Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp và xử lý kết quả quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật xây dựng "Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp và xử lý kết quả quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam" được nghiên cứu với mục tiêu: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp đo cao hình học từ giữa để quan trắc độ lún nền đất yếu trong điều kiện địa hình không thuận lợi; Nghiên cứu nâng cao độ chính xác và ứng dụng công nghệ GNSS/ CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp và xử lý kết quả quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TRẦN THỊ THẢO NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG MÃ SỐ: 9.58.02.05 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI - 2023
Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Đường Bộ, Khoa Công Trình, Trường Đại học Giao thông Vận tải Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS Trần Đắc Sử, Trường Đại học Giao thông Vận tải 2. TS. Vũ Đức Sỹ, Trường Đại học Giao thông Vận tải Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Hữu Trí- Viện KH& CNGTVT Phản biện 2: PGS.TS Trần Khánh - Trường Đại học Mỏ địa chất Phản biện 3: PGS.TS Đỗ Thắng- Trường Đại học Thủy Lợi. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Giao thông vận tải vào hồi …..giờ … ngày … tháng… năm… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc Gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Giao thông Vận tải
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất nước ta đang phát triển nên nguồn lực cho xây dựng hạ tầng lớn, đặc biệt là các công trình giao thông. Hiện nay nước ta đã xây dựng hàng ngàn kilomet đường các loại, trong đó nhiều tuyến đường xây dựng trên vùng đất yếu, đặc biệt khu vực Tây Nam Bộ. Một số tuyến đường giao thông bị lún dẫn tới hư hỏng kết cấu mặt đường sau một thời gian đưa vào sử dụng. Các kết quả dự báo đều đạt và vượt yêu cầu đề ra được lưu giữ trong hồ sơ nghiệm thu quá trình xử lý đất yếu. Có một số nguyên nhân gây ra hiện tượng lún, nứt trên các tuyến đường xây dựng trên nền đất yếu, trong đó có nguyên nhân xuất phát từ tình trạng đất yếu chưa được cố kết đầy đủ. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về địa kỹ thuật đi sâu vào nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu. Tuy nhiên còn khá khiêm tốn các công trình nghiên cứu sâu về phương pháp nâng cao độ chính xác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún để xác định và đánh giá độ chính xác các kết quả dự báo của đất yếu. Các tiêu chuẩn nghiệm thu quan trắc nến đất yếu cũng chưa có chỉ dẫn cụ thể đánh giá chất lượng số liệu quan trắc, việc này đã gây ra các khó khăn nhất định cho việc áp dụng các phương pháp xác định độ lún cố kết. Xuất phát từ vấn đề thực tế này nên nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp và xử lý kết quả quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam” để làm đề tài nghiên cứu của mình. 2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu. - Mục tiêu nghiên cứu là nâng cao độ chính xác phương pháp và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam.
2 - Đối tượng nghiên cứu là các giải pháp kỹ thuật nhằm cải tiến và nâng cao độ chính xác phương pháp quan trắc và phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún bề mặt nền đường đắp trên nền đất yếu. - Phạm vi nghiên cứu thuộc lĩnh vực quan trắc độ lún bề mặt nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam. 3. Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp đo cao hình học từ giữa để quan trắc độ lún nền đất yếu trong điều kiện địa hình không thuận lợi. - Nghiên cứu nâng cao độ chính xác và ứng dụng công nghệ GNSS/ CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam. - Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic. 4. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp: thống kê, so sánh, toán học, chuyên gia, ứng dụng tin học, thực nghiệm. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án a. Ý nghĩa khoa học: - Khảo sát, phân tích, đánh giá mức độ ảnh hưởng đồng thời độ cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang trong đo cao hình học từ giữa đến kết quả quan trắc độ lún nền đất yếu. - Ứng dụng phương pháp đo kép trong đo cao hình học từ giữa để quan trắc độ lún nền đất yếu trong điều kiện địa hình không thuận lợi. - Bước đầu ứng dụng công nghệ GNSS/CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam. - Nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic dựa trên nguyên lý bình phương tối thiểu và lý thuyết sai số trong Trắc địa.
