Ứng dụng thuật toán bình sai lưới tự do của mittermayer đánh giá độ ổn định mốc không chế cơ sở trong lưới quan trắc chuyển dịch công trình thủy điện tuyên quang

Phương pháp phân tích có nhiều điểm khác với trước đây, tập trung vào quá trình so sánh sự chuyên dịch của điểm khống chế cơ sở sau bình sai lưới tự do, góp phần phát triển lý thuyết xử

LUAN VAN THAC SI UNG DUNG THUAT TOAN BINH SAI LUOI TU DO CUA

MITTERMAYER DANH GIA DO ON DINH MOC KHONG CHE CO SO TRONG LUOI QUAN TRAC CHUYEN DICH CONG TRINH THUY

DIEN TUYEN QUANG NGUYEN VAN KHOE CHUYEN NGANH: KY THUAT TRAC DIA — BAN DO

NGUOI HUONG DAN KHOA HOC

TS DINH XUAN VINH

HA NOI, NAM 2017

CONG TRINH DUOC HOAN THANH TAI TRUONG DAI HOC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG HA NOI Cán bộ hướng dẫn chính: TS Dinh Xuan Vinh

Cán bộ chấm phản biện 1: TS Nguyễn Việt Hà

Cán bộ châm phản biện 2: TS Nguyễn Xuân Bắc

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HOI DONG CHAM LUAN VAN THAC SĨ TRUONG DAI HOC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG HA NOI

Ngay tháng năm 2017

hoàn toàn trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ

và pháp luận Việt Nam Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

Hà Nội, ngày thẳng năm 2017

TÁC GIÁ LUẬN VĂN

Nguyễn Văn Khỏe

ii

LOI CAM ON

Luan van duoc hoan thanh theo chuong trinh dao tao Cao hoc Khoa Trac dia ban dé, chuyên ngành Kỹ thuật trắc địa bản đồ, khóa l tại Trường Đại học Tài

nguyên và Môi trường Hà Nội

Đề thực hiện luận văn này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em xin được bày tỏ

lòng biết ơn sâu sắc tới TS Đinh Xuân Vinh, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện đề tai này

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng Đảo tạo cùng toàn thể các

thay, cô khoa Trắc địa - Ban dé, trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

đã tạo một môi trường tốt cho chúng em hoàn thành luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và các đồng nghiệp, những

người đã luôn bên tôi, khuyến khích, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi thực

hiện luận văn một cách tốt nhất

Tôi xin chân thành cảm ơn]

MUC LUC

09090 080709)0Ẽ77 5 ,Ô i

09009000 ii TÓM TẮT LUẬN VĂTN - << <6 << << 9 HH HH ngư xxx esesese ix

1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của dé tài -o << so << << se ssss<s 1

2 Mục tiêu của để tài s-s-cs se se se s93 S9 95919 385915 59591915 595995 50595585001550019 055 2

3 Phương pháp nghiÊn CỨU eee- << << 96 6 6 68999 9999999994.94.9996000860696596969688899999999999966 2

4 Nội dung nghiÊn CỨU oossss s56 99 9 9999 99966 6899999899999 949696666695688899699999999966 3

CHUONG 1 TONG QUAN DANH GIA DO ON DINH CUA MOC KHONG

CHE CO SO 5 1.1 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ NGHIÊN CUU VE DANH GIÁ ĐỘ ÔN ĐỊNH CỦA MỐC KHÔNG CHẾ CƠ SỞ - 2G 2221 1E 3 1511 137111211111 1111151111111 5 1.2 VAN ĐẼ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN . ¿ - c2 2 ecsczsrrkrrsrsreee 11

1.2.1 Xác định các vẫn để cần nghién CUU se ccsesesesesessccesesscecscesessveveverseeteesee 14 1.2.2 Nội dung nghiên cứu về quan trắc biễn dạng - + + +s+s+EsEsEerreei 15

1.23 Quan trắc và phân tích biến dạng tại Việt Nam -<<<<<<<<< s2 16 1.2.4 Phương pháp bình sai lưới tự do trong đánh giá điểm cơ sở ồn định tại Việt

)YöT0ï 8: 0-4411 17

1.2.5 Mục tiêu của để tài +: 2z S1 k1 E1 15111111511 111111 1111111111111 1111 cx 22

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI LƯỚI TỰ DO VÀ PHẦN TÍCH

?/959)6)0/:8)110) 069) 90022 Ề.Ề 24 2.1 TONG QUAN VE BAI TOAN BINH SAI LƯỚI TRẮC ĐỊA - 24

2.1.1 Lý thuyết thống kê và phương pháp bình phương nhỏ nhất 24 2.1.2 Bình sai lưới tự do trong quan trắc biễn dạng ¿2s s+x+x+x+x+e+escee 29

2.1.3 Nguyên lý bình sai lưới tự do khuyết hạng ¿2 6S +x+x+x+x+eeeeeesee 30

2.2 PHƯƠNG PHÁP MITTERMAYER GIẢI BÀI TOÁN BÌNH SAI TRẮC ĐỊA 34

2.2.1 Dùng ma trận nghịch đảo tông quát đề giải hệ phương trình tuyến tính 34 2.2.2 Nghiệm bình phương nhỏ nhất của hệ phương trình khuyết hạng 36

1V

2.2.3 Nghiệm chuẩn nhỏ nhất của phương trình chuẩn khuyết hạng 37 2.2.4 Ước tính độ chính xác - - << + s E E18 958 99551 55 E995 S991 951 9k4 4I

2.3 PHẦN TÍCH ĐỘ ÔN ĐỊNH DIEM GỐC XÉT BIÊN DẠNG 41

2.3.1 Thực hiện bình sai lưới tự do khuyết hạng . 5-2-2 5s +s+x+x+x+eeeeessee 41

2.3.2 Xác định điểm cơ sở không ồn định bang cực tiểu hóa chuẩn bậc nhất vector

dịch chuyển của chúng - - «+ xxx EEEEE19E5E1 11111 1111111111111 111 xee 46

2.3.3 Ước lượng và kiểm định thống kê điểm cơ sở không ổn định và điểm kiểm

n8: T7 49

CHUONG 3 UNG DUNG THUC NGHIEM TẠI CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN

/00442)9)0/.)0 02777 .Ô 52

3.1 KHAI QUAT KHU DO VA CO SO DU LIỆU 5-5 56s cs£sEsesEsesesesed 52

3.1.1 Khai quat Khu do cece ccccccscsescscsscsssscsssscsssscsssscsssesssssesessssesnssesssesssseeseeees 52 3.1.2 Co sO dit LGU oceceeccccccceccsccsescsesscsesscsesscsesscsssscstsecstsesscsnssessseesnssestsetenseeseeees 59

3.2 UNG DUNG THUAT TOAN MITTERMAYER VA BIEN DOI TRONG SO 61

3.2.1 Ung dụng thuật toán Mittemayer bình sai lưới độ cao tu do 61

3.22 Ứng dụng thuật toán Mittermayer bình sai lưới cơ sở đo cạnh thủy điện TUYEN QUANG 66 3.2.3 Tinh toan bién dang băng thuật toán biến đổi trọng sỐ - - 5 5s: S0

3.3 DANH GIA VA PHAN TICH KET QUẢ - - 6+6 £E£EeEeEsEsEsEsesesered 88 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGH]Ị[ .5-5-< << s se se << EsEseseEeEsEseseseseseseesesese 90

Bảng 3.2 Kết quả đo chú kỳ 2 SE E11 E1E111521111122 E1 61 Bảng 3.3 Kết quả đo chú kỳ 3 SE E11 E1E111121 1112211 61

Bang 3.4 Bảng số liệu đo (Chiều dài các tuyếnđo là như nhau) . 5-5-5: 62 Bảng 3.5 Kết quả bình sai - - - 6 111919 5E SE TT T111 1111111112111 65

Bảng 3.6 Số liệu đo chu kỳ .- SE SE ST E111 11112211 67

Bảng 3.7 Tọa độ các TP 67

Bảng 3.8 Hệ sóA và L của phương trình - <6 SE *E‡k+E£E£EeEeEeEererererees 68 Bang 0.1 Ma train N oe 68 Bang 3.10 Tinh ma tran N.N cccccccssssssssssssssccccscsscssssssssssssssscccccsssssssssssssssssssssssccscees 69 Bang 3.11 Ma tran M wu cccccccccsssssscssssssssscccsssssssssssssssssssscccccssccsssssssssssssssssssscscees 69 Bang 3.12 Tinh nghich dao [NN] .cccssssssssssccccscssssssssssssssssssssscccccssssssssssssssssssscsscees 69 Bang 3.13 Tìm nghịch đảo chuan nho nhat ctta NIM — sscccssssssssscssesssesesesssssssseees 70

00158080 /8ir7 0i: 07.0 ~ 70 Bang 3.15 Nghiệm phương TT1TH << << < << 6 6 668899 988999999999996996666666566688666966 71

Bang 3.16 Ma trận hiệp trọng số đảo Qxx e-<sscseseesescssEseseseseeseseseseseesesese 71

Bảng 3.17 Tọa độ cuối cùng tính ƯỢC ‹.‹ - «<< << < 66 96 6 68889 9988999999994.960969666666696968 71

Bảng 3.18 Số liệu đo chu kỳ 2 .-o-e<< <5 6 << << s39 S98 9S 9 9 6 4 4s se 72

Bảng 3.19 Tọa độ gần đúng của cácđiỂm -ss-sssc «ssssesesseEseeeeeseseses 72 Bảng 3.20 Hệ sốA và L của phương trÌnhh s-ss-ssse «se ssesesess se eseses 73 Bảng 3.21 Ma trận hệ phương trình chuẩn ÌN s-5-s-scs<ssesesesssssseseseseseseses 73 Bảng 3.22 Ma trận ÌNỈN co c << s s0 09000990.9 00000 06608889909909099949996000666666608600996 74 Bảng 3.23 Ma tran ÌM << << ss s6 6 99999.999.000 00 0666008099989900999499696000666666808600966 74 Bang 3.24 Ma tran( NN)” .cccccccsssssssssssssssscccccscsssssssssssssssssccccsssssssssssssssssssssssccscecs 74 Bảng 3.25 ma tram NIM — cccccssssssssssssssscccccsssssssssssssssssscccsssssssssssssssssssssssscsssessecs 75 Bảng 3.26 Nghiệm của phương trìnhX = Nm — A TTÌ , 555555555 s3 75 Bảng 0.2 Ma trận hiệp trọng sốđảo Á . <-<< << =sseseseseseseseseseseseseseee 75

