Ứng dụng phương pháp đo sâu điện trở (VES) và điện từ (EM) trong nghiên cứu cấu trúc địa chất nông phục vụ công tác kiểm tra nền móng đường ống dẫn khí

44 DẦU KHÍ - SỐ 8/2019 
CÔNG NGHỆ - CÔNG TRÌNH DẦU KHÍ
- Điều kiện địa chất địa mạo;
- Điều kiện cấu trúc địa chất;
- Điều kiện các tác dụng địa chất;
- Điều kiện địa chất thủy văn.
Trong khảo sát nền móng công trình, phương pháp 
truyền thống là khoan lấy mẫu. Phương pháp khảo sát 
bằng giếng khoan đòi hỏi phải tiến hành nhiều giếng 
Ngày nhận bài: 05/7/2019. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 19 - 30/7/2019. 
Ngày bài báo được duyệt đăng: 12/8/2019.
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN TRỞ (VES) VÀ ĐIỆN TỪ (EM) 
TRONG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT NÔNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC 
KIỂM TRA NỀN MÓNG ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ 
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 8 - 2019, trang 44 - 49
ISSN-0866-854X
Doãn Ngọc San, Nguyễn Thị Hải Hà
Đại học Dầu khí Việt Nam 
Email: sandn@pvu.edu.vn
Tóm tắt
Các cấu trúc địa chất nông trước đây thường được khảo sát bằng phương pháp khoan với chi phí cao và rất khó tiến hành. Hiện nay, 
các phương pháp khảo sát địa vật lý mới (như địa chấn, điện một chiều, điện từ (Electromagnetic, EM), từ) ngày càng được áp dụng 
rộng rãi trong công tác khảo sát địa chất công trình do có chi phí hợp lý và độ chính xác cao. 
Kết quả đo đạc khảo sát địa vật lý phục vụ công tác kiểm tra nền móng và tính ổn định của đường ống dẫn khí cho thấy hệ phương 
pháp đo sâu điện trở dòng một chiều (VES) - điện từ (EM) giải quyết tốt các nghiên cứu cấu trúc địa chất nông và theo dõi các đường ống 
dẫn khí.
Từ khóa: Nền móng, điện từ, đo sâu điện trở, độ dẫn, điện trở suất, đường ống dẫn khí.
1. Giới thiệu
Khái niệm “nền móng công trình” được xác định như 
sau (Hình 1):
Nền công trình là chiều dày lớp đất, đá nằm dưới đáy 
móng, có tác dụng tiếp thu tải trọng công trình bên trên 
do móng truyền xuống hay có thể hiểu nền là nửa không 
gian phía dưới đáy móng.
Móng công trình là một bộ phận kết cấu ngay dưới 
của công trình, móng liên kết với kết cấu chịu lực bên trên 
như cột, tường Móng có nhiệm vụ tiếp thu tải trọng từ 
công trình và truyền tải trọng đó phân tán xuống nền.
Để đảm bảo việc đưa ra giải pháp nền móng hợp lý 
nhất, cần phải có các tài liệu về khảo sát địa chất, thủy văn 
công trình... Khả năng ổn định và làm việc bình thường 
của công trình phụ thuộc vào: độ bền kết cấu của công 
trình, tính chất của đất đá, các hiện tượng địa chất dưới 
nền móng công trình. Để biết về mối quan hệ giữa đất 
đá, nước dưới đất và các hiện tượng địa chất với xây dựng 
công trình, cần nghiên cứu khảo sát nền móng hay nói 
cách khác là khảo sát các điều kiện về địa chất như:
Hình 1. Nền móng công trình
45DẦU KHÍ - SỐ 8/2019 
PETROVIETNAM
khoan với giá thành không rẻ và thời gian 
thi công sẽ kéo dài. Ngay cả khi có mạng lưới 
khoan dày đặc (50 x 50m) thì việc đánh giá địa 
chất ở những khoảng giữa các giếng khoan 
cũng mang nhiều tính rủi ro. Trong khi đó, các 
phương pháp địa vật lý như địa chấn, điện một 
chiều, điện từ (Electromagnetic, EM), từ có chi 
phí hợp lý hơn với độ chính xác chấp nhận được. 
