Skip to content
Phương pháp Wenner đo điện trở suất đất bằng 4 điện cực cắm thẳng hàng, cách đều nhau một khoảng a. Máy phóng dòng qua 2 cực ngoài và đo điện áp giữa 2 cực trong. Điện trở suất tính theo công thức ρ = 2πaR, trong đó R là giá trị máy hiển thị. Độ sâu khảo sát xấp xỉ bằng chính khoảng cách a.
Đây là phép đo bắt buộc trước khi thiết kế bãi tiếp địa, nhưng ở Việt Nam thường bị bỏ qua. Lý do phổ biến nhất không phải vì tốn kém — mà vì nhiều đơn vị thi công mua máy đo 3 cực và không biết máy của mình không đo được điện trở suất đất.
Phương pháp Wenner hoạt động như thế nào?
Bốn điện cực cắm thẳng hàng, cách đều nhau khoảng a. Hai cực ngoài cùng phóng dòng điện xuống đất. Hai cực giữa đo hiệu điện thế do dòng đó tạo ra. Tỷ số giữa điện áp và dòng chính là R, từ đó suy ra điện trở suất của khối đất bên dưới.
Công thức đầy đủ theo lý thuyết bốn cực là:
ρ = 4πaR / [ 1 + 2a/√(a² + 4b²) − 2a/√(4a² + 4b²) ]
Trong đó a là khoảng cách giữa các cực (m), b là độ sâu cắm cực (m), R là giá trị máy đo hiển thị (Ω). Công thức này rườm rà và ít ai dùng ngoài hiện trường.
Khi độ sâu cắm cực nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách — cụ thể là b ≤ a/20 — biểu thức trong ngoặc tiến gần tới 2, và công thức rút gọn thành:
ρ = 2πaR
Đây là dạng được dùng trong thực tế. Điều kiện b ≤ a/20 rất dễ thỏa mãn: với a = 2m thì chỉ cần cắm cực sâu dưới 10cm. Nếu cắm sâu hơn — chẳng hạn đóng cực 40cm khi a chỉ 2m — sai số có thể vượt 10% và kết quả không còn dùng được.
Chọn khoảng cách a bao nhiêu là đúng?
Nguyên tắc cốt lõi: khoảng cách a xấp xỉ bằng độ sâu mà phép đo phản ánh. Muốn biết đất ở độ sâu 4m thế nào thì đặt a = 4m. Một phép đo duy nhất không cho biết gì về cấu trúc tầng đất.
| Khoảng cách a | Độ sâu phản ánh | Chiều dài tuyến đo | Dùng để trả lời câu hỏi |
|---|---|---|---|
| 1 m | ~1 m | 3 m | Lớp đất mặt có tốt không? |
| 2 m | ~2 m | 6 m | Cọc 2,4m tiêu chuẩn có hiệu quả không? |
| 4 m | ~4 m | 12 m | Đóng cọc sâu hơn có lợi không? |
| 8 m | ~8 m | 24 m | Có nên khoan giếng tiếp địa không? |
| 16 m | ~16 m | 48 m | Dành cho trạm biến áp, công trình lớn |
Dãy đo tiêu chuẩn cho công trình dân dụng và nhà xưởng là a = 1, 2, 4, 8m. Bốn con số này dựng nên mặt cắt điện trở suất theo chiều sâu, và mặt cắt đó mới là thứ có giá trị thiết kế.
Ví dụ một khu đất tại Thái Nguyên cho kết quả sau:
| a (m) | R đo được (Ω) | ρ = 2πaR (Ω·m) | Diễn giải |
|---|---|---|---|
| 1 | 28,0 | 176 | Đất mặt khô, điện trở suất trung bình |
| 2 | 11,5 | 145 | Bắt đầu vào tầng ẩm hơn |
| 4 | 3,4 | 85 | Tầng đất ẩm ổn định |
| 8 | 1,6 | 80 | Tiếp tục ổn định, không gặp đá |
Kết luận từ bảng này rất rõ: điện trở suất giảm đều theo chiều sâu và không tăng trở lại. Nghĩa là đóng cọc sâu có lợi. Cọc 3m ở đây hiệu quả hơn nhiều so với hai cọc 1,5m đóng cạnh nhau.