Bảng 3.28 Tọa độ cuối cùng tính ƯỢC ‹.‹ - «<< << < 66 96 6 68889 9988999999994.960969666666696968 76

S6 1iSu do ChU Ky 3 ccrsscssssscscscscsssscscscscsssssssesssssssssssssssesscssssssssssssssssssseseees 76

Tọa độ gần đúng của các điỂm w.cscsscsssssssssssssssesssssssssssssssssessssssssssssessseees 77

Hệ số A và L của phương trÌnh ss-sscssssesesessssssssseseseseses 77

Ma trận hệ phương trình chuẩn ÌN s-s-scscs<ssesesesssssssssseseseseses 77

a tran NN 0 - 78 I/b8¡cš0 0 78

Ma trận (NÌN) ‹ << S5 0000.000090 0.0 0000060000009 909000000049660606666668 78

ý ¡y 8 0:0 79

Nghiệm của phương trình X = Nmì — Ậ TTÌ <5 5 55555595 79

ma trận hiệp trọng SỐ đảO QXXX -G- G5 hư ưu gu set 79 Tọa độ cuối cùng tính ƯỢC ‹.‹ - «<< << < 66 96 6 68889 9988999999994.960969666666696968 S0

Tổng hợp kết quả bình sai ba chu Kỳ < << sssescsesesesesessssessse 80 Kết quả lần tính lặp thứ nhấtt -s-<s-s << ssse se se se se se sseseses 82

Kết quả tính tốn vịng lặp lần thứ 2 .-e- 5 seo se eseseseseseseseses 84

Giá trị chuyển dịch xuất phát từ x «-sesesscssssessssessesessessesssse 86 KẾT qua tim Pú e-< 5s se 5< << EsEs SE EsEsESESEEsESESEE1 S524 4 3 5852 5s s908E 86

DANH MUC BANG

Hình 2.1 Biểu diễn các ước lượng trong lý thuyết thống kê 2s «se: 25

Hình 2.2 Lưới khống chế độ cao + ¿+ k+E+E#EEE+EEESESEEEEEEEEEEEEEEErkrkerererkrkd 33 Hình 2.3 Điểm cơ sở B dịch chuyển khiến cho các điểm kiểm tra biến dạng bị dịch

i0 NN:':: ố nen 41

Hình 2.4 Quy trình đánh giá độ ôn định điểm khống chế trắc địa 51

Hinh 3.1 Thuydién Tuyên Quang 2077 . S2 2222111111113 11111 eerree 56

Hình 3.2 Toàn cảnh nhìn từ hạ lưu cuỗi năm 2007 -cccccscvsrrvrrrrrrrred 57

Hình 3.3 Bản mặt bê tông thượng lưu đấp đá nện . - 5 + +e+e+esEsrsrerreee 57

Hình 3.4 Mốc khống chế cơ sở quan trắc chuyên dịch ngang đập thuỷ điện Tuyên 6) .ốốốố 59 Hình 3.5 Sơ đồ lưới trắc địa cơ sở thủy điện Tuyên Quang . -s se: 60 Hình 3.6 Mốc quan trắc chuyển dịch đập thủy điện Tuyên Quang 60

Hình 3.7 Sơ đồ lưới đo cao tự do -c:-cccccxt tre 61

Hinh 3.8 Đồ hình lưới cơ sở thủy điện Tuyên Quang - - 5-5 s+c+eseseerereei 66

Vill

DANH MUC HINH

Hình 2.1 Biểu diễn các ước lượng trong lý thuyết thống kê - 2 2s «se: 25 Hình 2.2 Lưới khống chế độ cao + 2+ + + EE+E+E#EEEEEEEEEEEESEEEErEEErkrkerrrerkred 33

Hình 2.3 Điểm cơ sở B dịch chuyển khiến cho các điểm kiểm tra bién dạng bị dịch

00 41

Hinh 2.4 Quy trinh danh gia d6 6n dinh diém khống chế trắc địa -. 51

Hinh 3.1 Thuydién Tuyên Quang 207 . Q0 S10 0011111 1111188333611 111111 errree 56

Hình 3.2 Toàn cảnh nhìn từ hạ lưu cuối năm 2007 ¿-©c+ccc>cvsrrvrrrrrrrred 57

Hình 3.3 Bản mặt bê tông thượng luu dap da nén ccc sesesseseseteeeteeeeees 57 Hình 3.4 Mốc khống chế cơ sở quan trắc chuyên dịch ngang đập thuỷ điện Tuyên 6) .ốốốố 59 Hình 3.5Sơ đồ lưới trắc địa cơ sở thủy điện Tuyên Quang - s se: 60 Hình 3.6 Méc quan trắc chuyển dịch đập thủy điện Tuyên Quang 60

Hình 3.7 Sơ đồ lưới đo cao tut dO eseesssesseessessneesneeseesscessccseeneecneeensceseeneeeneeenseenes 61

TOM TAT LUAN VAN

Ho và tên học viên: Nguyễn Văn Khỏe

Lớp: CHITĐ Khóa: l

Cán bộ hướng dẫn: TS Đinh xuân Vinh

Tên đề tài: Ứng dụng thuật toán bình sai lưới tự do của Miitermayer đánh

giá độ ôn định mốc không chế cơ sở trong lưới quan trắc chuyền dịch công trình thứy điện Tuyên Quang

1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài

Xuất phát từ đặc điểm của Việt Nam, một số mốc khống chế trắc địa được xây dựng trên nên địa hình có điều kiện địa chất không ốn định.Sau khi

xây dựng xong không được thường xuyên bảo dưỡng, dẫn tới bị chuyển dịch

và biến dạng so với điều kiện ban đâu.Tọa độ và độ cao có thê bị thay đôi một

lượng nhỏ, chưa kế tới những tác động có tính đột biến, làm mốc bị dịch

chuyền hoặc thay đối kết cấu

Các mốc khống chế trắc địa cơ sở dùng trong quan trắc biến dạng đập thủy điện được xây dựng vững chắc, nhưng mặc dù vậy vẫn bị chuyến dịch theo thời gian Dẫn tới kết quả quan trắc các điểm kiểm tra biến dạng trên thân đập thủy điện không phản ánh chính xác quá trình biễn dạng Việc đánh

giá mức độ ôn định của mốc khống chế cơ sở dé làm tiêu chí xác định mức độ

biến dạng của công trình thủy điện là việc làm thiết thực trong quá trình xây

dựng, vận hành và thiết kế công trình

Nếu cho rang một mốc cơ sở nào đó là ốn định, thì mặc nhiên toàn bộ

quá trình chuyên dịch, biến dạng của đôi tượng quan trắc sẽ phụ thuộc vào sự

an toàn của mốc đó Vì vậy các nhà khoa học trắc địa đã nghiên cứu và phát

triển các thuật toán bình sai lưới trắc địa tự do và thuật toán xác định điểm ỗn

định trong lưới tự do đã bình sai đó sau nhiều chu kỳ quan trắc

Đánh giá đúng quá trình biến dạng không chỉ đòi hỏi kỹ thuật quan trac tốt, mà còn yêu cầu phương pháp tính toán khoa học, trình tự tính toán chặt chẽ.Đó cũng là niềm tỉn của các kiến trúc sư, các kỹ sư thiết kế và xây dung công trình.Điều này hoàn toàn phụ thuộc vào các kỹ sư trắc địa công trình trong giai đoạn quan trắc biến dạng.Giai đoạn quan trắc này đánh giá tính ôn định của kết câu, tính vững bên và hiệu quả của giải pháp kiến trúc, cung cấp góc nhìn khách quan và khoa học cho công tác thiết kế công trình trong tương lai

Tại Việt Nam, các nhà khoa học trắc địa đã nghiên cứu và đề xuất giải

pháp đánh giá độ ôn định điểm khống chế cơ sở từ khoảng năm 1980 Đóng góp cho công tác này có Phan Văn Hiến, Hoàng Ngọc Hà,Trương Quang Hiếu, Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc, Nguyễn Quang Thắng, Phạm Doãn

Mau Trong đó, phải kế đến nhà khoa học Trần Khánh vì đã đề xuất giải pháp

đánh giá độ ổn định của điểm khống chế trắc địa cơ sở khi quan trắc biến dạng Tuy giải pháp đó chưa hoàn thiện và nghiên cứu tiếp theo để kiện toàn phương pháp

Liên quan tới phương pháp bình sai lưới tự do, có nhiều nhà khoa học đã

để xuất các thuật toán để giải Các nhà khoa học có đóng góp lớn như: Meissl,

Mittermayer, Pelzer, Wolf, Helmert

Dé tai nay tap trung phan tich dé 6n dinh cdc méc khống chế cơ sở trong quan trắc biến dạng Phương pháp phân tích có nhiều điểm khác với trước đây, tập trung vào quá trình so sánh sự chuyên dịch của điểm khống chế cơ sở sau bình sai lưới tự do, góp phần phát triển lý thuyết xử lý số liệuquan trắc chuyền dịch biến dạng công trình thủy điện.Đề tài cũng thực hiện nguyên lý

bình sai lưới trắc địa tự do của Mittermayer

2 Mục tiêu của dé tai

- Nghiên cứu tổng quan các phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do và phương pháp đánh giá độ ốn định của điểm khống chế cơ sở trắc địa trong quan trắc biên dạng

