phân tích khả năng ứng dụng của phương pháp Martuszewicz trong đánh giá độ ổn định các mốc đo lún công trình

phân tích khả năng ứng dụng của phương pháp Martuszewicz trong đánh giá độ ổn định các mốc đo lún công trình

Phụ lục

Trang

Lời nói đầu

Chơng I: Tổng quan về hiện tợng lún và công tác xây dựng lới khống chế đo lún

1.1.Tổng quan về hiện tợng lún công trình

1.2 Lới khống chế đo lún công trình

1.3 Mốc khống chế

1.4 Mốc lún (Mốc quan trắc

1.5 Công tác đo đạc

1.6 Bình sai lới khống chế độ cao

Chơng II: xác định độ ổn định của điểm độ cao trong lới đo lún công trình

2.1 Tổng quan về nghiên cứu tính ổn định của độ cao điểm

2.2 Các phơng pháp xác định độ ổn định của điểm độ cao

2.3 Phơng pháp Martuszewicz

2.4 Tham số lún và phơng pháp xác định tham số lún

Chơng III: Tính toán thực nghiệm

3.1 Mô tả thực nghiệm

3.2 Tính toán thực nghiệm 1

3.3 Khảo sát tính ổn định của mốc độ cao

3.4 Tính toán thực nghiệm 2

3.5 Khảo sát tính ổn định của mốc độ cao

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

Để các công trình trên có chất lợng tốt đạt kết quả cao thì công tác trắc địa

có vai trò hết sức quan trọng kể từ khi khảo sát thiết kế, thi công đến khi công trình đi vào vận hành ổn định Trong đó việc nghiên cứu biến dạng thẳng đứng công trình là một công đoạn không thể thiếu và đòi hỏi độ chính xác cao

Trong thực tế có rất nhiều phơng pháp đánh giá độ ổn định của các mốc đolún công trình, nhng em thấy phơng pháp Martuszewicz có rất nhiều u điểm và

đợc ứng dụng rất rộng rãi, do đó em nhận đề tài:

“ Phân tích khả năng ứng dụng của phơng pháp Martuszewicz trong

đánh giá độ ổn định các mốc đo lún công trình”

Nội dung của đề tài đợc chia làm ba chơng:

Lời nói đầu

Chơng I: Tổng quát về hiện tợng lún và công tác xây dựng lới khống

chế độ lún.

Chơng II: Xác định độ ổn định của điểm độ cao trong lới đo lún công trình Chơng IV: Tính toán thực nghiệm.

Kết luận

Với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Trơng Quang Hiếu, và

sự cố gắng của bản thân, sau một thời gian em đã hoàn thành đồ án này Dothời gian và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên bản đồ án không thể tránhkhỏi những thiếu sót về nội dung cũng nh các thuật ngữ khoa học Em rấtmong đợc sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bản đồ án của em đợc hoànthiện hơn nữa

1.1.1 Phân loại chuyển dịch biến dạng công trình

Do tác động của nhiều yếu tố tự nhiên và nhân tạo nên các công trình xâydựng đều có thể bị chuyển dịch Biến dạng ở các giai đoạn thi công cũng nhtrong thời gian vận hành sử dụng

Chuyển dịch công trình trong không gian là sự thay đổi vị trí công trìnhtheo thời gian và đợc phân biệt thành hai loại là chuyển dịch theo phơng thẳng

đứng và chuyển dịch theo mặt phẳng ngang

Chuyển dịch theo phơng thẳng đứng đợc gọi là độ trồi, lún (nếu chuyểndịch có hớng xuống dới thì gọi là lún, hớng lên là trồi) Chuyển dịch côngtrình trong mặt phẳng nằm ngang đợc gọi là chuyển dịch ngang

Biến dạng công trình là sự thay đổi mối tơng quan hình học của công trình

ở quy mô tổng thể hoặc ở các kết cấu thành phần Biến dạng xẩy ra do chuyểndịch không đều giữa các bộ phận công trình, các biến dạng thờng gặp là hiệntợng cong, vặn xoắn, rạn nứt của công trình

Nếu công trình bị chuyển dịch, biến dạng vợt quá giới hạn cho phép thìkhông những gây ra trở ngại cho quá trình khai thác sử dụng mà có thể dẫn

đến các sự cố h hỏng, đổ vỡ và phá huỷ một phần hoặc toàn bộ công trình

1.1.2 Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình

Công trình bị chuyển dịch do tác động của hai nhóm yếu tố chủ yếu, là tác

động của các yếu tố tự nhiên và tác động của các yếu tố nhân tạo, liên quan đếnhoạt động của con ngời trong quá trình xây dựng, vận hành khai thác công trình.Các nguyên nhân thuộc nhóm các yếu tố tự nhiên gồm có: khả năng lún, tr-

ợt của lớp đất đá dới nền móng công trình và các hiện tợng địa chất côngtrình, địa chất thuỷ văn, sự co giãn của đất đá, thay đổi của các điều kiện thuỷvăn theo nhiệt độ, độ ẩm và mức nớc ngầm

Nhóm các yếu tố nhân tạo bao gồm: ảnh hởng của trọng lợng bản thân côngtrình, sự thay đổi các tính chất cơ lý đất đá do việc quy hoạch cấp thoát nớc, cácsai lệch trong khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, quá trình suy yếucủa nền móng do thi công các công trình ngầm trong lòng đất, ảnh hởng của việcxây dựng các công trình lân cận khác, sự rung động của nền móng do vận hànhmáy móc cơ giới và tác động của các phơng tiện giao thông

1.1.3 Nghiên cứu biến dạng thẳng đứng (độ lún)

Biến dạng thẳng đứng là một thành phần của biến dạng vị trí các điểm trên

bề mặt vỏ Trái Đất Trong trờng hợp tổng quát biến dạng vị trí điểm trên bềmặt vỏ Trái Đất có thể biểu diễn trên không gian ba chiều <OXYZ> Khi chotrục OZ trùng với phơng dây dọi, Thì lúc đó biến dạng của vị trí điểm trên trục

OZ đợc xem là biến dạng thẳng đứng Nghiên cứu biến dạng thẳng đứng đặcbiệt có ý nghĩa khi khảo sát độ lún cục bộ của các công trình công nghiệp,kinh tế và quốc phòng Tác nhân của biến dạng thẳng đứng là tác nhân chủyếu tạo nên sự phá huỷ của các công trình

Nhìn chung biến dạng thẳng đứng các loại công trình công nghiệp đợc tạonên từ kết cấu của nền móng công trình (bao gồm kết cấu của các tầng địa chất

và kết cấu cơ học của công trình) và sự thay đổi của tải trọng trong quá trình thicông và hoàn công công trình Biến dạng thẳng đứng tự nhiên của một số côngtrình kinh tế nh sự thay đổi của hệ thống nớc ngầm, các vết nứt của vỏ Trái Đất(vết nứt châu thổ sông Hồng) đợc tạo nên từ sự dồn nén của các mảng vỏ Trái

Đất ( nếu coi Trái Đất có cấu tạo mảng) do sự thay đổi của địa tâm Trái Đất và

sự thay đổi của lực hút đẩy của các hành tinh trong hệ Mặt Trời

Hiện nay khi nghiên cứu biến dạng thẳng đứng của các điểm trên bề mặt

vỏ Trái Đất ngời ta thờng dùng các phơng pháp đo đạc thực địa kết hợp vớinhững kiến thức về địa chất và địa vật lý Chúng ta có thể chia hiện tợng biếndạng thẳng đứng thành hiện tợng biến dạng toàn cầu (tạm gọi là biến dạngtổng thể) và hiện tợng biến dạng cục bộ (biến dạng trên một lãnh thổ, mộtvùng của một lãnh thổ hay một khu vực)