Trường hợp ngược lại — ρ tăng vọt ở a = 4m — báo hiệu bên dưới là tầng đá hoặc sỏi khô. Khi đó phương án đúng là mở rộng bãi theo chiều ngang hoặc dùng hóa chất, chứ không phải khoan sâu. Cách chọn giải pháp theo từng mức điện trở suất được trình bày trong bài về điện trở suất đất và bảng tra theo từng loại đất.
Máy nào đo được điện trở suất đất?
Phải là máy có đủ 4 cực. Rất nhiều máy đo điện trở đất phổ thông trên thị trường chỉ có 3 cực — chúng đo được điện trở của hệ tiếp địa đã thi công, nhưng không đo được điện trở suất đất. Kiểm tra số đầu nối trên máy trước khi mua.
| Loại máy | Số cực | Đo được điện trở suất đất? | Đo được điện trở tiếp địa? |
|---|---|---|---|
| Máy 3 cực (fall of potential) | 3 | Không | Có |
| Máy 4 cực | 4 | Có | Có |
| Ampe kìm đo tiếp địa | 0 (kẹp) | Không | Có, với điều kiện hệ có vòng lặp |
Đây là lỗi mua sắm phổ biến. Đơn vị thi công mua máy 3 cực vì rẻ hơn, rồi khi cần khảo sát đất phải đi thuê máy khác. Khi chọn thiết bị, hãy đọc kỹ thông số kỹ thuật của máy đo điện trở đất Sanwa hay các dòng máy đo điện trở đất Kyoritsu đang phân phối để xác nhận máy có hỗ trợ chế độ 4 cực hay không.
Một yêu cầu kỹ thuật khác cũng quan trọng: máy phải phóng dòng xoay chiều tần số thấp, thường quanh 128Hz, thay vì 50Hz. Mục đích là loại bỏ nhiễu từ dòng điện tản trong đất do lưới điện sinh ra. Máy rẻ tiền dùng đúng 50Hz sẽ cho số liệu nhảy loạn ở khu vực gần trạm biến áp hoặc đường dây.
Quy trình đo ngoài hiện trường gồm mấy bước?
Sáu bước, mất khoảng nửa ngày cho một khu đất dưới 1.000m². Bước quan trọng nhất không phải thao tác máy, mà là chọn hướng tuyến đo sao cho không chạy song song với đường ống hoặc cáp ngầm.
- Khảo sát mặt bằng và xác định vật ngầm. Hỏi bản vẽ hạ tầng, tránh đường ống kim loại, cáp điện, móng bê tông cốt thép. Vật kim loại chôn song song với tuyến đo sẽ kéo kết quả xuống thấp giả tạo.
- Chọn ít nhất 2 tuyến vuông góc nhau. Đất không đồng nhất theo mọi hướng. Hai tuyến vuông góc giúp phát hiện sai lệch lớn và loại bỏ ảnh hưởng của vật ngầm chưa biết.
- Cắm 4 cực thẳng hàng, cách đều a, sâu không quá a/20. Dùng thước dây, không ước lượng bằng bước chân. Sai 20cm ở a = 2m đã gây sai số 10%.
- Đo và ghi R. Chờ số ổn định. Nếu số nhảy liên tục, kiểm tra tiếp xúc cực với đất — tưới chút nước quanh chân cực nếu đất quá khô.
- Lặp lại với các giá trị a khác theo dãy 1, 2, 4, 8m. Giữ nguyên tâm tuyến, chỉ giãn các cực ra hai bên.
- Tính ρ = 2πaR cho từng mức và vẽ biểu đồ ρ theo a. Đây là sản phẩm cuối cùng cần bàn giao, không phải một con số đơn lẻ.