Vì vậy, các phương pháp địa vật lý ngày càng 
được áp dụng rộng rãi trong công tác khảo sát 
địa chất công trình. Thông qua đo đạc khảo sát 
lòng đất bằng điện trở suất, độ dẫn dọc, sóng 
địa chấn tài liệu tổ hợp các phương pháp địa 
vật lý sẽ xây dựng được lát cắt địa chất - địa vật 
lý phản ánh mức độ đồng nhất của môi trường 
địa chất trong lòng nền móng công trình qua đó 
đánh giá chất lượng nền móng với tối đa hiệu 
quả và tối thiểu về thời gian. Tuy nhiên, nhược 
điểm của các phương pháp địa vật lý là kết quả 
đo có thể chịu ảnh hưởng kết hợp của nhiều yếu 
tố, ví dụ điện trở của đất đá phụ thuộc vào: độ 
rỗng, độ ẩm, tỷ trọng, nhiệt độ nên rất khó 
phân biệt yếu tố nào có ảnh hưởng quyết định 
đến kết quả đo. Vì thế, phương pháp địa vật lý 
trong khảo sát thường chỉ áp dụng khi đã biết 
được mối liên hệ giữa yếu tố ảnh hưởng chủ yếu 
với kết quả đo.
Trên thế giới, các hãng sản xuất máy địa vật lý 
lớn như Scintrex, Geonics (Canada), Geometrics 
(Mỹ) đã rất chú trọng máy địa vật lý phục vụ 
công tác khảo sát địa chất nền móng công trình. 
Các hãng phần mềm như MAE (địa chấn phân 
giải cao), RES2DIN (phân tích đường cong đo 
sâu điện trở), EM31-MK2 (phân tích số liệu điện 
từ đo ở nhiều độ cao) cũng phát triển Vì vậy, 
việc sử dụng các phương pháp địa vật lý trong 
khảo sát địa chất công trình trở nên phổ biến 
trên thế giới [2]. 
Một số viện nghiên cứu và trường đại học 
tại Việt Nam có trung tâm chuyên nghiên cứu 
hay tiến hành đo đạc khảo sát địa chất công 
trình bằng tổ hợp các phương pháp điện - địa 
chấn - từ. Trong đó có công trình nghiên cứu 
ứng dụng tổ hợp phương pháp địa vật lý để 
đánh giá hiện trạng và xác định các diện tích 
có nguy cơ sụt đất để đề xuất biện pháp phòng 
tránh ở Cam Lộ, Quảng Trị. Kết quả công tác địa 
vật lý đã phát hiện các hang động karst và các 
đới phá hủy, đứt gãy ẩn dưới lớp phủ là nguyên nhân gây ra hiện 
tượng sụt đất [3].
Hiện nay, ở Việt Nam chưa có đơn vị nào thực hiện công tác kiểm 
tra nền móng công trình của ống dẫn khí và theo dõi đường ống 
dẫn khí sau khi thi công. Vì vậy, Khoa Dầu khí, Đại học Dầu khí Việt 
Nam (PVU) đã tiến hành nghiên cứu đánh giá khả năng ứng dụng 
tổ hợp phương pháp đo sâu điện trở (VES) - điện từ (EM) bằng máy 
EM31-MK2 vào công tác: Khảo sát nền móng công trình ống dẫn khí; 
theo dõi đường ống dẫn khí.
2. Phương pháp nghiên cứu
Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía 
Nam, có diện tích tự nhiên là 2.047,66km2. Phía Bắc tiếp giáp tỉnh 
Đồng Nai, phía Tây giáp Tp. Hồ Chí Minh, phía Đông giáp Bình Thuận 
và phía Nam giáp Biển Đông với chiều dài bờ biển là 305km. Khu vực 
khảo sát có diện tích 500m2 nằm ở phường Long Hương, Tp. Bà Rịa 
(Hình 2). Khu vực nghiên cứu được khảo sát điều tra địa chất [4] ở các 
Hình 2. Vị trí khu vực khảo sát
Hình 3. Sơ đồ tuyến đo địa vật lý
46 DẦU KHÍ - SỐ 8/2019 
CÔNG NGHỆ - CÔNG TRÌNH DẦU KHÍ
tỷ lệ khác nhau, tuy nhiên chưa được khảo 
sát bằng các phương pháp địa vật lý.
Để nghiên cứu cấu trúc địa chất nông 
phục vụ công tác kiểm tra nền móng công 
trình của đường ống khí trong diện tích 
nghiên cứu thuộc phường Long Hương, Tp. 
Bà Rịa, PVU đã tiến hành khảo sát bằng 4 
phương pháp địa vật lý gồm: điện trở dòng 
một chiều, điện từ, từ trường và địa chấn 
phân giải cao. 
