quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang mè trô cÇu
b»ng ph−¬ng ph¸p h−íng chuÈn
TS. TrÇn ®¾c sö
KS. TRÇn quang häc
Bé m«n Tr¾c ®Þa – Khoa C«ng tr×nh
Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i
Tãm t¾t: Bμi b¸o cã néi dung nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang
mè, trô cÇu b»ng ph−¬ng ph¸p h−íng chuÈn. KÕt qu¶ nghiªn cøu cho phÐp 4lùa chän ®−îc
ph−¬ng ¸n ®o phï hîp víi ®iÒu kiÖn ®o vμ ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c yªu cÇu.
Summary: The aim of this paper is to research heaving of abutent and bridge
buttresses by a method of directional correction. The result allows for the selection of a
method suitable with measuring conditions and the accuracy requested is ensured.
I. §Æt vÊn ®Ò
Trong qu¸ tr×nh khai th¸c c¸c c«ng tr×nh cÇu ph¶i th−êng xuyªn theo dâi sù æn ®Þnh cña
chóng. KÕt qu¶ ®o ®−îc gióp cho c¸c nhµ qu¶n lý biÕt ®−îc t×nh tr¹ng cña cÇu vµ dù b¸o trong
t−¬ng lai. Mét trong sè nh÷ng h¹ng môc quan träng cÇn ph¶i theo dâi ®ã chÝnh lµ ph¶i x¸c ®Þnh
®é æn ®Þnh cña c¸c mè trô cÇu, n¬i chÞu t¶i träng cña cÇu vµ c¸c ph−¬ng tiÖn tham gia giao
th«ng trªn cÇu. §èi víi c¸c n−íc ph¸t triÓn trªn thÕ giíi th× ®©y lµ c«ng t¸c b¾t buéc, cßn ®èi víi
n−íc ta c«ng t¸c nµy l©u nay Ýt ®−îc chó träng. V× vËy bµi b¸o nµy t¸c gi¶ ph©n tÝch vµ ¸p dông
ph−¬ng ph¸p h−íng chuÈn ®Ó quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang mè vµ trô cÇu.
CT 2
II. Néi dung
1. H−íng chuÈn vμ ph−¬ng ph¸p ®o ®é lÖch h−íng chuÈn
+ H−íng chuÈn qua 2 ®iÓm lµ mÆt ph¼ng th¼ng ®øng ®i qua 2 ®iÓm ®ã. §é lÖch h−íng cña
®iÓm (i) so víi h−íng chuÈn lµ kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm (i) ®Õn h−íng chuÈn (mÆt ph¼ng th¼ng
®øng). Do vËy thùc chÊt cña ®o h−íng chuÈn chÝnh lµ ®i x¸c ®Þnh ®é lÖch h−íng cña c¸c ®iÓm
quan tr¾c so víi mÆt ph¼ng th¼ng ®øng ®i qua 2 ®iÓm c¬ së.
+
-
P
1
δ
2
1
δ
2
B
A
H×nh 1. Kh¸i niÖm vÒ h−íng chuÈn
Trong tr¾c ®Þa h−íng chuÈn th−êng ®−îc dïng ®ã lµ h−íng chuÈn quang häc, h−íng chuÈn
t¹o bëi tia ng¾m tõ ®iÓm ®Æt m¸y ®Õn ®iÓm ®Æt tiªu (b¼ng ng¾m).
Trong c¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®é lÖch h−íng cã: Ph−¬ng ph¸p dïng b¼ng ng¾m di ®éng vµ
ph−¬ng ph¸p ®o gãc nhá,... nh−ng ph−¬ng ph¸p ®o gãc nhá hiÖn nay lµ ®−îc sö dông nhiÒu
h¬n c¶ v× nã dÔ dµng thµnh lËp, vµ nã còng phï hîp víi ®iÒu kiÖn quan tr¾c c«ng tr×nh cÇu.
β
AB
Si
δ
H×nh 2. Ph−íng ph¸p ®o ®é lÖch h−íng
§Ó ®o ®é lÖch h−íng cña ®iÓm i so víi h−íng chuÈn AB, ®Æt m¸y kinh vÜ t¹i A, ®Æt b¶ng
ng¾m t¹i B vµ ®iÓm quan tr¾c i. TiÕn hµnh ®o gãc β vµ kho¶ng c¸ch ngang S.