- Nghiên cứu phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do của Mittermayer Đây là một phương pháp mới chưa được giảng dạy trong các chương trình đại học của trường đại học Tài nguyên và Môi trường Hà nội

- Xây dựng thuật toán đánh giá độ ôn định của điểm không chế cơ sở qua các chu kỳ quan trắc chuyển dịch đập thủy điện theo nguyên lý lưới trắc địa tự do

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp kế thừa

+ Thu thập các tài liệu đã có, các tài liệu chuyên môn, đề tài khoa học có

liên quan đã được công bố cập nhật các thông tin mới trên mạng, kế thừa các thành quả có liên quan đến nội dung của luận văn

+ Phân tích nguồn dữ liệu thu thập được từ đó lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp

- Phương pháp đánh giá và khai thác công nghệ

+ Nhằm đánh giá, so sánh phương pháp nghiên cứu với các phương pháp thông thường khác

+ Nhăm nâng cao độ chính xác của thuật toán, xây dựng phương pháp khảo sát độ chính xác lưới quan trắc biến dạng công trình theo phương pháp

bình sai lưới trắc địa tự do phục vụ mục đích phân tích và xác định dịch

chuyến biến dạng công trình theo nguyên lý lưới trắc địa tự do

- Phương pháp tích hợp:

Xử lý số liệu và phân tích độ ôn định của lưới cơ sở theo trị đo Phân tích

và đánh giá chuyển dịch biến dạng công trình theo nguyên lý lưới cơ sở tương

đối, từ đó xác định chuyển dịch biến dạng công trinh đập thủy điện theo nguyên lý lưới trắc địa tự do

- Phương pháp chuyên gia

Xin ý kiến góp ý của giáo viên hướng dẫn, các nhà khoa học, các đồng nghiệp vê các nội dung trong luận văn

Xi

4 Noi dung nghién ciru

- Nghiên cứu tổng quan về công tác quan trắc biến dạng công trình thủy điện -Lập phương án thiết kế, xây dựng mô hình quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình theochu kỳ mức nước dâng trong hồ chứa để phân tích, đánh

giá, dự báo mức độ chuyển dịch của biến dạng công trình thủy điện

- Xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch biễn dạng công trình bằng phương pháp bình sai lưới tự do kinh điển và phương pháp bình sai lưới tự do của

Mittermayer

- Xây dựng thuật toán đánh giá độ ôn định điểm khống chế cơ sở theo các chu kỳ quan trắc So sánh kết quả giữa hai phương pháp đánh giá Rút ra ưu nhược điểm của từng phương pháp

5 Kết luận

Quá trình quan trắc biến dạng đã có một số nhận định về bién dạng của các mốc trắc địa này Nhăm đánh giá độ ồn định mốc cơ sở trắc địa một lần

nữa Chúng tôi đã tiễn hành xử lý lưới quan trắc theo phương pháp của

Mittermayer và thuật toán biến đổi trọng số, nhằm định vị (quan sát) các điểm

lưới từ trung tâm của nó Sau đó sử dụng phép chuyển ma trận và biến đổi

trọng SỐ lặp, tìm được gia tri chuyển dịch đã cực tiêu hóa

Các thuật toán sử dụng trong Luận văn đã được công bố trên nhiều sách tham khảo và các công trình khoa học đã được công nhận của thé gidi Do

vậy, kết quả là tường minh

Tính theo phương pháp mới, giá trị chuyên dịch lớn nhất là 2,2 mm Giá

trị 2.2 mm tương đương sai số đo lưới mặt bằng với các máy móc thiết bị hiện

có ở Việt Nam Do vậy, có thê kết luận: Lưới rắc địa cơ sở thủy điện Tuyên Quang được xây dựng trên nên đá gốc với chất lượng ôn định trong chu kỳ

quan trắc 2013 — 2014.

6 Kién nghi

Cần tiếp tục nghiên cứu phương pháp Mittermayer và thuật toán biến đối

trọng số với nhiều loại lưới trắc địa, tại nhiều khu vực hoặc công trình khác

nhau, nhằm tổng hợp được phương pháp phố quát đưa vào ứng dụng trong thực

té san xuat.

XIV

SUMMARY OF DISSERTATION Full name : Nguyen Van Khoe

Class :CHITD Course: Ï

Instructor : TS Dinh Xuan Vĩnh

Topic: Application of Mittermayer free grid adjustment algorithm to evaluate the stability of baseline unmodified in the monitoring network of Tuyen Quang hydropower plant

1 Scientific basis and practicality of the topic

Starting from the characteristics of Vietnam, some geodetic control landmark

was built on the topography with unstable geological conditions After the construction was not regularly maintained, leading to the shift and The coordinates

and altitude can be changed in small increments, not to mention the sudden changes,

shifts or changes in texture

The geodetic control bases used in hydroelectric dam deformation monitoring are firmly built, but are still shifted over time This leads to the results of observation of the deformation checkpoints on the hydroelectric dam body that do not accurately reflect the deformation process The assessment of the stability of the facility control threshold as a criterion for determining the degree of deformation of hydropower plants is a practical matter in the process of construction, operation and design of the facility

Assuming a certain landmark is stable, then the whole process of shifting, the deformation of the observation object will depend on the safety of the landmark Therefore, geodetic scientists have researched and developed algorithms for free geodetic alignment and the algorithm for defining the stability points in the adjusted free grid after several cycles of observation

Proper evaluation of the deformation process requires not only good monitoring techniques, but also requires scientific calculation methods, strict computational procedures That is also the belief of architects, engineers Design and construction of buildings This is entirely dependent on geodetic engineers working

in the deformation monitoring stage This monitoring phase evaluates the structural stability, durability and efficiency of architectural solutions, providing an objective and scientific perspective for future design work

In Vietnam, geodetic scientists have been studying and proposing solutions to assess the stability of grassroots control points since around 1980 Contributing to this work were Phan Van Hien, Hoang Ngoc Ha, Truong Quang Hieu, Tran Khanh, Nguyen Quang Phuc, Nguyen Quang Thang, Pham Doan Mau In particular, it must mention the scientist Tran Khanh for proposing solutions to assess the stability of the geodetic point control base when the deformation monitoring Although the solution is not complete and further research to strengthen the method

In relation to the free grid differential method, many scientists have proposed algorithms to solve the problem Contributing scientists include: Meliss},

Mittermayer, Pelzer, Wolf, Helmert

This topic focuses on the stability analysis of baseline constraints in deformation monitoring The analytical approach is different from the previous, focusing on the comparison process of the control point of the base after the free grid differential, contributing to the development of the theory of data manipulation hydroelectric projects The project also implements Muittermayer's principle of geodetic tracking

2 Objectives of the project

- An overview of methods of geodetic screening and the method of assessing the stability of geodesy base control points in deformation monitoring

- Research on Mittermayer's geodetic screening method This is a new method not taught in university programs of Hanoi University of Natural Resources and Environment

- Develop an algorithm for assessing the stability of the grassroots control points through the monitoring cycles of hydropower dams according to the principles of the free-geodesy grid

XVI

3 Research methodology

- Integrated method of inheritance

+ Gathering existing documents, professional documents, relevant scientific topics have been published, updated the new information on the network, inherit the achievements related to the content of the thesis

+ Analyze the source of data collected and then select appropriate research methods

- Method of evaluation and exploitation of technology

+ To evaluate, compare research methods with other conventional methods + In order to improve the accuracy of the algorithm, the method of measuring the deformation of the deformation monitoring grid using the method of free geodetic alignment method is used to analyze and determine the deformation shift Works according to the principles of free geodetic grid

- Integration method:

Data processing and stability analysis of the base grid according to measured values Analyze and evaluate deformation shifting according to the principle of relative net, from which to determine the transformation of hydropower dams according to the principles of free geodesy

- Professional solution

Ask for feedback from instructors, scientists, colleagues on the content of the

thesis

4 Research content

- An overview of monitoring the deformation of hydropower projects

- Designing and constructing a monitoring model for shifting the deformation

of works according to the period of water level rise in reservoirs to analyze, evaluate and forecast the level of shifting of hydroelectric power plant deformation

- Deformation monitoring data conversion by Mittermayer free grid method and Mittermayer free grid adjustment method

- Develop an algorithm for assessing the stability of the control point according to the monitoring cycles Compare the results between the two evaluation methods Draw out advantages and disadvantages of each method

5 Conclude

Deformation monitoring has some observations on the deformation of these landmark To assess the stability of landmark landmark again We have implemented Mittermayer's monitoring grid and scalar weighting algorithms to locate grid points from its center Then use the matrix transformation and the iteration weights to find the minimized shift value

The algorithms used in the thesis have been published in numerous reference

books and scientific works of the world Thus, the result is explicit

Calculated according to the new method, the maximum transfer value is 2.2

mm A value of 2.2 mm is equal to the net measurement error with the existing machines in Vietnam Therefore, it can be concluded that the geodesic net of Tuyen Quang hydropower plant is built on the original rock foundation with stable quality

in the observation period 2013 - 2014

6 Recommendations

Mittermayer methods and weighted-weighted algorithms should be further investigated in a variety of geodesic matrices, in a variety of areas or structures, to incorporate universal methods of application into actual production

MO DAU

1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài

Xuất phát từ đặc điểm của Việt Nam, một số mốc khống chế trắc địa được xây

dựng trên nên địa hình có điều kiện địa chất không ốn định.Sau khi xây dựng xong

không được thường xuyên bảo dưỡng, dẫn tới bị chuyển dịch và biến dạng so với

điều kiện ban đâu.Tọa độ và độ cao có thể bị thay đối một lượng nhỏ, chưa kế tới

những tác động có tính đột biến, làm mốc bị dịch chuyển hoặc thay đổi kết cấu

Các mốc khống chế trắc địa cơ sở dùng trong quan trắc biến dạng đập thủy

điện được xây dựng vững chắc, nhưng mặc dù vậy vẫn bị chuyển dịch theo thời

gian Dẫn tới kết quả quan trắc các điểm kiểm tra biến dạng trên thân đập thủy điện

không phản ánh chính xác quá trình biến dạng Việc đánh giá mức độ ồn định của

mốc khống chế cơ sở để làm tiêu chí xác định mức độ biến dạng của công trình thủy

