LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 2 1.1.KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 2 1.1.1. Chuyển dịch công trình 2 1.1.2. Biến dạng công trình 2 Hình 1.1. Thí nghiệm biến dạng 2 1.1.3. Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình 3 a. Nhóm nguyên nhân liên quan đến điều kiện tự nhiên 3 1.1.4. Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình 3 a.Mục đích của quan trắc 3 Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được tiến hành theo phương án kĩ thuật nhằm: 3 b.Nguyên tắc thực hiện công tác quan trắc 3 1.2.LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO LÚN CÔNG TRÌNH 4 1.2.1.Lưới khống chế cơ sở 4 Hình1.2. Sơ đồ lưới trong quan trắc lún công trình 5 1.2.2. Lưới quan trắc 5 1.2.3. Yêu cầu độ chính xác của các cấp lưới khống chế đo lún 6 Độ lún của 1 điểm được tính bằng hiệu độ cao các điểm đó trong 2 chu kỳ quan trắc: 6 s= Hj Hi(1.1) 6 Tổng quát,khi lưới xây dựng từ 2 bậcthì sai số bậc thứ i được tính theo công thức: 6 1.3. MỐC KHỐNG CHẾ 7 1.3.1. Kết cấu mốc 7 Hình 1.3. Mốc chuyển dịch ngang 7 Hình 1.4.Sự phân bố các mốc khống cơ sở 8 1.4. CÔNG TÁC ĐO ĐẠC 9 1.4.1. Lựa chọn phương pháp đo 9 1.4.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật khi áp dụng phương pháp thuỷ chuẩn chính xác 9 b. Phương pháp thuỷ chuẩn hình học hạng II 10 Bảng 1. Các chỉ tiêu kỷ thuật đo cao hình học trong quan trắc lún công trình 10 1.4.3 Phương pháp thuỷ chuẩn điện tử 11 1.5. BÌNH SAI LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO 11 1.5.1. Bình sai lưới cơ sở 11 a. Lựa chọn ẩn số 11 b. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh 11 Hình 1.5.Dạng phương trình số hiệu chỉnh 11 c. Lập hệ phương trình chuẩn 12 d.Tính trị bình sai 13 e. Đánh giá độ chính xác 13 1.5.2. Bình sai lưới quan trắc 14 CHƯƠNG 2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 16 2.1. TIÊU CHUẨN ỔN ĐỊNH CỦA CÁC MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 16 2.1.1. Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi độ cao của các mốc 16 2.1.2. Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc 16 2.1.3. Tiêu chuẩn ổn định dựa vào độ chính xác cần thiết quan trắc lún 17 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CÁC MỐC LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 18 2.2.1. Phương pháp tương quan 18 a. Hệ số tương quan từng cặp chênh cao 19 b. Hệ số tương quan điều kiện 19 2.2.2. Phương pháp Kostekhel 21 a. Cơ sở lý thuyết 21 b. Nội dung phương pháp 21 2.2.3. Phương pháp Trernhikov 23 a. Cơ sở lý thuyết 23 Bước 1: 24 Bước 2: 25 Bước 3: 25 Bước 4: 25 2.2.3. Dựa trên bài toán bình sai 26 Hình 2.1. Giao diện phần mềm DP Survey 2.8 28 Hình 2.2. Bình sai lưới chu kỳ đầu tiên 28 Hình 2.3. Đánh giá độ ổn định của mốc khống chế cơ sở 29 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM 30 3.1. Giới thiệu về khu thực nghiệm 30 Hình 3.1: Trụ sở Tổng công ty thương mại Hà Nội 30 3.2. Xử lý số liệu thực nghiệm 31 Hình 3.2. Sơ đồ lưới của các mốc khống chế 32 3.2.1.Theo phương pháp Trernhicov 32 Bảng 2. Độ cao các mốc khống chế cơ sở sau khi bình sai 32 Bảng 3. Tính số hiệu chỉnh và độ cao bình sai của các mốc 33 3.2.3 Theo phương pháp Kostekhel 34 Bảng 4. Chênh cao bình sai trong các chu kỳ 34 Bảng 5. Kết quả tính vi và vv 35 Bảng 6. Độ cao Hj, ∆Hj và ∆Sj của các mốc trong các chu kỳ 36 2.3.3. Phương pháp đánh giá dựa trên thuật toán bình sai lưới tự do (sử dụng phần mềm DP Survey 2.8) 37 2.3.4. Tính toán trên Excel 41 2.3.4.1. Bình sai lưới khống chế cơ sở chu kỳ 1 41 Bảng 7. Chênh cao đo và trọng số 41 Bảng 8. Độ cao gần đúng của các điểm 41 Bảng 9. Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 41 Bảng 10. Bảng số hạng tự do L 41 Bảng 11. Bảng tính trọng số P 41 Bảng 12. Bảng ma trận R=ATPA 41 Bảng 13.Bảng ma trận b=ATPL 42 Bảng 14. Bảng ma trận C 42 Bảng 15. Bảng ma trận nghịch đảo R~ 42 Bảng 16. Nghiệm X 42 Bảng 17. Vector số hiệu chỉnh VT 42 Bảng 18. Độ cao các điểm sau bình sai 43 Bảng 19. Chênh cao đo và trọng số 43 Bảng 20.Độ cao gần đúng của các điểm 43 Bảng 21.Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 43 Bảng 22.Bảng số hạng tự do L 43 Bảng 23.Bảng tính trọng số P 44 Bảng 24. Bảng tính ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn N 44 Bảng 25. Bảng ma trận R=ATPA 44 Bảng 26. Bảng ma trận b=ATPL 44 Bảng27. Bảng ma trận C 44 Bảng 28. Bảng ma trận nghịch đảo R~ 45 Bảng 29. Nghiệm X 45 Bảng 30. Vector hiệu chỉnh VT 45 Bảng 31. Độ cao các điểm sau bình sai 45 Bảng 32. Chênh cao đo và trọng số 46 Bảng 33. Độ cao gần đúng của các điểm 46 Bảng 34. Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 46 Bảng 35. Bảng số hạng tự do L 46 Bảng 36. Bảng tính trong số P 47 Bảng 37. Bảng ma trận R=ATPA 47 Bảng 38. Bảng ma trận b=ATPL 47 Bảng39.Bảng ma trận C 47 Bảng 40. Bảng ma trận nghịch đảo R~ 47 Bảng 41. Nghiệm X 48 Bảng 42. Độ cao các điểm sau bình sai 48 Bảng 43. Bảng ma trận C1 48 Bảng 44. Bảng ma trận nghịch đảoR~ 48 Bảng 45. Ma trận nghiệm X 49 Bảng 46. Độ cao các điểm sau bình sai 49 Bảng 47. Vector hiệu chỉnh VT 49 Bảng 48. Chênh cao đo và trọng số 49 Bảng 49. Độ cao gần đúng của các điểm 50 Bảng 50. Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 50 Bảng 51. Bảng số hạng tự do L 50 Bảng 52. Bảng tính trong số P 50 Bảng 53. Bảng ma trận R=ATPA 51 Bảng 54. Bảng ma trận b=ATPL 51 Bảng 55. Bảng ma trận C 51 Bảng 56. Bảng ma trận nghịch đảo 51 Bảng 57. Nghiệm X 51 Bảng 58. Độ cao các điểm sau bình sai 51 Bảng 59. Bảng ma trận C1 52 Bảng 60. Bảng ma trận nghịch đảoR~ 52 Bảng 61. Ma trận nghiệm X 52 Bảng 62. Độ cao các điểm sau bình sai 52 Bảng 63. Vector hiệu chỉnh 53 3.3. So sánh kết quả tính toán 53 Bảng 64. So sánh kết quả tính toán theo 4cách 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 1.Kết luận 54 2.Kiến nghị: 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
Trang 1MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 2
1.1.KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 2
1.1.1 Chuyển dịch công trình 2
1.1.2 Biến dạng công trình 2
Hình 1.1 Thí nghiệm biến dạng 2
1.1.3 Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình 3
a Nhóm nguyên nhân liên quan đến điều kiện tự nhiên 3
1.1.4 Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình 3
a.Mục đích của quan trắc 3
Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được tiến hành theo phương án kĩ thuật nhằm: 3
b.Nguyên tắc thực hiện công tác quan trắc 3
1.2.LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO LÚN CÔNG TRÌNH 4
1.2.1.Lưới khống chế cơ sở 4
Hình1.2 Sơ đồ lưới trong quan trắc lún công trình 5
1.2.2 Lưới quan trắc 5
1.2.3 Yêu cầu độ chính xác của các cấp lưới khống chế đo lún 6
Độ lún của 1 điểm được tính bằng hiệu độ cao các điểm đó trong 2 chu kỳ quan trắc: 6
s= Hj−Hi(1.1) 6
Tổng quát,khi lưới xây dựng từ 2 bậcthì sai số bậc thứ i được tính theo công thức: 6
1.3 MỐC KHỐNG CHẾ 7
1.3.1 Kết cấu mốc 7
Hình 1.3 Mốc chuyển dịch ngang 7
Hình 1.4.Sự phân bố các mốc khống cơ sở 8
1.4 CÔNG TÁC ĐO ĐẠC 9
1.4.1 Lựa chọn phương pháp đo 9
1.4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi áp dụng phương pháp thuỷ chuẩn chính xác 9
Trang 2b Phương pháp thuỷ chuẩn hình học hạng II 10
Bảng 1 Các chỉ tiêu kỷ thuật đo cao hình học trong quan trắc lún công trình 10
1.4.3 Phương pháp thuỷ chuẩn điện tử 11
1.5 BÌNH SAI LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO 11
1.5.1 Bình sai lưới cơ sở 11
a Lựa chọn ẩn số 11
b Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh 11
Hình 1.5.Dạng phương trình số hiệu chỉnh 11
c Lập hệ phương trình chuẩn 12
d.Tính trị bình sai 13
e Đánh giá độ chính xác 13
1.5.2 Bình sai lưới quan trắc 14
CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 16
2.1 TIÊU CHUẨN ỔN ĐỊNH CỦA CÁC MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 16
2.1.1 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi độ cao của các mốc 16
2.1.2 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc 16
2.1.3 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào độ chính xác cần thiết quan trắc lún 17
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CÁC MỐC LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 18
2.2.1 Phương pháp tương quan 18
a Hệ số tương quan từng cặp chênh cao 19
b Hệ số tương quan điều kiện 19
2.2.2 Phương pháp Kostekhel 21
a Cơ sở lý thuyết 21
b Nội dung phương pháp 21
2.2.3 Phương pháp Trernhikov 23
a Cơ sở lý thuyết 23
Bước 1: 24
Bước 2: 25
Trang 3Bước 3: 25
Bước 4: 25
2.2.3 Dựa trên bài toán bình sai 26
Hình 2.1 Giao diện phần mềm DP Survey 2.8 28
Hình 2.2 Bình sai lưới chu kỳ đầu tiên 28
Hình 2.3 Đánh giá độ ổn định của mốc khống chế cơ sở 29
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM 30
3.1 Giới thiệu về khu thực nghiệm 30
Hình 3.1: Trụ sở Tổng công ty thương mại Hà Nội 30
3.2 Xử lý số liệu thực nghiệm 31
Hình 3.2 Sơ đồ lưới của các mốc khống chế 32
3.2.1.Theo phương pháp Trernhicov 32
Bảng 2 Độ cao các mốc khống chế cơ sở sau khi bình sai 32
Bảng 3 Tính số hiệu chỉnh và độ cao bình sai của các mốc 33
3.2.3 Theo phương pháp Kostekhel 34
Bảng 4 Chênh cao bình sai trong các chu kỳ 34
Bảng 5 Kết quả tính v i và vv 35
Bảng 6 Độ cao H j , ∆H j và ∆S j của các mốc trong các chu kỳ 36
2.3.3 Phương pháp đánh giá dựa trên thuật toán bình sai lưới tự do (sử dụng phần mềm DP Survey 2.8) .37
2.3.4 Tính toán trên Excel 41
2.3.4.1 Bình sai lưới khống chế cơ sở chu kỳ 1 41
Bảng 7 Chênh cao đo và trọng số 41
Bảng 8 Độ cao gần đúng của các điểm 41
Bảng 9 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 41
Bảng 10 Bảng số hạng tự do L 41
Bảng 11 Bảng tính trọng số P 41
Bảng 12 Bảng ma trận R=ATPA 41
Bảng 13.Bảng ma trận b= ATPL 42
Trang 4Bảng 14 Bảng ma trận C 42
Bảng 15 Bảng ma trận nghịch đảo R 42
Bảng 16 Nghiệm X 42
Bảng 17 Vector số hiệu chỉnh VT 42
Bảng 18 Độ cao các điểm sau bình sai 43
Bảng 19 Chênh cao đo và trọng số 43
Bảng 20.Độ cao gần đúng của các điểm 43
Bảng 21.Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 43
Bảng 22.Bảng số hạng tự do L 43
Bảng 23.Bảng tính trọng số P 44
Bảng 24 Bảng tính ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn N 44
Bảng 25 Bảng ma trận R=ATPA 44
Bảng 26 Bảng ma trận b= ATPL 44
Bảng27 Bảng ma trận C 44
Bảng 28 Bảng ma trận nghịch đảo R 45
Bảng 29 Nghiệm X 45
Bảng 30 Vector hiệu chỉnh VT 45
Bảng 31 Độ cao các điểm sau bình sai 45
Bảng 32 Chênh cao đo và trọng số 46
Bảng 33 Độ cao gần đúng của các điểm 46
Bảng 34 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 46
Bảng 35 Bảng số hạng tự do L 46
Bảng 36 Bảng tính trong số P 47
Bảng 37 Bảng ma trận R=ATPA 47
Bảng 38 Bảng ma trận b= ATPL 47
Bảng39.Bảng ma trận C 47
Bảng 40 Bảng ma trận nghịch đảo R 47
Bảng 41 Nghiệm X 48
Bảng 42 Độ cao các điểm sau bình sai 48
Trang 5Bảng 43 Bảng ma trận C1 48
Bảng 44 Bảng ma trận nghịch đảoR 48
Bảng 45 Ma trận nghiệm X 49
Bảng 46 Độ cao các điểm sau bình sai 49
Bảng 47 Vector hiệu chỉnh VT 49
Bảng 48 Chênh cao đo và trọng số 49
Bảng 49 Độ cao gần đúng của các điểm 50
Bảng 50 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 50
Bảng 51 Bảng số hạng tự do L 50
Bảng 52 Bảng tính trong số P 50
Bảng 53 Bảng ma trận R=ATPA 51
Bảng 54 Bảng ma trận b= ATPL 51
Bảng 55 Bảng ma trận C 51
Bảng 56 Bảng ma trận nghịch đảo 51
Bảng 57 Nghiệm X 51
Bảng 58 Độ cao các điểm sau bình sai 51
Bảng 59 Bảng ma trận C1 52
Bảng 60 Bảng ma trận nghịch đảoR 52
Bảng 61 Ma trận nghiệm X 52
Bảng 62 Độ cao các điểm sau bình sai 52
Bảng 63 Vector hiệu chỉnh 53
3.3 So sánh kết quả tính toán 53
Bảng 64 So sánh kết quả tính toán theo 4cách 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54
1.Kết luận 54
2.Kiến nghị: 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
DANH MỤC HÌNH
Trang 6LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 2
1.1.KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 2
1.1.1 Chuyển dịch công trình 2
1.1.2 Biến dạng công trình 2
Hình 1.1 Thí nghiệm biến dạng 2
1.1.3 Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình 3
a Nhóm nguyên nhân liên quan đến điều kiện tự nhiên 3
1.1.4 Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình 3
a.Mục đích của quan trắc 3
Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được tiến hành theo phương án kĩ thuật nhằm: 3
b.Nguyên tắc thực hiện công tác quan trắc 3
1.2.LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO LÚN CÔNG TRÌNH 4
1.2.1.Lưới khống chế cơ sở 4
Hình1.2 Sơ đồ lưới trong quan trắc lún công trình 5
1.2.2 Lưới quan trắc 5
1.2.3 Yêu cầu độ chính xác của các cấp lưới khống chế đo lún 6
Độ lún của 1 điểm được tính bằng hiệu độ cao các điểm đó trong 2 chu kỳ quan trắc: 6
s= Hj−Hi(1.1) 6
Tổng quát,khi lưới xây dựng từ 2 bậcthì sai số bậc thứ i được tính theo công thức: 6
1.3 MỐC KHỐNG CHẾ 7
1.3.1 Kết cấu mốc 7
Hình 1.3 Mốc chuyển dịch ngang 7
Hình 1.4.Sự phân bố các mốc khống cơ sở 8
1.4 CÔNG TÁC ĐO ĐẠC 9
1.4.1 Lựa chọn phương pháp đo 9
1.4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi áp dụng phương pháp thuỷ chuẩn chính xác 9
Trang 7b Phương pháp thuỷ chuẩn hình học hạng II 10
Bảng 1 Các chỉ tiêu kỷ thuật đo cao hình học trong quan trắc lún công trình 10
1.4.3 Phương pháp thuỷ chuẩn điện tử 11
1.5 BÌNH SAI LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO 11
1.5.1 Bình sai lưới cơ sở 11
a Lựa chọn ẩn số 11
b Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh 11
Hình 1.5.Dạng phương trình số hiệu chỉnh 11
c Lập hệ phương trình chuẩn 12
d.Tính trị bình sai 13
e Đánh giá độ chính xác 13
1.5.2 Bình sai lưới quan trắc 14
CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 16
2.1 TIÊU CHUẨN ỔN ĐỊNH CỦA CÁC MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 16
2.1.1 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi độ cao của các mốc 16
2.1.2 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc 16
2.1.3 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào độ chính xác cần thiết quan trắc lún 17
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CÁC MỐC LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 18
2.2.1 Phương pháp tương quan 18
a Hệ số tương quan từng cặp chênh cao 19
b Hệ số tương quan điều kiện 19
2.2.2 Phương pháp Kostekhel 21
a Cơ sở lý thuyết 21
b Nội dung phương pháp 21
2.2.3 Phương pháp Trernhikov 23
a Cơ sở lý thuyết 23
Bước 1: 24
Bước 2: 25
Trang 8Bước 3: 25
Bước 4: 25
2.2.3 Dựa trên bài toán bình sai 26
Hình 2.1 Giao diện phần mềm DP Survey 2.8 28
Hình 2.2 Bình sai lưới chu kỳ đầu tiên 28
Hình 2.3 Đánh giá độ ổn định của mốc khống chế cơ sở 29
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM 30
3.1 Giới thiệu về khu thực nghiệm 30
Hình 3.1: Trụ sở Tổng công ty thương mại Hà Nội 30
3.2 Xử lý số liệu thực nghiệm 31
Hình 3.2 Sơ đồ lưới của các mốc khống chế 32
3.2.1.Theo phương pháp Trernhicov 32
Bảng 2 Độ cao các mốc khống chế cơ sở sau khi bình sai 32
Bảng 3 Tính số hiệu chỉnh và độ cao bình sai của các mốc 33
3.2.3 Theo phương pháp Kostekhel 34
Bảng 4 Chênh cao bình sai trong các chu kỳ 34
Bảng 5 Kết quả tính v i và vv 35
Bảng 6 Độ cao H j , ∆H j và ∆S j của các mốc trong các chu kỳ 36
2.3.3 Phương pháp đánh giá dựa trên thuật toán bình sai lưới tự do (sử dụng phần mềm DP Survey 2.8) .37
2.3.4 Tính toán trên Excel 41
2.3.4.1 Bình sai lưới khống chế cơ sở chu kỳ 1 41
Bảng 7 Chênh cao đo và trọng số 41
Bảng 8 Độ cao gần đúng của các điểm 41
Bảng 9 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 41
Bảng 10 Bảng số hạng tự do L 41
Bảng 11 Bảng tính trọng số P 41
Bảng 12 Bảng ma trận R=ATPA 41
Bảng 13.Bảng ma trận b= ATPL 42
Trang 9Bảng 14 Bảng ma trận C 42
Bảng 15 Bảng ma trận nghịch đảo R 42
Bảng 16 Nghiệm X 42
Bảng 17 Vector số hiệu chỉnh VT 42
Bảng 18 Độ cao các điểm sau bình sai 43
Bảng 19 Chênh cao đo và trọng số 43
Bảng 20.Độ cao gần đúng của các điểm 43
Bảng 21.Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 43
Bảng 22.Bảng số hạng tự do L 43
Bảng 23.Bảng tính trọng số P 44
Bảng 24 Bảng tính ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn N 44
Bảng 25 Bảng ma trận R=ATPA 44
Bảng 26 Bảng ma trận b= ATPL 44
Bảng27 Bảng ma trận C 44
Bảng 28 Bảng ma trận nghịch đảo R 45
Bảng 29 Nghiệm X 45
Bảng 30 Vector hiệu chỉnh VT 45
Bảng 31 Độ cao các điểm sau bình sai 45
Bảng 32 Chênh cao đo và trọng số 46
Bảng 33 Độ cao gần đúng của các điểm 46
Bảng 34 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 46
Bảng 35 Bảng số hạng tự do L 46
Bảng 36 Bảng tính trong số P 47
Bảng 37 Bảng ma trận R=ATPA 47
Bảng 38 Bảng ma trận b= ATPL 47
Bảng39.Bảng ma trận C 47
Bảng 40 Bảng ma trận nghịch đảo R 47
Bảng 41 Nghiệm X 48
Bảng 42 Độ cao các điểm sau bình sai 48
Trang 10Bảng 43 Bảng ma trận C1 48
Bảng 44 Bảng ma trận nghịch đảoR 48
Bảng 45 Ma trận nghiệm X 49
Bảng 46 Độ cao các điểm sau bình sai 49
Bảng 47 Vector hiệu chỉnh VT 49
Bảng 48 Chênh cao đo và trọng số 49
Bảng 49 Độ cao gần đúng của các điểm 50
Bảng 50 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 50
Bảng 51 Bảng số hạng tự do L 50
Bảng 52 Bảng tính trong số P 50
Bảng 53 Bảng ma trận R=ATPA 51
Bảng 54 Bảng ma trận b= ATPL 51
Bảng 55 Bảng ma trận C 51
Bảng 56 Bảng ma trận nghịch đảo 51
Bảng 57 Nghiệm X 51
Bảng 58 Độ cao các điểm sau bình sai 51
Bảng 59 Bảng ma trận C1 52
Bảng 60 Bảng ma trận nghịch đảoR 52
Bảng 61 Ma trận nghiệm X 52
Bảng 62 Độ cao các điểm sau bình sai 52
Bảng 63 Vector hiệu chỉnh 53
3.3 So sánh kết quả tính toán 53
Bảng 64 So sánh kết quả tính toán theo 4cách 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54
1.Kết luận 54
2.Kiến nghị: 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang 11LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 2
1.1.KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 2
1.1.1 Chuyển dịch công trình 2
1.1.2 Biến dạng công trình 2
Hình 1.1 Thí nghiệm biến dạng 2
1.1.3 Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình 3
a Nhóm nguyên nhân liên quan đến điều kiện tự nhiên 3
1.1.4 Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình 3
a.Mục đích của quan trắc 3
Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được tiến hành theo phương án kĩ thuật nhằm: 3
b.Nguyên tắc thực hiện công tác quan trắc 3
1.2.LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO LÚN CÔNG TRÌNH 4
1.2.1.Lưới khống chế cơ sở 4
Hình1.2 Sơ đồ lưới trong quan trắc lún công trình 5
