Nghiên cứu phương pháp đo đạc và xử lý số liệu hệ thống lưới độ cao quan trắc lún công trình

Phương pháp phân tích độ ổn định các mốc độ cao cơ sở trong quan trắc độ lún công trình .... Đối với công tác quan trắc lún công trình, kết quả quan trắc không những phụ thuộc vào độ ch

-  -

PHạM Đức bình

Nghiên cứu PHƯƠNG PHáP đo đạc và xử lý số liệu

hệ thống LƯớI độ cao quan trắc lún công trình

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà nội - 2018

-  -

PHạM Đức bình

Nghiên cứu PHƯƠNG PHáP đo đạc và xử lý số liệu

hệ thống LƯớI độ cao quan trắc lún công trình

Hà nội - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ công trình nào khác

Người cam đoan:

Phạm Đức Bình

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan 1

Mục lục 2

Danh mục các bảng 4

Danh mục các hình vẽ 5

MỞ ĐẦU 6

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH 9

1.1 Những vấn đề chung về quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình 9

1.2 Quan trắc lún công trình 14

1.3 Quan hệ giữa độ chính xác và chu kỳ quan trắc 24

1.4 Độ chính xác của thủy chuẩn hình học trong quan trắc lún công trình 27

Chương 2 – XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRONG QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH 33

2.1 Yêu cầu và đặc điểm của công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình 33

2.2 Phương pháp phân tích độ ổn định các mốc độ cao cơ sở trong quan trắc độ lún công trình 36

2.3 Lưới trắc địa tự do d>0 và phương pháp bình sai 44

2.4 Ví dụ về bình sai lưới trắc địa tự do d>0 47

2.5 Ứng dụng phương pháp bình sai lưới tự do d>0 để phân tích độ ổn định các mốc độ cao cơ sở 51

Chương 3 – XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI QUAN TRẮC VÀ PHÂN TÍCH BIẾN

DẠNG LÚN CÔNG TRÌNH 56

3.1 Phương pháp xử lý số liệu lưới quan trắc 56

3.2 Tính toán các thông số độ lún công trình 57

3.3 Phương pháp dự báo lún công trình 59

Chương 4 – KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM 65

4.1 Đặt vấn đề 65

4.2 Nội dung và các kết quả thực nghiệm 65

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

PHỤ LỤC 1 76

PHỤ LỤC 2 78

PHỤ LỤC 3 80

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Sai số cho phép với các cấp thủy chuẩn 11

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

4 Hình 1.4 Mốc cơ sở chôn nông và chôn sâu lõi đơn 21

10 Hình 2.4 Quy trình phân tích độ ổn định các mốc độ cao

14 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn quy luật lún theo hàm số mũ 61

15 Hình 4.1 Sơ đồ mạng lưới cơ sở thực nghiệm 66

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế, các công trình dân dụng và công nghiệp được xây dựng khắp nơi trên đất nước ta để giải quyết nhu cầu về nhà ở và việc làm cho người dân, đặc biệt ở các thành phố lớn như Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh v.v… Một trong những công tác quan trọng được tiến hành ngay từ khi đặt nền móng công trình và được thực hiện trong suốt quá trình khai thác sử dụng, vận hành công trình sau này là công tác quan trắc chuyển dịch nói riêng và quan trắc lún công trình Các kết quả quan trắc cho phép đánh giá mức độ ổn định và an toàn của công trình, giúp cho cơ quan chức năng có kế hoạch tu tạo, bảo dưỡng và ngăn chặn những hậu quả xấu có thể xảy ra trong tương lai đối với công trình Đối với công tác quan trắc lún công trình, kết quả quan trắc không những phụ thuộc vào độ chính xác của quá trình quan trắc, mà còn chịu ảnh hưởng lớn của phương pháp xử lý số liệu hệ thống lưới khống chế và phân tích biến dạng lún công trình Vì vậy, việc nghiên cứu đề ra phương pháp xử

lý số liệu quan trắc lún công trình sao cho hợp lý, phù hợp với đặc điểm và bản chất của lưới quan trắc biến dạng là vấn đề rất thời sự và rất cần thiết

2 Mục đích của đề tài

Mục đích của đề tài là nghiên cứu các giải pháp hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả công tác trong quan trắc độ lún các công trình xây dựng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu phương pháp phân tích độ ổn định mốc cơ sở trong quan trắc

độ lún công trình, phương pháp xử lý số liệu lưới quan trắc, phương pháp phân tích, đánh giá các thông số độ lún công trình và dự báo lún công trình

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu tổng quan về quan trắc độ lún công trình

- Nghiên cứu phương pháp phân tích độ ổn định mốc lưới khống chế cơ

sở trong quan trắc lún công trình

- Nghiên cứu phương pháp xử lý số liệu lưới quan trắc và phân tích, đánh giá các thông số độ lún công trình

- Nghiên cứu phương pháp dự báo độ lún công trình

- Tính toán thực nghiệm

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Tìm kiếm, thu thập tài liệu và cập nhật các

thông tin trên mạng Internet và các thư viện

- Phương pháp phân tích: Nghiên cứu lý thuyết quan trắc biến dạng

công trình, lý thuyết xử lý số liệu đo đạc và lý thuyết về phân tích biến dạng lún, dự báo độ lún công trình

- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành các thực nghiệm để kiểm chứng

lý thuyết, khẳng định tính đúng đắn, khả thi và đi đến kết luận

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Góp phần làm sáng tỏ một số vấn đề lý luận về quan trắc lún công trình và trong quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình

- Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu tham khảo tốt đối với các tổ chức và cá nhân có quan tâm đến công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình xây dựng ở nước ta

7 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo, Luận văn bao gồm 4 chương, được trình bày trong 81 trang với 17 hình và 5 bảng:

Chương 1 - Tổng quan về quan trắc lún công trình

Chương 2 - Xử lý số liệu lưới khống chế cơ sở trong quan trắc lún công

trình

Chương 3 - Xử lý số liệu lưới quan trắc và phân tích biến dạng lún công

trình

Chương 4 - Khảo sát thực nghiệm

Luận văn được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Quang Phúc, bộ môn Trắc địa công trình, khoa Trắc địa-Bản đồ và QLĐĐ, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Người hướng dẫn khoa học đã tận tình hướng dẫn, xin cảm ơn các thầy, cô trong Bộ môn Trắc địa công trình khoa Trắc địa-Bản đồ và QLĐĐ đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH

1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH

1.1.1 Hiện tượng chuyển dịch và biến dạng công trình

a Hiện tượng chuyển dịch

Là sự thay đổi vị trí của công trình trong không gian và theo thời gian so

với vị trí ban đầu của nó Có thể chia chuyển dịch công trình thành hai loại:

- Chuyển dịch thẳng đứng: là sự thay đổi vị trí của công trình theo phương dây dọi Chuyển dịch theo hướng xuống dưới gọi là lún Chuyển dịch theo hướng lên trên gọi là trồi

- Chuyển dịch ngang: là sự thay đổi vị trí của công trình trong mặt phẳng nằm ngang Chuyển dịch ngang có thể theo một hướng bất kỳ hoặc theo một hướng xác định (hướng áp lực lớn nhất)

b Hiện tượng biến dạng

Là sự thay đổi hình dạng và kích thước của công trình trong không gian

và theo thời gian Biến dạng là hậu quả tất yếu của sự chuyển dịch không đều của công trình và các biểu hiện thường gặp là sự: cong, vênh, vặn xoắn, các

vết rạn nứt …

1.1.2 Nguyên nhân gây nên chuyển dịch và biến dạng công trình

Có nhiều nguyên nhân gây ra chuyển dịch và biến dạng công trình,

nhưng quy nạp lại thì có hai nhóm nguyên nhân chính Cụ thể:

a Nhóm nguyên nhân liên quan đến các điều kiện tự nhiên

Nhóm nguyên nhân này gây ra do: Tính chất cơ lý của các lớp đất đá dưới nền móng của công trình, ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng (như nhiệt

độ, độ ẩm, hướng chiếu sáng ), sự thay đổi chế độ nước mặt, nước ngầm

ngoài ra sự vận động nội sinh trong lòng trái đất cũng gây nên chuyển dịch và biến dạng của công trình (tuy nhiên mức độ chuyển dịch do nguyên nhân này

nên chuyển dịch và biến dạng công trình

1.1.3 Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình

độ nguy hiểm của chúng đối với quá trình làm việc bình thường của nhà và công trình Trên cơ sở đó đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm phòng ngừa các

Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được tiến hành theo 4 nguyên tắc sau:

- Việc quan trắc chuyển dịch biến dạng phải được thực hiện theo nhiều thời điểm, mỗi thời điểm được gọi là một chu kỳ Chu kỳ đầu được gọi là chu

c Yêu cầu độ chính xác quan trắc

Độ chính xác xác định độ lún phụ thuộc vào độ lún dự tính khi thiết kế, vào giai đoạn thi công xây dựng hay giai đoạn sử dụng công trình Việc quan trắc độ lún này trước hết cần xác định được các yêu cầu độ chính xác cơ bản, quy định này được nêu ở bảng 1.1:

Bảng 1.1 – Sai số cho phép đối với các cấp thủy chuẩn

Giá trị dự tính lún theo thiết kế Sai số cho phép từng cấp thuỷ chuẩn

Bảng 1.2- Độ chính xác quan trắc

Loại công trình và nền móng quan trắc (mm) Độ chính xác

Công trình xây dựng trên nền đá gốc và nửa đá gốc ±1.0

Các công trình xây dựng trên nền trượt ±10.0

d Chu kỳ quan trắc

Nhìn chung chu kỳ quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được

quy định phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Tùy thuộc vào loại công trình và tính chất của nền móng công trình

- Tùy thuộc vào từng giai đoạn xây dựng và vận hành công trình

1 Đối với quan trắc lún công trình:

Việc xác định thời gian đo (chu kỳ đo) chiếm một vai trò rất quan trọng

Theo kinh nghiệm khi quan trắc các công trình người ta chia làm 2 giai đoạn:

- Quan trắc lún trong giai đoạn thi công;

- Quan trắc lún khi công trình đưa vào sử dụng;

Giai đoạn thi công, quan trắc lún thường được xác định theo tiến độ thi công và mức độ phức tạp của công trình Để dễ dàng cho việc theo dõi, người

ta đo theo tải trọng hoàn thành của quá trình xây dựng cụ thể là:

- Công trình hoàn thành xong phần móng

- Công trình đạt tới 25% tải trọng

- Công trình đạt tới 50% tải trọng

- Công trình đạt tới 75% tải trọng

- Công trình đạt tới 100% tải trọng

Đối với các công trình phức tạp, ngoài việc theo dõi chuyển dịch biến dạng của móng (khi hoàn thành xây xong phần móng) có thể cứ đạt 10% tải trọng thì cần phải quan trắc một lần Tại mỗi lần quan trắc, kết quả so sánh với lần đo trước gần đó và sau khi xem xét hiệu chênh lệch cao của hai lần đo kề nhau ∆h (độ lún) là cơ sở để quyết định việc tăng dầy các lần đo hay cứ tiến hành đo theo tiến độ đã ấn định ngay từ đầu