2.1. Khảo sát đo sâu điện trở dòng một 
chiều (VES)
Sử dụng máy thăm dò điện một chiều 
ABEM TERRAMETER SAS 1000 (Thụy Điển) 
cho công tác đo sâu điện. Đây là loại máy 
thăm dò điện thuộc thế hệ mới dùng các 
board mạch được tích hợp bởi các vi mạch 
điện tử [5]. 
Đề tài đã tiến hành đo 5 điểm đo sâu 
điện trở dòng một chiều hệ thiết bị Wenner 
với AB/2max = 40m. Số liệu đo sâu cho kết 
quả tốt để phục vụ xây dựng lát cắt địa - 
điện bằng phương pháp điện tử. 
2.2. Khảo sát đo đạc EM
Máy EM31-MK2 [6] có khoảng cách 
giữa 2 cuộn dây phát và thu là 3,7m, có khả 
năng thăm dò hiệu quả ở chế độ ngang 6m 
và 3m ở chế độ đo dọc. Máy EM31 có 2 chế 
độ đo: đo theo trạm (điểm) và đo liên tục 
(auto) cung cấp đồng thời 2 tham số là độ 
dẫn dọc Sk (Conductivity) và độ lệch pha 
(Inphase). Khảo sát đo đạc bằng máy EM31-
MK2 được tiến hành nhằm:
Đánh giá địa chất nền móng công trình 
trên 4 tuyến dọc theo đường ống (hướng 
Tây Bắc - Đông Nam) ở 5 mức độ cao đặt 
máy (0,2m, 0,50m, 0,70m, 1,2m và 1,5m). 
Theo dõi tính ổn định đường ống trên 
12 tuyến vuông góc với đường ống (hướng 
Đông Bắc - Tây Nam). 
Các bản đồ đẳng trị độ dẫn dọc Sk đo 
ở các độ cao khác nhau (0,2, 0,5, 0,7, 1,2 và 
1,5m) thể hiện khá rõ sự thay đổi độ dẫn (độ 
ẩm hay thành phần các lớp phân lớp ngang 
Hình 4. Số liệu đo EM ở độ cao h = 0,5m và 1,5m (chế độ đo điểm)
(a)
(b)
Hình 5. Bản đồ đẳng trị độ dẫn dọc (a) độ cao h = 0,5m và (b) độ cao h = 1,5m
Hình 6. Mặt cắt điện trở
47DẦU KHÍ - SỐ 8/2019 
PETROVIETNAM
do cấu trúc địa chất) từ trên mặt xuống sâu 
trong lòng đất (Hình 5). Khi đo ở độ cao h = 
0,5m thì phát hiện dị thường cục bộ (dạng 
lổn nhổn) phản ánh các loại đất đá do quá 
trình vận chuyển xây dựng công trình và 
nhất là quá trình tưới tiêu nuôi trồng hoa 
màu. Khi đưa máy lên độ cao 1,5m thì đã loại 
bỏ được các nhiễu loại này.
3. Các kết quả phân tích/mô hình/kết quả 
đo sâu điện trở (VES) và điện từ (EM) trong 
nghiên cứu cấu trúc địa chất nông
3.1. Phân tích xử lý số liệu VES
Số liệu được xử lý bằng phần mềm 
RES2DIN. Kết quả xử lý cho thấy, điện trở 
biểu kiến Rk trên toàn tuyến tương đối thấp 
(1 - 30Ωm). Lớp phủ bề mặt (bề dày dưới 
1m) có Rk cao (trên 20Ωm) ở phần cuối tuyến 
trong khi phần đầu tuyến có Rk thấp hơn 
(14Ωm). Kết quả này phù hợp với thực tế là 
đất ruộng ở cuối tuyến đang được phơi khô 
còn ở đầu tuyến có trồng hoa màu và được 
tưới nước thường xuyên. Lớp thứ 2 dày trung 
bình 6 - 7m. Lớp đất đá này có Rk dao động 
trong khoảng 1 - 14Ωm. Lớp thứ 3 nằm dưới 
cùng có điện trở suất tăng lên so với lớp trên 
(20 - 30Ωm). Lớp đáy có xu thế gần như nằm 
ngang.
3.2. Phân tích xử lý số liệu EM
3.2.1. Xây dựng mô hình địa chất theo độ dẫn 
dọc 
Để xử lý số liệu EM giải quyết bài toán 
đánh giá địa chất nền móng công trình, PVU 
đã xây dựng phần mềm EM version 1.0, viết 
bằng ngôn ngữ Delphi (biến thể của Pascal) 
và có thể chạy độc lập trong hệ điều hành 
Windows các version. EM 1.0 không đòi hỏi 
máy có cấu hình cao (cấu hình tối thiểu là 
RAM trên 2GB, dung lượng đĩa cứng trên 
100MB). EM được xây dựng dựa trên thuật 
toán trình bày trong bản hướng dẫn đi kèm 
máy EM31 [6].