điện là việc làm thiết thực trong quá trình xây dựng vận hành và thiết kế công trình

Nếu cho rằng một mốc cơ sở nào đó là ốn định, thì mặc nhiên toàn bộ quá trình chuyền dịch, biễn dạng của đối tượng quan trắc sẽ phụ thuộc vảo sự an toàn của mốc đó Vì vậy các nhà khoa học trắc địa đã nghiên cứu và phát triển các thuật toán bình sai lưới trắc địa tự do và thuật toán xác định điểm ổn định trong lưới tự do

đã bình sai đó sau nhiều chu kỳ quan trắc

Đánh giá đúng quá trình biến dạng không chỉ đòi hỏi kỹ thuật quan trắc tốt,

mả còn yêu cầu phương pháp tính toán khoa học, trình tự tính toán chặt chẽ.Đó cũng là niềm tin của các kiến trúc sư, các kỹ sư thiết kế và xây dựng công trình.Điều này hoàn toàn phụ thuộc vào các kỹ sư trắc địa công trình trong giai đoạn quan trắc biễn dạng.Giai đoạn quan trắc nảy đánh giá tính ốn định của kết cấu, tính vững bên và hiệu quả của giải pháp kiến trúc, cung cấp góc nhìn khách quan và khoa học cho công tác thiết kế công trình trong tương lai

Trên thế giới đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu đề tải này, có thể kế

đến các nhà khoa học như: Adam Chrzanowsk, Y.Q.Chen, J.M.Secord, A Szosfak,

Walter M Welsch, Otto Heunecke, Huang Sheng Xiang, Yin Hui, Jiang Zheng Cac nhà khoa học đã dé xuất nhiều giải pháp, nhiều kỹ thuật và các thuật toán cơ sở

Tại Việt Nam, các nhà khoa học trắc địa đã nghiên cứu và để xuất giải pháp đánh giá độ ôn định điểm khống chế cơ sở từ khoảng năm 1980 Đóng góp cho công tác này có Phan Văn Hiến, Hoàng Ngọc Hà ,Trương Quang Hiếu, Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc, Nguyễn Quang Thắng, Phạm Doãn Mậu Trong đó, phải kể

đến nhà khoa học Tran Khánh vì đã đề xuất giải pháp đánh giá độ ốn định của điểm

khống chế trắc địa cơ sở khi quan trắc biến dạng Tuy giải pháp đó chưa hoàn thiện

và nghiên cứu tiếp theo để kiện toàn phương pháp

Liên quan tới phương pháp bình sai lưới tự do có nhiều nhà khoa hoc da dé

xuất các thuật toán để giải Các nhà khoa học có đóng góp lớn như: Meissl,

Mittermayer, Pelzer, Wolf, Helmert

Đề tài nàytập trung phân tích độ ốn định các mốc khống chế cơ sở trong quan trac bién dang Phuong pháp phân tích có nhiều điểm khác với trước đây, tập trung vào quá trình so sánh sự chuyển dịch của điểm khống chế cơ sở sau bình sai lưới tự

do, gop phan phát triển lý thuyết xử lý số liệuquan trắc chuyển dịch biến dạng công trình thủy điện.Đề tài cũng thực hiện nguyên lý bình sai lưới trắc địa tự do của Mittermayer

2 Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu tổng quan các phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do và phương pháp đánh giá độ ôn định của điểm khống chế cơ sở trắc địa trong quan trắc biến dạng

- Nghiên cứuphương pháp bình sai lưới trắc địa tự do của Mittermayer Đây là một phương pháp mới chưa được giảng dạy trong các chương trình đại học của trường đại học Tài nguyên và Môi trường Hà nội

- Xây dựng thuật toán đánh giá độ ôn định của điểm khống chế cơ sở qua các chu kỳ quan trắc chuyển dịch đập thủy điện theo nguyên lý lưới trắc địa tự do

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tông hợp kế thừa

+ Thu thập các tài liệu đã có, các tài liệu chuyên môn, đề tài khoa học có liên

quan đã được công bố, cập nhật các thông tin mới trên mạng, kế thừa các thành quả

có liên quan đến nội dung của luận văn

+ Phân tích nguồn dữ liệu thu thập được từ đó lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp

- Phương pháp đánh giá và khai thắc công nghệ

+ Nhằm đánh giá, so sánh phương pháp nghiên cứu với các phương pháp thông thường khác

+ Nhăm nâng cao độ chính xác của thuật toán, xây dựng phương pháp khảo sát độ chính xác lưới quan trắc biễn dạng công trình theo phương pháp bình sai lưới

trắc địa tự do phục vụ mục đích phân tích và xác định dịch chuyển biến dạng công

trình theo nguyên lý lưới trắc địa tự do

- Phương pháp tích họp:

Xử lý số liệu và phân tích độ ôn định của lưới cơ sở theo trị đo Phân tích và

đánh giá chuyển dịch biến dạng công trình theonguyên lý lưới cơ sở tương đối, từ

đó xác định chuyển dịch biến dạng công trinh đập thủy điện theo nguyên lý lưới trắc

dia tu do

- Phương pháp chuyên gia

Xin ý kiến góp ý của giáo viên hướng dẫn, các nhà khoa học, các đồng nghiệp về các nội dung trong luận văn

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về công tác quan trắc biến dạng công trình thủy điện

- Lập phương án thiết kế, xây dựng mô hình quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình theochu kỳ mức nước dâng trong hồ chứa để phân tích, đánh giá, dự báo

mức độ chuyển dịch của biến dạng công trình thủy điện

- Xử lý số liệu quan trắc chuyền dịch biến dạng công trình bằng phương pháp bình sai lưới tự do kinh điển và phương pháp bình sai lưới tự do của Mittermayer

của từng phương pháp

Nội dung nghiên cứu gồm 3 chương:

Chương 1 Tổng quan đánh giá độ Ôn định của mốc không chế cơ sở

Chương 2 Phương pháp Bình sai lưới tự do và phân tích độ ổn định điểm gốc

Chương 3 Ứng dụng thực nghiệm tại công trình thủy điện Tuyên Quang

CHUONG 1 TONG QUAN DANH GIA BO ON DINH CUA

MOC KHONG CHE CO SO

1.1 CAC CONG TRINH DA NGHIEN CUU VE DANH GIA DO ON DINH

CUA MOC KHONG CHE CO SO

Trận động đất ở California gây thiệt hại ước tính vượt quá 2 tỷ USD vào năm

2000 (Uỷ ban về Đo đạc và Ủy ban về Địa chẵn học của Hoa Ky, 1981) Cũng trong

khi đó, một thiệt hại tương tự gây ra do sự sụt lún mặt đất tại các khu vực khai thác

than ở Mỹ [1] Hơn 3.000 người đã thiệt mạng trong vụ tai nạn tại đập Vaiont ở Ý vào năm 1963 [1] Ngày 26/3/2014, tập đoàn bảo hiểm Swiss Re của Thụy Điển công bố kết quả khảo sát cho thấy các thảm họa do thiên nhiên và con người gây ra

khiến thế giới thiệt hại 140 tỷ USD trong năm 2013 Theo nghiên cứu trên, tổng

thiệt hại vì thảm họa trong năm 2013 đã giảm 196 tỷ USD so với năm 2012, thời

gian bão Sandy tan pha nudc My (http://www.swissre.com/investors/ils/) Dap Malpasset cao 67m của Pháp vị vỡ năm 1959, đập Vajont cao 262m của Ý năm

1963 do bờ hồ trượt lở lớn gây ra sóng tràn qua đập, đập đất Tenton cao 93m của

Mỹ năm 1976 bị nước lớn xói lở, hai đập lớn Bản Kiều và Thạch Mạn Than của

Trung Quốc năm 1975 bị nước lụt làm vỡ [2]

Theo một số nghiên cứu mới đây (Trần Trọng Huệ và nnk, 2006; Nguyễn

Trọng Yêm và nnk, 2006; Đào Văn Thịnh và nnk, 2003; Trần Tân Văn và nnk,

2002) [2] thi co đến 70% huyện thị ở miền núi có tai biến địa chất mà chủ yếu là

trượt lở đất đá và lũ quét Do đặc điểm đất dốc, núi cao, cùng hoạt động khai thác

lãnh thô không hợp lý, những năm gần đây miễn núi phía Bắc xuất hiện rầm rộ các loại hình tai biến địa chất, như trượt lở đất đá, lũ quét - lũ bùn đá, sạt lở bờ sông

Trong số 135 huyện, thị của 14 tỉnh phía Bắc, tai biến đã xảy ra ở 98 huyện Tai biến này diễn ra ngày càng phố biến với quy mô ngày một lớn, lam mat di hang nghìn ha đất canh tác, phá hủy nhiều nhà cửa, làng mạc dọc theo một số con sông lớn Theo bản đỗ dự báo nguy cơ trượt lở và lũ quét, lũ bùn đá miền núi phía Bắc do

Bộ Khoa hoc va Công nghệ cùng với các Bộ, Ban ngành liên quan thành lập, nguy

cơ về trượt lở, lũ quét, lũ bùn đá tại khu vực miễn núi phía Bắc bao gồm 5 cấp độ

khác nhau, từ rât yêu đên rât mạnh

những năm 1940 va 1950, co so lý luận về sự kiểm soát của các câu kiện (ví dụ đập

ngăn nước) được các nhà nghiên cứu nhẫn mạnh răng công tác trắc địa là công cụ duy nhất để nghiên cứu (Giussani, 1981) Thậm chí ngày nay, các phương pháp trắc