- Ở giai đoạn thứ hai khi công trình được đưa vào sử dụng Việc phân định số lần đo phụ thuộc hoàn toàn vào yêu cầu độ chính xác đo lún của mỗi công trình như được trình bày ở trên Nếu sai số cho phép đo và cấp chính xác càng nhỏ thì các chu kỳ (thời gian) cách nhau càng lớn ngược lại sai số cho phép đo và độ chính xác càng lớn thì chu kỳ đo cách nhau càng ít hơn Khi công trình có dấu hiệu biến dạng lớn thì chu kỳ đo với một số yêu cầu đặc biệt

do người tư vấn hoặc thiết kế quy định Thời kỳ công trình đi vào ổn định (tốc

độ chuyển dịch của công trình đạt được từ 1mm /năm  2mm/năm), thời kỳ này chu kỳ quan trắc có thể là 6 tháng hoăc 1 năm…

2 Đối với quan trắc chuyển dịch ngang công trình:

Thời gian thực hiện các chu kỳ quan trắc chuyển dịch được tiến hành dựa vào các yếu tố:

- Loại nhà và công trình;

- Loại nền đất xây dựng nhà và công trình;

- Đặc điểm áp lực ngang;

- Mức độ chuyển dịch ngang;

- Tiến độ thi công xây dựng công trình

Chu kỳ quan trắc đầu tiên được thực hiện ngay sau khi xây dựng móng công trình và trước khi có áp lực ngang tác động đến công trình Các chu kỳ tiếp theo được thực hiện tuỳ thuộc vào mức tăng hoặc giảm áp lực ngang tác động vào công trình hoặc có thể quan trắc 2 tháng 1 lần trong thời gian xây dựng công trình

Trong thời gian sử dụng công trình, số lượng chu kỳ quan trắc được tiến hành từ 1  2 chu kỳ trong một năm, vào những thời điểm mà điều kiện ngoại cảnh khác biệt nhất Khi phát hiện có những biến dạng bất thường cần phải có các chu kỳ quan trắc bổ sung

1.2 QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH

1.2.1 Các phương pháp quan trắc lún công trình

a Phương pháp thuỷ chuẩn hình học

Đo cao hình học dựa trên nguyên lý tia ngắm nằm ngang của máy thủy chuẩn Để đạt được độ chính xác cao trong quan trắc lún công trình, chiều dài tia ngắm từ điểm đặt máy đến mia được hạn chế đáng kể (không vượt quá 25–30m),

do đó được gọi là phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn

Hình 1.1- Nguyên lý đo cao hình học

Thiết bị dùng trong đo lún là các loại máy thủy chuẩn chính xác như: H-05, Ni002, H1, H2, Ni004, Ni007 và các loại máy khác có độ chính xác tương đương Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với từng công trình

cụ thể để chọn máy đo thích hợp

Mia được sử dụng trong đo lún là mia invar thường hoặc mia invar chuyên dùng có kích thước ngắn (chiều dài mia từ 1.5m đến 2m), nếu là thủy chuẩn số thì dùng mia invar với mã vạch Ngoài ra còn có các dụng cụ hỗ trợ

khác như nhiệt kế, cóc mia, ô che nắng Trước và sau mỗi chu kỳ đo, máy và mia phải được kiểm nghiệm theo đúng qui định trong qui phạm đo cao

Khi quan trắc lún bằng phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn cần phải tuân thủ theo các chỉ tiêu kỹ thuật sau [8]:

Bảng 1.3- Chỉ tiêu kỹ thuật của thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn

Chênh lệch khoảng ngắm (m):

- Trên 1 trạm

- Trên toàn tuyến

0,4 2,0

1,0 4,0

2,0 5,0 Sai số khép cho phép (mm)   0 , 3 n   1 , 0 n   2 , 0 n

b Phương pháp thuỷ chuẩn thuỷ tĩnh

Phương pháp thủy chuẩn thủy tĩnh dựa trên nguyên lý bình thông nhau:

“Bề mặt chất lỏng trong các bình thông nhau luôn có vị trí nằm ngang (vuông

góc phương dây dọi) và có cùng một độ cao, không phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt cũng như khối lượng chất lỏng trong các bình”

Dụng cụ đo thủy tĩnh là một hệ thống gồm ít nhất 2 bình thông nhau N1,

N2(hình 1.2) Để đo chênh cao giữa 2 điểm A, B đặt bình N1 tại A, bình N2 tại

B (đo thuận) Hoặc ngược lại, khi đo đảo đặt bình N1 tại B, bình N2 tại A (đo nghịch)

Khi đo thuận, chênh cao hAB giữa 2 điểm A, B được tính theo công thức :

hAB  ( d1 s1)  ( d2  t1) (1.1)

Hình 1.2- Nguyên lý đo cao thủy tĩnh

trong đó:

s1, t1: số đọc trên thanh số tại các bình N1, N2 tương ứng

d1, d2: khoảng cách từ vạch “ 0 ” của thanh số đến mặt phẳng đáy của bình

Từ (1.1) ta có :

h AB (t1s1)(d1d2) (1.2) Tương tự, khi đo đảo chênh cao được tính theo công thức:

h AB (t2 s2)(d1d2) (1.3) Hiệu (d1d2)được gọi là sai số MO của máy, khi chế tạo cố gắng làm cho MO có giá trị tuyệt đối nhỏ nhất ( MO  0 ) Lần lượt lấy tổng và hiệu các công thức (a), (b) sẽ xác định được chênh cao theo kết quả 2 chiều đo:

2

)(

)(t1 s1 t2 s2

)(t1 s1 t2 s2

ABhA

2N

1N

t11

s

2d

(a)- Vị trí đo thuận (b)- Vị trí đo đảo

Nếu coi 𝑚𝑡1𝑚𝑠1𝑚𝑡2𝑚𝑠2𝑚0 thì lúc đó: mh = m0, nghĩa là sai số xác định chênh cao bằng máy thủy tĩnh bằng sai số đọc số bề mặt chất lỏng trong bình

Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến độ chính xác đo cao thủy tĩnh

là các sai số do điều kiện ngoại cảnh Vì vậy trong quá trình đo phải áp dụng các biện pháp sau để giảm ảnh hưởng của sai số này

- Sự khác biệt tỷ trọng chất lỏng trong các bình và ảnh hưởng của hiện tượng mao dẫn: nguồn sai số này sẽ được giảm thiểu nếu tăng đường kính của bình và chỉ thực hiện đo sau khi đã đặt máy khoảng 2  3 phút để tránh dao động của chất lỏng trong bình

- Sai số do tiếp xúc đầu đo với bề mặt chất lỏng: khi di chuyển đầu đo với tốc độ chậm thì sai số này nằm trong khoảng 1  2 m

- Ảnh hưởng biến thiên của nhiệt độ, áp suất: đây là nguồn có ảnh hưởng lớn nhất đến độ chính xác đo cao thủy tĩnh, vì vậy khi tổ chức thực hiện công việc ở ngoại nghiệp cần phải chọn tuyến và thời điểm đo có nhiệt độ, áp suất

ổn định

Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy độ chính xác của phương pháp đo cao thủy tĩnh cao hơn so với phương pháp đo cao hình học, với sai số trung phương xác định chênh cao trên một trạm đo có thể đạt đến giá trị 0.02  0.03

mm Ngoài các hệ thống thủy tĩnh cố định còn cho phép tự động hóa hoàn toàn quá trình đo chênh cao giữa các điểm quan trắc Vì vậy, phương pháp này được sử dụng để quan trắc lún nền và các kết cấu xây dựng, những nơi có môi trường độc hại, không thuận lợi cho việc tiếp xúc của con người và khi phương pháp thủy chuẩn hình học không có hiệu quả

c Phương pháp thuỷ chuẩn lượng giác

Phương pháp thủy chuẩn lượng giác dựa trên nguyên lý xác định gián tiếp chênh cao thông qua việc đo góc nghiêng và khoảng cách

Phương pháp này có độ chính xác không cao nên chỉ dùng quan trắc

các công trình có độ chính xác thấp và khi những điều kiện không thuận lợi

hoặc kém hiệu quả đối với đo cao hình học Trong quan trắc lún công trình có

thể sử dụng phương pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn (chiều dài tia ngắm

không vượt quá 100m)

Hình 1.3- Đo cao lượng giác

Để xác định chênh cao giữa các điểm, đặt máy kinh vĩ (A) và ngắm

điểm (B), cần phải đo các đại lượng là khoảng cách ngang D, góc thiên đỉnh Z

(hoặc góc đứng V) chiều cao máy (i) và chiều cao tiêu (l) ký hiệu ở hình 1.3

Chênh cao giữa 2 điểm A và B được xác định theo công thức :

h AB  D.ctgZ il f (1.6) Hoặc hAB  D tgV  i  l  f (1.7)

Trong đó: f là số hiệu chỉnh độ cao do chiết quang đứng của trái đất theo công

k



(1.8) Trong đó: R- bán kính trung bình của trái đất (R =6372Km)

Trên cơ sở công thức (1.6) sẽ xác định được sai số trung phương chênh cao trong đo cao lượng giác:

Trong đó:

- Sai số đo góc thiên đỉnh mz (hoặc sai số đo góc đứng mv)

- Sai số đo chiều dài mD

- Sai số đo chiều cao máy mi

- Sai số đo chiều cao tiêu ml

- Sai số do chiết quang đứng mf

Nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến kết quả đo cao lượng giác là sai số chiết quang đứng Để hạn chế ảnh hưởng của nguồn sai số này đến kết quả đo cần chọn thời gian đo thích hợp hoặc đo từ 2 3 lần ở những thời điểm khác nhau trong ngày và lấy trị trung bình hoặc tính số hiệu chỉnh cho chiết quang đứng cho kết quả đo

Trong thực tế sản xuất, đo cao hình học là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để quan trắc độ lún Các phương pháp đo cao khác chỉ được dùng như biện pháp bổ trợ, khi yêu cầu độ chính xác quan trắc không cao hoặc điều kiện thực tế không cho phép áp dụng được đo cao hình học Và như

đã trình bày, để đạt độ chính xác cao trong quan trắc độ lún công trình chúng

ta phải áp dụng đo cao hình học tia ngắm ngắn Vì có những đặc thù như vâỵ nên phải có những yêu cầu riêng cho hệ thống lưới và các loại mốc dùng trong quan trắc lún công trình

1.2.2 Lưới khống chế và các loại mốc dùng trong quan trắc lún công trình

Lún của công trình là sự thay đổi độ cao của công trình theo thời gian, vì vậy để quan trắc lún công trình phải lập lưới khống chế độ cao nhằm xác định

