Điện trở suất của đất là gì, ảnh hưởng tiếp địa ra sao?

Điện trở suất của đất (đơn vị Ω·m) cho biết bản thân lớp đất cản dòng điện mạnh hay yếu. Nó khác điện trở tiếp địa, vốn là con số đo được của cả bãi cọc. Đất càng cản điện thì cùng một bộ cọc cho điện trở tiếp địa càng cao: đất ẩm nhiều mùn và đá khô có thể chênh nhau tới hàng nghìn lần. Vì vậy đây là thông số quyết định cần bao nhiêu cọc, cọc dài bao nhiêu và có phải cải tạo đất hay không.

Điện trở suất và điện trở tiếp địa khác nhau thế nào

Điện trở suất là tính chất của vật liệu đất, hiểu đơn giản là điện trở đo giữa hai mặt đối diện của một khối đất hình lập phương cạnh 1 m. Nó không phụ thuộc vào cọc mình đóng. Điện trở tiếp địa (đơn vị Ω) là kết quả của cả hệ: điện trở suất của đất cộng với số cọc, chiều dài cọc, cách bố trí và chất lượng mối nối.

Có thể hình dung điện trở suất như "độ khó" của mặt bằng, còn bãi cọc là cách mình xử lý độ khó đó. Đất dễ thì vài cọc đã đạt, đất khó thì phải làm bãi lớn hơn hoặc thay đổi giải pháp. Bài điện trở tiếp địa bao nhiêu là đạt chuẩn nói về con số của cả hệ.

Các loại đất chênh nhau bao nhiêu

Tiêu chuẩn IEEE Std 80 đưa một bảng tham khảo theo bậc độ lớn, rất tiện để hình dung:

• Đất hữu cơ ẩm ướt: khoảng 10 Ω·m.
• Đất ẩm thông thường: khoảng 100 Ω·m.
• Đất khô: khoảng 1.000 Ω·m.
• Đá gốc: khoảng 10.000 Ω·m.

Những gì làm điện trở suất thay đổi

• Độ ẩm: nước có muối khoáng hòa tan là đường dẫn điện chính trong đất. Đất càng khô, điện trở suất càng tăng mạnh.
• Thành phần đất: đất sét, đất thịt giữ ẩm tốt hơn đất cát, sỏi, đá ong.
• Độ nén chặt: đất tơi, nhiều khe hở tiếp xúc kém với cọc hơn đất được nén chặt quanh cọc.
• Phân lớp theo chiều sâu: lớp mặt có thể khô, xuống sâu gặp lớp ẩm hoặc gặp đá; đây là lý do có nơi đóng cọc dài hiệu quả hơn hẳn, có nơi thì không.
• Đất đắp, đất lấp: Điều 14.2.1 của TCVN 9385:2012 khuyên không đóng cọc vào đất đắp, đất lấp hoặc loại đất dễ bị khô.

Vì sao mùa khô đo cao hơn

Mùa khô, lớp đất quanh cọc mất nước nên điện trở suất tăng, kéo điện trở tiếp địa đi lên; mùa mưa thì ngược lại. Phụ lục B.1.3 của TCVN 9385:2012 còn lưu ý không nên tin vào độ sâu mực nước ngầm, vì nước ngầm, nhất là trong lớp sỏi, có thể rút đi. Chú thích của Điều 28 gợi ý chọn chu kỳ đo ngắn hơn 12 tháng một chút để lần đo sau rơi vào mùa khác, nhờ đó thấy được cả số đo xấu nhất. Bài điện trở đất thay đổi theo mùa nói chi tiết cách xử lý.

Đo điện trở suất bằng phương pháp Wenner

Cách đo phổ biến (mô tả trong IEEE Std 81) là cắm 4 cọc nhỏ thẳng hàng, cách đều nhau một khoảng a. Máy bơm dòng qua hai cọc ngoài và đo điện áp ở hai cọc trong, cho ra điện trở R. Khi cọc đo cắm nông so với khoảng cách a, điện trở suất tính bằng ρ = 2π × a × R.

Ví dụ: đặt a = 3 m, máy đọc R = 5 Ω thì ρ ≈ 2 × 3,14 × 3 × 5 ≈ 94 Ω·m. Đo lặp lại với a = 1 m, 2 m, 4 m, 6 m sẽ thấy đất ở các độ sâu khác nhau ra sao, vì khoảng cách a xấp xỉ độ sâu lớp đất đang được đo. Số đo tăng dần theo a thường báo hiệu xuống sâu gặp lớp khô hoặc đá.

Biết điện trở suất rồi thì làm gì

Đất dưới khoảng 100 Ω·m thường chỉ cần bãi cọc thông thường. Đất vài trăm Ω·m trở lên nên tính tới cọc dài hơn, mạch vòng, thanh hướng tâm hoặc vật liệu cải tạo đất như bentonite, bê tông dẫn điện. Điều 14.4.2 của TCVN 9385:2012 khuyên không nên nhồi muối vào đất quanh cọc vì gây ăn mòn; xem thêm giảm điện trở đất bằng muối, than có được không và cách giảm điện trở đất nền khô, đá.

ANH TÚ đo đất trước khi tính bãi tiếp địa

Bên em đo điện trở suất đất tại chính mặt bằng nhà anh chị, ở nhiều khoảng cách khác nhau, rồi mới tính số cọc và cách bố trí. Làm vậy để bãi tiếp địa vừa đủ, không thiếu mà cũng không thừa. ANH TÚ phục vụ Phú Thọ, Hà Nội và các tỉnh miền Bắc.

Bài viết mang tính tham khảo, giúp anh chị hiểu chung về chống sét. Thông số và giải pháp cụ thể cần được xác định qua khảo sát thực tế tại công trình.