Báo cáo nghiên cứu khoa học: " XÁC LẬP HÀM TƯƠNG QUAN HỒI QUY TUYẾN TÍNH GIỮA CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MỘT SỐ NGUỒN GỐC ĐẤT Ở THỪA THIÊN HUẾ" pdf

171
TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 48, 2008


XÁC L
ẬP HÀM TƯƠNG QUAN HỒI QUY TUYẾN TÍNH GIỮA CÁC TÍNH
CH
ẤT CƠ LÝ CỦA MỘT SỐ NGUỒN GỐC ĐẤT Ở THỪA THIÊN HUẾ

Nguyễn Thanh Tùng
Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế

TÓM T
ẮT
Bài báo trình bày kết quả xác lập các hàm tương quan hồi quy tuyến tính giữa các tính
chất cơ lý của đất có nguồn gốc sông - biển (amQ
1
3
) và nguồn gốc biển - đầm lầy (mbQ
2
1-2
) ở
thừa Thiên Thiên Huế. Thông qua giá trị hệ số tương quan R để đánh giá mức độ tương quan
giữa các tính chất cơ lý của hai loại đất có nguồn gốc thành tạo khác nhau.

1. Đặt vấn đề
Trong nghiên c
ứu địa chất công trình, các chỉ tiêu cơ lý thường biến đổi
ph
ụ thuộc vào nhau theo một quy luật nào đó, có khi giữa chúng có mối tương
quan khá ch

ặt chẽ. Trên cơ sở thống kê 263 mẫu đất, chúng tôi tiến hành xây dựng
các hàm t
ương quan tối ưu giữa các chỉ tiêu cơ lý của chúng. Thí dụ như tìm hàm
t
ương quan giữa các đại lượng: sức kháng cắt của đất (c, ϕ) và hệ số nén lún (a)
t
ương quan với thành phần hạt, độ Nm, chỉ số dẻo, hệ số rỗng,…
Ở đồng bằng Thừa Thiên Huế, đất nguồn gốc sông-biển (amQ
1
3
) bị phủ bởi
tr
ầm tích trẻ hơn, diện phân bố rộng, gặp hầu hết tại trung tâm đồng bằng. Chúng
n
ằm ở độ sâu từ 7,5 đến 53,4 m, chiều dày thay đổi từ 3,5 đến 23,4 m [4, tr141].
Thành t
ạo đất này thường có độ chặt tốt, độ biến dạng nhỏ, sức chịu tải từ trung bình
đến cao nên thường được chọn đặt móng cho công trình. Thành tạo đất nguồn gốc
sông - bi
ển (mbQ
2
1-2
) cũng bị phủ và phân bố hầu hết ở khu vực đồng bằng, Chúng
n
ằm ở độ sâu từ 4,0 đến 16,0 m, chiều dày thay đổi từ 3,5 đến 22,4 m [4, tr156]. Đất
lo
ại này thường rất yếu, sức chịu tải thấp đến rất thấp, độ biến dạng lớn. Các lớp đất
lo
ại này thường không sử dụng để làm móng cho công trình, nếu trường hợp bắt
bu

ộc phải cải tạo mới có khả năng sử dụng làm nền cho công trình.
Hi
ện nay, các công trình xây dựng ngày càng nhiều và quy mô lớn đòi hỏi phải
có
đầy đủ hệ thống số liệu khảo sát phục vụ cho công tác thiết kế móng công trình.
Nh
ưng trong thực tế, khi khảo sát địa chất cho các công trình cụ thể do điều kiện địa
ch
ất rất khác nhau nên số liệu mẫu đất thu được không phải lúc nào cũng đáp ứng đầy
đủ các yêu cầu đề ra. Đặc biệt, đối với các loại đất như bùn sét, đất cát, sét pha lẫn nhiều
d
ăm sạn thì lại càng khó khăn. Vì vậy, kết quả nghiên cứu xác lập sự tương quan giữa
các tính ch
ất cơ lý sẽ tạo cơ sở khoa học cho việc đánh giá đúng, đầy đủ điều kiện địa
ch
ất phục vụ tốt cho công tác thiết kế công trình.
172
2. Kết quả nghiên cứu
2.1. Hàm t
ương quan
Khi h
ệ số tương quan R
≠
0 thì giữa hai biến ngẫu nhiên x và y sẽ có sự phụ
thu
ộc hàm y = y(x). Để diễn tả sự tương quan bằng một biểu đồ và một hàm số nghĩa là
thay th
ế những điểm thực tế của biểu đồ bằng một đường cong hay đường thẳng. Một
trong nh
ững phương pháp thay thế những điểm thực tế để xác định một đường cong hay