độ cao công trình ở các thời điểm để so sánh với nhau tìm ra chuyển dịch Lưới khống chế trong quan trắc chuyển dịch là mạng lưới độc lập, được đo lặp trong các chu kỳ quan trắc Các mạng lưới này thông thường được xây dựng thành 2 bậc: bậc 1 là lưới khống chế cơ sở và bậc 2 là lưới quan trắc

a Cấp lưới cơ sở

Cao độ các điểm mốc của lưới khống chế cơ sở là số liệu gốc cho việc tính toán và đánh giá độ chuyển dịch của các điểm kiểm tra được gắn trên công trình cần theo dõi, và nếu chỉ cần một trong các mốc này bị chuyển dịch

vị trí sẽ làm sai lệch vị trí các mốc quan trắc và tất nhiên điều này sẽ ảnh

hưởng đến các kết quả đánh giá độ chuyển dịch của công trình

Do vậy các điểm khống chế cơ sở cần được bố trí tại những nơi có điều kiện địa chất ổn định, nằm ngoài phạm vị chịu tác động của sự chuyển dịch công trình và đặc biệt phải có độ ổn định cao trong suốt quá trình quan trắc

Về số lượng mốc chuẩn: nên tạo thành những cụm hệ thống mốc chuẩn, mỗi cụm này có ít nhất 3 mốc Tuỳ thuộc vào quy mô và diện tích của nhà và công trình xây dựng mà bố trí số lượng mốc chuẩn và số cụm

Các mốc chuẩn phải được đặt ở tầng đá gốc hoặc tầng cuội sỏi, được cấu tạo theo kiểu chôn sâu như hình 1.4a

Các mốc này được quy định với kích thước lớn, có đế rộng và được chôn

ở những nơi có cấu tạo địa chất ổn định, cách xa hợp lý nơi quan trắc lún (thường cách xa công trình là (1,5÷2,0)H, với H là chiều cao của công trình) không chôn ở nơi ngập nước, sườn đất trượt, gò đống, bờ đê, bãi đổ và phải xa đường sắt hơn 50m, cách đường ô tô 30m

Mặt Cắt đứng

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

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

Bao gồm cỏc điểm kiểm tra gắn lờn cụng trỡnh chuyển dịch cựng với

cụng trỡnh Lưới phải đảm bảo cỏc yờu cầu:

- Cỏc điểm kiểm tra được bố trớ đều trờn mặt bằng của cụng trỡnh nơi dự kiến chuyển dịch thẳng đứng là lớn nhất

- Cỏc mốc thường được gắn vào phần chịu lực của cụng trỡnh cao hơn cốt

“0” từ 20 đến 50 cm, nơi thuận tiện cho quan trắc

Hai cấp lưới này tạo nờn một hệ thống độ cao thống nhất và trong mỗi chu kỳ chỳng được đo đạc đồng thời

Hình 1.5- Mốc cơ sở chôn sâu lõi kép

Trên các công trình quan trắc lún phải gắn các mốc quan trắc lún theo quy định (hình 1.6), các mốc này được làm bằng thép không rỉ, bằng đồng hay bằng sắt mạ Khi thiết kế đặt vị trí các mốc này phải tính đến cấu trúc móng (kết cấu tải trọng động), các điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn

Hình 1.6- Mốc lún gắn vào thân công trình

Các mốc lớn phải được đặt theo các trục dọc và ngang móng để phát hiện

độ võng, độ nghiêng theo hướng dọc và ngang nhà, ở những vị trí có thể dự đoán lún mạnh, ở các chỗ giao tiếp của các khối kề nhau, theo các cạnh của các mạch co ngót hoặc khe lún, xung quanh các vùng có tải trọng động lớn và các vùng có điều kiện địa chất kém hơn

1.2.3 Quy trình thực hiện quan trắc lún công trình

a Ước tính độ chính xác quan trắc lún công trình

Ước tính độ chính xác có thể được tiến hành theo 2 cách:

- Cách thứ nhất là dựa vào hạn sai xác định độ lún tuyệt đối của các điểm

- Cách thứ hai là dựa vào hạn sai xác định hiệu độ cao của 2 điểm kề nhau trong mạng lưới quan trắc

Trong 2 cách trên thì ước tính theo cách thứ nhất được dùng phổ biến, nó được thực hiện như sau:

Gọi S là độ lún tuyệt đối của điểm kiểm tra giữa 2 chu kỳ kề nhau, là sai số trung phương xác định độ lún tuyệt đối của nó

Ta có:

Giả thiết trong các chu kỳ được đo cùng 1 độ chính xác, thì:

= + (1.11) Hay : = (1.12)

I

H m

II

H m

II

H m

I

H m

I

H m

) 1 (K2 

m H

) 1 (

2 K2 

m S

II

H m

I

H m

) 1 ( 2

.

2 

K m

K S

Từ (1.17), (1.18) ta xác định sai số trung phương ngẫu nhiên trên 1 trạm máy đối với từng cấp lưới như sau:

Khi đo bằng một mia, phải đo theo trình tự (S -S -T -T) Thời gian đo một trạm phải nhỏ hơn 5 phút

Trước khi tiến hành đo đạc cần phải thực hiện kiểm nghiệm máy và mia theo yêu cầu của thủy chuẩn chính xác Trong đó đặc biệt chú ý sai số góc i

và độ nghiêng của lưới chỉ

Trong mỗi chu kỳ, việc đo đạc nên được thực hiện bởi cùng 1 loại máy, cùng 1 người đo, cùng 1 sơ đồ đo để đảm bảo như nhau về độ chính xác 1.3 QUAN HỆ GIỮA ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ CHU KỲ QUAN TRẮC

Trong quan trắc biến dạng cần phải vạch chương trình quan trắc hợp lý Một chương trình quan trắc hợp lý có liên quan đến 3 yếu tố sau [1]:

1- Khoảng thời gian giữa các chu kỳ quan trắc, ký hiệu là t

2- Độ chính xác xác định chuyển dịch, ký hiệu là MS

3- Vận tốc chuyển dịch, ký hiệu là V

Có thể thấy rằng giải quyết hợp lý vấn đề trên mang ý nghĩa kinh tế kỹ thuật trong nghiên cứu chuyển dịch Khoảng thời gian t giữa các chu kỳ quan trắc mang ý nghĩa kinh tế, độ chính xác xác định chuyển dịch MS mang ý nghĩa kỹ thuật Song chúng lại phụ thuộc vào đặc tính chuyển dịch, như vận tốc chuyển dịch, chuyển dịch do kiến tạo hay do khai thác, tầm quan trọng hay không quan trọng của khu vực nghiên cứu (khu dân cư, khu công nghiệp hay vùng rừng núi ) Nếu chuyển dịch diễn ra chậm (V nhỏ) mà quan trắc với độ chính xác thấp và khoảng thời gian giữa các chu kỳ ngắn (t nhỏ) thì không thể phát hiện được chuyển dịch vì sai số đo lớn hơn giá trị chuyển dịch Ngược lại, trong trường hợp chuyển dịch xảy ra nhanh (V lớn) thì vẫn có thể phát hiện và xác định được chuyển dịch ngay cả khi sử dụng kỹ thuật quan trắc với độ chính xác thấp Trong thực tế, khi chưa quan trắc ta chưa thể biết được vận tốc chuyển dịch V, do đó để ước tính ta sẽ chuẩn hoá dần chương trình quan trắc

Người ta đã đưa ra công thức mang tính nguyên tắc như sau: Ký hiệu S

là khoảng chuyển dịch trong suốt thời gian t ta có:

V i S

V t

v

100

Từ biểu thức trên, sẽ tính được khoảng thời gian giữa hai chu kỳ quan trắc liền nhau như sau:

V i

M

.

100

 (1.23)

Ví dụ: Nếu MS = 5mm, i = 10% và V = 50mm/tháng sẽ tính được:

50 10

5 100



t = 1 tháng = 30 ngày Trong các công thức trên, MS là sai số trung phương xác định chuyển dịch Về nguyên tắc giá trị chuyển dịch được tính bằng hiệu số độ cao, do đó

có thể viết:

2

2 2

1 M M

M S   (1.24) Trong đó M1, M2 là sai số vị trí độ cao của mốc quan trắc (ở vị trí yếu nhất) được xác định trong hai chu kỳ kề nhau

Nếu trong hai chu kỳ việc quan trắc được tiến hành độc lập và cùng độ chính xác thì M1 = M2 = M Khi đó biểu thức (1.24) có dạng:

M S M 2 (1.25) Khi thiết kế mạng lưới quan trắc, giá trị M sẽ nhận được từ ước tính độ chính xác của mạng lưới

.t

V

Công thức (1.28) biểu diễn mối quan hệ giữa độ chính xác và chu kỳ quan trắc biến dạng công trình

Trong quá trình quan trắc cần dựa vào vận tốc chuyển dịch thực tế (xác định được) để điều chỉnh khoảng thời gian giữa các chu kỳ Nếu vận tốc chuyển dịch có xu hướng tăng, cần giảm khoảng thời gian giữa các chu kỳ quan trắc, ngược lại khi nhận thấy vận tốc chuyển dịch giảm dần thì nên giảm thời gian giữa các chu kỳ

1.4 ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA THỦY CHUẨN HÌNH HỌC TRONG QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH

Cho đến nay, thủy chuẩn hình học vẫn là phương pháp chủ yếu để quan trắc lún công trình, vì việc ứng dụng các loại máy thủy chuẩn quang cơ và mia invar để đo đạc cho ta những kết quả khá chính xác Trở ngại lớn nhất để

có thể nâng cao được độ chính xác đo là những nguồn sai số mang tính chất

hệ thống trong thủy chuẩn Để tìm hiểu các nguyên nhân làm giảm độ chính xác đo, từ đó có biện pháp phù hợp làm giảm hoặc khắc phục chúng, cần phải xem xét các nguồn sai số chủ yếu trong thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn

Có thể chia chúng thành 3 nhóm chính:

- Các sai số do máy móc, dụng cụ

- Các sai số do ảnh hưởng của môi trường đo đạc

- Các sai số do chính bản thân người đo

gián tiếp thông qua các sai số ngắm và sai số làm trùng vạch khắc trên mia theo công thức:

m″c = 2 2

m

Các tính toán cho thấy rằng:

- Khi chiều dài tia ngắm bằng 50m, m″c = ± 0″.22 ± 0″.019

- Khi chiều dài tia ngắm từ 7 – 15m, m″c = ±0″.33 ±0″.013

Khi chiều dài tia ngắm bằng 25m, sai số làm trùng ảnh bọt thủy tính theo đơn vị dài sẽ là:

(mm) 03 0 ρ"

25000 25

".