Để xác định biến dạng tổng thể ngời ta bố trí hệ thống điểm trắc địa rải đềutrên toàn bề mặt của vỏ Trái Đất (thờng là những điểm GPS có hệ toạ độ đợc tínhtheo một hệ toạ độ địa tâm WGS_hệ toạ độ toàn cầu) Tiến hành đo đạc đồngthời cùng một thời điểm ở các điểm toạ độ đó và đo nhiều chu kỳ cho phépchúng ta xác định đợc độ biến dạng của các điểm thông qua toạ độ tơng ứng củachúng Sử dụng thành phần toạ độ tơng ứng chúng ta sẽ tìm đợc độ biến dạngthẳng đứng của toạ độ các điểm và tiếp đó là độ biến dạng thẳng đứng của từngvùng hay của một lãnh thổ (theo thông báo mới đây từ số liệu quan trắc GPS ng-

ời ta đã xác định đợc độ lún của nớc Anh hàng năm là 5 mm)

Để xác định biến dạng thẳng đứng cục bộ, thì phụ thuộc vào diện tích củakhu vực và tính chất của công trình cần khảo sát chúng ta bố trí lới độ cao có

độ tin cậy phụ thuộc vào yêu cầu của các mục tiêu khảo sát biến dạng thẳng

đứng và thực hiện đo nhiều chu kỳ sẽ xác định đợc độ biến dạng thẳng đứngcủa từng điểm hay từng vùng của công trình

Phụ thuộc vào mục tiêu và diện tích của khu vực cần nghiên cứu biến dạngthẳng đứng của các công trình chúng ta có thể hình dung lới độ cao đợc xâydựng nhằm xác định biến dạng thẳng đứng ở dạng đa mục tiêu (thờng xâydựng trong những vùng có nhiều dạng công trình hay các hiện tợng tự nhiêncần nghiên cứu biến dạng thẳng đứng) và lới độ cao xây dựng nhằm nghiêncứu biến dạng thẳng đứng của một số dạng công trình trong khu vực nhỏ

1.1.4 Quá trình nghiên cứu độ lún công trình ở Việt Nam

Theo dõi quá trình dịch chuyển thẳng đứng bề mặt, cùng các công trình trên

đó bằng phơng pháp Trắc Địa đợc tiến hành nhiều nơi trên thế giới và là phơngpháp cho ta kết quả định lợng đáng tin cậy quá trình chuyển dịch ở Việt Namquan sát độ lún công trình nhà cao tầng đợc tiến hành từ năm 1980 do phòng trắc

địa viện khoa học công nghệ xây dựng Hà Nội kết hợp với bộ môn Trắc Địacông trình và một số giáo viên trờng Đại Học Mỏ_Địa Chất Đầu tiên quan sát

độ lún một số công trình ở Hà Nội với những công trình nhà nớc nh bệnh viện

Nhi Hà Nội (năm 1985 - 1986), các nhà cao tầng ở khu tập thể Kim Liên (năm

1988 - 1989) Trong những năm 1990 ở Hà Nội xuất hiện nhiều nhà cao tầng vàcông tác đo lún đợc tiến hành khá nhiều, năm 1988 xây dựng 32 mốc quan trắclún tại Hà Nội và các điểm điển hình, đồng thời dự báo lún mặt đất, năm 1996 sốmốc quan trắc lún là 45 điểm, đến nay lên đến 80 mốc trong phạm vi và lân cậnthành phố Hà Nội Năm 2003 công tác đo lún đợc hợp tác hoá bằng việc banhành tiêu chuẩn đo lún do Bộ Xây Dựng ban hành và trở thành công việc bắtbuộc ở các công trình lớn nh: các nhà cao tầng ở Hà Nội và thành phố Hồ ChíMinh, đập thuỷ điện sông Đà, … và các công trình cầu lớn Đến nay công tác đo và các công trình cầu lớn Đến nay công tác đolún đã trở thành phổ biến và đợc khảo sát rộng rãi

1.2 lới khống chế đo lún công trình

1.2.1 Cấu trúc hệ thống lới độ cao trong quan trắc lún công trình

Đảm bảo tính chặt chẽ và độ chính xác cần thiết cho việc xác định độ cao,cần thành lập một mạng lới liên kết các mốc lún và mốc cơ sở trong một hệthống, thống nhất Nh vậy, mạng lới độ cao trong đo lún công trình có cấu trúc là

hệ thống có ít nhất gồm hai bậc lới là lới khống chế cơ sở và lới quan trắc

Lới khống chế độ cao cơ sở có tác dụng là cơ sở độ cao để thực hiện đo nối

độ cao đến các điểm quan trắc gắn trên thân công trình trong suốt thời giantheo dõi độ lún Yêu cầu đối với lới khống chế cơ sở là các điểm mốc cơ sởphải ổn định, có độ cao đợc xác định với độ chính xác cần thiết Các mốc độcao đợc đo nối liên kết với nhau tạo thành một mạng lới chặt chẽ với độ chínhxác cao và đợc kiểm tra thờng xuyên trong mỗi chu kỳ quan trắc

Lới quan trắc đợc thành lập bằng cách đo nối liên kết các điểm quan trắc(mốc lún) gắn trên công trình, lới này đợc đo nối với các mốc của lới quantrắc cơ sở Khi thiết kế lới quan trắc nên tạo thành nhiều vòng khép kín để

đảm bảo độ vững chắc của đồ hình lới và có điều kiện kiểm tra sai số khéptuyến trong quá trình đo đạc ở thực địa

1 Lới khống chế cơ sở

Lới khống chế độ cao cơ sở bao gồm các tuyến đo chênh cao liên kết toàn

bộ điểm mốc độ cao cơ sở Mạng lới này đợc thành lập và đo trong từng chu

kỳ quan trắc nhằm hai mục đích:

* Kiểm tra, đánh giá độ ổn định các mốc

* Xác định hệ thống độ cao cơ sở thống nhất trong tất cả các chu kỳ đo.Thông thờng sơ đồ lới đợc thiết kế trên bản vẽ mặt bằng công trình sau khi

đã khảo sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế ở thực địa Vị trí đặt và kết cấu

mốc khống chế phải lựa chọn cẩn thận sao cho mốc đợc bảo toàn lâu dài,thuận lợi cho việc đo nối đến công trình, đặc biệt cần chú ý bảo đảm sự ổn

định của mốc trong suốt quá trình quan trắc

Trên sơ đồ thiết kế ghi rõ tên mốc, vạch các tuyến đo và ghi rõ số lợngtrạm đo hoặc chiều dài (dự kiến) trong mỗi tuyến, trong điều kiện cho phépcần cố gắng tạo các vòng đo khép kín để có điều kiện kiểm tra chất lợng đochênh cao, đồng thời bảo đảm tính chặt chẽ của toàn bộ mạng lới

Để xác định cấp hạng đo và chỉ tiêu hạn sai, cần thực hiện ớc tính độ chínhxác của lới để xác định sai số đo chênh cao trên một trạm hoặc 1 km chiều dàituyến đo So sánh số liệu này với chỉ tiêu đa ra trong quy phạm để xác địnhcấp hạng đo cần thiết Thực tế, quan trắc lún tại nhiều dạng công trình ở ViệtNam và các nớc khác cho thấy, lới khống chế cơ sở thờng có độ chính xác t-

ơng đơng thuỷ chuẩn hạng I hoặc hạng II nhà nớc

Lới khống chế độ cao cơ sở đợc xây dựng dới dạng lới độ cao gồm ba điểm,từng cụm ba điểm hoặc là một lới độ cao dày đặc có cấu trúc của hình dạng cơbản gồm ba điểm Các dạng lới này đợc thể hiện trên các hình (1- 1), (1 - 2), (1

(1-4)-Nếu chấp nhận một điểm khống chế độ cao cơ sở, khống chế một diện tích

từ (100 150 km2), thì hình (1 - 1) là lới độ cao cơ sở đợc xây dựng để nghiêncứu biến dạng thẳng đứng cho khu vực cỡ một phờng hoặc một huyện củaViệt Nam Dạng lới hình (1 - 2) đợc xây dựng trên khu vực kéo dài ở hai phía

mở rộng, hình (1 - 3) đợc xây dựng ở khu vực có hình dạng gần vuông, hình (1

- 4) xây dựng cho những khu vực kéo dài đều

Nhìn chung lới độ cao cấp cơ sở có cấu tạo gồm các thành phần là lới độcao ba điểm Cấu tạo này cho phép bố trí đều các điểm khống chế cơ sở trêntoàn bộ khu vực và khi cần nghiên cứu những công trình nằm trên khu vực nàochúng ta chỉ sử dụng từng cụm ba điểm của khu vực đó để phát triển xuống lớikiểm tra và lới quan trắc lún Cấu trúc lới nh các dạng trên ngoài tính u việt vềmật độ điểm, các điểm rả đều trên khu vực và dễ phát trển xuống lới kiểm tra,thì mô hình lới thành phần ba điểm còn cho phép khảo sát ứng dụng của cácphơng pháp nghiên cứu tính ổn định rất thuận lợi.