§é lÖch h−íng cña ®iÓm i ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
β
=
δ
Sin.S (1)
Sai sè trung ph−¬ng cña ®é lÖch h−íng:
ρ
=β
δ
m
.Sm (2)
2. Quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang b»ng ph−¬ng ph¸p h−íng chuÈn
Ph−¬ng ph¸p h−íng chuÈn th−êng lÊy trôc hoµnh trïng víi h−íng chuÈn vµ trôc tung
vu«ng gãc víi nã. ChuyÓn dÞch ngang cña mét ®iÓm lµ sù thay ®æi tung ®é cña ®iÓm ®ã trong
c¸c chu kú quan tr¾c kh¸c nhau.
CT 2
B
A
i
1
2
i
QQ
Q
x
y
1
δ
2
δ
o
X
Y
H×nh 3. Quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang b»ng ph−¬ng ph¸p h−íng chuÈn
Trªn h×nh vÏ: i lµ ®iÓm quan tr¾c ë chu kú 1 cã vÞ trÝ i1 víi ®é lÖch h−íng δ1 vµ ë chu kú 2 cã
vÞ trÝ i2 víi ®é lÖch h−íng δ2.
ChuyÓn dÞch cña ®iÓm i theo h−íng vu«ng gãc víi h−íng chuÈn gèc AB ®−îc tÝnh theo
c«ng thøc:
12X
Q
δ
−
δ
=
(3)
Ph−¬ng ph¸p h−íng chuÈn cã −u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn vµ cho phÐp x¸c ®Þnh ®é
chuyÓn dÞch víi ®é chÝnh x¸c cao. Tuy nhiªn nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ chØ x¸c ®Þnh
®−îc chuyÓn dÞch theo mét h−íng (h−íng vu«ng gãc víi h−íng chuÈn), kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc
chuyÓn dÞch theo h−íng song song víi trôc X.
§Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy tiÕn hµnh ®o bæ sung chiÒu dµi c¹nh tõ ®iÓm khèng chÕ ®Õn
®iÓm quan tr¾c b»ng c¸c trÞ ®o c¹nh.
X
Y
AB
P
β
2
β
1
1
S
2
S
y
H×nh 4. §o c¹nh trong h−íng chuÈn
Tõ hai ®iÓm khèng chÕ A, B ®o c¹nh AP = S1 vµ BP = S2 tíi ®iÓm quan tr¾c P.
Khi ®ã hoµnh ®é cña ®iÓm P ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
11AP cosSXX
β
+= hoÆc 22BP cosSXX
β
−
=
(4)
ChuyÓn dÞch cña ®iÓm P theo h−íng song song víi trôc X:
(5)
1
P
2
P
YXXQ −=
trong ®ã X1P, X2P lµ hoµnh ®é cña ®iÓm P ®−îc x¸c ®Þnh ë chu kú 1 vµ 2.
§é chÝnh x¸c vÞ trÝ ®iÓm P theo h−íng trôc hoµnh (XP) ®−îc x¸c ®Þnh theo nguyªn t¾c trung
b×nh céng vµ tÝnh theo c«ng thøc:
2
2
S
2
1
S
2
S
1
S
P
Xmm
m.m
m
+
= (6)
CT 2
trong ®ã mS1 vµ mS2 lµ ®é chÝnh x¸c ®o 2 c¹nh S1 vµ S2.
VÝ dô: §Ó −íc tÝnh ®é chÝnh x¸c vÞ trÝ c¸c ®iÓm theo h−íng trôc hoµnh víi ®å h×nh 5 mèc
quan tr¾c n»m trªn mét h−íng chuÈn, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c mèc lµ 100m, dïng m¸y toµn ®¹c
®iÖn tö TC-1700 cã ®é chÝnh x¸c ppm12mS
+
=
®Æt t¹i 2 mèc khèng chÕ c¬ së A, B thùc hiÖn
®o c¹nh tíi mèc quan tr¾c. KÕt qu¶ −íc tÝnh ®−îc nh− sau:
3A2
1
54 B
T.§iÓm ChiÒu dµi cÆp c¹nh (m) Sai sè (mm) Ghi chó
A1 = 200
1 B1 = 1000 1.77
A2 = 400
2 B2 = 800 1.82
A3 = 600
3 B3 = 600 1.84
A4 = 800
4 B4 = 400 1.82
A5 = 1000
5 B5 = 200 1.77
§Ó ®¹t ®−îc ®é chÝnh x¸c theo yªu cÇu ®Ò ra ph¶i lùa chän s¬ ®å ®o sao võa tho¶ m·n yªu
cÇu ®é chÝnh x¸c ®ång thêi ph¶i dÔ thùc hiÖn vµ phï hîp víi ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh. Trong ®iÒu kiÖn
®Þa h×nh ®o lµ cÇu v−ît qua s«ng th× trong c¸c s¬ ®å ®o h−íng chuÈn cã s¬ ®å ®o toµn h−íng lµ
phï hîp h¬n c¶.
B
A
1
2
n
δ
1
δ
2
δ
n
S
1
S
2
S
n
H×nh 5. S¬ ®å ®o toμn h−íng
* Ph−¬ng ph¸p ®o cña s¬ ®å ®o toµn h−íng: Hai ®iÓm A, B lµ 2 ®iÓm khèng chÕ c¬ së t¹o
thµnh h−íng chuÈn AB. C¸c ®iÓm cÇn ®o ®é lÖch h−íng lµ 1, 2, ...n. §Æt m¸y t¹i A ng¾m B lÇn
l−ît ®o c¸c ®iÓm (1, 2,...n) ®−îc ®é lÖch h−íng cña c¸c ®iÓm lµ δ1’, δ2’,... δn’. §Ó kiÓm tra vµ
n©ng cao ®é chÝnh x¸c chuyÓn m¸y vÒ B ng¾m l¹i A ®o c¸c ®iÓm (n, n-1, ...1) ®−îc ®é lÖch
h−íng lµ: δn’, δn-1’,... δ1’.
* §é lÖch h−íng trung b×nh vµ sai sè cña nã ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:
Gäi lµ sai sè trung ph−¬ng cña ®é lÖch h−íng δ
'i
mδi’.
Gäi lµ sai sè trung ph−¬ng cña ®é lÖch h−íng δ
'' i
mδi”.
CT 2
Träng sè ®é lÖch h−íng cña δi’ vµ δi” lµ:
2'
i
'
im
c
P
δ
=; 2''
i
''
im
c
P
δ
= (7)
§é lÖch h−íng trung b×nh:
"
i
'
i
"
i
"
i
'
i
'
i
iPP
PP
+
δ+δ
=δ
− (8)
Sai sè trung ph−¬ng cña ®é lÖch h−íng trung b×nh:
i
iP
c
m=
−
δ
(9)
trong ®ã:
"
i
'
ii PPP +=
NÕu ®é lÖch h−íng ®−îc ®o b»ng ph−¬ng ph¸p ®o gãc nhá, sai sè trung ph−¬ng ®é lÖch
h−íng theo mçi chiÒu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
ρ
=βi
'
i
'
i
m
Sm vµ ρ
=βi
''
i
''
i
m
Sm (10)
Khi ®ã sai sè trung ph−¬ng ®é lÖch h−íng trung b×nh:
2
"
i
2
'
i
"
i
'
i
iSS
S.S
.
m
m
+
ρ
=β
−
δ
(11)
VÝ dô: ¦íc tÝnh ®é chÝnh x¸c sai sè trung ph−¬ng x¸c ®Þnh ®é lÖch h−íng cña c¸c ®iÓm
theo s¬ ®å ®o sau, ®é lÖch h−íng ®−îc ®o theo ph−¬ng ph¸p gãc nhá b»ng m¸y TC2003 cã ®é
chÝnh x¸c ®o gãc "1m
=
β.
3
2
4 5 6
A
1
B
7
T.§iÓm ChiÒu dµi
cÆp c¹nh (m)
Sai sè (mm) Ghi chó
A1 = 100 1
B1 = 700
0.48
A2 = 200 2
B2 = 600
0.92
A3 = 300 3
B3 = 500
1.25
A4 = 400 4
B4 = 400
1.37
A5 = 500 5
B5 = 300
1.25
A5 = 600 6
B5 = 200
0.92
A5 = 700 7
B5 = 100
0.48
CT 2
III. KÕt luËn
- Bµi b¸o ®· ®−a ra ®−îc ph−¬ng ph¸p quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang mè trô cÇu b»ng
ph−¬ng ph¸p h−íng chuÈn phï hîp víi ®iÒu kiÖn quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang mè trô cÇu qua
s«ng.
- B»ng c¸c kÕt qu¶ −íc tÝnh chÆt chÏ chøng tá ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh chuyÓn dÞch ngang
theo h−íng vu«ng gãc víi h−íng chuÈn vµ theo h−íng song song víi h−íng chuÈn cã ®é chÝnh
x¸c cao ®¸p øng yªu cÇu cña c«ng t¸c quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang.
Tµi liÖu tham kh¶o
[1]. Phan V¨n HiÕn (chñ biªn). Tr¾c ®Þa C«ng tr×nh, Tr−êng §H Má §Þa ChÊt.
[2]. TS. TrÇn kh¸nh. Quan tr¾c vµ Ph©n tÝch chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh, Tr−êng §H Má §Þa ChÊt¡