1.2.2 Lưới quan trắc 5
1.2.3 Yêu cầu độ chính xác của các cấp lưới khống chế đo lún 6
Độ lún của 1 điểm được tính bằng hiệu độ cao các điểm đó trong 2 chu kỳ quan trắc: 6
s= Hj−Hi(1.1) 6
Tổng quát,khi lưới xây dựng từ 2 bậcthì sai số bậc thứ i được tính theo công thức: 6
1.3 MỐC KHỐNG CHẾ 7
1.3.1 Kết cấu mốc 7
Hình 1.3 Mốc chuyển dịch ngang 7
Hình 1.4.Sự phân bố các mốc khống cơ sở 8
1.4 CÔNG TÁC ĐO ĐẠC 9
1.4.1 Lựa chọn phương pháp đo 9
1.4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi áp dụng phương pháp thuỷ chuẩn chính xác 9
b Phương pháp thuỷ chuẩn hình học hạng II 10
Bảng 1 Các chỉ tiêu kỷ thuật đo cao hình học trong quan trắc lún công trình 10
Trang 121.4.3 Phương pháp thuỷ chuẩn điện tử 11
1.5 BÌNH SAI LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO 11
1.5.1 Bình sai lưới cơ sở 11
a Lựa chọn ẩn số 11
b Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh 11
Hình 1.5.Dạng phương trình số hiệu chỉnh 11
c Lập hệ phương trình chuẩn 12
d.Tính trị bình sai 13
e Đánh giá độ chính xác 13
1.5.2 Bình sai lưới quan trắc 14
CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 16
2.1 TIÊU CHUẨN ỔN ĐỊNH CỦA CÁC MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 16
2.1.1 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi độ cao của các mốc 16
2.1.2 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc 16
2.1.3 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào độ chính xác cần thiết quan trắc lún 17
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CÁC MỐC LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 18
2.2.1 Phương pháp tương quan 18
a Hệ số tương quan từng cặp chênh cao 19
b Hệ số tương quan điều kiện 19
2.2.2 Phương pháp Kostekhel 21
a Cơ sở lý thuyết 21
b Nội dung phương pháp 21
2.2.3 Phương pháp Trernhikov 23
a Cơ sở lý thuyết 23
Bước 1: 24
Bước 2: 25
Bước 3: 25
Bước 4: 25
Trang 132.2.3 Dựa trên bài toán bình sai 26
Hình 2.1 Giao diện phần mềm DP Survey 2.8 28
Hình 2.2 Bình sai lưới chu kỳ đầu tiên 28
Hình 2.3 Đánh giá độ ổn định của mốc khống chế cơ sở 29
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM 30
3.1 Giới thiệu về khu thực nghiệm 30
Hình 3.1: Trụ sở Tổng công ty thương mại Hà Nội 30
3.2 Xử lý số liệu thực nghiệm 31
Hình 3.2 Sơ đồ lưới của các mốc khống chế 32
3.2.1.Theo phương pháp Trernhicov 32
Bảng 2 Độ cao các mốc khống chế cơ sở sau khi bình sai 32
Bảng 3 Tính số hiệu chỉnh và độ cao bình sai của các mốc 33
3.2.3 Theo phương pháp Kostekhel 34
Bảng 4 Chênh cao bình sai trong các chu kỳ 34
Bảng 5 Kết quả tính v i và vv 35
Bảng 6 Độ cao H j , ∆H j và ∆S j của các mốc trong các chu kỳ 36
2.3.3 Phương pháp đánh giá dựa trên thuật toán bình sai lưới tự do (sử dụng phần mềm DP Survey 2.8) .37
2.3.4 Tính toán trên Excel 41
2.3.4.1 Bình sai lưới khống chế cơ sở chu kỳ 1 41
Bảng 7 Chênh cao đo và trọng số 41
Bảng 8 Độ cao gần đúng của các điểm 41
Bảng 9 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 41
Bảng 10 Bảng số hạng tự do L 41
Bảng 11 Bảng tính trọng số P 41
Bảng 12 Bảng ma trận R=ATPA 41
Bảng 13.Bảng ma trận b= ATPL 42
Bảng 14 Bảng ma trận C 42
Bảng 15 Bảng ma trận nghịch đảo R 42
Trang 14Bảng 16 Nghiệm X 42
Bảng 17 Vector số hiệu chỉnh VT 42
Bảng 18 Độ cao các điểm sau bình sai 43
Bảng 19 Chênh cao đo và trọng số 43
Bảng 20.Độ cao gần đúng của các điểm 43
Bảng 21.Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 43
Bảng 22.Bảng số hạng tự do L 43
Bảng 23.Bảng tính trọng số P 44
Bảng 24 Bảng tính ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn N 44
Bảng 25 Bảng ma trận R=ATPA 44
Bảng 26 Bảng ma trận b= ATPL 44
Bảng27 Bảng ma trận C 44
Bảng 28 Bảng ma trận nghịch đảo R 45
Bảng 29 Nghiệm X 45
Bảng 30 Vector hiệu chỉnh VT 45
Bảng 31 Độ cao các điểm sau bình sai 45
Bảng 32 Chênh cao đo và trọng số 46
Bảng 33 Độ cao gần đúng của các điểm 46
Bảng 34 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 46
Bảng 35 Bảng số hạng tự do L 46
Bảng 36 Bảng tính trong số P 47
Bảng 37 Bảng ma trận R=ATPA 47
Bảng 38 Bảng ma trận b= ATPL 47
Bảng39.Bảng ma trận C 47
Bảng 40 Bảng ma trận nghịch đảo R 47
Bảng 41 Nghiệm X 48
Bảng 42 Độ cao các điểm sau bình sai 48
Bảng 43 Bảng ma trận C1 48
Bảng 44 Bảng ma trận nghịch đảoR 48
Trang 15Bảng 45 Ma trận nghiệm X 49
Bảng 46 Độ cao các điểm sau bình sai 49
Bảng 47 Vector hiệu chỉnh VT 49
Bảng 48 Chênh cao đo và trọng số 49
Bảng 49 Độ cao gần đúng của các điểm 50
Bảng 50 Bảng ma trận số hiệu chỉnh A 50
Bảng 51 Bảng số hạng tự do L 50
Bảng 52 Bảng tính trong số P 50
Bảng 53 Bảng ma trận R=ATPA 51
Bảng 54 Bảng ma trận b= ATPL 51
Bảng 55 Bảng ma trận C 51
Bảng 56 Bảng ma trận nghịch đảo 51
Bảng 57 Nghiệm X 51
Bảng 58 Độ cao các điểm sau bình sai 51
Bảng 59 Bảng ma trận C1 52
Bảng 60 Bảng ma trận nghịch đảoR 52
Bảng 61 Ma trận nghiệm X 52
Bảng 62 Độ cao các điểm sau bình sai 52
Bảng 63 Vector hiệu chỉnh 53
3.3 So sánh kết quả tính toán 53
Bảng 64 So sánh kết quả tính toán theo 4cách 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54
1.Kết luận 54
2.Kiến nghị: 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
Trang 17LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế, Nhà nước cùng vớicác nhà đầu tư trong và ngoài nước đã và đang đầu tư xây dựng rất nhiều công trìnhlớn có quy mô hiện đại như: nhà máy xi măng, các công trình nhà cao tầng, nhàmáy thủy điện, các công trình cầu…để thi công được các công trình này đều phảitiến hành công tác trắc địa Một trong những công tác quan trọng được tiến hànhngay từ khi đặt nền móng công trình và được thực hiện trong suốt quá trình khaithác sử dụng và vận hành công trình đó chính là công tác quan trắc chuyển dịchbiến dạng công trình Các kết quả quan trắc biến dạng cho phép đánh giá mức độ ổnđịnh và an toàn của công trình giúp cho người chủ quản có kế hoạch tu tạo, bảodưỡng và ngăn chặn những hậu quả xấu có thể xảy ra đối với công trình
Nhận thức được tầm quan trọng của việc đánh giá độ ổn định của mốc khốngchế cơ sở trong quan trắc lún công trình nên khi được giao đồ án tốt nghiệp tôi đã