2 Lới quan trắc

Lới quan trắc là mạng lới độ cao liên kết giữa các điểm lún gắn trên côngtrình và đo nối với các mốc của lới khống chế cơ sở Các tuyến đo cần đợc lựachọn cẩn thận, đảm bảo sự thông hớng tốt, tạo nhiều vòng khép, các tuyến đonối với lới khống chế cơ sở đợc bố trí đều quanh công trình Đặc biệt cố gắng

đạt đợc sự ổn định của sơ đồ lới trong tất cả các chu kỳ quan trắc

Hình (1 - 5) nêu ví dụ về một dạng lới quan trắc độ lún công trình dândụng với 18 mốc lún gắn trên công trình và 4 mốc khống chế cơ sở (ký hiệu

từ Rp1 đến Rp4) đợc thiết kế đặt xung quanh đối tợng quan trắc

Rp2

Rp1

Rp4 Rp3

-Hỡnh 1.2.2 Xác định yêu cầu độ chính xác của các cấp lới khống chế đo lún

(1-5)-Sai số tổng hợp các bậc lới đợc xác định trên cơ sở yêu cầu độ chính xácquan trắc lún Nếu yêu cầu đa ra là sai số tuyệt đối độ lún thì việc xác định sai

số độ cao tổng hợp đợc thực hiện nh sau:

Do độ lún của một điểm đợc tính là hiệu độ cao của hai điểm đó trong 2chu kỳ quan trắc:

S = H(j) - H(i) (1.1)Nên sai số trung phơng độ lún (ms) đợc xác định theo công thức:

ms2 = m2

Hj + m2

Hi (1.2)Các chu kỳ quan trắc thờng đợc thiết kế với đồ hình và độ chính xác đo t-

ơng đơng nhau, nên có thể coi mHi= mHj = mHo Nh vậy công thức tính sai sốtổng hợp độ cao là:

2

0

S H

m

m  (1.3)Nếu trong nhiệm vụ quan trắc có yêu cầu bảo đảm độ chính xác, xác định

độ lún lệch, thì sẽ xuất phát từ công thức:

n

i n

j m

i m n

S

 (1.4)Coi sai số xác định độ cao của điểm (m) và (n) trong các chu kỳ (i) và (j) là

nh nhau, sẽ thu đợc công thức ớc tính gần đúng:

2

0

S H

m

m   (1.5)Giá trị sai số độ cao tổng hợp mHo tính đợc từ các công thức (1.3) và (1.5)

là cơ sở để xác định sai số đo của các cấp lới Thông thờng, hệ thống lới độcao trong quan trắc lún có cấu trúc là lới hai bậc (bậc lới khống chế cơ sở vàbậc lới quan trắc) Vì vậy sai số độ cao tổng hợp sẽ bao gồm sai số của hai bậclới và thể hiện bằng công thức:

2 2 2

QT KC

m   (1.6)Trong đó mHo, mKC, mQT là sai số tổng hợp, sai số độ cao điểm khống chếcơ sở và sai số độ cao điểm quan trắc

Đối với lới xây dựng từ hai bậc thi sai số của bậc thứ (i) đợc tính theo công thức:

2 1

1

.

k

m k

i i







(1.7)Trên cơ sở đó, sai số của các cấp lới trong quan trắc lún đợc tính nh sau:

* Đối với lới khống chế cơ sở: 02

QT



 (1.9)Dựa vào công thức (1.8) và (1.9) và số liệu về yêu cầu về độ chính xácquan trắc để xác định sai số trung phơng độ cao điểm mốc yếu nhất đối vớitừng bậc lới dựa vào các công thức:

ổn định, không bị trồi lún hoặc chuyển dịch Vì vậy, mốc khống chế cơ sởphải có kết cấu thích hợp, đợc đặt ở ngoài phạm vi ảnh hởng của độ lún côngtrình hoặc đặt ở tầng đất cứng Mốc quan trắc đợc gắn cố định vào công trìnhtại các vị trí đặc trng cho quá trình trồi lún công trình.

Tuỳ thuộc vào yêu cầu độ chính xác đo lún và điều kiện địa chất nền móngxung quang khu vực đối tợng quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể đợcthiết kế theo một trong ba loại là mốc chôn sâu, mốc chôn nông và mốc gắn tờnghoặc gắn nền Xây dựng hệ thống mốc cơ sở có đủ độ ổn định cần thiết trongquan trắc độ lún cũng nh chuyển dịch ngang công trình là công việc phức tạp, có

ý nghĩa quyết định đến chất lợng và độ tin cậy của kết quả cuối cùng

Mốc chôn sâu có thể đợc đặt gần đối tợng quan trắc, nhng đáy mốc phải

đạt đợc độ sâu ở dới giới hạn lún của lớp đất nền công trình, tốt nhất là đếntầng đá gốc, tuy vậy trong nhiều trờng hợp thực tế có thể đặt mốc đến tầng đất

cứng là đạt yêu cầu Điều kiện bắt buộc đối với mốc chôn sâu là phải có độ

cao ổn định trong suốt quá trình quan trắc Để đảm bảo yêu cầu trên cần có

biện pháp tính số hiệu chỉnh dãn nở lõi mốc do thay đổi nhiệt độ, nếu lõi mốc

đợc căng bằng lực kéo thì phải tính đến cả số hiệu chỉnh do việc đàn hồi củamốc Trong thực tế sản xuất thờng sử dụng hai kiểu mốc chôn sâu điển hình làmốc chôn sau lõi đơn và mốc chôn sâu lõi kép

* Mốc chôn sâu lõi đơn

Mặt Cắt đứng

7-Hố bảo vệ 6-Nắp bảo vệ đầu mốc 5-Dấu mốc hình chỏm cầu 4-Đệm xốp

3-Lõi mốc kim loại 2-Tầng đất cứng 1-ống bảo vệ

Mặt Cắt A-A L

đòi hỏi phải có loại nhiệt kế chuyên dụng Nhợc điểm nêu trên có thể khắc phục

đ-ợc bằng cách sử dụng mốc chôn sâu có hai lõi (mốc chôn sâu lõi kép)

* Mốc chôn sâu lõi kép

Về cách thức cấu tạo, mốc chôn sâu lõi kép có cấu tạo gần giống với mốcchôn sâu lõi đơn, điểm khác biệt duy nhất là mốc chôn sâu có hai lõi Một lõichính và một lõi phụ với hệ số giãn nở nhiệt khác nhau là C v à P Kết cấumốc hai lõi cho phép xác định số hiệu chỉnh vào chiều dài mốc mà không cầnphải đo nhiệt độ trong ống thân mốc

Trong trờng hợp đo lún với yêu cầu độ chính xác tơng đơng với đo caohạng II, III có thể sử dụng loại mốc chôn nông hoặc mốc gắn tờng, gắng nềnlàm mốc cơ sở