3 b. Ý nghĩa thực tiễn - Trong điều kiện địa hình không thuận lợi, kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để kiến nghị các cán bộ kỹ thuật ứng dụng phương pháp đo kép trong đo cao hình học từ giữa để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu. - Kết quả nghiên cứu bước đầu ứng dụng công nghệ hiện đại GNSS/CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam. - Kết quả nghiên cứu của đề tài nâng cao độ chính xác công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic giải tích để các cán bộ kỹ thuật đánh giá được độ tin cậy của các kết quả dự báo và chất lượng của các chuỗi số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu. 7. Các điểm mới của luận án. a. Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp đo cao hình học từ giữa để áp dụng quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện địa hình không thuận lợi. b. Nghiên cứu ứng dụng và nâng cao độ chính xác công nghệ GNSS/ CORS để áp dụng quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam. c. Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý kết quả quan trắc độ lún nền đất yếu theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic dựa trên nguyên lý bình phương tối thiểu và lý thuyết sai số trong Trắc địa. 8. Cấu trúc và nội dung luận án: Luận án gồm có 4 chương được bố cục như sau:
4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUAN TRẮC VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Giới thiệu chung. 1.2. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu trên thế giới. 1.2.1 . Công tác quan trắc độ lún nền đất yếu trên thế giới. 1.2.2 . Công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu trên thế giới. 1.3. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu tại Việt Nam. 1.3.1. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc dự án xây dựng cơ sở hạ tầng tuyến đường phía Nam thành phố Đà Nẵng. 1.3.2. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc dự án cao tốc Nội Bài-Lào Cai. 1.3.3. Một số công trình nghiên cứu về công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu tại Việt Nam. 1.4. Công nghệ GNSS/CORS ứng dụng trong công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình ở trên thế giới và ở Việt Nam. 1.5. Đánh giá chung về công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc trên thế giới và ở Việt Nam. 1.5.1. Trên thế giới: - Công tác quan trắc các dự án lớn tại các nước phát triển trên thế giới được thực hiện một cách cẩn thận, tuân thủ theo quy trình đo bằng các thiết bị công nghệ hiện đại nên kết quả quan trắc đạt chất lượng tốt. - Công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu rất được coi trọng nên có nhiều các công trình hoa học nghiên cứu về công nghệ và phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu.
5 - Hai phương pháp được ứng dụng phổ biến để xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu là phương pháp Asaoka đồ giải và Hyperbolic đồ giải. 1.5.2. Ở Việt Nam: - Trong công tác quan trắc độ lún nền đất yếu áp dụng chủ yếu phương pháp đo cao hình học. Tuy nhiên trong những điều kiện địa hình không thuận lợi mà không thể tuân thủ đo theo quy phạm thì chưa có nhiều công trình nghiên cứu sâu để tìm ra các giải pháp nâng cao độ chính xác của phương pháp đo này. - Trong công tác quan trắc độ lún nền đất yếu hiện nay, chưa có công trình nghiên cứu sâu về ứng dụng công nghệ GNSS- CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu. - Trong công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu thường áp dụng phương pháp Asaoka đồ giải và Hyperbolic đồ giải. Trong tiêu chuẩn ngành giao thông chưa có hướng dẫn cụ thể về cách đánh giá độ chính xác các kết quả dự báo. 1.6. Các hướng nghiên cứu chính trong luận án: - Giải pháp nâng cao độ chính xác phương pháp đo cao hình học từ giữa để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện địa hình không thuận lợi. - Nghiên cứu nâng cao độ chính xác và ứng dụng công nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục GNSS-CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu trong điều kiện Việt Nam. - Giải pháp nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu theo phương pháp Asaoka và phương pháp Hyperbolic.
6 Chương 2: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở VIỆT NAM 2.1 Phương pháp đo cao hình học từ giữa 2.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp: 2.1.2 Phân tích mức độ ảnh hưởng đồng thời độ cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang đến kết quả đo. Trong đo cao hình học từ giữa có nhiều nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác kết quả quan trắc độ lún. Tuy nhiên, sai số do độ cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả đo.Vì vậy, nghiên cứu sinh tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các nguồn sai số trên đến kết quả quan trắc độ lún nền đất yếu. 2.1.2.1. Ảnh hưởng do độ cong quả đất và chiết quang đứng Nguyên lý về ảnh hưởng độ cong quả đất và chiết quang đứng đến đo cao hình học từ giữa được mô tả như hình vẽ (2.1). Hình 2.1. Ảnh hưởng đo độ cong quả đất và chiết quang đứng của trục ngắm. Số hiệu chỉnh do độ cong quả đất và chiết quang đứng 𝑉ℎ 𝑓 được xác định bằng công thức (2.4) 0.42 𝑉ℎ 𝑓 = 𝑅 𝛥𝑆 ∑ 𝑆 (2.4) 2.1.2.2. Ảnh hưởng do trục ngắm không nằm ngang
7 Máy thủy bình sử dụng trong đo cao hình học luôn tồn tại sai số góc i do tia ngắm không nằm ngang, sai số này gây ra sai số khi đo cao mô tả bằng hình vẽ (2.2). Hình 2.2 Ảnh hưởng do trục ngắm không nằm ngang Số hiệu chỉnh (mức độ ảnh hưởng) do trục ngắm không nằm ngang 𝑉ℎ 𝑥 được xác định bằng công thức (2.10) 𝑖" 𝑉ℎ 𝑥 = 𝛥𝑆 (2.10) 𝜌" 2.1.2.3. Ảnh hưởng đồng thời do độ cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang. Theo (hình 2.1), (hình 2.2) thì: ∆ℎ 𝑓,𝑥 = 𝑉ℎ 𝑓 + 𝑉ℎ 𝑥 (2.12) 0.42 𝑖" ∆ℎ 𝑓,𝑥 = 𝛥𝑆( ∑ 𝑆+ ) (2.13) R 𝜌" ∆ℎ 𝑓,𝑥 là số hiệu chỉnh (mức độ ảnh hưởng đồng thời) do độ cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang. Xét công thức (2.13) thì ∆ℎ 𝑓,𝑥 là hàm số luôn luôn đồng biến và phụ thuộc vào các đối số 𝛥𝑆; ∑ 𝑆 ; 𝑖 ". Nhận xét: Qua khảo sát mối tương quan giữa ∆ℎ 𝑓,𝑥 và 𝛥𝑆; ∑ 𝑆 ta thấy trong đo cao hình học từ giữa, đại lượng ∆ℎ 𝑓,𝑥 phụ thuộc chủ yếu vào độ chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau, cho nên khi đo trên địa hình không thuận lợi phải ưu tiên điểm đặt máy sao cho độ chênh lệch khoảng cách là nhỏ nhất. 2.2 Phương pháp đo kép trong đo cao hình học từ giữa
8 2.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp: Hình 2.3. Sơ đồ đo kép trong đo cao hình học từ giữa Chọn 2 trạm máy J, J’ ở nơi đất ổn định thuận tiện cho công tác đo đạc và sao cho S1 S2’, S’1  S2 1 ℎ 𝐴𝐵 𝑇𝐵 = 2 [(𝑎 − 𝑏) + (𝑎′ − 𝑏′)] (2.16) 2.2.2. Phân tích đánh giá mức độ ảnh hưởng đồng thời do độ cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang đến kết quả đo kép trong đo cao hình học từ giữa. 𝑇𝐵 0.21 1 𝑖" ∆ℎ 𝑓,𝑥 = (∆ 𝑆 ∑ 𝑆 + ∆ 𝑆′ ∑ 𝑆 ′ ) + (∆ 𝑆 + ∆ 𝑆 ′ ) (2.26) 𝑅 2 𝜌" 𝑇𝐵 ∆ℎ 𝑓,𝑥 là số hiệu chỉnh do ảnh hưởng đồng thời độ cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang đến kết quả đo kép chênh cao bằng phương pháp đo cao hình học từ giữa. 𝑇𝐵 Xét công thức (2.26) thì ∆ℎ 𝑓,𝑥 là hàm số luôn luôn đồng biến và phụ thuộc vào các giá trị: ∆ 𝑆 ; ∑ 𝑆 ; ∆ 𝑆 ′ ; ∑ 𝑆 ′. Nhận xét :Trường hợp đo kép bằng phương pháp đo cao hình học 𝑇𝐵 từ giữa thì ∆ℎ 𝑓,𝑥 phụ thuộc chủ yếu vào giá trị tổng độ lệch của chênh lệch tia ngắm tại hai trạm máy. Vì vậy, khi đo trên địa hình không thuận lợi phải chú ý ưu tiên chọn các điểm đặt máy sao cho chênh lệch tia ngắm của hai trạm máy xấp xỉ bằng nhau để giảm thiểu tối đa ảnh hưởng trên.
9 2.3. Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ GNSS/ CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu trong điều kiện Việt Nam. 2.3.1 Kiến thức chung về công nghệ GNSS/CORS 2.3.2. Thiết lập trạm CORS 2.3.3 Giải pháp quan trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu bằng công nghệ GNSS /CORS 2.3.3.1. Nguyên lý quan trắc chuyển dịch công trình bằng công nghệ GNSS/CORS - Phương trình tính toán chuyển dịch biến dạng công trình được thể hiện theo công thức( 2.33) dp = Rp’ - Rp = dp(Xp, Yp, Hp, t) (2.33) - Đại lượng dịch chuyển đứng (độ lún): S = Hi (t+1) - Hi (t) (2.34) 2.3.3.2. Các kỹ thuật định vị theo công nghệ trạm CORS 1. Kỹ thuật trạm tham chiếu ảo 2. Kỹ thuật định vị theo trạm CORS đơn. 2.3.3.3. Thiết kế hệ thống quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu bằng công nghệ GNSS/CORS Hệ thống quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu được thiết lập dựa trên kỹ thuật định vị theo công nghệ trạm CORS đơn, bao gồm hai phần chính: hệ thống trạm CORS và hệ thống trạm quan trắc. Sơ đồ của hệ thống quan trắc bằng công nghệ GNSS/CORS được thiết kế xây dựng thể hiện như ở hình 2.16.
10 Hình 2.16. Sơ đồ của hệ thống quan trắc độ lún bằng công nghệ GNSS/CORS 2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu. 2.3.4.1. Cấu trúc dữ liệu quan trắc theo định dạng tiêu chuẩn NMEA-0183 Cấu trúc dữ liệu theo định dạng tiêu chuẩn NMEA-0183 được xây dựng bởi Hiệp hội Điện tử Hàng hải Quốc gia Mỹ (National Marine Electronics Association - NMEA) nên được gọi là tiêu chuẩn NMEA. Hiện nay phiên bản NMEA-0183 đang được sử dụng rộng rãi hơn cả. Có nhiều loại tin nhắn trong cấu trúc dữ liệu theo định dạng tiêu chuẩn NMEA thu được trong định vị theo công nghệ GNSS/CORS/RTK. Đặc biệt có hai loại tin nhắn GGA và GST mà người sử dụng cần quan tâm trong quá trình xử lý số liệu để nâng cao độ chính xác kết quả quan trắc. Các thông tin của một dòng tin nhắn trị đo GGA được giải mã cụ thể như ở hình 2.21.
11 Hình 2.21. Giải mã dòng tin nhắn của trị đo GGA Chỉ số chất lượng định vị RTK có 6 mức độ khác nhau từ mức 0 đến mức 5. Khi đo RTK nếu chỉ số này là 4 thì có nghĩa là trị đo này đã được hiệu chỉnh từ trạm CORS và người đo sẽ lấy trị đo này. Các thông tin của một dòng tin nhắn trị đo GST được giải mã cụ thể như ở hình 2.22. Hình 2.22. Giải mã dòng tin nhắn của trị đo GST Dòng tin nhắn GGA cho biết những trị đo nào đã được cải chính vị trí từ trạm CORS và đạt yêu cầu độ chính xác (trị đo Fixed), còn dòng tin nhắn GST cho biết sai số vị trí điểm đo đã được cải chính nhưng có giá trị nhỏ nhất. 2.3.4.2. Phương pháp xử lý dữ liệu quan trắc độ lún theo định dạng tiêu chuẩn NMEA-0183 Các bước tiến hành:
12 - Bước 1: Kiểm tra tính toàn vẹn (tính đầy đủ) của các thông tin trong chuỗi tin nhắn trị đo. - Bước 2: Lọc ra những tin nhắn có tọa độ đã được hiệu chỉnh vị trí. - Bước 3: Lọc những tin nhắn có tọa độ đã được hiệu chỉnh vị trí nhưng có sai số vị trí nhỏ nhất. - Bước 4: Tính đổi tọa độ. - Bước 5: Đánh giá độ chính xác của kết quả đo. [𝑣ℎ 𝑣ℎ ] 𝑚ℎ = ±√ 𝑛−1 (2.39) - Bước 6: Xác định các đại lượng chuyển dịch: Đại lượng dịch chuyển đứng (độ lún): S = Hi (t+1) - Hi (t) (2.41) 2.3.5. Thành lập chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu. 2.3.5.1.Công cụ thành lập chương trình. Chương trình này được viết bằng công cụ lập trình Visual Studio 2019 do Microsoft phát triển. 2.3.5.2. Thiết kế xây dựng chương trình. Chương trình phân tích, xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu có tên là GNSS Soft (hình 2.25). Hình 2.25. Giao diện chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu
13 2.3.6. Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ GNSS/CORS trong quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu. Để đánh giá khả năng ứng dụng của công nghệ GNSS/CORS trong quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu, tác giả đã tiến hành một thực nghiệm mô phỏng nhằm xác định độ chính xác của phương pháp. Nguyên lý của thực nghiệm mô phỏng dựa trên sự thay đổi chiều cao của ăng ten theo phương thẳng đứng giữa hai thời điểm quan trắc (hình 2.26). Hình 2.26. Nguyên lý thực nghiệm mô phỏng xác định độ lún bằng công nghệ GNSS/CORS. Để xác định độ lún cần thực hiện ít nhất hai chu kỳ quan trắc. Trong phần thực nghiệm mô phỏng này thực hiện quan trắc 5 chu kỳ, sau mỗi chu kỳ thay đổi chiều cao ăng ten đi một khoảng nhất định. Khoảng thay đổi chiều cao ăng ten được đo trực tiếp bằng thước thép. Khoảng thay đổi chiều cao này chính là độ lún dùng để đối chứng với độ lún xác định bằng hệ thống quan trắc. Khu vực đặt trạm quan trắc thực nghiệm mô phỏng tại đường Xuân Tảo, khoảng cách từ trạm quan trắc thực nghiệm mô phỏng đến trạm CORS là 3058.321 m.
14 Bảng 2.11. Kết quả độ lún xác định bằng phương pháp thực nghiệm mô phỏng: Độ lún (mm) Lần Độ cao Đo trực tiếp Đo bằng công Chênh lệch quan Thời gian (m) bằng thước nghệ độ lún trắc thép GNSS/CORS 14h20’ 1 6.657 10/12/2021 -9 -7 2 14h35’ 2 6.650 10/12/2021 -15 -12 3 14h50’ 3 6.638 10/12/2021 -7 -8 1 15h05’ 4 6.630 10/12/2021 -9 -11 2 15h20’ 5 6.619 10/12/2021 Trong bảng 2.11 thể hiện giá trị độ lún xác định bằng công nghệ GNSS/CORS và đo trực tiếp bằng thước thép gắn trên mốc quan trắc, độ chênh lệch độ lún lớn nhất là 3 mm, nhỏ nhất là 1mm. Kết luận chương 2: 1. Khi quan trắc độ lún nền đất yếu trong những điều kiện địa hình khó khăn, phương pháp đo kép đã đạt được yêu cầu độ chính xác góp phần nâng cao độ chính xác của phương pháp quan trắc độ lún bằng phương pháp đo cao hình học từ giữa. 2. Hệ thống quan trắc được thiết kế phát triển dựa trên nền tảng công nghệ của Trimble hoàn toàn đáp ứng được cho việc quan trắc chuyển dịch công trình và độ lún nền đường đắp trên đất yếu.
15 3. Số liệu quan trắc thu được theo định dạng tiêu chuẩn NMEA- 0183 và việc xử lý thông tin trị đo bằng chương trình tính trong luận án này đã nâng cao được độ chính xác và hiệu quả công việc quan trắc độ lún nền đất yếu. 4. Theo kết quả nghiên cứu của đề tài này thì công nghệ GNSS/CORS đáp ứng được yêu cầu độ chính xác trong công tác quan quan trắc độ lún bề mặt nền đường đắp trên đất yếu với độ chính xác cỡ 5mm. CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC XÁC ĐỊNH CÁC KẾT QUẢ DỰ BÁO THEO PHƯƠNG PHÁP ASAOKA VÀ HYPERBOLIC TRÊN CƠ SỞ KẾT QUẢ QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐẤT YẾU Ở VIỆT NAM 3.1 Phương pháp Asaoka 3.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Asaoka Nội dung của phương pháp Asaoka dựa trên lý thuyết cố kết một chiều của Terzaghi, được biểu diễn bằng phương trình (3.1): Si = α + βSi-1 (3.1) Đây là phương pháp đồ giải nên các hệ số α, β và độ lún giới hạn Sgh được xác định bằng đồ thị. Từ các hệ số α, β và Sgh sẽ tính ra các yếu tố dự báo : Độ cố kết U của đất, độ lún dư… 3.1.2 Nhận xét: - Ưu điểm : Phương pháp Asaoka đồ giải xác định các yếu tố bằng đồ thị, không cần các công cụ tính toán phức tạp nên phù hợp với điều kiện làm việc tại hiện trường tại thời điểm đó. - Tồn tại: + Các hệ số α, β và độ lún giới hạn Sgh được xác định bằng đồ thị nên trong một số trường hợp cho độ chính xác chưa cao.
16 + Phương pháp đánh giá độ chính xác các kết quả dự báo nền đất yếu của tác giả Asaoka là là hàm tích phân nên khó áp dụng trong thực tế. + Hiện nay, trong tiêu chuẩn TCVN 9842:2013 của Bộ giao thông vận tải chưa có hướng dẫn cụ thể về việc đánh giá độ chính xác của các đại lượng dự báo theo phương pháp này. 3.1.3 Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính xác xác định các kết quả dự báo của nền đất yếu theo theo phương pháp Asaoka giải tích. 3.1.3.1 Ứng dụng nguyên lý bình phương nhỏ nhất để xác định các kết quả dự báo của nền đất yếu theo phương pháp Asaoka giải tích. Bước 1: Kiểm tra số liệu đầu vào thông qua hệ số tương quan tuyến tính thống kê. Điều kiện R2 ≥ 0.8 Bước 2: Lập hệ phương trình quan trắc: yi = α + βxi (i=1÷n) (3.6) Bước 3: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh: AX + L = V (3.9) Bước 4: Lập hệ phương trình chuẩn theo nguyên lý bình phương nhỏ nhất: RX + B = 0 (3.15) Bước 5: Giải hệ phương trình chuẩn: X = -R-1B (3.16) Vậy ta được cặp nghiệm α và β tốt nhất của hệ phương trình (3.9). 3.1.3.2. Đánh giá độ chính xác các kết quả dự báo của nền đất yếu theo phương pháp Asaoka giải tích. 1. Sai số của các đại lượng đo trực tiếp. Sai số trung phương đơn vị trọng số đặc trưng cho độ chính xác thực tế của chuỗi số liệu quan trắc được xác định theo công thức (3.17). = v 2 (3.17) n−k 2. Sai số của các ẩn số.
17 M Xi =  Qii (3.18) Trong đó: Mxi - Sai số của ẩn số thứ i Qii - là hệ số trọng số của ẩn số thứ i (là phần tử thứ i trên đường chéo chính của ma trận nghịch đảo). Trong bài toán Asaoka có hai ẩn số X1 = α và X2 = β nên ta có: M  =  Q1,1 (3.19) M  =  Q2, 2 3. Sai số của hàm số: 𝑚 𝐹 = 𝜇√ 𝑄 𝐹 𝑄 𝐹 = 𝑓 𝑇 𝑄𝑓 (3.21) Trong đó: mF là sai số của đại lượng F, là hàm của các biến: x, y, z…u. f là vi phân của hàm F theo các ẩn số. Ứng dụng công thức tổng quát (3.21) để xác định sai số của các giá trị dự báo: (Sai số độ lún toàn phần, sai số độ cố kết và sai số độ lún dư) của nền đất yếu. 3.2 Phương pháp Hyperbolic 3.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp. Trong phương pháp này, diễn biến độ lún theo thời gian được mô tả bằng hàm số (3.22): t St = S0 + (3.22)  + t Trong đó: St - Độ lún tại thời điểm t S0 - Độ lún tại thời điểm t = 0 (thời điểm ngừng cấp thêm tải). α , β - Các hệ số hồi qui.
18 Trong phương pháp Hyperbolic, các hệ số α , β được xác định bằng đồ thị, sau đó xác định các yếu tố dự báo nền đất yếu: độ lún toàn phần Sf, độ cố kết U của đất, độ lún dư... 3.2.2. Nhận xét: Phương pháp Hyperbolic đồ giải là chưa chặt chẽ vì trong lý thuyết xử lý số liệu thì việc xử lý số liệu phải được thực hiện với chuỗi số liệu đo trực tiếp, trong đó các số liệu trong chuỗi là độc lập và chỉ chứa các sai số ngẫu nhiên, kết quả xử lý số liệu phải tìm ra các số hiệu chỉnh vào các đại lượng đo trực tiếp. Cách làm này là xử lý chuỗi số liệu dẫn xuất của độ lún là ti /(Sti - So), chưa phải là xử lý chuỗi số liệu đo trực tiếp là độ lún Sti nên độ chinh xác các kết quả dự báo sẽ bị suy giảm. 3.2.3 Giải pháp nâng cao độ chính xác xác định các kết quả dự báo của nền đất yếu theo phương pháp Hyperbolic giải tích. 3.2.3.1 Ứng dụng nguyên lý bình phương nhỏ nhất để xác định các kết quả dự báo nền đất yếu theo phương pháp Hyperbolic giải tích. Bước 1: Kiểm tra số liệu: - Kiểm tra bằng cách dựng đồ thị diễn biến độ lún theo thời gian. - Kiểm tra thông qua hệ số tương quan thống kê R2 Bước 2: Giải bài toán Hyperbolic để tìm các nghiệm gần đúng của phương trình. Bước 3: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh: AX + L = V (3.31) Bước 4: Lập hệ phương trình chuẩn theo nguyên lý bình phương nhỏ nhất: RX + B = 0 (3.37) Bước 5: Giải hệ phương trình chuẩn: X = -R-1B (3.39) Hệ phương trình (3.39) được giải bằng phương pháp lặp. Quá trình lặp sẽ dừng lại khi sự sai khác của các nghiệm nhận được giữa hai lần lặp liên tiếp không vượt quá giá trị cho phép định trước (ví dụ 0.001).