Với nhà xưởng diện tích trên 2.000m², nên đo tối thiểu 3 vị trí khác nhau. Chọn vị trí có ρ thấp nhất để đặt bãi tiếp địa là cách tiết kiệm chi phí hiệu quả nhất mà gần như không tốn thêm gì.
Wenner và Schlumberger khác nhau ở đâu?
Wenner giữ cả 4 cực cách đều nhau, mỗi lần đổi độ sâu phải di chuyển cả 4 cực. Schlumberger đặt 2 cực điện áp sát nhau ở giữa và chỉ giãn 2 cực dòng ra ngoài, nên thao tác nhanh hơn nhiều khi khảo sát sâu.
| Tiêu chí | Wenner | Schlumberger |
|---|---|---|
| Bố trí cực | 4 cực cách đều a | 2 cực trong sát nhau, 2 cực ngoài giãn xa |
| Khi đổi độ sâu | Di chuyển cả 4 cực | Chỉ di chuyển 2 cực ngoài |
| Tín hiệu đo | Mạnh, ổn định | Yếu dần khi giãn xa |
| Công thức | Đơn giản: ρ = 2πaR | Phức tạp hơn |
| Phù hợp với | Chống sét, công trình dân dụng | Khảo sát địa vật lý, độ sâu lớn |
Với công tác chống sét ở Việt Nam, Wenner là lựa chọn mặc định. Độ sâu quan tâm chỉ 1–8m, tín hiệu mạnh và công thức đơn giản đủ bù cho việc phải di chuyển nhiều cực. Schlumberger chỉ có lợi khi khảo sát xuống vài chục mét trở lên.
Năm sai lầm khiến kết quả đo vô nghĩa
Sai lầm 1 — Đo một khoảng cách a duy nhất. Một con số không cho biết cấu trúc tầng đất, tức không trả lời được câu hỏi quan trọng nhất là nên đóng sâu hay mở rộng. Đây là lỗi hay gặp nhất.
Sai lầm 2 — Cắm cực quá sâu so với khoảng cách a. Điều kiện b ≤ a/20 bị vi phạm thì công thức rút gọn không còn đúng, sai số vượt 10%. Với a = 1m, cực chỉ được cắm sâu tối đa 5cm.
Sai lầm 3 — Đặt tuyến đo song song với đường ống hoặc cáp ngầm. Vật kim loại chôn dưới đất dẫn dòng thay cho đất, làm R giảm và ρ thấp giả tạo. Thiết kế dựa trên số liệu này sẽ thiếu cọc.
Sai lầm 4 — Đo vào mùa mưa rồi dùng cho cả năm. Điện trở suất mùa mưa có thể chỉ bằng một phần ba mùa khô. Nên đo cuối mùa khô để lấy trường hợp bất lợi nhất, hoặc đo hai mùa để biết biên độ dao động.
Sai lầm 5 — Nhầm ρ với R. Máy hiển thị R tính bằng Ω. Điện trở suất ρ tính bằng Ω·m và phải nhân thêm 2πa. Ghi thẳng số máy vào hồ sơ mà không nhân là lỗi sai đơn vị nghiêm trọng, khiến người thiết kế sau không dùng lại được số liệu.
Sau khi đo xong thì làm gì?
Dùng ρ để tính trước số cọc cần thiết, thay vì đóng thử rồi đo. Với ρ đã biết, công thức Dwight cho phép ước lượng điện trở của từng cọc trước khi ra công trường.
Quy trình chuẩn sau khi có mặt cắt điện trở suất:
- Chọn chiều dài cọc dựa vào tầng đất có ρ thấp nhất trong mặt cắt.
- Tính điện trở một cọc theo công thức tính điện trở đất cho cọc tiếp địa.
- Tính số cọc cần thiết để đạt mục tiêu, nhớ trừ hao hiệu suất do các cọc che chắn lẫn nhau. Khoảng cách giữa hai cọc phải tối thiểu bằng 2 lần chiều dài cọc.