Các mốc chôn nông đợc đặt ở ngoài phạm vi lún của đối tơng quan trắc(cách ít nhất 1.5 lần chiều cao công trình), mốc gắn tờng đợc đặt ở chân cộthoặc chân tờng, mốc gắn nền đợc đặt ở nền của những công trình đã ổn định,không bị lún Trong khả năng cho phép cố gắng bố trí mốc cơ sở cách đối t-

ơng quan trắc không quá xa để hạn chế ảnh hởng sai số truyền độ cao đến cácmốc lún gắn trên công trình

Do khả năng ổn định của mốc chôn nông là không cao nên các mốc dạngnày thờng đợc đặt thành từng cụm, mỗi cụm không dới ba mốc Trong từngchu kỳ quan trắc thực hiện đo kiểm tra giữa các mốc trong cụm và giữa cáccụm mốc nhằm mục đích phân tích, xác định các mốc ổn định nhất làm cơ sở

độ cao cho toàn công trình Trên hình (1.6) nêu sơ đồ kết cấu của một loạimốc chôn nông đợc sử dụng rộng rãi trong sản xuất

1- Đầu mốc

3

6 1 2

4 5 8

7

-Hình(1-6)-:

Mốc chôn nông dạng ống

2-Lõi mốc 3- ống bảo vệ 4- Bê tông 5- Đế mốc 6- Nắp bảo vệ đầu mốc 7- Hố bảo vệ mốc 8- Lớp bê tông lót

1.3.2 Phân bố mốc

Các mốc cơ sở đợc đặt tại những vị trí bên ngoài phạm vi ảnh hởng lún củacông trình (cách không dới 1.5 lần chiều cao công trình quan trắc), tuy nhiêncũng không nên đặt mốc ở quá xa đối tợng quan trắc nhằm hạn chế ảnh hởngtích luỹ của sai số đo nối độ cao

Để có điều kiện kiểm tra, nâng cao độ tin cậy của lới khống chế thì đối với mỗicông trình quan trắc cần xây dựng không dới ba mốc khống chế độ cao cơ sở Hệthống mốc cơ sở có thể đợc phân bố thành từng cụm (hình 1.7), các mốc trongcụm cách nhau khoảng (15 50m) để có thể đo nối đợc từ một trạm đo

Cách phân bố thứ hai là đặt mốc rải đều xung quanh công trình (hình 1.8) Trongtrờng hợp này, tại mỗi chu kỳ quan trắc các mốc đợc đo nối tạo thành một mạng lới

độ cao với mục đích kiểm tra, đánh giá độ ổn định của các mốc trong lới

n3

n4 n5

ợc gắn trên đó Để tăng tính thẩm mỹ, loại mốc này thờng đợc gia công từ

đoạn thép tròn, một phần gắn vào tờng, phần nhô ra đợc gia công hình chỏmcầu để thuận tiện cho việc đặt mia khi thực hiện quan trắc (hình 1.9)

Mốc gắn tờng loại chìm có kết cấu gồm hai phần là một ống trụ rỗng chôn cố

định chìm trong tờng và bộ phận đầu đo rời có thể tháo lắp đợc Trên hình (1.10) đa

ra sơ đồ kết cấu một loại mốc chìm do GS Pisconov (Nga) đề xuất thiết kế

-Hỡnh (1-9)- -Hỡnh

(1-10)-Các mốc lún đặt ở nền móng công trình gồm hai phần chính là một thanhkim loại dài khoảng (60 100 mm), phía trên có chỏm cầu bằng kim loạikhông rỉ, đờng kính (20 30 mm) Mốc có thể đợc đặt trong ống bảo vệ (

=100mm), trên có nắp đậy

-Hỡnh (1-11)-:

Mốc gắn nền

1.4.2 Phân bố mốc

Các mốc lún đợc đặt ở những vị trí đặc trng cho quá trình lún của công trình

và phân bố đều khắp mặt bằng công trình Mốc đợc đặt ở vị trí tiếp giáp của cáckhối kết cấu, bên cạnh khe lún, tại những nơi có áp lực động lớn, những khuvực có điều kiện địa chất công trình kém ổn định Các mốc lún nên bố trí ở gầncùng độ cao để thuận lợi cho việc đo ngắm và hạn chế ảnh hởng của một sốnguồn sai số trong quá trình đo đạc, thi công lới Số lợng và sơ đồ phân bố mốclún đợc thiết kế cho từng công trình cụ thể, mật độ điểm mốc phải đủ để xác

định đợc các tham số đặc trng cho quá trình lún của công trình

Đối với các toà nhà có kết cấu móng bằng, tờng chịu lực thì mốc đợc đặt theo chu

vi nhà, tại vị trí giao của các tờng ngang và dọc, khoảng (1015m) đặt một mốc

Đối với nhà dân dụng công nghiệp kết cấu cột, mốc lún đặt tại các cột chịulực với mật độ không dới ba mốc trên mỗi hớng trục nhà Đối với nhà lắpghép, mốc lún đợc đặt theo chu vi tại các vị trí trục nhà với mật độ khoảng (6

8 m) một mốc Với công trình có kết cấu móng cọc, mốc đợc đặt dọc theotrục công trình với mật độ không quá 15 m Trên hình (1.12) đa ra sơ đồ phân

- Hình (1-13)-

Bố trí môc quan trắc tại công trình tháp

Tại công trình thuỷ lợi, thuỷ điện thì đối với đập dâng, mốc đợc đặt dọctheo đỉnh đập và các tuyến ở phía hạ lu, thờng bố trí mốc trên một số mặtcắt ngang nhất định Tại đập tràn, mốc lún đặt trên các khối bê tông, mỗikhối không ít hơn (34) mốc Tại tuyến đờng ống áp lực, mốc đặp trên các

mố, trụ neo Mỗi trụ đặt (12) mốc Trên hình (1.14) đa ra sơ đồ bố trímốc lún quan trắc tuyến đập thuỷ điện

đo ngay ngoài thực địa Tuy nhiên phơng pháp đo cao này cũng nh hầu hết cáccông tác trắc địa ngoại nghiệp khác điều bị ảnh hởng của điều kiện ngoại cảnh

nh địa hình chật hẹp, tia ngắm không thông hớng, thời tiết không thuận lợi … và các công trình cầu lớn Đến nay công tác đo Vìvậy, khi tiến hành đo đạc cần lu ý chọn nơi đặt máy có nền đất cứng, chọn thờigian đo sao cho có thể giản tối đa ảnh hởng của chiết quang đến kết quả đo

1.5.2 Các chỉ tiêu kỷ thuật khi áp dụng phơng pháp thuỷ chuẩn chính xác

Sau đây chúng tôi hệ thống một số yêu cầu cơ bản về các chỉ tiêu kỷ thuậtcủa lới độ cao hạng I, II Nhà nớc trong công tác đo đạc lới khống chế quantrắc thẳng đứng bằng phơng pháp thuỷ chuẩn hình học chính xác

1.5.2.1 Phơng pháp thuỷ chuẩn hình học hạng I

Máy đo đợc sử dụng là các máy thuỷ chuẩn chính xác loại H1, H-05, máycân bằng tự động loại Ni-002, (cộng hoà dân chủ Đức), máy Ni004, máy

NA3003 (Thuỷ Sỹ)… và các công trình cầu lớn Đến nay công tác đo, trong các loại máy này thì độ phóng đại ống kính yêucầu từ 400X trở lên, giá trị khoảng chia trên mặt ống thuỷ dài không vợt quá12’’/2 mm và giá trị vạch chia vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0.05 mm.Các chỉ tiêu kỹ thuật trong phơng pháp này bao gồm chiều dài tia ngắm đ-

ợc quy định từ (5 50 m); Chiều cao tia ngắm lớn hơn 0.8m và nhỏ hơn 2.5m;Chênh lệch khoảng ngắm trớc và khoảng ngắm sau tối đa 0.4m; Tích luỹchênh lệch khoảng ngắm trớc và khoảng ngắm sau của một tuyến đo tối đa là2m và giới hạn sai số khép vòng là f(I)h = 0.3 n(mm) với n là số trạm máytrong tuyến đo cao