Quá trình xử lý số liệu EM trong phần 
mềm EM 1.0 được thực hiện theo các bước 
sau:
Hình 7. Giao diện phần mềm EM 1.0
Hình 8. Mô hình 3D độ dẫn dọc (mS/m) xây dựng theo kết quả từ phần mềm EM 1.0
Hình 10. Số liệu đo tự động Inphase (ppt)
Hình 11. Kết quả tách trường Inphase ra thành phần khu vực - dị thường ống (a) và đồ thị Inphase tuyến 
cắt ngang đường ống dẫn khí (b)
Hình 9. Lát cắt địa điện
(a)
(b)
Lớp 1 (< 0,8m)
Độ dẫn (Sm)
Lớp 2 (3 - 4m)
48 DẦU KHÍ - SỐ 8/2019 
CÔNG NGHỆ - CÔNG TRÌNH DẦU KHÍ
- Nhập số liệu thô, lọc nhiễu ngẫu nhiên bằng các 
thuật toán như: trung bình cửa sổ trượt (Moving Average), 
Entropy và hồi quy bậc cao (curve fitting).
- Hiệu chỉnh số liệu đo theo độ cao của thiết bị đo, 
hiệu chỉnh giá trị đo biểu kiến về giá trị thực.
- Dựa vào giá trị đo sâu điện trở (VES) để xác định 
chiều dày lớp thứ nhất và S lớp thứ 2. Tiếp tục xác định 
hàm S(h) theo phương pháp RMS.
- Ứng dụng các thuật toán thống kê để loại bỏ sai số 
thô giá trị độ dẫn S và độ sâu h.
- Xuất kết quả ra file tương thích với SURFER để thể 
hiện bằng bản đồ.
Cùng với phần mềm SURFER, quá trình xử lý bằng 
EM 1.0 sẽ nhanh và tiện lợi hơn so với phương pháp thủ 
công [6]. EM 1.0 đảm bảo xây dựng mô hình 3D độ dẫn 
dọc nhiều lớp mà không phải sử dụng các pallete truyền 
thống (xử lý bằng tay sẽ mất 2 - 3 phút/điểm còn bằng EM 
1.0 thì 300 điểm chỉ mất dưới 1 phút).
Trên cơ sở tổng hợp tài liệu địa chất tờ Gia Ray - Bà Rịa 
[4], cùng với các mẫu khoan ở giếng lân cận (Khu công 
nghiệp Phú Mỹ) và kết quả xử lý minh giải tài liệu địa vật lý 
có thể chia nền móng đường ống thành 3 lớp đất đá như 
sau (Hình 9):
Lớp phủ bở rời bề mặt có bề dày khoảng 1m với điện 
trở suất thay đổi theo loại đất trồng trọt trên mặt (Rk = 14 
- 25Ωm) hay độ dẫn dọc Sk = 40 - 50mS/m.
Lớp thứ 2 gồm trầm tích sông biển, cát bột, sét bột hệ 
tầng Củ Chi, tuổi Pleistocene. Lớp này có điện trở thấp (1 
- 5Ωm) hay độ dẫn cao (gần 200mS/m) và bề dày khoảng 
3 - 5m. Điện trở rất thấp có khả năng liên quan đến lớp sét 
có độ ẩm cao. 
Điện trở suất của lớp thứ 3 cao hơn lớp thứ 2 (> 20Ωm) 
và độ dẫn dọc thì giảm xuống còn 80 - 100mS/m. 
Qua đó có thể kết luận môi trường địa - điện nền 
móng công trình tương đối ổn định và không có dấu hiệu 
của các hoạt động kiến tạo.
3.2.2. Phát hiện và theo dõi đường ống dẫn khí
Để theo dõi tính ổn định đường ống trên đề tài đã đo 
thành phần Inphase của EM (chế độ đo tự động) trên 12 
tuyến vuông góc với đường ống (hướng Đông Bắc - Tây 
Nam). Ở chế độ này, khoảng cách giữa các điểm đo là 0,1 
- 0,2m tùy theo tốc độ di chuyển của máy. 
Khác với số liệu đo độ dẫn, số liệu đo độ lệch pha 
(Inphase, tỷ số giữa trường điện từ cảm ứng thứ cấp và 
trường điện từ sơ cấp theo thang đo một phần nghìn, 
ppt) không thể hiện cấu trúc địa tầng khu vực nghiên cứu 
nhưng rất nhạy cảm đối với vật thể kim loại trong lòng 
đất. Kết quả đo máy ở độ cao 1,5m thể hiện vị trí đường 
ống dầu khí (Hình 10), song rất mờ nhạt. 