- Đối chiếu mục tiêu với tiêu chuẩn áp dụng cho loại công trình đó, theo ngưỡng điện trở nối đất mà tiêu chuẩn yêu cầu.
- Nếu tính ra số cọc quá lớn, chuyển sang phương án cọc sâu hoặc dùng hóa chất giảm điện trở đất GEM thay vì cố đóng thêm cọc trên mặt bằng chật.
Sau khi thi công xong, phép đo nghiệm thu là một việc hoàn toàn khác — dùng máy 3 cực hoặc 4 cực ở chế độ khác, đo trên chính hệ tiếp địa vừa làm. Quy trình đó được trình bày riêng trong bài về cách đo điện trở của hệ tiếp địa đã thi công. Đừng nhầm hai phép đo này với nhau: một bên khảo sát đất trước khi thiết kế, một bên nghiệm thu công trình sau khi hoàn thành.
Câu hỏi thường gặp
Công thức Wenner ρ = 2πaR áp dụng khi nào?
Áp dụng khi độ sâu cắm cực b nhỏ hơn hoặc bằng a/20. Với khoảng cách a = 2m thì cực chỉ được cắm sâu tối đa 10cm. Nếu cắm sâu hơn, phải dùng công thức đầy đủ có chứa b, nếu không sai số sẽ vượt 10%.
Đo điện trở suất đất mất bao lâu và tốn bao nhiêu?
Một khu đất dưới 1.000m² đo xong trong nửa ngày với 3 vị trí, mỗi vị trí 4 khoảng cách cực. Chi phí khảo sát thường chỉ chiếm 2–5% giá trị hệ thống tiếp địa, nhưng có thể cắt bỏ hàng chục phần trăm chi phí thi công dư thừa.
Máy đo điện trở tiếp địa 3 cực có đo được điện trở suất đất không?
Không. Máy 3 cực chỉ đo được điện trở của hệ tiếp địa đã thi công. Muốn đo điện trở suất đất phải có máy 4 cực với đủ bốn đầu nối C1, P1, P2, C2. Đây là điểm cần kiểm tra kỹ trước khi mua thiết bị.
Vì sao phải đo theo hai tuyến vuông góc nhau?
Vì đất không đồng nhất theo mọi hướng, và có thể tồn tại đường ống hoặc cáp ngầm mà bản vẽ không thể hiện. Hai tuyến vuông góc giúp phát hiện sai lệch bất thường. Nếu hai kết quả chênh nhau quá 30%, cần kiểm tra lại vật ngầm trước khi kết luận.
Kết quả đo được ghi vào hồ sơ như thế nào?
Ghi đầy đủ: vị trí tuyến đo, hướng tuyến, ngày đo, thời tiết và mùa, từng cặp giá trị a và R, giá trị ρ đã tính, kèm biểu đồ ρ theo a. Ghi một con số ρ duy nhất là không đủ căn cứ cho thiết kế và cũng không dùng lại được về sau.
Bài Viết Liên Quan
- Điện trở suất đất là gì
- Hướng dẫn tính toán điện trở đất cho cọc tiếp địa
- Cách đo điện trở đất chi tiết
- Tiêu chuẩn đo điện trở đất hệ thống nối đất
- Cách giảm điện trở đất cho hệ thống chống sét
- Điện trở tiếp địa là gì
Cần khảo sát điện trở suất đất trước khi thiết kế hệ thống chống sét?
Liên hệ tư vấn & báo giá: 0972 299 666 — CHỐNG SÉT TOÀN CẦU – TỔNG KHO CHỐNG SÉT
Website: chongsettoancau.com | tongkhochongset.vn
Địa chỉ: Ng. 686 Đ/S671 Chiến Thắng, Hà Đông, Hà Nội
15 năm kinh nghiệm — 5000+ công trình toàn quốc