địa vẫn còn sử dụng rộng rãi để có được tình trạng biến dạng của toàn công trình

xây dựng, mặc dù nhiều thiết bị chuyên dụng đã được phát triển để thu thập các

thông tin cụ thể Một vài năm trước, một báo cáo của Viện Hàn lâm Khoa học Mỹ

có viết: "Hầu như, tất cả mọi thứ chúng ta biết về bản chất của sự gia tăng tích tụ

dẫn đến động đất ở miền Tây Hoa Kỳ, đến từ các nghiên cứu trắc địa đã bắt đầu vào

cuối năm nhttng nam 1800" (Whitten, A (1982) Monitoring Crustal Movement, Lecture Notes used in China) Do la mot kết luận được thực hiện bởi một tô chức không thuộc lĩnh vực đo đạc và khảo sát, từ đó đề cao vai trò của những người làm việc trong lĩnh vực đo đạc quan trắc biến dạng

Các nghiên cứu về biến dang, chuyén dịch của các điểm khống chế trắc địa,

vùng lãnh thô hay chuyên dịch địa động đã đạt nhiều tiễn bộ khi thế giới bước sang thé ky 21 [11]

Đặc biệt, hiện tượng biến đổi khí hậu dẫn tới trượt lở đất đá, nước biển dâng cao khiến nhiều vùng đất bị ngập lụt và chuyển dịch, đòi hỏi hình thành và phát triển một hệ thống lý thuyết về phân tích biễn dạng, tiễn tới dự báo thảm hoạ thiên

nhiên của Việt Nam là cấp bách

Nghiên cứu biến dạng theo quan điểm về thời gian có thể được phân loại thành

ba nhom (Welsch, 1981) [3]

1/ Mô hình tĩnh nhằm kiểm tra sự tồn tại hay không tổn tại của biễn dạng trong khu vực địa phương:

2/ Mô hình động học không chỉ kiểm tra đặc điểm không gian của biến dạng

mà thuộc tính thời gian cũng là mối quan tâm lớn;

3/ Mô hình động lực học nhằm chuyển đôi dữ liệu quan sát có dạng chuỗi thời

gian, thành một giải tân sô là nghiên cứu cơ bản

So với các loại khảo sat khác, quan trắc biến dạng có những đặc điểm sau:

- Yêu cầu độ chính xác cao hơn Yêu câu thiết kế lưới tối ưu theo độ nhạy đối

với hướng cần kiểm tra biến dạng

- Việc quan trắc được tiễn hành theo các chu kỳ Các chu kỳ có thể vải tuần hoặc hàng năm, cũng có thể tính theo giây trong mô hình quan trắc liên tục của kỹ thuật định vị vệ tỉnh (GNSS) Tân suất quan trắc cũng không đồng đều theo thời gian, đối với quá trình biến dạng nhanh thì cần tần suất lớn, khi quá trình biến dạng

chậm dẫn và đi vào ổn định thì tần suất quan trắc có thể giảm

- Kết hợp các phương pháp khác nhau để tiền hành quan trắc Ở đây không chỉ

là các phương pháp trắc địa mà còn có cả các thiết bị cơ học vật lý, ví dụ như thiết

bị con lắc, thiết bị đo nghiêng, thiết bị đo áp suất, thiết bị laser, máy thủy chuẩn và

những thiết bị khác để có được thông tin đây đủ hơn Phương pháp quan trắc ngày

càng hoàn thiện Tiến bộ nỗi bật là việc sử dụng tô hợp máy toàn đạc điện tử theo

dõi tự động (RTS-Robotic Total Stations), nó có thể tự động quan trắc suốt ngày

đêm trong một phạm vi nhất định Thực nghiệm đã chứng minh tô hợp này đạt tới

độ chính xác quan trắc cỡ mm (Luca Manetii, 2008) [1] [4] [5] Khiếm khuyết lớn nhất của phương pháp này là điểm đặt máy đo có thể nằm trong phạm vi của khu vực biến dạng

- Phân tích tỉ mỉ các đữ liệu thu được để tránh sự nhầm lẫn giữa sai lệch do đo

đạc với một biến dạng hay sai lệch ở quy mô nhỏ với sai lệch ở quy mô tổng thể

- Yêu cầu cao hơn về kiến thức liên ngành để đưa ra được các kiến giải thích

hợp Kĩ sư trắc địa cần có một kiến thức tốt về thu thập dữ liệu cũng như kiến thức

trong các chuyên ngành khác, ví dụ như địa vật lý, xây dựng để có thể phân tích

xử lý thành công các kết quả quan trắc Do đó đòi hỏi một sự hiểu biết đa chiều là một yêu cầu quan trọng

Một nỗ lực đáng kế đã được thực hiện trong những năm sau đó trong việc phát triển các phương pháp mới và thiết bị mới để đáp ứng các yêu cầu nêu trên.Nhiều phương pháp phân tích, đo đạc biến dạng đã được tiễn hành nhiều hơn bao giờ hết

Năm 1978 Hội liên hiệp các nhà trắc địa thế giới (FIG) thành lập một ủy ban đặc

thuật cho quy trình tính toán liên quan tới các phép đo biến dạng Tại Hội nghị chuyên đề lần thứ 3 về đo biến dạng tô chức tại Budapest, Hungary vào tháng 8 năm

1982 tô chức đã được mở rộng từ năm trung tâm nghiên cứu ban đâu (Delft, Fredericton, Hannover, Karlsruhe và Munich) đến mười sáu trung tâm, bao gồm 40

nhà khoa học Dự án nghiên cứu đã được thiết lập để:

Tôi ưu hóa và thiết kế mạng lưới quan trắc bằng các phương pháp trắc địa

và không trắc địa:

*« Đánh giá các dữ liệu quan trắc, phát hiện các giá trỊ ngoại lai và các sai số

hệ thống:

Phân tích đồ hình của biến dạng:

Giải thích vật lý của biến dạng

Có nhiều phương pháp đánh giá độ ôn định của mốc cơ sở, thế giới hiện nay đang sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp phân tích tương quan (áp dụng cho khảo sát độ lún):

Phương pháp này dựa trên phân tích quan hệ giữa các giá trị chênh cao của cùng một đoạn đo (giữa hai mốc khống chế trắc địa) ở các chu kỳ khác nhau để xác định sự ốn định của hệ thống mốc cơ sở, dùng làm gốc tính toán độ lún

Nội dung chủ yếu của phương pháp: tính chênh cao trung bình mỗi đoạn đo từ

n chu kỳ (yêu cầu số chu kỳ đo được n > 8) Tính độ lệch và độ lệch chuẩn của các

chênh cao đo được trong các chu kỳ so với chênh cao trung bình Tính hệ số tương quan, kiểm tra ý nghĩa thông qua phân tích phương sai các hệ số tương quan

- Phương pháp Kostekhel (Rumani)

Tư tưởng cơ bản của phương pháp là: sau khi bình sai lưới tự do, sự thay đổi chênh cao của cùng một đoạn đo trong lưới ở các chu kỳ khác nhau chủ yếu do các mốc bị chuyển dịch, biến dạng gây nên

Trình tự thực hiện: lần lượt chọn các mốc cơ sở của lưới làm điểm sốc khởi tính độ cao (hoặc tọa độ với lưới mặt băng), bình sai lưới tự do với sô liệu gôc tôi

thiéu (ludi tu do kinh dién), tinh s6 hiéu chinh v cho tat ca cdc méc va cho ting cap hai chu kỳ Mốc khống chế trắc địa có tông bình phương số hiệu chỉnh là nhỏ nhất ([øu] = min) được coi là ôn định, độ cao hoặc tọa độ của nó được coi là gốc ngay

từ chu kỳ đầu đến chu kỳ đang xét

- Phương pháp Trernhikov (Nga)

Nguyên tắc của phương pháp là độ cao trung bình (hoặc tọa độ mặt bằng trọng tâm) của nhóm mốc khống chế trắc địa trong lưới là không thay đổi theo thời gian

Cơ sở thực hiện là: Bình sai lưới tự do, tìm số hiệu chỉnh cho độ cao (hoặc tọa độ

mặt bằng) của trọng tâm lưới tại chu kỳ đang xét sao cho sau khi hiệu chỉnh cho toàn thể các mốc, thì tổng bình phương độ lệch so với chu kỳ đầu là nhỏ nhất (trọng

tâm lưới ốn định nhất sau khi hiệu chỉnh) Lúc này, số hiệu chỉnh cho độ cao mốc

khởi tính chính là số hiệu chỉnh bổ sung cho độ cao trung bình (hoặc tọa độ mặt

băng trọng tâm) Nguyên tắc này coi độ cao trung bình (hoặc tọa độ trọng tâm của

lưới mặt bằng) luôn ôn định theo thời gian

- Phương pháp mô hình toán học

Phương pháp thực hiện bình sai lưới gián tiếp kèm điều kiện Chu kỳ đầu, lưới được bình sai gián tiếp với điều kiện có số liệu gốc tối thiểu (lưới tự do kinh điển),

trọng số của yếu tô gốc (điểm gốc, phương vị gốc, cạnh gốc) băng 1, các yếu tố còn lại có trọng số băng 0

Chu kỳ 2 và các chu kỳ sau, ứng dụng phương pháp Trernhikov

Đôi với lưới độ cao:

- Thực hiện nguyên tắc độ cao

trung bình của các điểm lưới không thay

đối theo thời gian

- Độ cao các điểm ở chu kỳ đầu

được coi là độ cao gân đúng, từ đó tính

ra độ cao trung bình của các điểm lưới

- Tính chênh cao từng điểm mốc so

với độ cao trung bình

Đôi với lưới mặt băng:

- Thực hiện nguyên tắc tọa độ trọng tâm của các điểm lưới không thay

đối theo thời gian

- Tọa độ các điểm ở chu kỳ đầu

duoc coi la toa do gan dung, tu do tinh

ra tọa độ trọng tâm của các điểm lưới

- Tính chênh lệch tọa độ từng điểm

moc so voi toa do trọng tâm

- Giả sử mốc nao đó bị biến dang,

giá trị biến dạng này được hiệu chỉnh

vào độ cao trung bình các điểm lưới

- Khi đó ta có mặt độ cao trung

bình mới So sánh các điểm mốc còn lại

với mặt trung bình mới đê đánh giá sự

- Giả sử mốc nao đó bi bién dang,

giá trị biến dạng này được hiệu chỉnh

vào tọa độ trọng tâm các điểm lưới

- Khi đó ta có trọng tâm mới của

lưới So sánh các điểm mốc còn lại với

trọng tâm mới của lưới đê đánh giá sự

ôn định của các điêm môỗc ôn định của các điêm môỗc

- Phương pháp bình sai lưới tự do

Phương pháp này được giới thiệu chỉ tiết trong phần sau của báo cáo nảy

- Một số phương pháp khác

- Phương pháp Hannover chủ yếu do H.Pelzer và W.Niemeir tại trường đại hoc Hannover đề xuất Tư tưởng chính là kiểm định tính thống nhất về cấu hình

lưới tại các chu kỳ đo (theo thời gian) gọi là kiểm định tổng thể Nếu kiểm định

tong thể không thông qua, tức là trong lưới có điểm biến dạng theo thời gian Từ đó

kiểm định tiếp lần lượt các điểm theo nguyên tắc, bỏ đi một điểm và kiểm định tông thể Nếu kiểm định tổng thể lần này được thông qua, tức là điểm bỏ đi chính là điểm

bị biễn dạng theo thời gian

- Phương pháp Bonn chủ yếu do K.R.Koch dé xuất Tư tưởng của phương pháp cũng giống như của Hannover, nhưng phương pháp phát hiện điểm biến dạng

có khác nhau Sau khi bình sai lưới tự do kèm điều kiện phụ phát hiện điểm chuyển

dịch hoặc elip độ tin cậy có biến động ít nhất (đáng tin) Sử dụng điểm đáng tin này

làm sốc của lưới (độ cao hoặc mặt băng) Thực hiện kiểm định thống kê tong thé va

từng điểm trong lưới.Dùng phép chuyển cơ sở (một số tác giả gọi là Biến déi S

cộng trọng số), trọng số điểm ồn định là 1 và điểm không Ổn định là 0.Tính lặp cho

tới khi đánh giá được toàn bộ các điểm trong lưới

- Phương pháp Delft do J.Kok tại Trung tâm tính toán trắc địa đại học Delft đề

xuất, chủ yếu ứng dụng lý thuyết về sai số thô của Baarda Đặc điểm của phương pháp có thể khái quát như sau:

a)Trong tất cả kiểm định, phương sai tiên nghiệm ổÿ được cho là đã biết ;

II

b) Lay kiếm định tính thống nhất đồ hình (kiểm định tổng thể) làm căn cứ để

phán đoán điểm lưới trắc địa có ôn định hay không

c) Sau khi kiểm định tông thể thất bại, tìm điểm không 6n định, phương pháp

được sử dụng là “phương pháp thử” tính lượng thống kê từng điểm Bất kỳ lưới 1

chiều, 2 chiều hay 3 chiều, lượng thống kê đều là 1 chiều.Điều đó có nghĩa là kiểm

định thành phần chuyển dịch của điểm trên một hướng nào đó Đối với điểm i, lượng thống kê một chiều là:

0 = e; Pa

one! Pe, Jet Pee,

Trong đó: ¡là một vector chỉ rõ cần kiểm định thành phần chuyén dịch của điểm¿ trên hướng nào đó

Ví dụ: Đối với lưới mặt bằng, vector e; tương ứng với hướng trục x là

(00 10 00) Vector; tương ứng hướng trục y là

trắc theo thời gian thì dừng Lúc đó, các điểm lưới là Ổn định

1.2 VẤN ĐÈ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

Quan trắc biến dạng công trình đã được đưa vào giảng dạy cao học từ năm

2000 ở trường Đại học Mỏ — Địa chất Hà Nội, giáo trình chủ yếu nêu thiết kế lưới

quan trắc, các phương pháp quan trắc, phương pháp xử lý số liệu dựa trên tính toán bình sai Phương pháp phân tích biến dạng, đặc biệt các phương pháp dự báo biến

dạng còn rất sơ sài, chưa có hệ thống và lý thuyết cơ sở Do vậy, việc quan trắc và đánh giá biến dạng dừng ở mức xác nhận giá trị biến dạng mà chưa đi sâu phân tích nguyên nhân biến dạng, ảnh hưởng của biến dạng, xu hướng của biến dạng trong tương lai

Hội thảo chuyên để lần thứ 12 của FIG tại Viên — Cộng hòa Áo, tháng 5 năm

2006, đã thông nhất phương pháp nhận dạng hệ thống và phân tích biến dạng nói

chung Từ đó, các nhà khoa học trắc địa thế giới tập trung nghiên cứu ứng dụng các

lý thuyết cũng như các phương pháp phân tích thống kê, tối ưu và ước lượng để giải quyết bài toán phân tích biến dạng

Xuất phát từ đặc điểm của Việt Nam, một số mốc khống chế trắc địa được xây

dựng trên nên địa hình có điều kiện địa chất không ốn định.Sau khi xây dựng xong

không được thường xuyên bảo dưỡng, dẫn tới bị chuyển dịch và biến dạng so với

điều kiện ban đâu.Tọa độ và độ cao có thể bị thay đối một lượng nhỏ, chưa kế tới

những tác động có tính đột biến, làm mốc bị dịch chuyển hoặc thay đổi kết cấu

Những tác động đột biến là điều không mong muốn và cũng không thường xuyên, khó lượng định và đánh giá.Những tác động kiểu này sẽ hạn chế băng cách thường xuyên bảo dưỡng, cử người trông colI, tránh tác động có tính phá hoại

Đối với những mốc khống chế trắc địa xây dựng tại nơi có địa chất kém Ổn định, giải pháp là tiến hành đo đạc một thời gian Sau đó sử dụng các phương pháp

phân tích biến dạng phù hợp Tiến hành đánh giá độ ôn định của mốc, tiên lượng

biến dạng và chuyển dịch của mốc trong tương lai

Như chúng ta đã biết, để xác định biến dạng theo phương pháp trắc địa, cần một hệ thông lưới quan trắc thể biến dạng đó Hệ thống lưới quan trắc này gôm các điểm găn trên thể biến dạng mà chúng ta còn gọi là điểm mục tiêu (object) và các điểm gốc hay còn gọi là các điểm cơ sở (reference) Giữa các điểm mục tiêu và

điểm cơ sở có thể tôn tại một hệ thống lưới trắc địa thứ ba, hay còn gọi là các điểm

cơ sở chuyên tiếp, nhăm kết nối phù hợp giữa các điểm cơ sở và các điểm mục tiêu

ở xa nhau Sự biến dạng của thể được quan trắc là kết quả nhận dạng sự dịch

chuyên, xoay, vận động của thê đó so với các điêm cơ sở qua các chu kỳ đo lặp

13

Như vậy ở đây có ba hệ thống lưới quan trắc kết hợp với nhau, hệ thống thứ nhất

gồm các điểm mục tiêu liên kết theo một dạng của lưới trắc địa, hệ thống thứ hai gồm các điểm cơ sở cũng liên kết theo một dạng nhất định của lưới trắc địa và hệ

thống thứ ba gồm các điểm cơ sở chuyên tiếp Hệ cơ sở bao gồm các điểm được xây

dựng can than, trong pham vi an toan, bao dam diéu kién do ngam tốt tuy nhiên không vì thế mà chúng luôn cố định Nếu sự ồn định của điểm cơ sở không được

khang định thì kết quả biến dạng của thể quan trắc cũng không thé khang định được Do đó các phương pháp thống kê toán học được ứng dụng tích cực để kiểm định sự biến động của các vector trị đo trong hệ cơ sở qua các chu kỳ

Sự biến dạng của công trình được xác nhận thông qua đo lặp nhiều chu kỳ của

cùng một điểm Sau khi thực hiện kiểm toán số liệu đo, bổ sung tri do thiéu va loai

trừ những trị đo “rồi” theo các phương pháp tiền xử lý Thực hiện tính toán bình sai theo phương pháp bình sai lưới tự do có số khuyết để tìm trị xác suất nhất Lúc này

có thể xuất hiện hiện tượng sau: cùng một điểm cơ sở ¿ qua hai chu kỳ đo và ( + 1),

xuất hiện giá trị tọa độ khác nhau Nếu sự sai khác này nằm trong phạm vi sai SỐ

ngẫu nhiên, chúng ta có thể chấp nhận hai kết quả đo của hai chu kỳ về điểm ¡ là

tương đương, giá trị toạ độ của điểm đó được sử dụng là gia tri toa do ban dau

Nhưng nếu sự sai khác vượt quá phạm vi sai số ngẫu nhiên quy định trong phép đo, lúc đó khả năng điểm cơ sở không ổn định là có thể, cần có các biện pháp để loại

trừ điểm không ồn định khỏi tập hợp điểm cơ sở

Nhiều học giả trắc địa (Y.Q.Chen (1983), H.Pelzer (1971)) đã nghiên cứu vấn

để này từ lâu Quy trình tìm điểm ôn định tuân thủ theo các bước sau:

Sơ tuyến số liệu bằng các phương pháp kiểm toán số liệu

Tiến hành bình sai lưới tự do theo các phương pháp đã biết, tìm nghiệm xác suất nhất