đường thẳng này là phương pháp bình phương bé nhất. Khi đường hồi quy thực nghiệm
g
ần đường thẳng hay tương quan mẫu
1
≈
R
khi đó hàm hồi quy có dạng tuyến tính y
= ax + b [2]. Thông qua các bi
ến ngẫu nhiên ta sẽ xác định được hệ số a và b.
2.2. Đánh giá sự tương quan
Khi xét
đồng thời hai biến ngẫu nhiên x và y ta sẽ có một sự tương quan thống
kê l
ẫn nhau, đại lượng đó được gọi là hệ số tương quan mẫu ký hiệu là R. Hệ số tương
quan m
ẫu R là đại lượng thiên từ -1 đến +1, nếu R < 0 thì giá trị tương quan nghịch, nếu
R > 0 thì giá tr
ị tương quan thuận, nếu R = 0 thì không có sự tương quan [2].
H
ệ số tương quan R được đánh giá theo Kalomenxki như sau:
- N
ếu 0 <
R

≤
0,5 thì mức độ tương quan rất yếu
- Nếu 0,5 <
R

≤

0,7 thì mức độ tương quan yếu
- Nếu 0,7 <
R

≤
0,9 thì mức độ tương quan chặt
- Nếu 0,9 <
R

≤
1,0 thì mức độ tương quan rất chặt
2.3. Các tính ch
ất cơ lý trung bình của các mẫu đất nghiên cứu
Bảng 1. Bảng tổng hợp các tính chất cơ lý trung bình của các nguồn gốc đất nghiên cứu

Loại đất
Hàm lượng % các nhóm hạt (mm)
Sét Bụi
Cát Sạn sỏi
Dăm cuội
<0,005 0,005-0,05 0,05-2,0 2,0-20,0 >20,0
Trầm tích nguồn gốc sông biển (amQ
1
3
)
Cát pha
7,0 15,3 67,4 10,7 0,0
Sét pha
29,1 13,6 49,5 7,8 0,0
Sét

57,3 19,7 22,6 0,4 0,0
Trầm tích nguồn gốc biển – đầm lầy (amQ
2
1
-
2
)
Bùn cát pha
6,5 18,9 71,7 2,9 0,0
Bùn sét pha
17,8 45,1 34,5 2,6 0,0
Bùn sét
34,7 39,0 24,4 1,9 0,0

173

Tớnh cht vt lý Tớnh cht c hc

Nm
W
KL th
tớch
KL th
tớch
khụ
KL
riờng

rng
H s

rng
H s
bóo
hũa
Gii
hn
chy
Gii
hn
do
Ch
s
do
st

Gúc ni
ma sỏt
Lc
dớnh kt

H s
nộn lỳn
Mụun
tng BD

W
%

w
g/cm

3


c

g/cm
3



g/cm
3

n
%
e
0

-
G

%
W
l
%
W
p
%
I
p

%
B
-


C
kG/cm
2

a
1-2
cm
2
/kG

E
1-2
kG/cm
2

Trm tớch ngun gc sụng bin (amQ
1
3
)

24,3 1,916 1,542 2,67 42,3 0,732 88,5 26,8 20,7 6,1 0,578 17
0
15 0,137 0,025 69,1
25,3 1,899 1,515 2,69 43,6 0,774 87,9 34,1 21,9 12,2 0,276 16
0

32 0,239 0,037 46,9
29,4 1,873 1,448 2,71 46,5 0,869 91,5 45,5 24,6 20,9 0,230 15
0
7 0,317 0,042 44,5
Trm tớch ngun gc bin m ly (amQ
2
1
-
2
)

27,9 1,844 1,442 2,66 45,9 0,847 87,8 26,9 20,7 6,2 1,172 12
0
5 0,109 0,047 39,7
44,2 1,701 1,180 2,67 55,8 1,265 93,3 39,3 25,6 13,7 1,353 7
0
15 0,106 0,084 26,8
50,1 1,652 1,100 2,68 59,0 1,439 93,5 48,2 27,3 20,9 1,093 6
0
2 0,077 0,174 14,0
2.4. Biu tng quan gia cỏc tớnh cht c lý t
2.4.1. Tr
m tớch ngun gc sụng-bin (amQ
1
3
)
tơng quan giữa giới hạn chảy - hạt sét
y = 0.428x + 26.165
R
2

