Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

HỆ THỐNG SHAMEN-NET VÀ ỨNG DỤNG QUAN TRẮC
CHUYỂN VỊ MÁI DỐC DÙNG GPS
Nguyễn Trung Kiên
Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Quan trắc chuyển vị liên tục theo thời gian
đóng vai trị quan trọng trong phân tích cơ chế
mất ổn định mái dốc và phục vụ công tác cảnh
báo sớm. Các thiết bị quan trắc truyền thống
gặp khó khăn trong việc quan trắc liên tục theo
thời gian thực và tự động. Tuy nhiên, hệ thống
định vị toàn cầu (GPS) đáp ứng tốt việc quan
trắc tự động với độ chính xác cao tới milimet.
Hệ thống website cũng được phát triển để
cung cấp kết quả quan trắc liên tục theo thời
gian thực đến người dùng. Bài báo này giới
thiệu hệ thống shamen-net phục vụ quan trắc
liên tục theo thời gian thực dùng GPS. Ứng
dụng của hệ thống vào quan trắc liên tục mái
dốc đứng cho thấy hiệu quả của hệ thống trong
việc phát hiện xu thế dịch chuyển và đưa ra
cảnh báo. Từ đó, giải pháp phịng chống được
đưa ra dựa trên kết quả quan trắc.

phát triển bởi Đại học Yamaguchi và tập
đồn Kokusai Kogyo Co., Ltd. (Hình 1)
(Shimizu và Matsuda, 2002; Iwasaki và nnk,

2003). Hệ thống cho phép quan trắc theo thời
gian thực chuyển vị theo 3 phương với độ
chính xác khoảng 2mm. Kết quả quan trắc
được cung cấp cho người dùng theo thời gian
thực qua website và điện thoại thơng minh
(Hình 2). Hệ thống cũng cho phép tích hợp
kết quả quan trắc của các thiết bị địa kỹ thuật
khác như: đo giãn, đo nghiêng, đo mực nước
ngầm, v.v...

2. HỆ THỐNG SHAMEN-NET

Hình 2. Hiển thị kết quả quan trắc
trên điện thoại thông minh
(Ảnh: Kokusai Kogyo Co. Ltd.)
3. ỨNG DỤNG TRONG QUAN TRẮC ỔN
ĐỊNH MÁI DỐC

Hình 1. Sơ đồ hệ thống quan trắc
Shamen-net (Shimizu và nnk, 2006)
Để phục vụ việc truyền dẫn, lưu trữ và
cung cấp kết quả đến người dùng, hệ thống
quan trắc GPS có tên “shamen-net” được

3.1. Mái dốc nghiên cứu
Hiện nay, hệ thống Shamen-net đã được
lắp đặt phục vụ quan trắc cho hơn 300 khu
vực tại Nhật Bản, bao gồm: mái dốc, đập, sân
bay, v.v... Hình 3 chỉ ra khu vực mái dốc
đứng dọc theo đường quốc lộ 191, tỉnh

Yamaguchi, Nhật Bản. Do mất ổn định trong
khoảng 30 năm gần đây, mái dốc được quan

163


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

trắc liên tục theo thời gian thực dùng hệ
thống Shamen-net từ năm 2013.
Hai vị trí quan trắc G1, G2 được lắp đặt trên
sườn dốc. Trạm cơ sở được đặt ở dưới chân
dốc. Chênh cao giữa trạm cơ sở và các điểm
quan trắc khoảng 100m, khoảng cách là 200m.

đạt 196mm theo phương Bắc, 156mm theo
phương Đông và 94mm theo phương thẳng
đứng tính đến cuối tháng 9. Mặt khác, một
chuyển vị lớn khác xảy ra vào 23/10 mặc dù
mưa nhỏ với lượng 10mm/giờ.

Hình 3. Khu vực quan trắc dùng Shamen-net
(Ảnh: Google Earth)

Hình 5. Kết quả chuyển vị theo 3 phương
(Furuyama và nnk, 2014)

3.2. Kết quả quan trắc
Kết quả chuyển vị theo 3 phương tại 2 điểm
G1, G2 được trình bày ở Hình 4, 5. Độ chính

xác, ký hiệu bởi thu được khoảng 2mm theo
phương ngang và 4mm theo phương đứng.
Vận tốc dịch chuyển khoảng 2 - 3mm/tháng
được ghi nhận tại điểm G1 trong mùa khô từ
tháng 3 đến tháng 6. Khi lượng mưa vượt hơn
30-45mm/giờ vào ngày 6/7, 28/7 và 23/8 và
mực nước ngầm được ghi nhận ở các giếng
quan trắc lân cận dâng lên theo đó, chuyển vị
tăng đến 43mm theo phương Bắc, 38mm theo
phương Đông và 8mm theo phương thẳng
đứng từ tháng tháng 7 sang tháng 8. Mái dốc
trở lên mất ổn định vì mưa lớn.