Thực hiện kiểm định tổng thể lưới ở chu kỳ đo 7 và chu kỳ đo ( + 1), nhằm so

sánh sự thống nhất của lưới ở hai thời điểm đo Về ý nghĩa thông kê toán học, sự thống nhất này được hiểu là sự nhất trí về mô hình ngẫu nhiên của hai chu kỳ đo trong phương pháp bình sai đã chọn (mỗi phương pháp bình sai đều được định

nghĩa băng mô hình hàm số và mô hình ngẫu nhiên, tuân theo quy trình Gauss — Markov) Néu kiém định tông thê được thông qua, nghĩa là có sự nhất trí giữa hai

chu kỳ đo và không có điểm nảo bị dịch chuyển Khi kiểm định tổng thể không được thông qua, cần kiểm định tìm điểm chuyến dịch để loại trừ khỏi lưới cơ sở Bước tiếp theo là kiểm định tìm điểm chuyền dịch

Trong các phép đo biến dạng bằng phương pháp trắc địa, cho dù thực hiện để

theo dõi cầu trúc kỹ thuật hoặc sự trôi lún mặt đất trong khu vực khai thác hoặc hoạt động kiến tạo, phải thành lập hai mạng lưới cơ bản để tiến hành quan trắc Hai

mạng lưới đó gồm:

- Lưới khống chế cơ sở (lưới tuyệt đối): bao gồm các mốc khống chế cơ sở (mốc chuẩn) được bố trí ở khu vực ổn định trong suốt quá trình quan trắc, do đó yêu

cầu cơ bản đối với các mốc cơ sở là phải có sự ôn định, không bị trồi lún hoặc

chuyển dịch Vì vậy, mốc khống chế cơ sở phải có kết cấu thích hợp, được đặt ngoài phạm vi ảnh hưởng của đối tượng được quan trắc

- Lưới lưới kiểm tra biến dạng (lưới tương đối): bao gồm các mốc kiểm tra được gắn trực tiếp vào thân các đối tượng quan trắc Kết cấu và phân bố các mốc kiểm tra tùy thuộc vào đặc điểm của công trình và phương pháp đo đạc, nhưng phải đảm bảo thuận tiện cho quá trình quan trắc, có thể bảo quản được lâu dài và ở những vị trí đặc trưng cho quá trình chuyến dịch, biến dạng của đối tượng quan trac 1.2.1 Xác định các vẫn đề cần nghiên cứu

1.2.1.1 Phân tích ảnh hưởng của lưới cơ sở đối với chuyển dịch biễn dạng

Đối với lưới khống chế cơ sở, vẫn đề chính của phân tích biến dạng là đánh giá sự ồn định của các điểm co sở và xác định nguyên nhân chuyển dịch của từng điểm trong lưới có thể gây ra.Nhiễều phương pháp đã được đề xuất bởi các tác giả

khác nhau để xác định sự ồn định của các điểm cơ sở

Ví dụ: Các phương pháp được phát triển bởi Pelzer (1974), Heck et al (1977),

Lazzarini (1977), Polak (1978), Van Mierlo (1978), Niemeier (1981)

Chrzanowski va các cộng sự tại Ủy ban 6 của tô chức FIG đã tiễn hành so

sánh các phương pháp đó và đưa ra quan điểm: “Khi các điểm không chế cơ sở

15

được xác định là ổn định; việc xác định trạng thái biến dạng, đồ hình biến dạng

của đối tượng kiển tra khá đơn giản” Do vậy, điềm mẫu chốt của vẫn đề là xác định độ ôn định của điểm cơ sở trong quan trắc biến dạng

1.2.1.2 Phân tích ảnh hưởng của lưới quan trắc đối với chuyển dịch biến dang Đối với các mạng lưới kiểm tra biến dạng, phân tích biến dạng phức tạp hơn

bởi vì, ngoài việc điểm cơ sở bị dịch chuyền, tất cả các điểm quan trắc đều có thể

biến động tương đối do các kết câu bên trong của đối tượng quan trắc hoặc do lỗi trong quá trình xây dựng

Van đề chính trong trường hợp nảy là xác định các mô hình biến dạng.Trên cơ

sở quan trắc được lặp đi lặp lại, người ta phân biệt giữa biễn dạng đang mở rộng va trượt bởi sự dịch chuyển tương đối giữa các điểm kiểm tra, hay là biến dạng bởi sự

dịch chuyển của điểm cơ sở.Chăng hạn như, lưới kiểm tra biến dạng bị dịch chuyền

hay là lưới cơ sở bị dịch chuyên Do vậy vẫn đề về xác định mô hình biến dạng có

tâm quan trọng hàng đầu trong phân tích

1.2.2 Nội dung nghiên cứu về quan trắc biến dang

Đề phân tích được biến dạng phải sử dụng đến các thuật toán được áp dụng trong cơ khí và thiết kế các kết cầu cũng như trong việc phân tích các chuyên động kiến tạo mảng trong nhiều năm Một số kết quả phân tích biến dạng được đưa ra bởi

Vanicek va Krakiwsky (1982), Nyland (1980), Snay va Cline (1980), Savage et al

(1981), Prescott (1981), Chrzanowski va Chen (1982) được coi là các mẫu chuẩn của phương pháp tiếp cận khác nhau được sử dụng bởi các tác giả khác nhau trong phân tích biến dạng của chuyển động kiến tạo Các phương pháp tiếp cận có thé được phân thành hai loại cơ bản (ChrzanowskI và Chen, 1982):

Phương pháp tiếp cận dựa trên các trị đo cơ bản;

* Phương pháp tiếp cận dựa trên việc xác định các lượng dịch chuyền

Phương pháp tiếp cận đầu tiên tính toán các thành phân biến dạng trực tiếp từ

sự chênh lệch trong các tri đo lặp đi lặp lại Phương pháp cách tiếp cận thứ hai là thành phần biến dạng được tính từ sự chênh lệch các giá trị hiệu chỉnh tọa độ

(chuyển dịch) của các điểm trắc địa Trong cả hai phương pháp tiếp cận, nếu số

lượng các quan trắc lặp đi lặp lại hoặc số lượng các chuyển dịch tính được lớn hơn

số lượng các tham số biến dạng là ân số, thì ta có thể sử dụng phương pháp bình

phương nhỏ nhất để làm phù hợp với mô hình biến dạng của vật thể, từ đó đưa ra

các tham số của mô hình biến dạng

Chrzanowski đã phát triển và áp dụng thành công phương pháp tiếp cận để phân tích biễn dạng của Fredericton Mục đích của phân tích biến dạng:

Nghiên cứu nên tảng lý thuyết của quá trình biễn dạng và quan trắc biến dạng:

Áp dụng phương pháp đánh giá độ ôn định điểm khống chế cơ sở trong thực

tiễn sản xuất tại Việt Nam

1.2.3 Quan trắc và phân tích biến dạng tại Việt Nam

Trước năm 2000, công tác đo đạc và phân tích biến dạng ở nước ta chưa được

quan tâm đúng mức Có hai nguyên nhân chủ yếu, một là do khoa học kỹ thuật của

chúng ta còn lạc hậu, chưa có day đủ thiết bị, số liệu đo cho việc này, hai là chúng

ta chưa quan tâm đúng mức tới công tác phân tích biến dạng Do chuyền dịch, biến dạng xác định phải trong một thời gian dài, giá trị chuyển dịch nhỏ, chúng ta chưa nhìn nhận được vẫn đề quan trọng trong phân tích biến dạng

Hiện nay, công tác phân tích biến dạng đã và đang được các nhà khoa học, các

ngành quan tâm hơn rất nhiều Chúng ta đã đánh giá được ý nghĩa quan trọng của việc phân tích biễn dạng có ảnh hưởng như thế nào tới khoa học kỹ thuật, tới đời sống của con người

Đối với công tác Trắc địa, việc phân tích biến dạng có thé được thực hiện

trong khu vực rộng phục vụ cho việc quan trắc đới đứt gãy, biến dạng của vỏ trái

đất hoặc phân tích biến dạng có thể thực hiện trong phạm vi hẹp phục vụ cho thi

công kiểm tra các công trình

Trong phạm vi rộng các nhà khoa học đã có một số nghiên cứu đới đứt gãy, chuyền dịch biến dạng của vỏ trái đất Ví dụ như phân tích biến dạng đới đứt gãy

Sông Hồng hay nghiên cứu chuyển dịch kiến tạo hiện đại và địa động lực học hiện

đại khu vực Biển Đông và lân cận Những nghiên cứu nảy có ý nghĩa hết sức quan trọng trong cuộc sông của chúng ta, nó có thê đánh giá được tác động của tự nhiên

17

trong tương lai như cảnh báo sóng thân, cảnh báo động đất và đưa ra một số biện

pháp phòng tránh tai biến liên quan tới địa động lực học hiện đại Để đưa ra được

các vẫn đề nêu trên, các nhà Trắc địa đều đang sử dụng phương pháp đo GPS/GNSS tại các điểm lưới quan trắc các cấp độ khác nhau theo các chu kỳ đo Sau đó tính

toán và xác định giá trị độ lệch của chu kỳ sau so với chu kỹ trước Đây là việc

không mới, song việc tính toán trên phạm vi rộng cũng tương đối khó khăn do thiếu

số liệu đo, thiếu kỹ thuật xử lý Do đó, việc tính toán, xử lý số liệu phân tích biến

dạng hiện nay còn manh mún, hầu như chỉ thực hiện tại khu vực nghiên cứu của

chính tác giả mà chưa có sự thống nhất trên toàn bộ lãnh thô của chúng ta Đây là một hạn chế mà chúng tôi hy vọng sẽ có ngày nảo đó, các cơ quan, bộ, ngành cùng

chung sức đo đạc, tính toán và xử lý trên toàn bộ phạm vi lãnh thô để có một số liệu, kết quả phân tích biến dạng chung nhất Từ đó sẽ là cơ sở để thực hiện các nhiệm vụ khoa học khác nhau