= 0.598
20
35
50
65
0 20 40 60 80
Hàm lợng hạt sét P
c
(%)
Giới hạn chảy W
l
(%)
Cát pha
Sét pha
Sét
Hỡnh 1

tơng quan giữa hệ số rỗng - độ ẩm
y = 0.020x + 0.240
R
2
= 0.677
0.4
0.7
1.0
1.3
10 18 26 34 42
Độ ẩm W (%)
Hệ số rỗng e
0

Cát pha
Sét pha
Sét
Hỡnh 2

tơng quan giữa g. hạn dẻo -giới hạn chảy
y = 0.297x + 11.764
R
2
= 0.582
10
18
26
34
15 27 39 51 63
Giới hạn chảy W
l
(%)
Giới hạn dẻo W
p
(%)
Cát pha
Sét pha
Sét
Hỡnh 3

tơng quan giữa chỉ số dẻo - giới hạn chảy
y = 0.702x - 11.707
R
2

= 0.888
0
10
20
30
15 27 39 51 63
Giới hạn chảy W
l
(%)
Chỉ số dẻo I
p
(%)
Cát pha
Sét pha
Sét

Hỡnh 4

174
tơng quan giữa hs góc ma sát - hệ số rỗng
y = -0.242x + 0.491
R
2
= 0.166
0.0
0.3
0.5
0.8
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Hệ số rỗng e

0
(%)
Hệ số góc ma sát tg

Cát pha
Sét pha
Sét
Hỡnh 5

tơng quan giữa hệ số nén lún - hệ số rỗng
y = 0.019x + 0.018
R
2
= 0.052
0.00
0.03
0.06
0.09
0.3 0.6 0.8 1.1 1.3
Hệ số rỗng e
0
(%)
HS nén lún a
1-2
(cm
2
/kG)
Cát pha
Sét pha
Sét

Hỡnh 6

2.4.2. Trm tớch ngun gc bin-m ly (amQ
2
1-2
)
tơng quan giữa giới hạn chảy - hạt sét
y = 0.489x + 29.671
R
2
= 0.490
15
35
55
75
0 18 36 54 72
Hàm lợng hạt sét P
c
(%)
Giới hạn chảy W
l
(%)
Cát pha
Sét pha
Sét

Hỡnh 7

tơng quan giữa hệ số rỗng - độ ẩm

y = 0.026x + 0.118
R
2
= 0.883
0.5
1.1
1.7
2.3
15 30 45 60 75
Độ ẩm W (%)
Hệ số rỗng e
0
Cát pha
Sét pha
Sét
Hỡnh 8

tơng quan giữa giới hạn dẻo - g. hạn chảy
y = 0.403x + 9.035
R
2
= 0.730
12
22
32
42
15 30 45 60 75
Giới hạn chảy W
l
(%)

Giới hạn dẻo W
p
(%)
Cát pha
Sét pha
Sét
Hỡnh 9

tơng quan giữa chỉ số dẻo - giới hạn chảy
y = 0.594x - 8.893
R
2
= 0.851
0
12
24
36
15 30 45 60 75
Giới hạn chảy W
l
(%)
Chỉ số dẻo I
p
(%)
Cát pha
Sét pha
Sét
Hỡnh 10

tơng quan giữa hs góc ma sát - hệ số rỗng

y = -0.118x + 0.288
R
2
= 0.334
0.00
0.15
0.30
0.45
0.5 0.9 1.3 1.7 2.1
Hệ số rỗng e
0
Hệ số góc ma sát tg

Cát pha
Sét pha
Sét

Hỡnh 11

tơng quan giữa hệ số nén lún - hệ số rỗng
y = 0.150x - 0.077
R
2
= 0.463
0.00
0.12
0.24
0.36
0.50 0.95 1.40 1.85 2.30
Hệ số rỗng e

0
HS nén lún a
1-2
(kG/cm
2
)
Cát pha
Sét pha
Sét
Hỡnh 12


175
Bảng 2. Bảng tổng hợp kết quả xác lập các hàm tương quan hồi quy tuyến tính
Chỉ tiêu
tương
quan
Trầm tích nguồn gốc sông biển
(amQ
1
3
)
Trầm tích nguồn gốc biển – đầm lầy
(mbQ
2
1-2
)
Hàm tương quan
Mức độ
tương

quan R

Đánh giá
sự t
ương
quan
Hàm tương quan

Mức độ
tương
quan R
Đánh giá
sự tương
quan
W
l
- P
c

Y = 0,428x +
26,165
0,773 Chặt
y = 0,489x +
29,671
0,702 Chặt
e
0
- W Y = 0,020x + 0,240