Vị trí ống dẫn khí đã được làm rõ lên sau quá trình xử 
lý gồm các bước:
- Tách trường Inphase ra 2 thành phần: a) trường khu 
vực phản ánh môi trường địa chất chung và b) dị thường 
địa phương liên quan đến các vật thể có kích thước nhỏ 
(Hình 11a).
- Làm nổi tín hiệu của ống dẫn khí bằng đạo hàm 
theo phương vuông góc với đường ống (Hình 11b).
Kết quả xử lý số liệu EM cho thấy mô hình Sk(h) chỉ mới 
là định tính cần phải tiếp tục phát triển để có thuật toán 
chính xác hơn. Tương tự, độ chính xác vị trí của đường ống 
trong hệ 2D (x, y) có thể chấp nhận được, tuy nhiên chưa 
có thuật toán xác định độ sâu của đường ống ở không 
gian 3D (x, y, z).
4. Kết luận
Kết quả tổng hợp và phân tích các tài liệu khảo sát địa 
vật lý trong đề tài nghiên cứu (mã số GV1804) được tài trợ 
bởi Trường Đại học Dầu khí Việt Nam) [7] cho phép nhóm 
tác giả rút ra một số kết luận về hiệu quả của hệ phương 
pháp như sau:
- Tổ hợp phương pháp điện trở và điện từ giải quyết 
tốt nhiệm vụ đánh giá nền móng công trình đến độ sâu 
20m;
- Đã phát hiện chính xác vị trí ống dẫn khí, tuy nhiên 
việc xác định độ sâu của ống còn chưa được giải quyết.
Về cấu trúc địa chất, theo kết quả xử lý minh giải số 
liệu địa vật lý có thể kết luận nền móng địa chất khu vực 
khảo sát ổn định đến độ sâu 20m; không có dấu hiệu hoạt 
động kiến tạo.
Tài liệu tham khảo
1. Các vấn đề cơ bản về nền móng. 
pngeo.com. 2015.
2. M.H.Loke. Electrical imaging surveys for 
environmental and engineering studies. 1999.
S(h)
S h₁ + S h + +S h
h₁ + h₂+ +h
 =
⋯
⋯
₁ ₂ ₂₂
₂₂ n n 
n 
49DẦU KHÍ - SỐ 8/2019 
PETROVIETNAM
3. Nguyễn Duy Tiêu và nnk. Tổ hợp phương pháp địa 
vật lý nghiên cứu và dự báo tai biến sụt đất ở Cam Lộ, Quảng 
Trị. Tạp chí Địa chất. 2010.
4. Nguyễn Đức Thắng. Bản đồ địa chất và khoáng sản 
Việt Nam tỉ lệ 1:200.000, tờ Gia Ray - Bà Rịa. 1998.
5. ABEM. Instruction manual. 2010.
6. Mississauga. EM31-MK2 (with Archer) operating 
manual, Ontario Canada L5T 1C6. 2010.
7. Doãn Ngọc San và nnk. Nghiên cứu ứng dụng 
phương pháp đo sâu điện trở (VES) và điện từ (EM) nghiên 
cứu cấu trúc địa chất nông phục vụ kiểm tra nền móng 
đường ống dẫn khí khu vực Long Hương, Tp. Bà Rịa. Mã số 
GV1804. Đại học Dầu khí Việt Nam. 2019.
Summary
Previously, the expensive and difficult drilling method was often used to survey the foundation of shallow geological structures. 
Nowadays, new geophysical methods (such as seismic, vertical electrical sounding (VES), electromagnetic (EM), etc.) are widely applied 
in engineering geological survey work because of their reasonable cost and high accuracy. 
Survey results of foundation and pipeline stability inspection showed that the system of direct current VES and EM methods could 
handle well the studies of shallow geological structure and the monitoring of gas pipelines. 
Key words: Foundation, electromagnetic, vertical electrical sounding, conductivity, resistivity, gas pipelin.
APPLICATION OF VERTICAL ELECTRICAL SOUNDING (VES) AND 
ELECTROMAGNETIC (EM) METHODS TO STUDY SHALLOW 
GEOLOGICAL STRUCTURES FOR INSPECTION OF GAS PIPELINE 
FOUNDATION 
Doan Ngoc San, Nguyen Thi Hai Ha
Petrovietnam University
Email: sandn@pvu.edu.vn