Tại điểm G2, chuyển vị tăng đến 24mm
theo phương Bắc, 14mm theo phương Đông
và 54mm theo phương thẳng đứng trong
khoảng từ cuối tháng 8 đến đầu tháng 9. Tuy
nhiên, khơng có chuyển vị lớn nào được ghi
nhận tại G2 so với G1. Điều này cho thấy
phía bên phải của mái dốc (vị trí G2) ổn định
hơn so với bên trái (vị trí G1).

(a) Vector chuyển vị trên mặt bằng

Hình 4. Kết quả chuyển vị theo 3 phương
tại G1 (Furuyama và nnk, 2014)
Mưa tiếp tục trong vài ngày với lượng mưa
30mm/giờ từ 31/8. Chuyển vị tại G1 lớn dần,
164


(b) Vector chuyển vị trên mặt cắt
Hình 6. Vector chuyển vị tại G1 và G2


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

Hình 6 thể hiện các vector chuyển vị trên
mặt cắt và mặt bằng tại điểm quan trắc G1 và
G2. Hướng của cả 2 vector trên mặt bằng và
mặt cắt gần như trùng với hướng dốc của bề
mặt mái dốc.
Trên mặt cắt, phương của vector chuyển vị
tại G1 gần như song song với phương của
mặt trượt, trong khi xu thế chuyển vị theo
phương thẳng đứng chiếm ưu thế tại G2. Đây
là đặc trưng của các khối trượt, khi các điểm
nằm trên khối trượt gần vách trượt có xu
hướng dịch chuyển theo phương thẳng đứng,
cịn những điểm nằm bên dưới có xu hướng
dịch chuyển song song với bề mặt trượt.
Bảng 1. Tiêu chí và biện pháp an tồn
(Furuyama và nnk, 2014)
Tiêu chí

Biện pháp
an tồn

- Chuyển vị > 10mm/ngày
Mức hoặc 2mm/giờ
Đóng 1

1
làn đường
- Lượng mưa liên tục > 100mm
- Chuyển vị > 20mm/ngày
Mức hoặc 4mm/giờ
Đóng 2
2
làn đường
- Lượng mưa liên tục > 200mm

Bảng 1 chỉ ra tiêu chí và biện pháp an toàn
dựa trên kết quả quan trắc chuyển vị liên tục.
Khi chuyển vị vượt quá 10mm/ngày hoặc
2mm/giờ và lượng mưa liên tục vượt quá
100mm, một làn đường được đóng lại để đảm
bảo an toàn. Mặt khác, khi chuyển vị vượt
quá 20mm/ngày hoặc 4mm/giờ và lượng mưa

Hình 7. Giải pháp thốt nước ngang

liên tục lớn hơn 200mm, cả hai làn đường
được đóng lại. Bên cạnh đó, dựa trên mối liên
quan giữa lượng mưa dẫn tới mực nước ngầm
dâng lên thúc đẩy quá trình dịch chuyển, các
giếng thốt nước ngang được khoan vào bề
mặt mái dốc nhằm thốt nước ngầm (Hình 7).
4. KẾT LUẬN

Bài báo giới thiệu hệ thống quan trắc
chuyển vị liên tục theo thời gian thực, shamennet dùng GPS. Các kết luận sau được rút ra:

(1) Hệ thống shamen-net cho phép quan trắc
liên tục theo thời gian thực chuyển vị với độ
chính xác cao và cung cấp các kết quả về
chuyển vị theo thời gian, các vector chuyển vị;
(2) Ứng dụng tại mái dốc đứng cho phép
phát hiện xu thế dịch chuyển của mái dốc và
yếu tố thúc đẩy quá trình trượt;
(3) Dựa trên kết quả quan trắc liên tục, tiêu
chí, biện pháp an tồn và giải pháp thốt
nước ngang được đưa ra nhằm đảm bảo ổn
định của mái dốc.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Furuyama, Y., Nakashima, S., Shimizu, N.
2014. Displacement monitoring using GPS
for assessing stability of unstable steep
slope by means of ISRM suggested method.
Proc 8th Asian Rock Mech Symp, Saporo,
1897-1904.
[2] Iwasaki, T., Takechi, K., Takeishi, A.,
Masunari, T., Takechi, Y., and Shimizu, N.
2003. Web-based displacement monitoring
system using GPS for the maintenance of
roadside slopes. Proc 6th Intern Symp F
Meas Geomech FMGM03, Oslo, 137-43.
[3] Shimizu, N. and Matsuda, H. 2002.
Practical applications of the Global
Positioning System for the assessment of
slope stability based on the Displacement
Monitoring Approach. Proc 3rd Korea-Japan
Jt Symp Rock Eng ISRM Reg Symp, Seoul,

57-70.
[4] Shimizu, N., Tayama, S., Hirano, H.,
Iwasaki, T. 2006. Monitoring the ground
stability of highway tunnels constructed in a
landslide area using a web-based GPS
displacement monitoring system. Tunn
Under Spac Tech 21 (2006) 266-267.

165