0,823 Chặt y = 0,026x + 0,118

0,940 Rất chặt
W
p
- W
l

Y = 0,297x +
11,764
0,763 Chặt y = 0,403x + 9,035

0,854 Chặt
I
p
- W
l
Y = 0,702x - 11,707

0,942 Rất yếu y = 0,594x - 8,893

0,992 Rất chặt
tg
ϕ
- e
0

Y = -0,242x + 0,491

0,407 Rất yếu y = -0,118x + 0,288

0,578 Yếu
a
1-2
- e
0
Y = 0,019x + 0,018

0,228 Rất yếu y = 0,150x - 0,077

0,680 Yếu
3. Kết luận và kiến nghị
Trên c
ơ sở tổng hợp, nghiên cứu 113 mẫu đất nguồn gốc hỗn hợp sông-biển
(amQ
1
3
) và 150 mẫu đất nguồn gốc hổn hợp biển-đầm lầy (mbQ
2
1-2
) đã xác lập được
các hàm t
ương quan lẫn nhau, chúng tôi đi đến một số kết luận như sau:
- Hai ngu
ồn gốc có điều kiện, môi trường thành tạo khác nhau nhưng dạng hàm
t
ương quan giữa các tính chất cơ lý tương tự nhau.
- S
ự phụ thuộc tương quan tuyến tính giữa hệ số góc ma sát (tg
ϕ
với hệ số rỗng

t
ự nhiên (e
0
) có tương quan nghịch (H5 và H11) còn các tương quan khác là sự tương
quan thu
ận.
- S
ự tương quan tuyến tính giữa chỉ số dẻo (I
p
) với giới hạn chảy (W
l
), hệ
s
ố rỗng tự nhiên (e
0
) với độ Nm tự nhiên (W) có mức độ rất chặt (H4, H8, H10) R
> 0,9. Còn các t
ương quan khác có mức độ từ chặt đến rất yếu.
- M
ức độ tương quan giữa các tính chất vật lý cao hơn mức độ tương quan
gi
ữa tính chất vật lý với tính chất cơ. Điều này cho thấy rằng mặc dù giữa các
tính ch
ất vật lý và tính chất cơ học có mối liên hệ dẫn xuất chặt chẽ với nhau
nh
ưng khi thống kê kết quả thực nghiệm xác định các hàm tương quan thì kết quả
cho th
ấy mức độ tương quan giữa chúng không cao.
- N
ếu số lượng mẫu nhiều và đáng tin cậy thì từ các hàm tương quan hồi

quy có th
ể tìm ra được sự liên hệ tương quan giữa các tính chất cơ lý đất có mức
độ chặt đến rất chặt. Các mối tương quan này rất có ý nghĩa trong việc kiểm
ch
ứng, đánh giá, nghiên cứu điều kiện địa chất công trình.
176
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
Đinh Xuân Bảng, Xây dựng những công thức thực nghiệm và những liên hệ tương
quan trong c
ơ học đất, Tập san Kỹ thuật Thuỷ lợi các số 6, 7, 9 và 10, (1982).
2.
Đào Hữu Hồ, Xác suất thống kê, NXB ĐHQG Hà Nội, (1999).
3. Tr
ần Văn Minh và nnk, Hướng dẫn giải bài tập xác suất thống kê và các tính
toán trên excel, NXB Giao thông v
ận tải, Hà Nội, (2002).
4. Ngô Quang Toàn (ch
ủ biên) và nnk, Vỏ phong hoá và trầm tích Đệ tứ Việt
Nam, B
ộ Công nghiệp - Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội,
(2000).
5. Các báo cáo khảo sát Địa chất công trình khu vực tỉnh Thừa Thiên - Huế.


ESTABLISHING THE RECURRENT RECURRENT INTERRELATING
FUNCTIONS FOR PHYSICAL - MECHANICAL PROPERTIES OF SOIL
SEDIMENT WITHIN THUA THIEN HUE PROVINCE
Nguyen Thanh Tung
College of Sciences, Hue University

SUMMARY
This paper proposes the recurrent interrelating funtions as the results of our studying
on the physical - mechanical properties of aluvi- marine (amQ
1
3
) and marine-bog (mbQ
2
1-2
)
within Thua Thien Hue provice. From the obtained interrelating coefficient - R, we assess the
interrelating degree between district physical and mechanical of the two above sediments.