1.5.2.2 Phơng pháp thuỷ chuẩn hình học hạng II

Ngoài những máy dùng cho lới hạng I kể trên còn có thể sử dụng loại máyH2, NAK2, hoặc máy cân bằng tự động KONi-007 … và các công trình cầu lớn Đến nay công tác đo với độ phóng đại ống kínhyêu cầu từ (30X  40X), giá trị khoảng chia trên ống thuỷ dài không vợt quá 12”/

2 mm và giá trị vạch chia vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là (0.05 0.1mm)

Đồng thời các chỉ tiêu kỷ thuật trong phơng pháp này cũng bao gồm chiềudài tia ngắm đợc quy định từ (5  50m); chiều cao tia ngắm là (0.52.5m);chênh lệch khoảng ngắm trớc và khoảng ngắm sau của một tuyến đo tối đa (3-4m) và sai số khép vòng là fIIh   0 5 nmm với n là số trạm máy trongtuyến đo

Nh vậy để đảm bảo các yêu cầu kỷ thuật của phơng pháp đo cao hình họchạng I, II Nhà nớc cần tiến hành đo đi, đo về trên một tuyến đo Máy đo là máyphải có độ phóng đại của ống kính lớn, bọt thuỷ nhậy, chính xác Mia đợc dùng

là mia invar có giá trị khoảng chia vạch là (0.5 - 1.0cm), trên mia có gắn bọt thuỷtròn để giúp cho việc dựng mia đợc thẳng đứng Trớc khi đo phải kiểm nghiệmmáy và dụng cụ đo, bảo quản máy trong thời gian đo Một điều cần lu ý là phảituân thủ quy trình đo và ghi kết quả đo vào sổ mẫu đúng theo quy định

Bảng 1 Các chỉ tiêu kỷ thuật đo cao hình học trong quan trắc lún công trình.

2 Chiều cao tia ngắm (m) 0 8 h 2 5 0 5 h 2 5 0 3 h 2 5

1.0m4.0m

2.0m5.0m

4 Chênh lệch chênh cao

giữa tuyến đo đi và đo về

n

3 0

1.5.3 Phơng pháp thuỷ chuẩn điện tử

Phơng pháp thủy chuẩn điện tử là một phơng pháp mới, hiện nay tuy nó

ch-a đợc áp dụng nhiều trong thực tế sản xuất Tuy nhiên, đây là một phơng pháp

đầy triển vọng, trong thời gian tới nó sẽ trở thành một phơng pháp chủ đạo đợcứng dụng để tiến hành đo đạc Vì vậy tôi xin trình bày cụ thể về cấu tạo vàcách sử dụng của máy thủy chuẩn điện tử (cụ thể là máy Dinil2, 22)

I Cấu trúc phần cứng máy Dini12, 22

Phím thay đổi tên điểm Phím bộ nhớ

Phím chỉnh sửa

Phím thay đổi chế độ của đo (đo bình thường, đo ngược)

Phím nhập dữ liệu Phím tương phản Phím thay đổi sáng tối Phím số

Phím âm dương Dấu chấm Phím lên xuống

 Max sighting distance - Khoảng cách tối đa từ máy đến mia (10m - 100m)

 Min sighting height - độ cao tối thiểu tia ngắm (0m - 1m)

 Max sighting height - độ cao tối đa tia ngắm (0m - 4m)

 Max station difference - giá trị chênh giữa hai lần đo (0m - 0.01m)

3 Data transfer - truyền số liệu

 Interface 1 - giao diện kiểu 1

 Interface - giao diện

 Update / Service - cập nhật

4 Setting of recording - cài đặt kiểu ghi dữ liệu

 Recording data - kiểu ghi dữ liệu

 Parameter setting - các thông số cài đặt

5 Instrument settings - cài đặt thiết bị

 Height - độ cao

 INP function - chức năng input

 Display L - Hiển thị L

 Shut off - thời gian mà máy không hoạt động tự động tắt

 Acoustic signal - âm thanh

 Language - ngôn ngữ

 Data - ngày, tháng

 Time - thời gian

6 Line adjustment - bình sai sơ bộ tuyến đo

III Thao tác đo

1 Đặt máy lên giá 3 chân, cân máy bằng ốc cho bọt thuỷ tròn vào giữa

2 Bật máy: Bấm ON/OFF

Đòi hỏi máy đã đợc lắp Pin và Card nhớ

Khi bật máy màn hình đầu tiên có dạng:

- Line: Đo khép tuyến

- IntM: Đo chuyền độ cao

- SOUt: Chuyển độ cao thiết kế ra thực địa

Nếu không có điểm độ cao gốc thì chỉ cần bấm phím MEAS sẽ đợc số

đọc là: số đọc trên mia và khoảng cách từ máy tới mia (R: Số đọc trên mia,HD: Khoảng cách bằng từ máy tới mia)

Bấm phím DIST cho biết khoảng cách từ máy tới mia, thao tác này sốliệu không ghi vào bộ nhớ

3 Các phơng pháp đo:

a Đo line:

- Continue line - tiếp tục tuyến đo

- New line - tạo 1 tuyến mới

- Cont line of project: tiếp tục tuyến đo trong project

Từ màn hình bấm Line và chọn New Line, nhập số line và chọn phơng pháp đo

Nhập độ cao gốc đầu tiên (Benchmark) và điểm số

Bấm phím MEAS để bắt đầu đo

Trong quá trình đo nếu bị lỗi một trạm nào hoặc một phép đo nào thì ta cóthể bấm phím Repeat để lặp lại

Khi kết thúc một Line ta bấm phím Lend và nhập độ cao điểm khép ta đợcsai số khép điểm tổng khoảng cách trớc và khoảng cách sau

Chú ý: Khi chọn phơng pháp đo thì phải tuân thủ đúng theo quy trình đo đó

b Đo Intm - Đo chuyền độ cao

Bấm phím IntM, vào độ cao gốc Z điểm đầu tiên sau đó bấm MEAS ta đợc:

Z - độ cao điểm thứ 2

h - chênh cao điểm thứ 2 so với điểm thứ nhất

HD - khoảng cách bằng

c Đo chuyển độ cao thiết kế:

Bấm phím SOut, vào độ cao gốc Z sau đó bấm MEAS ta đợc:

Z - độ cao thực tế của điểm cần chuyển

dZ - khoảng chênh giữa độ cao cần chuyển và độ cao thực tế

HD - khoảng cách bằng từ máy đến mia

4 Bình sai sơ bộ tuyến đo thuỷ chuẩn:

Vào MENU chọn LINE ADJUSTMENT

Chọn tuyến line cần bình sai

Nhập vào độ cao điểm gốc (có thể độ cao gốc đợc lu trong bộ nhớ, gọi ra bằngcách bấm phím mềm PRJ ) chọn OK đến khi Start đến End line adjustment

5 Trút số liệu:

Ta có thể trút số liệu trực tiếp bằng PC Card hoặc là thông qua cổng trúttrên máy đo: Vào MENU chon DATA TRANSFER, còn dùng PC Card thìtháo card khỏi máy do lắp sang máy tính sau đó copy file.dat là file số liệu

