh được,công kết nghiên cơngđịnh bố theo cấp ổn định [9].trình số cơng trình nghiên cứu khác [10, 11, 24] cho thấy, hồn tồn dự báo Nhận xét điểm kết “thời xảy raluận tai biến địa chất” [1] hay thời gian ổn định không chống Nhận xét kết luận делам строительства от 31 декабря 1980 г № 232 [9] T Lianjin, L Panfeng, Z Zhouyaun (2006), “Stability ranking system thi công xây dựng công trình ngầm, sở nghiên cứu tốn quy luật of rockmass surrounding a large-scale underground excavations”, IAEG Từ kếttrong quảkhối nhậnđáđược, kết vàquả nghiên cứu công bố biến đổiTừ cơkết học thông quanhư mô biếnnghiên tiêu chuẩn nhậnđất được, cáchình kếtlưuquả cứu Paper, 360 pp.1-6 trình nghiên cứu 11, (24) 24]vàcho thíchsố hợpcơng ổn định cơng trình ngầm, nhưkhác qua các[10, biểu thức (25) thấy, Đương hoàn tồn dự báo nhiên,“thời để có thểđiểm phát triển hướng cứu này, thiết phải[1] có thiết gian bị xảy nghiên tai biến địacầnchất” haycácthời ổn định khơng chống thí nghiệm có khả phân tích phụ thuộc vào thời gian biểu thi cơng xây dựng cơng trình ngầm, sở nghiên cứu toán quy luật 63 học khối đất đá 60(3) 3.2018 biến đổi học khối đất đá thông qua mô hình lưu biến tiêu chuẩn Mơ hình sử dụng mang tính chất minh họa, việc lựa chọn mơ hình cho thích hợpđấtvề ổndụđịnh cơng trình qua biểu loại đá (ví CAM-CLAY, mơ ngầm, hình phi tuyến ) phụ thuộc vào kếtthức (24) (25) Đương phân tích biểu học cụ thể Khoa học Kỹ thuật Công nghệ [10] Nguyen Quang Phich (1987), Theoretische Betrachtungen zum Lauffer-Diagramm in der Geomechanik (Theoretical Consideration of Lauffer’s Rock Mass Classification in Geomechanics), Beitrag zur Gebirgsmechanik, Freiberger Forschungshefte A740, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie S 48-56 [11] Van Manh Nguyen, Quang Phich Nguyen (2015), “Analytical solution for estimating the stand-up time of the rock mass surrounding tunnel”, Tunnelling and Underground Space Technology, 47, pp.10-15 [12] H.E Loonen (1962), Theoretische Berechnung der um einen zylinderischen Hohlraum in einem visko-elastisch-plastischem Medium auftretenden Spannungen und Verschiebungen, Central Proefstation in Limburg [13] A Salustowicz (1965), Der Gebirgsdruck auf den Streckenausbau als Funktion der Zeit, Ländertreffen des internationalen Büros für Gebirgsmechanik Akademie-Verlag [14] P Fritz (1984), “An analytical solution for axisymetrics tunnel problems in elasto-viscoplastic media”, International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 8, pp.325-342 [15] N Cristescu (1989), Rock Rheology, Kluver Academic Pub., 336 p model with strain - softening for discribing of mechanical behaviors of geomaterials)”, Geotechnik, pp.15-20 [18] Dương Đức Hùng, Nguyễn Quang Phích (1996), “Một lớp mơ hình biểu từ biến vật liệu địa chất”, Tuyển tập cơng trình khoa học, tập XXI, Trường Đại học Mỏ - Địa chất [19] Dương Đức Hùng, Nguyễn Quang Phích (1997), Vấn đề mơ hình hố tính chất học vật thể rắn, Hội nghị Cơ học đá toàn quốc 1997, Hà Nội [20] N.D Cristescu (2009), Time Effects in Rock Mechanics, Proceedings of the SEM Annual Conference June 1-4, Albuquerque New Mexico USA©2009 Society for Experimental Mechanics Inc [21] Jindrich Šancer, Martin Štrejbar, Aneta Malenáková (2011), “Effects of Cyclic Loading on the Rheological Properties of Sandstones”, Cent Eur J Geosci., 3(2), pp.207-214 [22] Lang Liu, Ge-ming Wang, Jian-hong Chen, Shan Yang (2013), “Creep experiment and rheological model of deep saturated rock”, Trans Nonferrous Met Soc China, 23, pp.478-483 [16] N.D Cristescu, U Hunsche (1998), Time Effects in Rock Mechanics, Wiley, 342p [23] D Drucker, W Prager (1952), Soil Mechanics and Plastic Analysis or Limit Design, Quarterly of Applied Mathematics [17] Nguyen Quang Phich (1994), “Ein rheonomes Enfestigungsmodell zur Deutung der mechanischen Verhalten von Geomaterialien (A rheological [24] Nguyễn Quang Phích (2007), Cơ học đá, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 60(3) 3.2018 64 QUY ĐỊNH VỀ BÀI VIẾT ĐĂNG TẢI TRÊN TẠP CHÍ Yêu cầu chung Bài viết gửi đăng Tạp chí phải viết nguyên thuỷ (chưa công bố trước đó) Tác giả không gửi đăng viết tạp chí khác có định xét duyệt Ban Biên tập Bài báo dài không 10 trang (bao gồm bảng biểu, ghi chú, tài liệu tham khảo phụ lục); font chữ: Times New Roman; cỡ chữ 13; khổ giấy A4, lề cm, lề cm, lề trái cm, lề phải cm Bài viết gửi Toà soạn dạng file mềm in; gửi trực tiếp đến Tạp chí (Phòng 507, số 113 Trần Duy Hưng, Cầu Giấy, Hà Nội) qua hòm thư điện tử, địa chỉ: khcnvn@most.gov.vn Tên báo - Tên báo viết tiếng Việt tiếng Anh, trang đầu báo, không gạch chân hay viết nghiêng - Tên báo phải ngắn gọn, rõ ràng phù hợp với nội dung báo - Phía tên báo tên tác giả không viết chức danh học hàm, học vị Nếu có nhiều tác giả làm việc quan khác tên tác giả đánh số (1,2 ) phía Dấu hoa thị (*) tác giả liên hệ, viết cuối trang báo   Tóm tắt Tóm tắt tiếng Việt tiếng Anh Nêu mục đích, phương pháp nghiên cứu chính, kết nghiên cứu kết luận chủ yếu Từ khoá tiếng Việt tiếng Anh theo thứ tự alphabet Chỉ số phân loại (theo hướng dẫn) Dẫn nhập/đặt vấn đề Định nghóa vấn đề; tóm lược vấn đề nghiên cứu công bố nước, nêu mục tiêu nghiên cứu giải thích lựa chọn đề tài mục tiêu nghiên cứu để thấy tính thời sự, tính khoa học cần thiết vấn đề nghiên cứu Đối tượng phương pháp Đối tượng nghiên cứu cần trình bày tiêu chuẩn lựa chọn, đặc điểm đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu cần nêu rõ cách tiếp cận nghiên cứu, loại hình nghiên cứu, phương pháp đo lường, công thức tính cỡ mẫu, phương pháp xử lý số liệu, mô tả kỹ kỹ thuật tiến hành nghiên cứu; quan điểm, lập luận, ý kiến tranh luận, dẫn chứng Kết Trình bày đầy đủ, khách quan kết thu sau nghiên cứu, kết phải phục vụ cho mục tiêu nghiên cứu Các số liệu phải xác khớp với Phần kết nghiên cứu trình bày kết nghiên cứu đề tài, không giải thích, so sánh bàn luận Bàn luận Chủ yếu bàn luận vấn đề liên quan đến mục tiêu đề tài Nhận xét, đánh giá cách khách quan kết nghiên cứu, có so sánh với tác giả khác để khẳng định phủ định hiểu biết có, qua nêu điểm đóng góp đề tài Dự báo hướng nghiên cứu tiếp khả ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tiễn Kết luận Nêu kết nghiên cứu chủ yếu đề tài có tính khái quát liên quan đến mục tiêu nghiên cứu, đề xuất vấn đề tiếp tục nghiên cứu Chú thích tài liệu tham khảo Chú thích đánh số theo thự tự xuất (1,2,3 ) trình bày cuối trang viết (footnote) Các tài liệu tham khảo đánh số theo thứ tự xuất để dẫn chúng trích dẫn đâu báo Số thứ tự đánh ngoặc vuông, ví dụ: [3] với [2, 5, 7-9] với nhiều số dẫn Tác giả (Năm xuất bản), “Tên tài liệu trích dẫn”, Tên nguồn, tập (số), pp Tác giả: tác giả/các tác giả tài liệu tham khảo, trích dẫn Năm xuất bản: năm xuất tài liệu tham khảo, trích dẫn Tên tài liệu trích dẫn: tên báo, chương/phần sách… Tên nguồn tên tạp chí, tên sách, hay tên tài liệu gốc tài liệu trích dẫn (phần in nghiêng) Tập (số): dành cho nguồn trích tạp chí, sách xuất phẩm khác (phần in đậm) Trang đầu-trang cuối số thứ tự trang phản ánh nơi cư trú tài liệu trích dẫn tài liệu nguồn Chú ý: có ≥ tài liệu tham khảo tác giả/nhóm tác giả, năm công bố, tài liệu tham khảo cần đánh dấu a, b… sau năm xuất (ví dụ: 1986a) Nếu có số tài liệu tham khảo báo trích dẫn có số trang khác cần trích dẫn thêm số trang, ví dụ: Kitchen (1982, p 39) Các yêu cầu khác - Bài viết không đạt yêu cầu, Toà soạn không trả lại thảo - Bài viết đăng phản biện nhận xét chất lượng báo đồng ý cho đăng - Bản quyền: tác giả đồng ý trao quyền viết (bao gồm phần tóm tắt) cho Ban Biên tập Tạp chí phân loại lónh vực khoa học Khoa học tự nhiên 1.1 Toán học thống kê 1.2 Khoa học máy tính thông tin 1.3 Vật lý 1.4 Hóa học 1.5 Khoa học trái đất 1.6 Khoa học sống 1.7 Khoa học môi trường 1.8 Khoa học nano 1.9 Khoa học tính toán 1.10 Các lónh vực khoa học tự nhiên khác Khoa học kỹ thuật công nghệ 2.1 Kỹ thuật dân dụng: kỹ thuật kiến trúc; kỹ thuật xây dựng; kỹ thuật kết cấu đô thị; kỹ thuật giao thông vận tải; kỹ thuật thuỷ lợi; kỹ thuật địa chất công trình 2.2 Kỹ thuật điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thông tin 2.3 Kỹ thuật khí, chế tạo máy 2.4 Kỹ thuật hóa học 2.5 Kỹ thuật vật liệu luyện kim 2.6 Kỹ thuật y học 2.7 Kỹ thuật môi trường 2.8 Công nghệ sinh học công nghiệp 2.9 Công nghệ nano 2.10 Kỹ thuật thực phẩm đồ uống 2.11 Các lónh vực khác khoa học kỹ thuật công nghệ Khoa học y - dược 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Y học sở Y học lâm sàng Y học dự phòng Dược học Các lónh vực khác Y - dược học 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Khoa học nông nghiệp Trồng trọt Chăn nuôi Thú y Lâm nghiệp Thủy sản Công nghệ sinh học nông nghiệp, thủy sản Các lónh vực khác khoa học nông nghiệp Khoa học xã hội và nhân văn 5.1 Tâm lý học 5.2 Kinh tế kinh doanh 5.3 Khoa học giáo dục 5.4 Xã hội học 5.5 Pháp luật 5.6 Khoa học trị 5.7 Địa lý kinh tế xã hội 5.8 Thông tin đại chúng truyền thông 5.9 Lịch sử khảo cổ học 5.10 Ngôn ngữ học văn học 5.11 Triết học, đạo đức tôn giáo 5.12 Nghiên cứu khu vực quốc tế 5.13 Các lĩnh vực khác của khoa học xã hội nhân văn ... Nội Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Ngày nhận 2/1 /2018; ngày chuyển phản biện 5/1 /2018; ngày nhận phản biện 6/2 /2018; ngày chấp nhận đăng 26/2 /2018 Tóm tắt: Zircon... trường Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Ngày nhận 8/12/2017; ngày chuyển phản biện 14/12/2017; ngày nhận phản biện 17/1 /2018; ngày chấp nhận đăng 22/1 /2018. .. nghiệm trọng điểm quốc gia động lực học sông biển (Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam) tiến hành nghiên cứu nguy ngập lụt vùng ven biển Việt Nam, sở xây dựng đồ ngập vùng ven biển số tỉnh miền Trung