chọn đề tài "Khảo sát một số phương pháp đánh giá độ ổn định của mốc khống chế cơ sở trong quan trắc lún công trình"
Nội dung đồ án bao gồm ba chương:
Chương 1 Tổng quan về quá trình chuyển dịch biến dạng công trình
Chương 2 Một số phương pháp đánh giá độ ổn định mốc khống chế cơ sởtrong quan trắc biến dạng công trình
Chương 3 Thực nghiệm
Do trình độ và thời qian còn hạn chế nên cuốn đồ án không thể tránh khỏinhững thiếu sót Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của Thầy, Cô giáocùng các bạn đồng nghiệp để cuốn đồ án được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Thầy, Cô trong khoa Trắc Địa Bản
Đồ cùng các bạn đồng nghiệp, đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của Cô Th.S Lê ThịNhung trong suốt quá trình làm đồ án
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội tháng 9 năm 2015
Trang 18CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG
CÔNG TRÌNH 1.1.KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH
1.1.1 Chuyển dịch công trình
Chuyển dịch công trình trong không gian là sự thay đổi vị trí công trình theothời gian và được chia làm 2 loại: chuyển dịch thẳng đứng và chuyển dịch ngang.Chuyển dịch theo phương thẳng đứng được gọi là độ trồi lún (theo chiềuxuống dưới gọi là lún và hướng lên trên gọi là trồi).Chuyển dịch trong mặt phẳngngang gọi là chuyển dịch ngang
1.1.2 Biến dạng công trình
Biến dạng công trình là sự thay đổi về hình dạng và kích thước của công trìnhtrong không gian và diễn ra theo thời gian.Đây là kết quả tất yếu của sự chuyển dịchkhông đều giữa các bộ phận của công trình thường gặp là các hiện tượng congvênh,vặn xoắn,rạn nứt của công trình
Hình 1.1 Thí nghiệm biến dạng
Nếu như tình trạng chuyển dịch và biến dạng vượt quá giới hạn cho phép thìkhông những ảnh hưởng tới quá trình thi công xây dựng mà còn gây hậu quả to lớntới quá trình sử dụng công trình Do đó quan trắc chuyển dịch và biến dạng côngtrình có ý nghĩa sâu sắc về mặt kinh tế
Trang 191.1.3 Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình
Các công trình bị chuyển dịch và biến dạng do rất nhiều nguyên nhân gây ra,trong đó có 2 nhóm nguyên nhân chủ yếu:
a Nhóm nguyên nhân liên quan đến điều kiện tự nhiên
• Sự lún trượt của các lớp đất đá.
• Sự thay đổi của điều kiện thuỷ văn,thời tiết và khí hậu.
• Sự thay đổi tính chất của các lớp đất đá nền và các hoạt động địa chất công
trình,địa chất thuỷ văn
b Nhóm nguyên nhân liên quan đến quá trình xây dựng và vận hành công trình
• Do sự thay đổi tải trọng của công trình.
• Do sự thay đổi áp lực lên công trình do quá trình xây trên.
• Do sự thi công xây dựng các công trình ngầm dưới nền móng công trình.
• Do những sai sót trong quá trình khảo sát địa chất.
1.1.4 Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình
a.Mục đích của quan trắc
Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được tiến hành theophương án kĩ thuật nhằm:
• Thứ nhất: xác định các giá trị độ lún,độ chuyển dịch của công trình trên cơ
sở đó đánh giá được mức độ ổn định của công trình
• Thứ hai: xác định các thông số cần thiết về độ ổn định của công trình,làmchính xác thêm cho các số liệu đặc trưng cho tính chất cơ lý của nền đất, dùng làm
số liệu kiểm tra việc tính toán và thiết kế công trình
Từ đó tìm ra nguyên nhân và quy luật chuyển dịch và biến dạng,đồng thời đưa
ra các phương án phòng và chống lại các tai biến có thể xảy ra
b.Nguyên tắc thực hiện công tác quan trắc
Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng tuân thủ 4 nguyên tắc sau:
• Chuyển dịch và biến dạng công trình diễn ra theo thời gian nên để xác địnhđược các thông số này cần phải đo ở nhiều thời điểm,mỗi thời điểm được gọi là mộtchu kỳ,chu kỳ đầu tiên được gọi là chu kỳ “0”
Trang 20• Chuyển dịch và biến dạng cần được so sánh với một đối tượng khác đượcxem là ổn định.Đối tượng được xem là ổn định có thể là công trình liền kề ổn địnhhoặc các mốc khống chế có độ ổn định cao.
• Chuyển dịch và biến dạng công trình thường có trị số nhỏ và diễn ra rất chậmtheo thời gian nên để phát hiện được cần phải có phương pháp và phương tiện độchính xác cao
• Trong mỗi chu kỳ quan trắc việc tính toán xử lý số liệu phải được thực hiệntrong cùng một hệ thống tọa độ,độ cao chọn từ chu kỳ đầu,chỉ bình sai lưới quantrắc sau khi đã phân tích độ ổn định của các mốc lưới khống chế cơ sở
1.2.LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO LÚN CÔNG TRÌNH
Để đảm bảo cho tính chặt chẽ và độ chính xác cần thiết cho xác định độ caocần thành lập một mạng lưới liên kết các mốc cơ sở và các mốc quan trắc trong một
hệ thống thống nhất.Như vậy, lưới khống chế đo lún được thành lập với 2 cấp lưới:
• Lưới khống chế cấp cơ sở
• Lưới khống chế cấp quan trắc
1.2.1.Lưới khống chế cơ sở
Lưới bao gồm các tuyến đo chênh cao liên kết toàn bộ các điểm mốc độ cao cơ
sở, các mốc này được đặt cách công trình một khoảng không xa nhưng phải đảmbảo tính ổn định cao.Mạng lưới này được thành lập và đo trong từng chu kỳ quantrắc nhằm:
• Kiểm tra đánh giá độ ổn định của các mốc cơ sở
• Xác định một hệ thống độ cao cơ sở thống nhất trong tất cả các chu kỳ đo.Thông thường sơ đồ lưới được thiết kế trên bản vẽ mặt bằng công trình sau khi
đã khảo sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế ngoài thực địa.Vị trí đặt và kết cấu mốckhống chế cơ sở cần được lựa chọn cẩn thận sao cho mốc được bảo toàn lâu dàithuận lợi cho việc đo nối đến công trình,đặc biệt cần chú ý bảo đảm sự ổn định củacác mốc trong suốt quá trình quan trắc
Trên sơ đồ thiết kế lưới có ghi rõ tên mốc và vạch các tuyến đo,ghi rõ sốlượng trạm đo và chiều dài dự kiến mỗi tuyến Trong điều kiện cho phép nên taothành các vòng khép kín để dễ dàng cho việc kiểm tra chất lượng đo đạc và tínhchặt chẽ của lưới
Trang 21Để xác định cấp hạng đo và hạn sai cho phép cần thực hiện ước tính độ chínhxác của lưới,có thể xác định sai số đo chênh cao trên một trạm máy hoặc trên 1 kmchiều dài tuyến.So sánh số liệu ước tính này với quy phạm để xác định cấp hạng đophù hợp.Thực tế, quan trắc lún các công trình ở Việt Nam và một số nước cho thấylưới khống chế cơ sở thường có độ chính xác tương đương thuỷ chuẩn hạng I,II nhànước.
Lưới khống chế cơ sở được xây dựng thường có ít nhất 3 điểm,từng cụm 3điểm hoặc lưới đo cao dày đặc có cấu trúc hình dạng cơ bản gồm 3 điểm
4 1
Các mốc quan trắc bố trí trên các phần chịu lực của công trình và cao hơn mặtbằng móng khoảng 0.5m.Bố trí dày đặc tại nơi dự kiến lún xảy ra nhiều nhất vàthuận lợi cho việc quan trắc đo đạc
Cả lưới cơ sở và quan trắc tạo thành hệ thống độ cao thống nhất, có sự liên hệchặt chẽ với nhau và đo đạc đồng thời trong mỗi chu kỳ,giúp cho việc phân tíchkiểm tra độ ổn định các mốc cơ sở
Trang 221.2.3 Yêu cầu độ chính xác của các cấp lưới khống chế đo lún
Bằng việc ước tính độ chính xác của lưới thiết kế ta có thể biết được đối vớimỗi phương án thiết kế đã chọn thì cần phải tiến hành đo đạc lưới cơ sở và quantrắc theo tiêu chuẩn tương ứng
Độ lún của 1 điểm được tính bằng hiệu độ cao các điểm đó trong 2 chu kỳquan trắc:
Trong đó mHo, mKC, mQT là sai số tổng hợp, sai số độ cao điểm khống chế cơ sở
và sai số độ cao điểm quan trắc
Tổng quát,khi lưới xây dựng từ 2 bậcthì sai số bậc thứ i được tính theo côngthức:
m i=k i−1 m H
√1+k2 (1.7)
Trên cơ sở đó,sai số của các cấp lưới trong quan trắc lún được tính như sau:
Trang 23*Đối với lưới khống chế cơ sở: m KC= m Ho
√1+ k2(1.8)
* Đối với lưới quan trắc: m QT= m Ho
√1+k2 k(1.9)Dựa vào công thức (1.8) và (1.9) và số liệu về yêu cầu về độ chính xác quantrắc để xác định sai số trung phương độ cao điểm mốc yếu nhất đối với từng bậclưới dựa vào các công thức:
Mốc khống chế cơ sở được sử dụng để xác định hệ độ cao cơ sở trong suốt quátrình quan trắc, do đó yêu cầu cơ bản đối với các mốc cơ sở là phải có sự ổn định,không bị trồi lún hoặc chuyển dịch Vì vậy, mốc khống chế cơ sở phải có kết cấuthích hợp, được đặt ở ngoài phạm vi ảnh hưởng của độ lún công trình hoặc đặt ởtầng đất cứng.Mốc quan trắc được gắn cố định vào công trình tại các vị trí đặc trưngcho 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 tượng quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể được
Trang 24thiết kế theo một trong ba loại là mốc chôn sâu, mốc chôn nông và mốc gắn tườnghoặc gắn nền Xây dựng hệ thống mốc cơ sở có đủ độ ổn định cần thiết trong quantrắc độ lún cũng như chuyển dịch ngang công trình là công việc phức tạp, có ýnghĩa quyết định đến chất lượng và độ tin cậy của kết quả cuối cùng.
Mốc chôn sâu có thể được đặt gần đối tượng quan trắc, nhưng đáy mốc phảiđạt được độ sâu ở dưới giới hạn lún của lớp đất nền công trình, tốt nhất là đến tầng
đá gốc, tuy vậy trong nhiều trường 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 được căng bằng lực kéothì phải tính đến cả số hiệu chỉnh do việc đàn hồi của mốc Trong thực tế sản xuấtthường sử dụng hai kiểu mốc chôn sâu điển hình là mốc chôn sâu lõi đơn và mốcchôn sâu lõi kép
1.3.2 Phân bố mốc
Các mốc cơ sở được đặt tại những vị trí bên ngoài phạm vi ảnh hưởng lún củacông trình (cách không dưới 1.5 lần chiều cao công trình quan trắc), tuy nhiên cũngkhông nên đặt mốc ở quá xa đối tượng quan trắc nhằm hạn chế ảnh hưởng tích luỹcủa sai số đo nối độ cao
Để có điều kiện kiểm tra, nâng cao độ tin cậy của lưới khống chế thì đối vớimỗi công trình quan trắc cần xây dựng không dưới ba mốc khống chế độ cao cơ sở
Hệ thống mốc cơ sở có thể được phân bố thành từng cụm, các mốc trong cụm cáchnhau khoảng (15 ÷50m) để có thể đo nối được từ một trạm đo
Hình 1.4.Sự phân bố các mốc khống cơ sở
Trang 25Cách phân bố thứ hai là đặt mốc rải đều xung quanh công trình Trongtrường hợp này, tại mỗi chu kỳ quan trắc các mốc được đo nối tạo thành một mạnglưới độ cao với mục đích kiểm tra, đánh giá độ ổn định của các mốc trong lưới.
1.4 CÔNG TÁC ĐO ĐẠC
1.4.1 Lựa chọn phương pháp đo
Chúng ta đã biết rằng có nhiều phương phápđo để xác định độ cao điểm nhưphương pháp đo cao lượng giác, phương pháp thuỷ chuẩn hình học, phương phápthuỷ tĩnh… Vì vậy, tuỳ theo điều kiện cụ thể mà ta áp dụng phương pháp đo chophù hợp Do đặc thù của hệ thống các điểm của các cấp lưới khống chế độ cao trongkhảo sát biến dạng thẳng đứng (thường được bố trí trên mặt đất) nên phương pháp
đo cao hình học chính xác (cụ thể là phương pháp đo cao từ giữa) được sử dụngrộng rãi nhất Nguyên lý của phương pháp đo cao này là dựa vào tia ngắm ngangcủa máy thuỷ chuẩn chính xác và mia chính xác (mia invar) để xác định chênh caogiữa các điểm trên bề mặt Trái Đất Chính vì dựa trên nguyên lý đơn giản đó màphương pháp thuỷ chuẩn hình học chính xác chỉ đòi hỏi thiết bị đơn giản, chươngtrình đo cũng đơn giản, xử lý kết quả đo dể dàng và có thể kiểm tra sơ bộ kết quả đongay ngoài thực địa Tuy nhiên phương pháp đo cao này cũng như hầu hết các côngtác trắc địa ngoại nghiệp khác điều bị ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh như địahình chật hẹp, tia ngắm không thông hướng, thời tiết không thuận lợi … Vì vậy, khitiến hành đo đạc cần lưu ý chọn nơi đặt máy có nền đất cứng, chọn thời gian đo saocho có thể giản tối đa ảnh hưởng của chiết quang đến kết quả đo
1.4.2 Các chỉ tiêu kỹ thuật khi áp dụng phương pháp thuỷ chuẩn chính xác
Sau đây chúng tôi hệ thống một số yêu cầu cơ bản về các chỉ tiêu kỷ thuật củalưới độ cao hạng I, II Nhà nước trong công tác đo đạc lưới khống chế quan trắcthẳng đứng bằng phương pháp thuỷ chuẩn hình học
a Phương pháp thuỷ chuẩn hình học hạng I
Máy đo được 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)…, trong các loại máy này thì độ phóng đại ống kính yêu cầu từ 400X trởlên, giá trị khoảng chia trên mặt ống thuỷ dài không vượt quá 12’’/2 mm và giá trịvạch chia vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0.05 mm
Trang 26Các chỉ tiêu kỹ thuật trong phương pháp này bao gồm chiều dài tia ngắm đượcquy định từ (5 ÷50 m); Chiều cao tia ngắm lớn hơn 0.8m và nhỏ hơn 2.5m; Chênhlệch khoảng ngắm trước và khoảng ngắm sau tối đa 0.4m; Tích luỹ chênh lệchkhoảng ngắm trước và khoảng ngắm sau của một tuyến đo tối đa là 2m và giới hạnsai số khép vòng là f(I)h=± 0.3√n (mm) với n là số trạm máy trong tuyến đo cao.
b Phương pháp thuỷ chuẩn hình học hạng II
Ngoài những máy dùng cho lưới hạng I kể trên còn có thể sử dụng loại máyH2, NAK2, hoặc máy cân bằng tự động KONi-007 … với độ phóng đại ống kínhyêu cầu từ (30X÷ 40X), giá trị khoảng chia trên ống thuỷ dài không vượt 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 phương pháp này cũng bao gồm chiềudài tia ngắm được quy định từ (5 ÷ 50m); chiều cao tia ngắm là (0.5÷2.5m); chênhlệch khoảng ngắm trước và khoảng ngắm sau của một tuyến đo tối đa là (3-4m)vàsai số khép vòng là f(II)h=±0.5√n (mm) với n là số trạm máy trong tuyến đo
Như vậy, để đảm bảo các yêu cầu kỷ thuật của phương pháp đo cao hình họchạng I, II Nhà nước 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 được dùng làmia invar có giá trị khoảng chia vạch là (0.5 - 1.0cm), trên mia có gắn bọt thuỷ tròn
để giúp cho việc dựng mia được thẳng đứng Trước khi đo phải kiểm nghiệm máy
và dụng cụ đo, bảo quản máy trong thời gian đo Một điều cần lưu ý là phải tuân thủquy 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 T
T
1 Chiều dài tia ngắm (m) ≤ 25m ≤ 25m ≤ 40m
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 ≤ 0.3√nmm ≤ 0.5√nmm ≤ 1.0√nmm
5 Sai số khép tuyến giới 0.3√nmm 1.0√nmm 2.0√nmm
Trang 27hạn fh/gh (n - số trạm đo)
Trang 281.4.3 Phương pháp thuỷ chuẩn điện tử
Phương pháp thủy chuẩn điện tử là một phương pháp mới, hiện nay tuy nóchưa được áp dụng nhiều trong thực tế sản xuất.Tuy nhiên, đây là một phương phápđầy triển vọng, trong thời gian tới nó sẽ trở thành một phương pháp chủ đạo đượcứng dụng để tiến hành đo đạc
1.5 BÌNH SAI LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO
1.5.1 Bình sai lưới cơ sở
Nhìn chung, lưới khống chế độ cao cơ sở được bố trí dưới dạng một lưới tự
do, nên sau khi lấy trị trung bình của đo đi, đo về (cả chênh cao và số trạm đo),kiểmtra chất lượng kết quả đo, chúng ta sử dụng một trong các phương pháp bình sailưới độ cao tự do để bình sai các dạng lưới cụ thể Một trong các phương pháp đóđược chúng tôi sử dụng để tính toán là phương pháp Hermet Mittermayer Nội dungcủa phương pháp này gồm các bước cơ bản sau:
a Lựa chọn ẩn số
Chọn điểm khởi tính và xác định trị gần đúng của các ẩn số Khi bình sai lưới
độ cao tự do theo phương pháp Hermet Mittermayer các ẩn số thường được chọn làtrị bình sai của độ cao tất cả các điểm của lưới Chọn trị khởi tính với một lưới trongmột chu kỳ đo có thể được tiến hành tuỳ ý nhưng độ cao gần đúng của điểm khởitính nên chọn phù hợp với điều kiện cụ thể địa hình Dựa vào độ cao gần đúng củađiểm khởi tính và các chênh cao đo ta xác định trị gần đúng của độ cao các điểmcòn lại (trị gần đúng của các ẩn số còn lại)
b Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh
Dựa trên theo nguyên tắc của phương pháp bình sai gián tiếp, nghĩa là ứngvới mỗi trị đo ta có một phương trình và khi ẩn số được chọn là trị bình sai độ caocác điểm, thì dạng của các phương trình số hiệu chỉnh có thể xẩy ra một trong batrường hợp sau:
Hình 1.5.Dạng phương trình số hiệu chỉnh
Trang 29Nếu có dạng tương ứng hình (a), phương trình số hiệu chỉnh sẽ là:
Vì lưới độ cao là lưới tự do nên việc xác định ma trận nghịch đảo N= A T PA
(có detN = 0) sẽ tiến hành theo các phương pháp khác nhau N-1 HermetMettermayer giải quyết bài toán trên theo nguyên tắc chia ma trận A thành hai matrận A=( A 1/ A 2),trong đó số hàng của ma trận A1, A2 bằng nhau và bằng số hàngcủa ma trận A (bằng trị đo n); số cột của ma trận A1 bằng số tri đo cần thiết
t=( p−d )=( p−1 )với p là số điểm độ cao của lưới và d là số khuyết Số cột của matrận A2 bằng số khuyết (d) và với lưới 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 hoàntoàn tùy ý, nên để đơn giản và tránh sự nhầm lẫn trong việc tính toán thông thườngnên chọn ma trận A1 là phần tử đầu ma trận A và đương nhiên cột còn lại của matrận A là ma trận A2.Tương ứng việc chia ma trận A thành hai ma trận A1, A2 thì matrận X cũng chia thành hai ma trận X1, X2 ở dạng cột Lưu ý là số hàng của ma trận
X1 bằng số trị đo cần thiết (t) và số hàng của ma trận X2 bằng số khuyết (d)
Trang 30+ Với trị đo ta sử dụng công thức: L=¿L+V´ ¿ (1.20)
Đối với lưới độ cao trị bình sai của trị đo chính là trị bình sai của chênh caođo
Trong đó ma trận V được tính từ phương trình (1.12)
+ Đánh giá độ chính xác của các ẩn số (mà với lưới độ cao tự do các ẩn số này
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 thức:
Q X=A0P−1A0T
=N0N11N0T (1.22)
- Tìm sai số trung phương của các ẩn theo công thức:
Trang 31+ Đánh giá độ chính xác của các đại lượng là hàm các ẩn số tiến hành theocông thức:
1.5.2 Bình sai lưới quan trắc
Để đảm bảo tính chặt chẽ của kết quả, lưới độ cao trong quan trắc lún côngtrình cần phải được bình sai chặt chẽ theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất Vớiứng dụng công nghệ tin học thì việc xử lý số liệu lưới quan trắc thường được thựchiện nhờ phần mềm chuyên dụng trên máy tính Hiện nay, hầu hết các phần mềmbình sai lưới trắc địa đều có thuật toán dựa trên cơ sở phương pháp bình sai giántiếp với quy trình tính toán như sau:
a.Chọn ẩn số
Chọn ẩn số là độ cao các điểm quan trắc lún, nếu đã xác định véctơ độ caogần đúng của các điểm lún thì ẩn số được chọn là số gia độ cao đối với những điểmđó
Trang 32c.Lập phương trình chuẩn
Trong đó: N= A T PA ; M=A T PL (1.29)
d.Giải hệ phương trình chuẩn
Hệ phương trình chuẩn được giả theo quy trình khử (khử Gauss hoặc khai căn)
và bao gồm hai bước: bước khử xuôi và bước tính nghiệm
Khi thực hiện khử xuôi trong thuật toán khai căn, hệ phương trình (1.29) đượcbiến đổi về dạng:
* Tính sai số trung phương độ cao:m H i=m0√Q ii (1.34)
* Tính sai số trung phương hiệu độ cao:m ∆ H ik=m0√P1∆ H ik (1.35)
* Trọng số đảo hiệu độ cao giữa hai điểm i, k được tính theo công thức:
1
P ∆ H i k=Q ii+Q kk−2 Qi k (1.36)
Trang 33CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG
CÔNG TRÌNH
2.1 TIÊU CHUẨN ỔN ĐỊNH CỦA CÁC MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ
2.1.1 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi độ cao của các mốc
Tiêu chuẩn này do A Kostekhel đề xuất và được xác định như sau:
∆ S j=t μ h√2[π h] (2.1)Trong đó: - ∆ S jlà giá trị giới hạn về sự thay đổi độ cao mốc cơ sở thứ j
- t là hệ số chuyển từ sai số trung phương sang sai số giới han, thường chọnbằng 2 hoặc 3
- μ hlà sai số trung phương chênh cao 1 trạm đo Giá trị này làμ h=±0,23mm,ứng với độ chính xác thủy chuẩn hạng I
- [π h]là trọng số đảo tương đương của tuyến đo cao
Tại thời điểm đang xét, mốc nào có trị số lún ∆ i vượt quá tiêu chuẩn sẽ đượcxem là không ổn định và ngược lại
2.1.2 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc
Tiêu chuẩn này do K Tarnovxki đề xuất và được xác định như sau:
∆ h g h=2 μtr√2n (2.2)Trong đó: - ∆ h g h là giá trị thay đổi chênh cao cho phép giữa các mốctrong 2 chu kỳ
- μ tr là sai số trung phương đo cao tại một trạm máy
- n là số lượng trạm máy trong tuyến giữa các mốc cơ sở
Tại thời điểm phân tích, tính các giá trị ∆ h ivà∆ h p, trong đó:
∆ h i=h n−h1là sự thay đổi chênh cao thứ I giữa chu kỳ n và chu kỳ đầu
∆ h p là sự thay đổi của chênh cao từ mốc gốc đến mốc cơ sở đang xét giữa chu
kỳ n so với chu kỳ đầu
Sau khi tính các trị số:
∆ h o i=∆ h i p−∑∆ h p
Trang 34Đặc trưng cho sự thay đổi độ cao từng mốc, đem so sánh với tiêu chuẩn để tìmmốc ổn định.
2.1.3 Tiêu chuẩn ổn định dựa vào độ chính xác cần thiết quan trắc lún
Tiêu chuẩn này được đề xuất xây dựng như sau:
m s2=m s 12 +m s 22 (2.4)Trong đó:
m slà độ chính xác cần thiết trong quan trắc lún công trình, giá trị này đượccho trước trong thiết kế kĩ thuật
m s 1vàm s 2 là thành phần ảnh hưởng của cấp lưới thứ nhất và cấp lưới thứ 2 đến
độ chính xác xác định lún (S) của công trình
n là số lượng bậc khống chế
K là hệ số giảm độ chính xác của các bậc lưới
δH h ilà sự thay đổi dộ cao mốc cơ sở thứ I giữa 2 chu kỳ
Trong trường hợp tổng quát, thành phần ảnh hưởng của mỗi cấp lưới đến độchính xác xác định lún công trình tính theo công thức:
√1+ K2(đối với lưới quan trắc) (2.7)
Do đó tiêu chuẩn ổn định của các mốc cơ sở là sự thay đổi độ cao của chúnggiữa 2 thời điểm so sánh cần thỏa mãn bất đẳng thức sau đây:
|δH H i|≤ t m s 1 (2.8)Hay:
|δH H i|≤ t m s
Với t là hệ số chuyển đổi từ sai số trung phương sang sai số giới hạn, thườngchọn t=2 ÷3
Trang 35Trong trường hợp (2.9) không thỏa mãn, ta nói điểm gốc đó không ổn định.
2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CÁC MỐC LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ
2.2.1 Phương pháp tương quan
Phương pháp phân tích tương quan dựa trên cơ sở các công cụ thống kê khi cómột tập hợp đủ lớn các số liệu đo kiểm tra lưới thủy chuẩn trong nhiều chu kỳ Sau
đó phân tích quan hệ giữa các trị bình sai của chênh cao để tìm ra mốc độ cao ổnđịnh
Từ số liệu đo của nhiều chu kỳ sau khi bình sai lưới độ cao cho từng chu kỳchúng ta có trị bình sai của chênh cao từng đoạn trong từng chu kỳ, kí hiệu làh´ij,trong đó chỉ số thứ nhất (i) đặc trưng cho chỉ số chênh cao (i=1 ÷ n) và chỉ số thứ hai(j) đặc trưng cho chu kỳ đo( j=1÷ m), sai số trung phương tương ứng của trị bình saicác chênh cao đo m´h ij (sai số này còn được gọi là sai số nội bộ trong từng chu kỳ).Nếu các mốc độ cao đầu và cuối của chênh cao h´ikhông thay đổi hoặc lún điềugiữa hai chu kỳ đo (j) và (k), thì trị bình sai của chênh cao h´i giữa hai chu kỳ đo (j)
và (k) phải bằng nhau (h´ij= ´h ik) Ngược lại ta nói rằng ít nhất một trong hai điểm độcao đầu và cuối của chênh cao h´i không ổn định trong khoảng thời gian giữa chu kỳ(j) và (k)
Dựa trên kết quả bình sai thu được người ta lần lượt tính trị trung bình của trịbình sai của từng chênh cao từ (m) chu kỳ đo:
v ij=0 (2.12)
Trang 36Do đó dựa vào các số hiệu chỉnh này chúng ta tính được sai số trung phươngcho trị trung bình các trị bình sai của chênh cao h´i từ (m) chu kỳ theo công thức:
Để xác định mốc độ cao ổn định chúng ta lần lượt tính các hệ số tươngquan.Sau đó tùy thuộc vào giá trị tính được của các hệ số tương quan và phụ thuộcvào đồ hình cụ thể ta sẽ xác định được mốc độ cao ổn định Quá trình trên tiến hànhtheo các bước
a Hệ số tương quan từng cặp chênh cao
Hệ số tương quan giữa hai chênh cao khác nhau h´i, h´k xác định theo công thức:
b Hệ số tương quan điều kiện
Hệ số chênh cao điều kiện giữa hai chênh cao h´i, h´k với giả thiết chênh cao thứ
ba h´u cố định được tính từ các hệ số tương quan từng cặp của ba chênh cao h´i, h´k, h´u