6 Các bớc kiểm nghiệm trớc khi đo:

Kiểm nghiệm khoảng cách của tia ngắm

Các phơng pháp kiểm nhiệm

a Phơng pháp Forstner

Thiết lập hai mia A và B trên mặt phẳng cách nhau

một khoảng 45m Chia khoảng cách này làm 3 phần

và lần lợt đặt máy tại hai trạm (1,2) cách mỗi mia

khoảng 15 m Tiến hành đo tại hai vị trí này

b Phơng pháp Nahbauer

Tơng tự xác định khoảng cách 45m và chia chúng làm 3

phần Lần luợt thiết lập các trạm máy (1,2) tại mỗi điểm

cuối và đặt 2 mia tại các vị trí còn lại của đờng thẳng

này sau đó tiến hành đo

c Phơng pháp Kukkamaki

Thiết lập hai mia A và B trên mặt phẳng cách nhau

20m Đầu tiên đặt máy tại vị trí chính giữa hai và tiến

hành đo Sau đó đặt máy tại vị trí ngoài hai mia với

khoảng cách 20 m sau đó lại tiến hành đo

d Phơng pháp Japanese

Đây là phơng pháp giống với phơng pháp Kukkamaki nhng chỉ khác phơngpháp này khoảng cách giữa các mia đợc mở rộng lên 30 m với trạm 2 thi máy

đặt lùn ra xa 3m sau mia A

Các bớc kiểm nghiệm khoảng cách của tia ngắm (điện tử)

Sau khi chơng trình kiểm nghiệm đợc truy cập giá trị hiệu chỉnh hiện thời củakhoảng cách tia ngắm đợc hiển thị

Để thoát chơng trình hiệu chỉnh, chấp nhận giá trị cũ

Để bắt đầu qui trình hiệu chỉnh Lệnh đo của ngời sử dụng phải pgù hợp với qui trình hiệu chỉnh đã xác định

Điều này có nghĩa là sử dụng phím đo trên bề mặt phải của máy hay trêncontrol panel Chơng trình này đợc hỗ trợ bằng đồ hoạ

Ví dụ Hiệu chỉnh khoảng cách tia ngắm phù hợp với phơng pháp Porstner

Để dừng phép đo tự động trớc khi giá trị định sẵn của phép đo đạt đợc Giá trị thu đợc trong phép đo cuối cùng hay kết quả cuối cùng đợc

(kết quả đợc chấp nhận)

Nhập giá trị ớc tính của nhiều lần đo

Sau khi chấp nhận giá trị mới và chơng trình sẽ yêu cầu kiểm tra tiếp màngdây chữ thập

Các bớc kiểm nghiệm khoảng cách tia ngắm

Nếu số hiệu chỉnh khoảng cách tia ngắm đợc chấp nhận, chơng trình yêu cầukiểm tra độ chuẩn của màng dây chữ thập Dây là qui trình rất quan trọng nếucác giá trị đo theo phơng pháp điện tử và quang học đợc sử dụng

Quay mia để sử dụng cho lân ngắm tiếp theo hay thay thế bằng một mia khác

mà đã đợc kiểm nghiệm và so sánh số đọc Nếu chúng lệch quá 2mm, hiệuchỉnh lại vị trí màng dây chữ thập

Trong trờng hợp này bỏ núm 1 và hiệu chỉnh bằng vít hiệu chỉnh dới kính mắtsao cho độ chính xác thực tế và số đọc danh nghĩa là nh nhau

Kiểm nghiệm bọt thuỷ tròn

Cân bằng máy sử dụng ba ốc cân tới khi bọt thuỷ tròn vào tâm để hiệu chỉnh 1 vị tríQuay máy 1800 xung quanh quang trục thẳng đứng bọt thuỷ tròn có thể ở vị trí 2Nếu bọt thuỷ tròn xa vị trí của vòng tròn hiệu chỉnh thì cần thiết phải hiệu chỉnh nó.Tháo ốc bảo vệ bằng công cụ hiệu chỉnh, gỡ núm bảo vệ

Cân bằng máy bằng 3 ốc cân vị trí 1

Quay 180 xung quanh trục thẳng đứng vào vị trí 2

Dùng ốc hiệu chỉnh để đa bọt thuỷ vào gần tâm (khử một nửa độ lệch)

Nhắc lại qui trình trên và kiểm tra lại độ lệch còn lại

Sau đó lắp núm và ốc bảo vệ

1.6 bình sai lới khống chế độ cao

1.6.1 Bình sai lới cơ sở

Nhìn chung, lới khống chế độ cao cơ sở đợc bố trí dới dạng một lới tự do,nên sau khi lấy trị trung bình của đo đi, đo về (cả chênh cao và số trạm đo),kiểm tra chất lợng kết quả đo, chúng ta sử dụng một trong các phơng pháp bìnhsai lới độ cao tự do để bình sai các dạng lới cụ thể Một trong các phơng pháp

đó đợc chúng tôi sử dụng để tính toán là phơng pháp Hermetr Mittermayer Nộidung của phơng pháp này gồm các bớc cơ bản sau:

1 Lựa chọn ẩn số, chọn điểm khởi tính và xác định trị gần đúng của các ẩn

số Khi bình sai lới độ cao tự do theo phơng pháp Hermetr Mittermayer các ẩn sốthờng đợc chọn là trị bình sai của độ cao tất cả các điểm của lới Chọn trị khởitính với một lới trong một chu kỳ đo có thể đợc tiến hành tuỳ ý nhng độ cao gần

đúng của điểm khởi tính nên chọn phù hợp với điều kiện cụ thể địa hình Dựa vào

độ cao gần đúng của điểm khởi tính và các chênh cao đo ta xác định trị gần đúngcủa độ cao các điểm còn lại (trị gần đúng của các ẩn số còn lại)

2 Lập hệ phơng trình số hiệu chỉnh của lới độ cao trên theo nguyên tắc củaphơng pháp bình sai gián tiếp, nghĩa là ứng với mỗi trị đo ta có một phơngtrình và khi ẩn số đợc chọn là trị bình sai độ cao các điểm, thì dạng của cácphơng trình số hiệu chỉnh có thể xẩy ra một trong ba trờng hợp sau:

h h

h

Hình (1-17)

Hình (1-16)

Hình (1-15) J

bằng số khuyết (d) và với lới độ cao tự do số khuyết luôn bằng 1

Từ nguyên tắc trên chúng ta nhận thấy việc lựa chọn các ma trận A1, A2

hoàn toàn tùy ý, nên để đơn giản và tránh sự nhầm lẫn trong việc tính toánthông thờng nên chọn ma trận A1 là phần tử đầu ma trận A và đơng nhiên cộtcòn lại của ma trận A là ma trận A2 Tơng ứng việc chia ma trận A thành hai

ma trận A1, A2 thì ma trận X cũng chia thành hai ma trận X1, X2 ở dạng cột

L-u ý là số hàng của ma trận X1 bằng số trị đo cần thiết (t) và số hàng của matrận X2 bằng số khuyết (d)

3 Sau khi tạo nên các ma trận A1, A2, X1, X2 chúng ta lần lợt tính các matrận bổ trợ nh:

1 1

N T (1.15)

- Tính nghiệm bao gồm các bớc

+ Tính ma trận:   1

1 1 1 0



N T N N T

N (1.16)+ Tính: A N A T P

1 0

+ Với trị đo ta sử dụng công thức: L’ = L + V (1.20)

Đối với lới độ cao trị bình sai của trị đo chính là trị bình sai của chênh cao đo

PV V





0 (1.21)Trong đó ma trận V đợc tính từ phơng trình (1.12)

+ Đánh giá độ chính xác của các ẩn số (mà với lới độ cao tự do các ẩn sốnày là trị bình sai của độ cao điểm) ta xác định theo nguyên tắc

- Tìm ma trận trọng số đảo của ẩn số theo công thc:

T T

  (1.22)

- Tìm sai số trung phơng của các ẩn theo công thức:

 Xjj

m j  0 (1.23)+ Đánh giá độ chính xác của các đại lợng là hàm các ẩn số tiến hành theo cônh thức

FF

m  0 (1.24)Trong đó: T X X

X

FF F Q F

Q  (1.25)Trong công thức (1.25) ma trận FX là ma trận gồm các phần tử là đạo hàmriêng phần của các hàm trọng số theo các ẩn số và viết dới dạng cột

Chúng ta có thể coi trị bình sai của các chênh cao trong lới độ cao tự do làmột dạng hàm trọng số Lúc đó ta có thể viết

' ' AH

h 

áp dụng công thức (1.25) đối với các chênh cao sau bình sai ta đợc ma trậntrọng số đảo

QX = Qh’ = AQXAT (1.26)

1.6.2 Bình sai lới quan trắc

Để đảm bảo tính chặt chẽ của kết quả, lới độ cao trong quan trắc lún côngtrình cần phải đợc bình sai chặt chẽ theo nguyên lý số bình phơng nhỏ nhất.Với ứng dụng công nghệ tin học thì việc xử lý số liệu lới quan trắc thờng đợcthực hiện nhờ phần mềm chuyên dụng trên máy tính Hiện nay, hầu hết cácphần mềm bình sai lới trắc địa đều có thuật toán dựa trên cơ sở phơng phápbình sai gián tiếp với quy trình tính toán nh sau:

1 Chọn ẩn số là độ cao các điểm quan trắc lún, nếu đã xác định véctơ độcao gần đúng của các điểm lún thì ẩn số đợc chọn là số gia độ cao đốivới những điểm đó

2 Lập phơng trình số hiệu chỉnh:

L H A

V    (1.27)Trong hệ phơng trình (1.27) ma trận A có số hàng bằng số đoạn đo chênhcao, số cột bằng số ẩn số

Đối với lới có kích thớc nhỏ thì trọng số của trị đo chênh cao trên mỗi đoạn

đợc tính theo trạm đo, trong trờng hợp chiều dài tia ngắm của các trạm đo cóchênh lệch lớn thì mới tính trọng số của trị đo theo chiều dài

3 Lập phơng trình chuẩn:

0 H M 

N (1.28)Trong đó: N A T PA; M A T PL

 (1.29)

4 Giả hệ phơng trình chuẩn

Hệ phơng trình chuẩn đợc giả theo quy trình khử (khử Gauss hoặc khaicăn) và bao gồm hai bớc: bớc khử xuôi và bớc tính nghiệm.

Khi thực hiện khử xuôi trong thuật toán khai căn, hệ phơng trình (1.29) đợcbiến đổi về dạng:

0 ).

Với T là ma trận tam giác trên Khi đó sẽ thu đợc hệ phơng trình khử tơng

đơng:

0 H M 

T (1.30)Trong cônh thức (1.30): M T T1M





Các phần tử của véctơ nghiệm H đợc xác định từ hệ phơng trình (1.30)theo công thức truy hồi:

n

m k

i

m m i

H T M

5 Đánh giá độ chính xác các đại lợng sau bình sai với các nội dung:

* Tính ma trận nghịch đảo, ma trận nghịch đảo Q = N-1 có tác dụng để

đánh giá độ chính xác các yếu tố trong lới và đợc xác định từ giải hệ phơngtrình ma trận NQ = E Trong trờng hợp hệ phơng trình chuẩn (1.28) đợc giảitheo phơng pháp khai căn, thì thông thờng ma trận Q đợc xác định từ hệ ph-

ơng trình:

E

TQ  (1.32)với: E T T1E



* Tính sai số trung phơng đơn vị trong số:  

t n

PVV m

H H

P m m

Q Q

Nhận xét 1: Việc lựa chọn trọng số của chênh cao trong bình sai lới độ cao

tự do có thể tiến hành dựa vào chiều dài của tuyến đo hoặc dựa vào số trạm máy

của từng tuyến Trong trờng hợp lới độ cao cấp cơ sở bố trí nhằm khảo sát độbiến dạng thẳng đứng đa mục tiêu (thờng bố trí trên diện rộng và những địahình gần giống nhau), thì nên chọn trọng số tỉ lệ nghịch với chiều dài tuyến đo

và chênh cao thu đợc tơng ứng với 1km chiều dài tuyến đo đợc gọi là chênh cao

có trọng số đơn vị Việc lựa chọn này sẽ rất phù hợp với việc đánh giá chất lợngkết quả đo theo các cấp hạng trong quy phạm hiện hành

Với lới độ cao cơ sở, đặc biệt là lới độ cao cấp kiểm tra thờng đợc bố trí trêndiện hẹp nhằm mục tiêu khảo sát biến dạng thẳng đứng cho khu vực hẹp, thìngời ta thờng chọn trọng số tỉ lệ nghịch với số trạm đo, trong đó chênh cao thu

đợc từ (n0) trạm đo (chênh cao đợc coi có trọng số đơn vị) đợc lựa chọn phù hợpvới số trạm đo của các tuyến trong lới Việc lựa chọn này cũng phù hợp với lới

độ cao cơ sở đa mục tiêu có cấu tạo địa hình không đồng đều

Nhận xét 2: Khi sử dụng phơng pháp Hermetr Mittermayer sau khi có ma trận

A thì việc phân chia ma trận này thành hai ma trận A1, A2 đợc tiến hành tùy ý nhngcách phân chia tốt nhất là ma trận A1 đợc tạo nên từ (t) cột đầu của ma trận A (sốcột bằng số trị đo cần thiết (t) ), ma trận A2 là phần còn lại của ma trận A

Nhận xát 3: Trong mỗi lần đo việc lựa chọn điểm khởi tính khác nhau

không làm thay đổi tính chất cơ bản của bài toán bình sai Cụ thể sẽ khônglàm thay đổi chênh cao sau bình sai, số hiệu chỉnh và đơng nhiên không làmthay đổi phần đánh giá độ chính xác Đại lợng thay đổi duy nhất do việc lựachọn này là trị bình sai của độ cao các điểm (do sự thay đổi của ma trận sốhạng tự do) Nhng sự thay đổi này sẽ luôn là một hằng số đúng bằng hiệu độcao hai điểm khởi tính khác nhau

Chơng II

Xác định độ ổn định của điểm độ cao trong

Lới đo lún công trình2.1.tổng quan về nghiên cứu tính ổn định của độ cao điểmXây dựng hệ thống mốc khống chế cơ sở (mốc chuẩn) và kiểm tra, đánh giá

độ ổn định của hệ thống mốc này luôn là một trong những nhiệm vụ quan trọngkhi quan trắc độ chuyển dịch công trình Nếu để quan trắc độ lún sử dụng cácmốc chôn sâu với kết cấu phù hợp, hoặc trong quan trắc chuyển dịch ngang sửdụng mốc dới hình thức dây dọi ngợc thì các mốc đó có độ ổn định cao và vấn đềxác định độ ổn định hệ thống mốc sẽ đợc giải quyết một cách tơng đối đơn giản.Tuy vậy, xây dựng các loại mốc nêu trên là rất tốn kém, cả về chi phí thời gian vànhân lực Hiện nay trong thực tế sản xuất, hệ thống mốc chuẩn để đo lún côngtrình thờng đợc xây dựng dới hình thức cụm mốc cọc hoặc mốc chôn nông, trongmỗi chu kỳ quan trắc thực hiện đo kiểm tra chênh cao giữa các mốc trong cụm và

nh vậy tạo thành một mạng lới khống chế cục bộ Trong khi tính các tham sốchuyển dịch đều giả định các mốc cơ sở có độ cao không đổi

Thực tế đã xác định rằng tọa độ hoặc độ cao các mốc khống chế, dù đợcxây dựng vững chắc vẫn có thể thay đổi vị trí do tác động của nhiều yếu tốkhác nhau Vì vậy, trong quá trình quan trắc việc đánh giá độ ổn định của hệthống mốc khống chế là rất cần thiết, giúp cho việc tính các tham số chuyểndịch đợc khách quan, đúng đắn hơn

Có hai nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệch độ cao (ký hiệu độ lệch này là )của mốc cơ sở trong khoảng thời gian giữa hai chu kỳ đó là:

1- Do chuyển dịch cơ học của các mốc  

2- Do sai số đo trong các chu kỳ quan trắc (m)

