Khảo sát phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do và ứng dụng trong xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình

Chia sẻ: Lê Trung Hiếu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

874
lượt xem 197
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế, Nhμ nớc cùng với các nhμ đầu ttrong vμ ngoμi nớc đã vμ đang đầu tx ây dựng rất nhiều công trình lớn có quy mô hiện đại nh: nhμ máy xi măng, các công trình nhμ cao tầng, nhμ máy thuỷ điện, các công trình cầu… Để thi công đợc các công trình nμy đều phải tiến hμnh công tác trắc địa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khảo sát phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do và ứng dụng trong xử lý số liệu lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình

…………..o0o………….. LUẬN V ĂN Đề tài " Khảo sát phương pháp bình sai lới trắc địa tự do v à ứng dụng trong xử lý số liệu lới quan trắc chuyển dịch ngang công trình ”.
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp môc lôc Trang Môc lôc 1 ........................................................................................................................... ................. Ch¬ng 1 - tæng quan vÒ c«ng t¸c quan tr¾c chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh ...................................................... 4 1.1 Kh¸i niÖm chung vÒ chuyÓn dÞch vµ biÕn d¹ng c«ng tr×nh 4 ....................... 1.2 Líi khèng chÕ dïng trong quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh .... 10 1.3 C¸c ph¬ng ph¸p quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang ............................................. 18 1.4 Thùc tr¹ng chuyÓn dÞch vµ biÕn d¹ng c«ng tr×nh ë níc ta hiªn nay ...... 27 Ch¬ng 2 - Kh¶o s¸t ph¬ng ph¸p b×nh sai líi tù do ............ 32 2.1 Kh¸i niÖm vÒ líi tr¾c ®Þa tù do .............................................................................. 32 2.2 PhÐp chuyÓn ®æi to¹ ®é Helmert vµ ®Þnh vÞ m¹ng líi tr¾c ®Þa tù do ......... 37 2.3 Mét sè tÝnh chÊt vÒ kÕt qu¶ b×nh sai líi tù do ............................................... 42 Ch¬ng 3 - øng dông b×nh sai líi tù do trong xö lý líi quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh ......... 45 3.1 TÝnh to¸n xö lý sè liÖu líi quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang ....................... 45 3.2 ThuËt to¸n xö lý sè liÖu líi quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang ..................... 46 3.3 S¬ ®å khèi vµ quy tr×nh xö lý líi quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang ......... 52 3.4 LËp tr×nh øng dông .......................................................................................................... 55 3.5 TÝnh to¸n thùc nghiÖm .................................................................................................. 69 phô lôc 1.......................................................................................................................................... 72 phô lôc 2.......................................................................................................................................... 81 phô lôc 3.......................................................................................................................................... 83 Tµi liÖu tham kh¶o ............................................................................................................ 88 Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 1
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp Më ®Çu Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, cïng víi sù ph¸t triÓn kinh tÕ, Nhµ níc cïng víi c¸c nhµ ®Çu t trong vµ ngoµi níc ®· vµ ®ang ®Çu t x©y dùng rÊt nhiÒu c«ng tr×nh lín cã quy m« hiÖn ®¹i nh: nhµ m¸y xi m¨ng, c¸c c«ng tr×nh nhµ cao tÇng, nhµ m¸y thuû ®iÖn, c¸c c«ng tr×nh cÇu… §Ó thi c«ng ®îc c¸c c«ng tr×nh nµy ®Òu ph¶i tiÕn hµnh c«ng t¸c tr¾c ®Þa. Mét trong nh÷ng c«ng t¸c quan träng ®îc tiÕn hµnh ngay tõ khi ®Æt nÒn mãng c«ng tr×nh vµ ®îc thùc hiÖn trong suèt qu¸ tr×nh khai th¸c sö dông vµ vËn hµnh c«ng tr×nh ®ã chÝnh lµ c«ng t¸c quan tr¾c chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh. C¸c kÕt qu¶ quan tr¾c biÕn d¹ng cho phÐp ®¸nh gi¸ møc ®é æn ®Þnh vµ an toµn cña c«ng tr×nh gióp cho ngêi chñ qu¶n cã kÕ ho¹ch tu t¹o, b¶o dìng vµ ng¨n chÆn nh÷ng hËu qu¶ xÊu cã thÓ x¶y ra ®èi víi c«ng tr×nh. Ngµy nay, víi viÖc øng dông khoa häc kü thuËt vµo s¶n xuÊt kÕt hîp víi viÖc tæ chøc vµ ¸p dông c¸c quy tr×nh quan tr¾c hîp lý, ®é chÝnh x¸c cña c¸c trÞ ®o ®· ®îc n©ng cao ®¸ng kÓ. Nhng do líi quan tr¾c biÕn d¹ng c«ng tr×nh lµ mét m¹ng líi ®Æc thï, ®ßi hái ®é chÝnh x¸c rÊt cao, do ®ã bªn c¹nh ®é chÝnh x¸c c¸c kÕt qu¶ quan tr¾c ®îc n©ng cao th× viÖc ¸p dông c¸c quy tr×nh vµ ph¬ng ph¸p xö lý phï hîp víi b¶n chÊt cña cña m¹ng líi quan tr¾c biÕn d¹ng lµ rÊt cÇn thiÕt, nh»m n©ng cao chÊt lîng cña c«ng t¸c xö lý sè liÖu. NhËn thøc ®îc tÇm quan träng cña ph¬ng ph¸p xö lý sè liÖu ®èi víi líi quan tr¾c biÕn d¹ng c«ng tr×nh nªn khi ®îc giao ®å ¸n tèt nghiÖp t«i ®· chän ®Ò tµi: “ Kh¶o s¸t ph¬ng ph¸p b×nh sai líi tr¾c ®Þa tù do vµ øng dông trong xö lý sè liÖu líi quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh”. Néi dung cña ®å ¸n gåm ba ch¬ng: Ch¬ng 1: Tæng quan vÒ c«ng t¸c quan tr¾c chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh Ch¬ng 2: Kh¶o s¸t ph¬ng ph¸p b×nh sai líi tù do Ch¬ng 3: øng dông ph¬ng ph¸p b×nh sai líi tù do trong xö lý líi quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 2
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp Do tr×nh ®é cßn h¹n chÕ vÒ tr×nh ®é nªn cuèn ®å ¸n kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. T«i rÊt mong nhËn ®îc nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c ThÇy, C« gi¸o cïng c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®Ó cuèn ®å ¸n ®îc hoµn thiÖn h¬n. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù gióp ®ì cña ThÇy, C« trong khoa Tr¾c ®Þa cïng c¸c b¹n ®ång nghiÖp, ®Æc biÖt lµ sù chØ b¶o tËn t×nh cña ThÇy TS. NguyÔn Quang Phóc trong suèt qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n. Hµ Néi, th¸ng 6 n¨m 2008 Sinh viªn: Phïng Xu©n Thuú Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 3
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp Ch¬ng 1 Tæng quan vÒ c«ng t¸c quan tr¾c ChuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh 1.1. kh¸i niÖm chung vÒ chuyÓn dÞch vµ biÕn d¹ng c«ng tr×nh 1.1.1. Ph©n lo¹i chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh 1.1.1.1. ChuyÓn dÞch c«ng tr×nh ChuyÓn dÞch c«ng tr×nh trong kh«ng gian lµ sù thay ®æi vÞ trÝ c«ng tr×nh theo thêi gian vµ ®îc ph©n biÖt thµnh hai lo¹i: chuyÓn dÞch theo ph¬ng th¼ng ®øng vµ chuyÓn dÞch trong mÆt ph¼ng ngang. ChuyÓn dÞch theo ph¬ng th¼ng ®øng ®îc gäi lµ ®é tråi lón (nÕu chuyÓn dÞch theo híng xuèng díi th× gäi lµ lón, híng lªn trªn gäi lµ tråi). ChuyÓn dÞch c«ng tr×nh trong mÆt ph¼ng n»m ngang gäi lµ chuyÓn dÞch ngang. 1.1.1.2. BiÕn d¹ng c«ng tr×nh BiÕn d¹ng c«ng tr×nh lµ sù thay ®æi mèi t¬ng quan h×nh häc cña c«ng tr×nh ë quy m« tæng thÓ hoÆc ë c¸c kÕt cÊu thµnh phÇn. BiÕn d¹ng x¶y ra do chuyÓn dÞch kh«ng ®Òu gi÷a c¸c bé phËn c«ng tr×nh, c¸c biÕn d¹ng thêng gÆp lµ hiÖn tîng cong, vÆn xo¾n, r¹n nøt cña c«ng tr×nh. NÕu c«ng tr×nh bÞ chuyÓn dÞch, biÕn d¹ng vît qu¸ giíi h¹n cho phÐp th× kh«ng nh÷ng g©y trë ng¹i cho qu¸ tr×nh khai th¸c sö dông mµ cã thÓ dÉn ®Õn c¸c sù cè h háng, ®æ vì vµ ph¸ huû mét phÇn hoÆc toµn bé c«ng tr×nh. 1.1.2. Nguyªn nh©n g©y ra chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh C¸c c«ng tr×nh bÞ chuyÓn dÞch biÕn d¹ng lµ do t¸c ®éng cña hai lo¹i yÕu tè chñ yÕu: - YÕu tè tù nhiªn - YÕu tè nh©n t¹o Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 4
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp 1.1.2.1. T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè tù nhiªn T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè tù nhiªn do c¸c nguyªn nh©n sau: - Kh¶ n¨ng lón, trît cña líp ®Êt ®¸ díi nÒn mãng c«ng tr×nh vµ c¸c hiÖn tîng ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thuû v¨n kh¸c. - Sù co gi·n cña ®Êt ®¸ - Sù thay ®æi cña c¸c ®iÒu kiÖn thuû v¨n theo nhiÖt ®é, ®é Èm, vµ mùc níc ngÇm 1.1.2.2. T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè nh©n t¹o T¸c ®éng cña c¸c yÕu tè nh©n t¹o bao gåm: - ¶nh hëng cña träng t¶i b¶n th©n c«ng tr×nh - Sù thay ®æi c¸c tÝnh chÊt c¬ lý ®Êt ®¸ do viÖc quy hoÆch cÊp tho¸t níc. - Sù sai lÖch trong kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thuû v¨n. - Sù suy yÕu cña nÒn mãng c«ng tr×nh do thi c«ng c¸c c«ng tr×nh ngÇm díi c«ng tr×nh. - Sù thay ®æi ¸p lùc ngang lªn nÒn mãng c«ng tr×nh do x©y dùng c¸c c«ng tr×nh kh¸c ë gÇn. - Sù rung ®éng cña nÒn mãng c«ng tr×nh do vËn hµnh m¸y mãc vµ ho¹t ®éng cña c¸c ph¬ng tiÖn giao th«ng. 1.1.3. C¸c tham sè ®Æc trng cho qu¸ tr×nh chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh a. ChuyÓn dÞch ngang tuyÖt ®èi cña mét ®iÓm ( qi ) Lµ ®o¹n th¼ng tõ vÞ trÝ ban ®Çu cña ®iÓm ®ã ®Õn vÞ trÝ t¹i thêi ®iÓm quan tr¾c (tÝnh trong mÆt ph¼ng ngang): 2 (1.1) qi  ( xij  xi0 ) 2  ( y ij  y i0 ) Trong ®ã: (xij, yij) lµ to¹ ®é (xÐt trong mÆt ph¼ng ngang) cña ®iÓm thø i trong chu kú quan tr¾c thø j ( xi0 , y i0 ) lµ to¹ ®é ban ®Çu cña ®iÓm thø i Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 5
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp C¸c ®iÓm ë nh÷ng vÞ trÝ kh¸c nhau cña c«ng tr×nh cã møc chuyÓn dÞch ngang b»ng nhau th× qu¸ tr×nh chuyÓn dÞch ngang ®îc coi lµ chuyÓn dÞch ®Òu. ChuyÓn dÞch (ngang) ®Òu chØ x¶y ra khi ¸p lùc ngang cña c«ng tr×nh vµ møc ®é chÞu nÐn cña ®Êt ®¸ ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau cña nÒn lµ nh nhau. ChuyÓn dÞch ngang kh«ng ®Òu x¶y ra do sù chªnh lÖch ¸p lùc ngang lªn c«ng tr×nh vµ møc ®é chÞu nÐn cña ®Êt ®¸ kh«ng nh nhau. ChuyÓn dÞch kh«ng ®Òu lµm cho c«ng tr×nh bÞ nghiªng cong, vÆn, xo¾n vµ biÕn d¹ng kh¸c. BiÕn d¹ng lín sÏ cã thÓ dÉn ®Õn hiÖn tîng g·y, nøt ë nÒn mãng vµ têng c«ng tr×nh. b. ChuyÓn dÞch ngang trung b×nh cña c«ng tr×nh: qtb n q i (1.2) qtb  i 1 n Trong ®ã: qi: chuyÓn dÞch tuyÖt ®èi cña ®iÓm i n: sè lîng ®iÓm kiÓm tra trªn c«ng tr×nh c. Chªnh lÖch chuyÓn dÞch theo mét trôc: q §Æc trng cho ®é xoay cña c«ng tr×nh (1.3) q  q 3  q1 Trong ®ã: q3, q1 lµ gi¸ trÞ chuyÓn dÞch cña hai ®iÓm ë hai ®Çu trôc d. §é cong tuyÖt ®èi vµ ®é cong t¬ng ®èi cña c«ng tr×nh theo mét trôc §é cong tuyÖt ®èi: f1 ®îc x¸c ®Þnh nh sau 2q 2  (q1  q3 ) (1.4) f1  2 Trong ®ã: Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 6
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp q1, q3: gi¸ trÞ chuyÓn dÞch cña 2 ®iÓm ë 2 ®Çu trôc q2: gi¸ trÞ chuyÓn dÞch cña ®iÓm kiÓm tra ë gi÷a trôc §é cong t¬ng ®èi: f2 f1 (1.5) f2  l1,3 l1,3: chiÒu dµi cña trôc c«ng tr×nh e. Tèc ®é chuyÓn dÞch cña tõng ®iÓm vµ tèc ®é chuyÓn dÞch trung b×nh Tèc ®é chuyÓn dÞch cña ®iÓm i: vi qi (1.6) vi  t Trong ®ã t: thêi gian gi÷a hai chu kú quan tr¾c Tèc ®é chuyÓn dÞch trung b×nh cña c«ng tr×nh: vtb n v i (1.7) vtb  i 1 n 1.1.4. Môc ®Ých vµ nhiÖm vô quan tr¾c biÕn d¹ng c«ng tr×nh 1.1.4.1. Môc ®Ých Quan tr¾c chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh nh»m môc ®Ých x¸c ®Þnh møc ®é chuyÓn dÞch biÕn d¹ng, nghiªn cøu t×m ra nguyªn nh©n chuyÓn dÞch biÕn d¹ng vµ tõ ®ã cã biÖn ph¸p xö lý, ®Ó phßng tai biÕn ®èi víi c«ng tr×nh, cô thÓ lµ: 1. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ chuyÓn dÞch biÕn d¹ng ®Ó ®¸nh gi¸ ®é æn ®Þnh c«ng tr×nh, phßng ngõa c¸c sù cè h háng, ®æ vì cã thÓ x¶y ra. 2. KÕt qu¶ quan tr¾c lµ sè liÖu ®èi chøng ®Ó kiÓm tra c¸c tÝnh to¸n trong giai ®o¹n thiÕt kÕ c«ng tr×nh. Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 7
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp 3. Nghiªn cøu quy luËt biÕn d¹ng trong nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau vµ dù ®o¸n biÕn d¹ng cña c«ng tr×nh trong t¬ng lai. 4. X¸c ®Þnh c¸c lo¹i biÕn d¹ng cã ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh vËn hµnh c«ng tr×nh, tõ ®ã ®Ò ra chÕ ®é sö dông, khai th¸c c«ng tr×nh mét c¸ch hîp lý. 1.1.4.2. NhiÖm vô §Ó quan tr¾c chuyÓn dÞch biÕn d¹ng mét c«ng tr×nh, tríc hÕt cÇn ph¶i thiÕt kÕ ph¬ng ¸n kinh tÕ - kü thuËt bao gåm: 1. NhiÖm vô kü thuËt 2. Kh¸i qu¸t vÒ c«ng tr×nh, ®iÒu kiÖn tù nhiªn vµ chÕ ®é vËn hµnh. 3. S¬ ®å ph©n bè mèc khèng chÕ vµ mèc kiÓm tra. 4. S¬ ®å quan tr¾c. 5. Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c quan tr¾c ë nh÷ng giai ®o¹n kh¸c nhau. 6. Ph¬ng ph¸p vµ dông cô ®o. 7. Ph¬ng ph¸p chØnh lý kÕt qu¶ ®o. 8. S¬ ®å lÞch cho c«ng t¸c quan tr¾c. 9. Biªn chÕ nh©n lùc vµ dù to¸n kinh phÝ. 1.1.5. Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c vµ chu kú quan tr¾c 1.1.5.1. Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c quan tr¾c Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c quan tr¾c chuyÓn dÞch chÝnh lµ ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt x¸c ®Þnh chuyÓn dÞch c«ng tr×nh, chØ tiªu ®Þnh lîng cña ®¹i lîng nµy phô thuéc chñ yÕu vµo tÝnh chÊt c¬ lý ®Êt ®¸ díi nÒn mãng, ®Æc ®iÓm kÕt cÊu vµ vËn hµnh c«ng tr×nh. Cã hai c¸ch x¸c ®Þnh yªu cÇu ®é chÝnh x¸c quan tr¾c chuyÓn dÞch, c¸ch thø nhÊt lµ x¸c ®Þnh theo gi¸ trÞ chuyÓn dÞch dù b¸o ( ®îc nªu trong b¶n thiÕt kÕ c«ng tr×nh), c¸ch thø hai x¸c ®Þnh theo tiªu chuÈn x©y dùng, vËn hµnh c«ng tr×nh (®îc quy ®Þnh trong c¸c tiªu chuÈn ngµnh). 1- Theo chuyÓn dÞch dù b¸o, yªu cÇu ®é chÝnh x¸c quan tr¾c ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 8
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp Qt (1.8) mQ  2 Trong ®ã: mQt - yªu cÇu ®é chÝnh x¸c quan tr¾c chuyÓn dÞch ë thêi ®iÓm t . Qt - gi¸ trÞ chuyÓn dÞch dù b¸o ®Õn thêi ®iÓm t .  - hÖ sè ®Æc trng cho ®é tin cËy cña kÕt qu¶ quan tr¾c, phô thuéc vµo x¸c xuÊt ®îc chÊp nhËn. §èi víi c«ng t¸c quan tr¾c biÕn d¹ng thêng lÊy x¸c xuÊt P = 0.997 (t¬ng øng víi   3 ) vµ khi ®ã c«ng thøc tÝnh ®é chÝnh x¸c quan tr¾c chuyÓn dÞch lµ: (1.9)  0.17Qt m Qt NÕu chuyÓn dÞch c«ng tr×nh cã gi¸ trÞ dù b¸o lµ nhá th× ®¹i lîng mQ t tÝnh theo c«ng thøc (1.9) còng nhá, trong mét sè trêng hîp sÏ rÊt khã ®¹t ®îc tiªu chuÈn chÝnh x¸c nh vËy. 2- Trong thùc tÕ, yªu cÇu ®é chÝnh x¸c quan tr¾c thêng ®îc x¸c ®Þnh dùa vµo ®iÒu kiÖn nÒn mãng, ®Æc ®iÓm kÕt cÊu ®èi víi tõng lo¹i c«ng tr×nh cô thÓ (c¸c tiªu chuÈn nµy do c¬ quan qu¶n lý ngµnh ban hµnh). Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c quan tr¾c ®èi víi c¸c c«ng tr×nh d©n dông - c«ng nghiÖp th«ng thêng ®îc ®a ra ë b¶ng 1.1. B¶ng 1.1: Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c ®o lón vµ chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh §é chÝnh x¸c TT Lo¹i c«ng tr×nh, nÒn mãng quan tr¾c  1 mm 1 C«ng tr×nh bª t«ng x©y trªn nÒn ®¸ gèc  3 mm 2 C«ng tr×nh x©y trªn nÒn ®Êt c¸t, sÐt vµ c¸c nÒn chÞu nÐn kh¸c  5 mm 3 C¸c lo¹i ®Ëp ®¸t ®¸ chÞu ¸p lùc cao  10 mm 4 C«ng tr×nh x©y trªn nÒn ®Êt ®¾p, nÒn trît  15 mm 5 C¸c lo¹i c«ng tr×nh b»ng ®Êt ®¾p Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 9
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp 1.1.5.2. Chu kú quan tr¾c Quan tr¾c chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh lµ d¹ng c«ng t¸c ®o lÆp, ®îc thùc hiÖn nhiÒu lÇn víi cïng ®èi tîng, mçi lÇn ®o ®îc gäi lµ mét chu kú quan tr¾c. Thêi gian thùc hiÖn c¸c chu kú ®o ®îc x¸c ®Þnh trong giai ®o¹n thiÕt kÕ kü thuËt quan tr¾c lón hoÆc chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh. Chu kú quan tr¾c ph¶i ®îc tÝnh to¸n sao cho kÕt qu¶ quan tr¾c ph¶n ¸nh ®óng thùc chÊt qu¸ tr×nh chuyÓn dÞch cña ®èi tîng quan tr¾c. NÕu chu kú ®o tha th× sÏ kh«ng x¸c ®Þnh ®óng quy luËt chuyÓn dÞch, ngîc l¹i nÕu Ên ®Þnh chu kú quan tr¾c qu¸ dµy sÏ dÉn ®Õn l·ng phÝ nh©n lùc, tµi chÝnh vµ c¸c chi phÝ kh¸c. Cã thÓ ph©n chia c¸c chu kú quan tr¾c chuyÓn dÞch thµnh ba giai ®o¹n: giai ®o¹n thi c«ng, giai ®o¹n ®Çu vËn hµnh vµ giai ®o¹n c«ng tr×nh ®i vµo æn ®Þnh. Trong giai ®o¹n thi c«ng, chu kú quan tr¾c ®îc thùc hiÖn ngay sau thêi ®iÓm x©y song phÇn mãng, khi ma c«ng tr×nh cßn cha chÞu t¸c ®éng cña t¶i träng hoÆc ¸p lùc ngang. C¸c chu kú tiÕp theo ®îc Ên ®Þnh tuú thuéc tiÕn ®é x©y dùng vµ møc t¨ng t¶i träng c«ng tr×nh. Trong mét sè trêng hîp ®Æc biÖt, khi ph¸t sinh yÕu tè ¶nh hëng kh«ng cã lîi ®Õn ®é æn ®Þnh cña c«ng tr×nh, cÇn thùc hiÖn c¸c chu kú quan tr¾c bæ xung. Riªng ®èi víi c¸c c«ng tr×nh chÞu ¸p lùc biÕn ®æi theo chu kú(nh c¸c c«ng tr×nh chÞu ¸p lùc t¹i nhµ m¸y thuû ®iÖn, ®Ëp níc cña hå chøa), c«ng t¸c quan tr¾c biÕn d¹ng ®îc thùc hiÖn thêng xuyªn trong suèt qu¸ tr×nh vËn hµnh, khai th¸c c«ng tr×nh. 1.2. líi khèng chÕ dïng trong quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh 1.2.1. Nguyªn t¾c x©y dùng líi quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh ChuyÓn dÞch ngang c«ng tr×nh ®îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së so s¸nh to¹ ®é c¸c ®iÓm quan tr¾c g¾n trªn c«ng tr×nh ë hai chu kú quan tr¾c kh¸c nhau. Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 10
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp Nh vËy ®Ó thùc hiÖn quan tr¾c chuyÓn dÞch cÇn ph¶i x©y dùng mét m¹ng líi khèng chÕ víi hai lo¹i ®iÓm mèc: - HÖ thèng mèc lo¹i 1 ®îc x©y dùng t¹i c¸c vÞ trÝ cè ®Þnh bªn ngoµi ph¹m vi ¶nh hëng chuyÓn dÞch cña c«ng tr×nh, c¸c mèc nµy cã t¸c dông lµ c¬ së to¹ ®é gèc cho toµn bé c«ng t¸c quan tr¾c vµ ®îc gäi lµ mèc khèng ch Õ c¬ së. Yªu cÇu ®èi víi ®iÓm mèc khèng chÕ lµ ph¶i cã vÞ trÝ æn ®Þnh trong suèt qu¸ tr×nh quan tr¾c. - HÖ thèng mèc lo¹i hai lµ mèc g¾n trªn c«ng tr×nh, cïng chuyÓn dÞch víi c«ng tr×nh vµ ®îc gäi lµ mèc quan tr¾c. H×nh thøc mèc trong quan tr¾c chuyÓn d Þch ngang ®îc thiÕt kÕ phï hîp víi ®Æc ®iÓm cña tõng lo¹i c«ng tr×nh cô thÓ, tuy nhiªn ®iÒu b¾t buéc lµ c¸c mèc ®ã ®Òu ph¶i cã kÕt cÊu thuËn tiÖn cho viÖc ®Æt thiÕt bÞ ®o vµ b¶o ®¶m h¹n chÕ sai sè ®Þnh t©m m¸y còng nh b¶ng ng¾m ë giíi h¹n cho phÐp. Trong mçi chu kú quan tr¾c cÇn thùc hiÖn c¸c phÐp ®o ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ t¬ng ®èi gi÷a c¸c ®iÓm mèc khèng chÕ nh»m kiÓm tra vµ ®¸nh gi¸ ®é æn ®Þnh cña c¸c mèc ®ã nh vËy sÏ t¹o thµnh mét bËc líi, lµ líi khèng chÕ. §å h×nh ®o nèi gi÷a hÖ thèng mèc quan tr¾c v íi c¸c mèc khèng chÕ t¹o ra bËc líi thø hai, ®îc gäi lµ bËc líi quan tr¾c. Gi÷a hai bËc líi nªu trªn cã thÓ x©y thªm mét sè bËc trung gian, t¹o thµnh mét hÖ thèng líi nhiÒu bËc. Tuy vËy, víi c¸c thiÕt bÞ ®o ®¹c nh hiÖn nay th× ¸p dông líi hai bËc lµ phï hîp vµ ®¶m b¶o tÝnh chÆt chÏ so víi líi cã sè bËc nhiÒu h¬n. Trong mét sè trêng hîp, cã thÓ bá qua viÖc thµnh lËp bËc líi khèng chÕ nÕu x©y dùng ®îc c¸c mèc khèng chÕ ch¾c ch¾n æn ®Þnh. VÝ dô: c¸c mèc ®îc ch«n trªn nÒn ®¸ gèc vµ cã cÊu tróc theo ph¬ng ph¸p d©y däi ngîc, th«ng thêng c¸c mèc nµy ®îc ch«n tíi ®é s©u cña tÇng ®¸ gèc, nhng do gi¸ thµnh c¸c lo¹i mèc d©y däi ngîc rÊt cao, viÖc thi c«ng, b¶o qu¶n vµ sö dông còng phøc t¹p nªn mèc d©y däi ngîc cha ®îc sö dông trong thùc tÕ s¶n xuÊt tr¾c ®Þa ë ViÖt Nam. Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 11
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp Gi¶i ph¸p hîp lý vµ cã hiÖu qu¶ kinh tÕ lµ thµnh lËp m¹ng líi khèng chÕ c¬ së víi c¸c ®iÓm mèc ch«n n«ng. ¸p dông c¸c biÖn ph¸p ®o vµ xö lý sè liÖu thÝch hîp ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é chuyÓn dÞch cña c¸c mèc trong líi, trªn c¬ së ®ã lùa chän c¸c mèc æn ®Þnh ®Ó lµm c¬ së to¹ ®é gèc cho toµn bé c«ng t¸c quan tr¾c. BËc líi quan tr¾c ®îc x©y dùng nh líi phô thuéc, trªn c¬ së sè liÖu ®o ®¹c tiÕn hµnh b×nh sai, tÝnh to¸n to¹ ®é c¸c mèc quan tr¾c vµ c¸c tham sè chuyÓn dÞch biÕn d¹ng c«ng tr×nh. 1.2.2. KÕt cÊu vµ ph©n bè mèc quan tr¾c 1.2.2.1. Mèc c¬ së Yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi c¸c mèc c¬ së lµ ph¶i ®¶m b¶o æn ®Þnh, kh«ng bÞ chuyÓn dÞch. V× vËy c¸c mèc c¬ së ph¶i cã kÕt cÊu thÝch hîp ®îc ®Æt ë ngoµi ph¹m vi ¶nh hëng cña chuyÓn dÞch, biÕn d¹ng c«ng tr×nh, ë nh÷ng n¬i cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt æn ®Þnh. Trong mçi chu kú quan tr¾c ph¶i kiÓm tra sù æn ®Þnh cña c¸c mèc c¬ së. NÕu ph¸t hiÖn thÊy mèc c¬ së bÞ chuyÓn dÞch th× ph¶i tiÕn hµnh hiÖu chØnh vµo kÕt qu¶ ®o cña c¸c mèc kiÓm tra. Mèc trong quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang thêng sö dông c¸c lo¹i mèc cã kÕt cÊu ®Þnh t©m b¾t buéc, lo¹i mèc nµy cho phÐp ®Þnh t©m m¸y vµ b¶ng ng¾m víi ®é chÝnh x¸c cao. Tuy nhiªn cÇn cã biÖn ph¸p ®Ó gi÷ cét kh«ng bÞ nghiªng do t¸c ®éng cña c¬ häc hoÆc do b¶n th©n cña qu¸ tr×nh chuyÓn dÞch c«ng tr×nh (h×nh 2.1 vµ 2.2) 1- Líp vá c¸ch nhiÖt 2- Líp ®Öm 3- N¾p b¶o vÖ 4- MÆt bÝch 5- Cét bª t«ng 6- §Õ mèc 7- Líp g¹ch lãt ®¸y mèc H×nh 1.1 - Mèc khèng chÕ mÆt b»ng d¹ng cét Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 12
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp H×nh 1.2 - Mèc khèng chÕ c¬ së quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang ®Ëp thuû ®iÖn 1.2.2.2. Mèc kiÓm tra Cã hai lo¹i: - Mèc g¾n nÒn - Mèc g¾n têng Yªu cÇu chung ®èi víi c¶ hai lo¹i mèc lµ mét ®Çu ph¶i ®îc g¾n chÆt vµo c«ng tr×nh, cïng chuyÓn dÞch víi c«ng tr×nh ® Çu cßn l¹i ph¶i cã cÊu tróc thuËn tiÖn cho viÖc ®Æt m¸y - ®èi víi ph¬ng ph¸p tam gi¸c hoÆc ®Æt b¶ng ng¾m - ®èi víi ph¬ng ph¸p híng chuÈn vµ ph¶i cã ®Þnh t©m b¾t buéc. Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 13
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp H×nh 1.3- Mèc quan tr¾c trªn mÆt ®Ëp thuû ®iÖn Hoµ B×nh Mèc kiÓm tra ®îc ®Æt ë nh÷ng vÞ trÝ ®Æc trng cña c«ng tr×nh. Mèc kiÓm tra thêng ®îc ®Æt ë ®é cao cña nÒn c«ng tr×nh ®Ó gi¶m ¶nh hëng do nhiÖt ®é vµ ®é nghiªng c«ng tr×nh. §èi víi c«ng tr×nh d©n dông, mèc kiÓm tra ®îc ®Æt theo chu vi cña c«ng tr×nh, c¸c mèc c¸ch nhau kh«ng qu¸ 20m. ë nh÷ng vÞ trÝ chÞu ¶nh hëng lín cña ¸p lùc ngang th× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c mèc lµ 10m - 15m. §èi víi c«ng tr×nh c«ng nghiÖp, ph©n bè mèc kiÓm tra tuú thuéc vµo lo¹i mãng c«ng tr×nh. Mãng b¨ng liÒn khèi: c¸c mèc ®Æt c¸ch nhau 10 -15m. Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 14
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp Mãng cäc hoÆc khèi: trªn mçi khèi ®îc ®Æt kh«ng Ýt h¬n 3 mèc. §èi víi c¸c ®Ëp thuû lîi, thuû ®iÖn, mèc kiÓm tra ®îc bè trÝ däc ®êng hÇm th©n ®Ëp vµ däc theo ®Ønh ®Ëp. NÕu lµ ®Ëp ®¸ th× kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c mèc 15 - 20m. NÕu lµ ®Ëp bª t«ng th× t¹i mçi khèi bè trÝ hai mèc trë lªn. 1.2.2.3. B¶ng ng¾m ph¼ng Ph¬ng ph¸p dïng b¶ng ng¾m ph¼ng ®îc øng dông réng r·i trong quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang c¸c c«ng tr×nh cã d¹ng th¼ng (nh c¸c tuyÕn ®Ëp th¼ng, cÇu vît) khi c«ng nghÖ ®iÖn tö cha ph¸t triÓn. §é chÝnh x¸c cña ph¬ng ph¸p phô thuéc rÊt nhiÒu vµo ®é chÝnh x¸c cña b¶ng ng¾m, ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c quan tr¾c th× b¶ng ng¾m ph¼ng ph¶i tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau: §êng v¹ch trªn b¶ng ng¾m cã mÇu s¾c t¬ng ph¶n. H×nh d¹ng ®êng v¹ch lµ nh÷ng h×nh trßn ®ång t©m, v¹ch ®øng hoÆc h×nh tam gi¸c. NÕu lµ v¹ch ®øng th× chiÒu réng vµ chiÒu cao v¹ch kh¾c trªn b¶ng ng¾m ph¶i ®îc tÝnh to¸n sao cho phï hîp víi kho¶ng c¸ch ®o ng¾m. ChiÒu réng v¹ch b: v '' l (1.10) b 3  Trong ®ã: v'' - Gi¸ trÞ gãc nh×n gi÷a hai d©y (chØ khÐp) cña mµng d©y ch÷ thËp cña èng ng¾m ChiÒu cao cña v¹ch kh¾c: h h  3b (1.11) Cã hai lo¹i b¶ng ng¾m: b¶ng ng¾m di ®éng vµ b¶ng ng¾m cè ®Þnh ( H×nh 1.4 vµ H×nh 1.5 ) Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 15
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp H×nh 1.4 - B¶ng ng¾m di ®éng H×nh 1.5 - B¶ng ng¾m cè ®Þnh 1.2.3. Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c c¸c bËc líi C¬ së ®Ó tÝnh to¸n ®é chÝnh x¸c c¸c bËc líi trong quan tr¾c chuyÓn dÞch c«ng tr×nh lµ yªu cÇu ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh chuyÓn dÞch ngang (mQ), th«ng thêng gi¸ trÞ mQ phô thuéc vµo mét sè yÕu tè nh ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt nÒn mãng, ®Æc ®iÓm kÕt cÊu, chÕ ®é vËn hµnh c«ng tr×nh. Dùa vµo yªu cÇu ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh chuyÓn dÞch ®Ó x¸c ®Þnh yªu cÇu ®é chÝnh x¸c ®èi víi c¸c bËc líi theo tr×nh tù sau: 1.2.3.1. X¸c ®Þnh ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt vÞ trÝ c¸c ®iÓm quan tr¾c trong mçi chu kú Gi¶ xö i1 vµ i2 lµ hai vÞ trÝ cña ®iÓm i øng víi hai thêi ®iÓm quan tr¾c lµ t1 vµ t2 (h×nh 1.6) [5]. Kho¶ng c¸ch Qi gi÷a hai ®iÓm i1 vµ i2 chÝnh lµ lîng chuyÓn dÞch cña ®iÓm i trong kho¶ng thêi gian nµy. Tõ h×nh vÏ ta cã: (1.12) Qi2  ( x 2  x1 ) 2  ( y 2  y1 ) 2 Trong ®ã: x1, y1 vµ x2, y2 lÇn lît lµ to¹ ®é cña ®iÓm i1 vµ i2. X i2 Qi i1 Y O H×nh 1.6 - Lîng chuyÓn dÞch cña ®iÓm i gi÷a hai thêi ®iÓm quan tr¾c Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 16
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp LÊy vi ph©n 2 vÕ cña c«ng thøc (1.12) theo c¸c biÕn lµ thµnh phÇn to¹ ®é, ta cã: 2Qi dQi  2( x2  x1 )dx2  2( x2  x1 )dx1  2( y 2  y1 )dy 2  2( y 2  y1 )dy1 ChuyÓn qua sai sè trung ph¬ng: Q 2 mQi  ( x2  x1 ) 2 mx2  ( x2  x1 ) 2 mx1  ( y2  y1 ) 2 m y2  ( y2  y1 ) 2 m y1 2 2 2 2 2 Gi¶ thiÕt: m x  m x  m y  m y  mk 1 2 1 2   Qi2 mQi  2m k ( x 2  x1 ) 2  ( y 2  y1 ) 2 SÏ cã: (1.13) 2 2 Tõ (1.12) vµ (1.13), ta cã: mQi  m k 2 (1.14) V× m k lµ sai sè trung ph¬ng cña mét thµnh phÇn to¹ ®é, cho nªn mk 2 t¬ng øng víi sai sè m P cña vÞ trÝ ®iÓm i1 (hoÆc i2 ), hay: mQi  m P (1.15) VÝ dô: nÕu yªu cÇu sai sè x¸c ®Þnh ®é chuyÓn dÞch c«ng tr×nh lµ 5mm th× ®é chÝnh x¸c to¹ ®é mèc quan tr¾c (mo) n»m ë vÞ trÝ yÕu nhÊt cña líi kh«ng ®îc vît qu¸ gi¸ trÞ 5mm. 1.2.3.2. X¸c ®Þnh sai sè c¸c bËc líi Trong hÖ thèng líi cã n bËc víi hÖ sè gi¶m ®é chÝnh x¸c gi÷a c¸c bËc líi lµ k, sai sè tæng hîp c¸c bËc líi lµ mp th× sai sè bËc thø i ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: m p .k i 1 mi  (1.16) 1  k 2  ...  k 2( n 1) Trong trêng hîp hÖ thèng líi gåm hai cÊp ta sÏ cã: mQ K .mQ vµ (1.17) mI  mII  1 K 2 1 K 2 Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 17
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp Trong (1.17) K lµ hÖ sè t¨ng, gi¶m ®é chÝnh x¸c th«ng thêng chän K=2. VÝ dô: Víi sè liÖu ®a ra trong b¶ng(1.1 ), tÝnh sai sè c¸c cÊp líi nh trong b¶ng 1.2. B¶ng 1.2: Yªu cÇu ®é chÝnh x¸c c¸c cÊp líi Yªu cÇu Sai sè trung ph¬ng ®é chÝnh vÞ trÝ ®iÓm (mm) H¹ng môc quan tr¾c x¸c TT quan tr¾c Khèng Quan (mm) chÕ tr¾c C«ng tr×nh bª t«ng x©y trªn nÒn ®¸ gèc 1 1  0.4  0.8 C«ng tr×nh x©y trªn nÒn ®Êt c¸t, sÐt vµ 3  1.3  2.6 2 c¸c nÒn chÞu nÐn kh¸c 3 5  2.2  4.4 C¸c lo¹i ®Ëp ®¸t ®¸ chÞu ¸p lùc cao 4  10  4.5  9.0 C«ng tr×nh x©y trªn nÒn ®Êt ®¾p, nÒn trît 5  15  6.7  13.4 C¸c lo¹i c«ng tr×nh b»ng ®Êt ®¾p 1.3. c¸c ph¬ng ph¸p quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang Cã rÊt nhiÒu ph¬ng ph¸p quan tr¾c ®îc dïng trong quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang. Tuú thuéc vµo tÝnh chÊt cña tõng c«ng tr×nh mµ ta cã thÓ ¸p dông c¸c ph¬ng cho hîp lý nh»m ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ vµ tÝnh kü thuËn. Sau ®©y lµ mét sè ph¬ng ph¸p quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang thêng gÆp 1.3.1. Quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang b»ng líi ®o gãc-c¹nh 1.3.1.1. Ph¬ng ph¸p tam gi¸c Ph¬ng ph¸p tam gi¸c (víi c¸c ®å h×nh ®o gãc, ®o c¹nh hoÆc ®o gãc- c¹nh) thêng ®îc øng dông ®Ó quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng ë vïng ®åi nói nh c¸c ®Ëp thuû lîi- thuû ®iÖn, c«ng tr×nh cÇu, ®êng…. C¸c mèc quan tr¾c ®îc bè trÝ ë nh÷ng vÞ trÝ ®Æc trng cña c«ng tr×nh, cã kÕt cÊu thuËn tiÖn cho viÖc ®Æt m¸y, g¬ng hoÆc b¶ng ng¾m. §Ó ®o c¸c yÕu tè (gãc, c¹nh) trong líi cã thÓ sö dông m¸y kinh vÜ hoÆc toµn ®¹c Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 18
Khoa Tr¾c ®Þa §å ¸n tèt nghiÖp ®iÖn tö chÝnh x¸c cao. Líi quan tr¾c ®îc tÝnh to¸n b×nh sai theo ph¬ng ph¸p chÆt chÏ ®Ó ®¶m b¶o ®é tin cËy cña kÕt qu¶. Líi quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang ®îc x©y dùng theo h×nh thøc tam gi¸c, thêng lµ m¹ng líi dµy ®Æc víi ®å h×nh rÊt chÆt chÏ, cho phÐp x¸c ®Þnh to¹ ®é c¸c ®iÓm trong líi víi ®é chÝnh x¸c cao. Tuy nhiªn, do sè lîng trÞ ®o trong líi trong líi tam gi¸c thêng lµ lín nªn viÖc ®o ®¹c trong m¹ng líi còng tèn nhiÒu thêi gian, c«ng søc vµ c¸c chi phÝ kh¸c. A B 1 3 2 C D H×nh 1.7 - Líi tam gi¸c trong quan tr¾c chuyÓn dÞch ngang A, B, C, D - lµ c¸c ®iÓm khèng chÕ c¬ së ®Æt ngoµi c«ng tr×nh. 1, 2, 3 - lµ c¸c ®iÓm quan tr¾c g¾n trªn c«ng tr×nh. Dùa vµo to¹ ®é cña c¸c ®iÓm quan tr¾c ë hai chu kú quan tr¾c kh¸c nhau ®Ó tÝnh gi¸ trÞ vµ híng chuyÓn dÞch.  q xi  xi , j  xi ,( j 1)   (1.18) q yi  y i , j  y i ,( j 1)   qi  q xi  q yi 2 2   Trong ®ã: xi.j, xi,(j-1) - täa ®é x cña ®iÓm i tÝnh ®îc ë hai chu kú j vµ (j-1). Phïng Xu©n Thuú Líp Tr¾c ®Þa A-K48 19