Trong phạm vi hẹp, công tác phân tích biến dạng được thực hiện dễ dàng hơn

Đã có nhiều công trình khoa học, nhiều báo cáo nghiên cứu phân tích biến dạng

phục vụ cho các mục đích khác nhau Ví dụ nghiên cứu chuyển dịch của nhà máy,

xí nghiệp Hiện nay, nghiên cứu biến dạng trong phạm vi hẹp có thể được thực

hiện theo các phương pháp dùng máy toàn đạc điện tử và máy thủy chuẩn hoặc băng công nghệ GPS/GNSS Việc sử dụng phương pháp quan trắc biến dạng nào phụ thuộc vào nhiều yếu tô Ví dụ khu vực quang đãng, có thể thực hiện do GPS thi

có thể thực hiện phân tích biến dạng dựa theo số liệu đo GPS

Nhìn chung, công tác phân tích biến dạng hiện nay vẫn chưa được quan tâm

đúng mức Những số liệu phân tích chỉ phục vụ cho một mục đích, nhiệm vụ cụ thể

nào đó mà chưa có sự thống nhất, kết nối.Đó là hạn chế trong công tác phân tích biến dạng ở nước ta hiện nay

1.2.4 Phương pháp bình sai lưới tự do trong đánh giá điểm cơ sở 6n định tại Việt Nam hiện nay

Khảo sát độ lún là một phần việc trong quan trắc biến dạng Nền tảng lý thuyết của nó nằm trong lý thuyết chung về quan trắc biến dạng Đây là một lĩnh

vực rộng, liên quan tới nhiều khoa học như toán, lý, địa chất, trắc địa

-Đã có nhiều nhà khoa học trong nước nghiên cứu, ứng dụng công nghệ, máy móc và thiết bị nhăm nâng cao độ chính xác trong công tác quan trắc chuyển dịch công trình, giảm thiểu về kinh phí, thời gian quan trắc, những vẫn đề này được thể hiện trong các công trình nghiên cứu:

- Vũ Hồi (1987), Nghiên cứu các biện pháp nhằm nâng cao độ chính xác xác định biến dạng công trình bằng phương pháp chụp ảnh lập thê mặt đất và những

thuật toản thích hợp, Luận án PTS khoa học kỹ thuật, Trường đại học Mỏ - Địa

chất, Hà nội

- Trần Khánh (1991), Quy rình công nghệ quan trắc chuyển dịch biến dang

công trình, Báo cáo đề tài nhánh trong đề tài cấp nhà nước 46A-05-01

- Trần Khánh (2003), Nghiên cứu quy trình công nghệ công tác quan trắc biến dang công trình thuỷ điện, Báo cáo tông kết đề tài NCKH cấp bộ (Bộ Giáo dục va Đào tạo)

-Hoàng Xuân Thành (2007) Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hiện đại trong quan trắc chuyền dịch ngang công trình thuỷ lơi- thuỷ điện Luận án Tiễn sĩ kỹ thuật,

Trường đại học Mỏ địa chất- Hà nội

1.2.4.1 Tiêu chuẩn đánh giá độ ôn định mốc cơ sở

Điểm khống chế cơ sở được coi là ôn định nễu chênh lệch tọa độ của điểm ở

chu kỳ đang xét so với chu kỳ đầu không vượt quá sai số giới hạn xác định độ

chênh lệch đó

Tiêu chuẩn nêu trên duoc cu thé hóa bang biểu thức:

q <t.mg, (1.1) trong đó, £ là hệ số xác định tiêu chuẩn sai số giới hạn, thông thường £ lẫy giá trị trong khoảng 2 + 3; nạ là yêu cầu sai số xác định chuyển dịch đối với các điểm

CƠ SỞ

1.2.4.2 Phương pháp phân tích độ ôn định hệ thông mốc cơ sở

về nguyên tắc, việc phân tích độ ôn định của điểm mốc cơ sở trong mạng lưới quan trăc được dựa trên bài toán bình sai lưới tự do và được khai triên như sau:

19

Khi thực hiện bình sai lưới theo phương pháp gián tiếp với ân số cần xác định

là số hiệu chỉnh tọa độ của tất cả các điểm trong lưới, tọa độ gân đúng chọn bang với tọa độ đã xác định được ở chu kỳ đầu, khi đó sẽ thành lập được hệ phương trình

chuẩn sau:

R.6X +b=0 (1.2)

Với: R = ATPA;b = ATPL là mà trận hệ số phương trình chuẩn

Ma trận hệ số R trong phương trình suy biến, do đó cần bố sung một phương

trình điêu kiện ràng buộc nội đôi với vector ân sô dưới dạng:

T=B.(C7TB) ' (1.7)

Ma trận hệ số P được biêu diễn dưới dang:

B = (B,B,B, B,)" (1.8)

Đối với lưới mặt băng (có hai thanh phan toa dé 1a x va y), khi đã xác định được

kích thước (tỷ lệ) và phương vi của lưới, các ma trận con B; được biê diễn như sau:

m.=[0 10:9

Tập hợp các phân tử của ma trận € trong (1.3) cho phép định vị mạng lưới

quan trac 6 chu kỳ đang khảo sát Van đề là cần lựa chọn ma trận € như thế nào để

thỏa mãn yêu câu của bài toán phân tích độ ồn định điểm khống chế cơ sở Phương pháp thông dụng là: điểm trọng tâm của hệ tham khảo (mạng lưới khống chế cơ sở) không thay đổi trong suốt quá trình khảo sát

Biểu thức (1.3) với 2 chu kỳ đo viết dưới dạng khai triển như sau:

C11 0X4 + C12 OV + + C1(k—1)ÔXk + C1(2k)Ök — 0 C51 0X4 + Co 0 Vy + + C2(2K~-1) OX + C2(2k) OV = 0 (1.10)

Khi tính toán bình sai mạng lưới ở chu kỳ đang xét, chọn vector tọa độ gan

đúng là vector tọa độ sau bình sai của chu kỳ đầu tiên, vector ân số SX chính là vector dịch chuyển của tập hợp điểm trong lưới theo hướng các trụ tọa độ Đối

chiếu (1.10) thi điều kiện định vị lưới dẫn tới cách chọn ma trận C nhu sau:

C;=B,-Đối với các điểm cơ sở On " 11) C;=0-Đôi với các điêm khác

Giữa hai công thức (1.11) và (1.10) có mối quan hệ ràng buộc về điều kiện áp dụng, do vậy khi tính toán cần phải thực hiện theo phương pháp nhich dan, voi quy trình tính lặp như sau:

Bước I: Trên cơ so vector tri do, lap hệ phương trình chuẩn đối với vector an số: Bước 2: Giả định tất cả các điểm trong mạng lưới cơ sở là ôn định, chọn ma

trận định vị khởi đầu (Œ¡ = B,):

Bước 3: Giải hệ phương trình chuẩn với điều kiện C đã chọn, xác định vector

ân số và tính độ lệch tọa độ các điểm so với số liệu ở chu kỳ đầu tiên;

Bước 4: Kiểm tra, đánh giá độ 6n định của các điểm cơ sở Có thể xảy ra hai

khả năng: i/ Nếu phát hiện điểm cơ sở không Ốn định thì sẽ loại một điểm có lượng

chuyền dịch lớn nhất (điểm i) ra khỏi tập hợp điểm không chế bằng cách gan (C; =

0) và quay lại thực hiện từ bước 3; 1/ Nếu các điểm khống chế cơ sở ổn định, việc

kiểm tra được dừng lại và thực hiện định vị lưới theo điểm không chế đó

Trong chu kỳ đang xét, sau khi thực hiện bình sai lưới ở chế độ Fix tọa độ một

điểm đã nêu trên, thì còn cần phải kiểm tra độ ồn định của các điểm khống chế va

định vị mạng lưới quan trắc Bước đầu, giả định tất cả các điểm cơ sở đều 6n định

và định vị lưới với trọng tâm lưới trùng với trọng tâm của điểm Fix ở chu kỳ đầu

tiên (bằng cach chon theo (1.11) Budc tiép theo thực hiện kiểm tra độ ôn định các

điểm cơ sở, nếu phát hiện có điểm không ổn định thì sẽ định vị lại mạng lưới thông

qua áp dụng công thức chuyền đổi tọa độ:

X2=Xx®B(CTB)CT.äX (1.12)

21

VớiôX là vector chuyến dịch của điểm cơ sở trong chu kỳ đang xét so với chu

kỳ đầu tiên; XỐ là vector tọa độ bình sai lưới ở chu kỳ đang xét ứng với chế độ Fix một điểm gốc; X®) là vector tọa độ bình sai của lưới đó ứng với ma trận định vị Œ Trên cơ sở (1.12) và cách xác định ma trận C trong mỗi lần định vị lưới thu

được biểu thức tính chuyển tọa độ bình sai giữa các phương án chọn điều kiện định

vị khác nhau như:

Tính chuyển tọa độ của các điểm trong lưới (gồm n điểm cơ sở) từ chế độ Fix

một điểm gốc về lưới tự do với (Œ¡ = Bị):

xœ - „ú) _ 13]

a

Khi cần bớt đi một điểm định vị (giả thiết ký hiệu là ?) trong tập hợp k điểm

định vị thì tọa độ các điểm trong lưới sẽ được tính theo công thức:

Bước 1: Trong chu kỳ đang xét, thực hiện bình sai lưới tự do với một điểm Fix

tọa độ (định vi tam thời);

Bước 2: Tính độ lệch tọa độ của tất cả các điểm cơ sở so với tọa độ các điểm

đó ở chu kỳ đầu và tính chuyền tọa độ sau bình sai của các điểm trong mạng lưới về

hệ tọa độ mới với điều kiện định vị mới (1.13);

Bước 3: Tính lại độ lệch tọa độ của các điểm cơ sở và áp dụng tiêu chuẩn (1.1)

để kiểm tra và đánh giá độ ôn định của các điểm cơ sở trong lưới

Bước 4: Kiểm tra, đánh giá độ ôn định các điểm mốc cơ sở (Œ¡ = B,) trong lưới Có thể xảy ra một trong hai khả năng sau: