- Trang Chủ
- Kiến trúc - Xây dựng
- 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
Xem mẫu
- …………..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
nguon tai.lieu . vn