Thực tế không thể xác định đợc giá trị thực ảnh hởng của mỗi yếu tố trong

số hai nguyên nhân nêu trên đến độ lệch  mà chỉ có thể đánh giá đợc mức

độ ảnh hởng của các yếu tố đó Việc xây dựng tiêu chuẩn ổn định mốc khốngchế đợc dựa trên cơ sở lý luận sau:

Nếu các mốc ổn định (có nghĩa là  có giá trị nhỏ không đáng kể so với độ lệch (

) thì sự khác biệt độ cao chỉ có thể do sai số đo gây nên, trong trờng hợp này giá trịchênh lệch  không thể vợt qua giới hạn của sai số đo Do đó có thể suy ra rằng nếu

độ lệch  vợt quá sai số giới hạn thì điểm mốc có sự chuyển dịch cơ học

Nh vậy, tiêu chuẩn ổn định cho các mốc của lới khống chế cơ sở sẽ là:

Điểm khống chế đợc coi là ổn định nếu chênh lệch độ cao của điểm ở chu kỳ

đang xét so với chu kỳ đầu không vợt quá sai số giới hạn xác định chênh lệch đó.Tiêu chuẩn nêu trên đợc cụ thể hóa bằng biểu thức:





 t m (2.1)Trong đó:

Phơng pháp phân tích tơng quan dựa trên cơ sở các công cụ thống kê khi

có một tập hợp đủ lớn các số liệu đo kiểm tra lới thủy chuẩn trong nhiều chu

kỳ Sau đó phân tích quan hệ giữa các trị bình sai của chênh cao để tìm ra mốc

h không thay đổi hoặc lún

điều giữa hai chu kỳ đo (j) và (k), thì trị bình sai của chênh cao '

i

h giữa haichu kỳ đo (j) và (k) phải bằng nhau ( '

Dựa trên kết quả bình sai thu đợc ngời ta lần lợt tính trị trung bình của trịbình sai của từng chênh cao từ (m) chu kỳ đo

m

h h

m

j ij i

Từ các trị trung bình này, ứng với mỗi chênh cao sau bình sai chúng ta tìm

đợc các số hiệu chỉnh xác xuất nhất ở chu kỳ đo thứ (j) là:

i ij

V  '  (2.3)

Dễ dàng nhận thấy rằng các số hiệu chỉnh (vij) tơng ứng với chênh cao '

i h

luôn thảo mãn điều kiện

] [





m

v v

1 Các sai số trung phơng này còn

đ-ợc gọi là sai số chung thu đđ-ợc từ các chu kỳ đo

So sánh giá trị của sai số nội bộ và sai số chung thu đợc từ các chu kỳ đocủa một chênh cao nào đó ta có thể rút ra đợc kết luận về tính ổn định hay bất

ổn định của điểm độ cao đầu và cuối tạo nên chênh cao đó Ví dụ một chênhcao có sai số nội bộ là 0.3mm và sai số chung là 1.0mm, thì ta nói rằng ít nhấtmột trong hai mốc đầu và cuối của chênh cao này không ổn định

Để xác định mốc độ cao ổn định chúng ta lần lợt tính các hệ số tơng quan.Sau đó tùy thuộc vào giá trị tính đợc của các hệ số tơng quan và phụ thuộc vào

đồ hình cụ thể ta sẽ xác định đợc mốc độ cao ổn định Quá trình trên tiến hànhtheo các bớc

1

1 ' '

h h

m

j kj ij

h

v v r

i



 (2.6)

2 Hệ số tơng quan điều kiện

Hệ số chênh cao điều kiện giữa hai chênh cao '

  2 

' '

2 ' '

' ' ' ' ' ' '

' '

1 1

.

u k u

i

u k u i k i u

k i

h h h

h

h h h h h h h

h h

r r

r r r

' ' ' ' ' '

2 ' '

2 ' ' '

,' '

1

2

u k

u i u k k i u i k i u

k i

h h

h h h h h h h

h h h r

r r

r

r r r r

r r

giá trị bằng r h k'h i'.

3.Phân tích khả năng ứng dụng của phơng pháp

Xét về phơng pháp phân tích tơng quan chúng ta dễ nhận thấy bài toán nàythực chất là bài toán kiểm định giả thiết trị bình sai của chênh cao thu đợc từnhững chu kỳ đo là bằng nhau, có nghĩa là ta coi

' 1

Xét về mặt toán học theo bài toán 11 ở tài liệu tham khảo [1], thì bài toán này

sẽ đợc thực hiện với giả thiết các sai số trung phơng trọng số đơn vị của lới bìnhsai (m0i) ở các chu kỳ là nh nhau (m01 = m02 = … và các công trình cầu lớn Đến nay công tác đo = m0m), lúc đó chúng ta tạo nêntrị trung bình của chênh cao sau bình sai, với chênh cao hi ta có:





' ' '

ij

ij

h

ij h i

P

h P h

Từ kết quả này để kiểm định giả thiết

Q S

i

R i

A

Q m

Q mr S

S F

1

2 2

A n h h Q

1

2 '

i

h h Q

1 1

2 '

Nếu trị thực tế của đại lợng F ký hiệu là (fp) nhỏ hơn hoặc bằng trị tới hạn,thì ta chấp nhận giả thiết trên là đúng Ngợc lại sẽ có một trong các chênh caokhông ổn định Rõ ràng trong phơng pháp phân tích tơng quan trình bày ở tàiliệu tham khảo [2], ngời ta cha lu ý đến trị tới hạn của việc kiểm tra độ ổn định

và khi tính trị trung bình cũng cha thể hiện đợc ảnh hởng của trọng số (ở đây làsai số trung phơng của chênh cao sau bình sai) đến trị trung bình h i Việc tìmtrị đo ổn định nhất thông qua các hệ số tơng quan điều kiện là cha thật hợp lý,

đặc biệt chúng có khối lợng tính toán lớn Lại cần có một số lợng chu kỳ đo đủlớn (trên 8 chu kỳ) mới có thể thực hiện đợc, vì vậy việc phân tích độ ổn địnhcủa các mốc đo lún mất đi tính thời sự của nó Do đó phơng pháp này chủ yếu

đợc dùng trong nghiên cứu khoa học

2.2.2 Phơng pháp Kostekhel

1 Cơ sở lý thuyết

Phơng pháp Kostekhel dựa trên nguyên tắc độ cao không đổi của mốc ổn định.Sau khi lới độ cao đợc bình sai theo phơng pháp tự do, sự thay đổi chênh cao củacùng đoạn đo trong lới ở các chu kỳ khác nhau chủ yếu do các mốc bị lún gây nên.

2 Nội dung phơng pháp

Trên cơ sở đó phơng pháp Kostekhel giả định về sự ổn định của một mốc

có nội dung đợc trình bày sau đây

Lần lợt chọn các mốc độ cao trong lới làm điểm khởi tính, bình sai lới theophơng pháp bình sai lới tự do và tính hiệu chênh (2.13) cho tất cả các trị bìnhsai các chênh cao ứng với từng chu kỳ Mốc nào đợc chọn làm điểm gốc khởitính độ cao có:

Để đặc trng cho độ ổn định tuyệt đối, trong chu kỳ quan trắc (j) và chu kỳ

đầu, đối với mỗi mốc độ cao (K) ngời ta tính

' ' '

Kl Kj

H  

 (2.15)Trong đó '

K

H

 là sự biến đổi độ cao của

điểm (K) ở chu kỳ (j) so với chu kỳ đầu (l)

Sai số giới hạn của sự biến đổi độ cao này đợc chọn là:

] [ 2

0k Q h

m

S 

 (2.16)Trong công thức (2.16) k là hệ số nhân và thờng nhận giá trị (k = 2 3), m0

là sai số trung phơng trọng số đơn vị và là đại lợng cho trớc với từng cấp hạng

l-ới, còn Q h là trọng số đảo tơng đơng của tuyến đo cao trong lới.

Điểm độ cao (K) đợc coi là ổn định, khi thỏa mãn điều kiện

K

K  S

' (2.17)