0

mc     (1.29)

2 Sai số làm trùng vạch khắc trên mia:

Thông thường khi tầm ngắm tốt thì sai số này đạt vào khoảng:

Đây chính là sai số góc i của máy thủy chuẩn Trong thủy chuẩn tia ngắm ngắn, người ta cho phép ảnh hưởng này không được gây ra sai số đọc

số trên mia là ± 0.3mm Sai số của số đọc trên mia do ảnh hưởng này gây ra

có thể được loại trừ nếu áp dụng phương pháp thủy chuẩn từ giữa và trong suốt thời gian đo tại trạm, giá trị góc i không thay đổi

Giá trị cực đại cho phép của góc i khi đo thủy chuẩn hạng I là 20″ Nếu như hiệu số khoảng ngắm đến mia trước và sau cho phép bằng 0.5m thì:

4 Sai số do điều quang:

Khi khoảng cách từ máy đến mia 50-60m thì phạm vi nhìn rõ hình ảnh (không phải điều quang) đạt vào khoảng 4-5m Nhưng khi thủy chuẩn tia ngắm ngắn thì phạm vi nhìn rõ hình ảnh giảm xuống rất nhiều (ví dụ khi khoảng ngắm cỡ 10m thì phạm vi nhìn rõ chỉ từ 10-50cm), bởi vậy không thể

bỏ qua được ảnh hưởng này khi chiều dài tia ngắm ngắn

Nếu thủy chuẩn từ giữa thì chênh cao nhận được không chịu ảnh hưởng

do lăng kính điều quang chuyển động không chính xác, nghĩa là mđq = 0

Để làm giảm ảnh hưởng này trong đo lún công trình thì giữa các chu kỳ

đo cần dùng cùng một loại máy và vị trí đặt máy không thay đổi

5 Sai số đọc số trên thang chia của bộ đo cực nhỏ:

Sai số này chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau đây:

- Sai số xác định giá trị khoảng chia của thang đọc số

- Sai số do các giá trị khoảng chia không đều nhau

- Sai số ước đọc bằng mắt

Nếu chỉ tính đến ảnh hưởng thứ nhất thì sai số giới hạn đọc số trên thang chia của bộ đo cực nhỏ sẽ là:

Δđ.sốgh   n  0 001  50   0 05mm (1.32)

= ± 0.001mm – là sai số xác định giá trị khoảng chia

n = 50 – số khoảng chia trên thang

6 Sai số do trùng hợp lưới chỉ máy thủy chuẩn:

Hiệu chỉnh sai số này bằng cách cho lưới chỉ đứng trùng với dây dọi treo trên tường Khi hiệu chỉnh điều kiện này chúng ta thực hiện bằng tay, nghĩa là tương đối thô Sai số này gây ra trong số đọc một sai số:

CH   0 06mm (1.33)

7 Sai số do vạch khắc trên mia không chính xác

Sai số ngẫu nhiên các vạch khắc trên mia invar vào khoảng ±0.01 – 0.02mm Sai số vạch khắc trên mỗi mét mia và trên toàn bộ chiều dài mia invar không được vượt quá: mvk.  0.15 mm (1.34)

8 Sai số hiệu độ cao điểm 0 của cặp mia:

Sai số này thường gặp ở những mia có chiều dài khác nhau, đặc biệt đối với mia 3m Sai số này được loại trừ nếu ta đo thủy chuẩn ở hai vị trí độ cao máy và đổi

vị trí cho mia cho nhau, nghĩa là lúc đó: m0 = 0

Thường thì khi thủy chuẩn để đo lún công trình ta dùng một mia, trong trường hợp đó ảnh hưởng này không xuất hiện

9 Sai số do mia nghiêng ảnh hưởng đến số đọc:

Khi mia bị nghiêng, sai số của số đọc trên mia có thể tính theo công thức:

2

2

' 2

a – Số đọc trên mia (mm) ; ε – Góc nghiêng của mia (′): ρ′ = 3438′

Khi đặt mia tại điểm bất kỳ trên đế mia, sai số giới hạn của số đọc có thể tính:

.

2

2

a b

Hgh

b – Độ lệch điểm đặt mia trên đế mia

Khi ε′ = 10′ và a = 40mm, sai số do mia nghiêng đạt giá trị:

Hgh   0 16mm (1.35)

10 Sai số do trục ống thủy tròn và trục mia không song song với nhau:

Sai số về góc khi hiệu chỉnh bọt thủy trỏn trên mia nhờ dây dọi có thể đạt: ygh  3 ' 4

Nếu tính theo đơn vị chiều dài, ảnh hưởng này đạt tới:

ygh b a. 0 03mm

2

11 Sai số do trục dọc mia không vuông góc với đế mia:

Sai số này không được ảnh hưởng đến số đọc giá trị:

   (1.38)

Trong đó: f – Độ cong của mia; l – Chiều dài mia;

Khi f = 5mm, l = 3m thì Δ k = - 0.02mm

1.4.2 Các sai số do ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài

1 Sai số do máy bị trồi lún:

Sai số này ảnh hưởng đến chênh cao đo không được quá ± 0.02mm

2 Ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến máy móc, dụng cụ:

Đối với máy, khi nhiệt độ môi trường thay đổi 10C thì góc i thay đổi 0,”4 ÷ 0,”6

Tuy nhiên ảnh hưởng này sẽ rất nhỏ nếu tiến hành thủy chuẩn từ giữa

Sự thay đổi nhiệt độ của mia có tính hệ thống, song đối với mia invar thì ảnh

hưởng của sự thay đổi nhiệt độ là không đáng kể vì hệ số giãn nở nhiệt của invar

nhỏ: α = 0.000002 Đối với mia 3m, khi nhiệt độ thay đổi 100C sai số này là

± 0.06mm Vì vậy trong đo lún, không cần tính đến sai số này

3 Sai số do chiết quang:

Là một ảnh hưởng phức tạp, vì vậy cần lựa chọn thời gian đo thích hợp

1.4.3 Sai số do người đo

Sai số này tùy thuộc vào khả năng của người đo Để làm giảm ảnh hưởng của

nó, các chu kỳ đo cần tiến hành cùng một số trạm máy, cùng một vị trí đặt máy,

cùng một loại máy và cùng một người đo

Chương 2

XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ

TRONG QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH

2.1 YÊU CẦU VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÔNG TÁC XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH

2.1.1 Yêu cầu chung

Trong quan trắc lún công trình, việc xử lý số liệu cần phải thoả mãn hai yêu cầu chủ yếu sau đây:

- Trong tất cả các chu kỳ quan trắc, cần phải định vị mạng lưới trong cùng một hệ thống độ cao đã chọn từ chu kỳ đầu tiên Yêu cầu này nhằm đảm bảo cho bậc lưới quan trắc không chịu ảnh hưởng do những chuyển dịch nếu

có của các điểm bậc lưới khống chế cơ sở

- Việc bình sai lưới quan trắc phải được thực hiện sao cho các kết quả quan trắc không chịu ảnh hưởng của sai số số liệu gốc

Để đáp ứng yêu cầu trên, khi xử lý số liệu hệ thống lưới độ cao đo lún cần phải giải quyết hai nhiệm vụ sau:

- Thứ nhất, phải phân tích, đánh giá độ ổn định của các điểm bậc lưới

cơ sở, tìm ra những điểm ổn định và hiệu chỉnh vào những điểm kém ổn định tại thời điểm xử lý lưới

- Thứ hai, bình sai lưới quan trắc trong hệ thống các điểm khống chế cơ

sở sau khi đã phân tích và hiệu chỉnh lượng chuyển dịch nếu có

2.1.2 Tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định các mốc khống chế cơ sở

Như đã biết, độ ổn định của điểm khống chế cơ sở là vấn đề rất quan trọng trong việc xử lý hệ thống lưới đo lún công trình Để đánh giá điểm khống chế cơ sở có ổn định hay không có thể áp dụng tiêu chuẩn sau đây:

Gọi: - mS: là độ chính xác cần thiết đo lún công trình, được xác định từ trước khi thiết kế kỹ thuật

- n: là số lượng bậc khống chế

- K: là hệ số suy giảm độ chính xác của các bậc lưới

- Hi: là sự thay đổi độ cao của các mốc cơ sở thứ i giữa hai chu kỳ Khi đó, trong trường hợp tổng quát, thành phần ảnh hưởng của mỗi cấp lưới đến độ chính xác xác định độ lún công trình được tính theo công thức:

) 1 n ( 2 2

1 i s Si

K

K1

K.m

Để hạn chế nhiễu thông tin về sự ổn định của các mốc cơ sở do sai số

đo, cần phải có sự khác biệt đáng kể về độ chính xác trong mỗi bậc lưới Vì vậy, chọn hệ số suy giảm độ chính xác K = 3 với số lượng bậc khống chế n=2, ta có:

1

s S

m m

s S

m K m

K



 đối với lưới quan trắc

Do đó, tiêu chuẩn về độ ổn định của các mốc cơ sở là sự thay đổi độ cao của chúng giữa hai thời điểm so sánh cần thoả mãn bất đẳng thức:

Ví dụ: Yêu cầu độ chính xác cần thiết đo lún một công trình là

mS=±1,0mm Với K=2, n=2 và t=3, tiêu chuẩn ổn định của các mốc khống chế cơ sở được xác định là:

1.3

Nếu điều kiện trên không được thoả mãn ta nói điểm gốc đó không ổn định Tiêu chuẩn này sẽ được chúng tôi áp dụng trong phần tính toán thực nghiệm nhằm phân tích độ ổn định của lưới khống chế cơ sở

2.1.3 Phân tích độ ổn định của các mốc cơ sở

Lưới độ cao đo lún công trình thông thường là hệ thống lưới độc lập gồm hai cấp: Cấp thứ nhất là lưới cơ sở bao gồm các điểm độ cao gốc (còn gọi là mốc chuẩn) nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng lún của công trình có tác dụng là cơ sở độ cao của cả mạng lưới trong suốt quá trình quan trắc: Cấp thứ hai là lưới quan trắc bao gồm các điểm kiểm tra (còn gọi là mốc lún) gắn trên công trình và trực tiếp chuyển dịch cùng công trình Với tư cách là lưới cơ sở, các điểm độ cao gốc vì thế có yêu cầu rất cao về mức độ ổn định vị trí độ cao

Sự thay đổi độ cao của các mốc cơ sở sẽ làm sai lệch giá trị độ lún quan trắc được của công trình nếu không có biện pháp loại trừ hoặc phát hiện được chúng

Để đảm bảo tính ổn định của mốc cơ sở, có thể có hai hướng giải quyết sau:

- Thứ nhất: bố trí các mốc chuẩn cách xa đối tượng quan trắc ngoài khu vực biến dạng Nhưng như vậy sẽ làm tăng chiều dài của tuyến thuỷ chuẩn và kết quả là giảm độ chính xác của việc chuyền độ cao

- Thứ hai: bố trí các mốc chuẩn gần đối tượng quan trắc để rút ngắn chiều dài đường đo nhưng các mốc chuẩn cần có cấu tạo đặc biệt và có thể phải đặt sâu tới nền đá gốc

Như vậy việc xây dựng hệ thống mốc chuẩn và kiểm soát, đánh giá độ

ổn định của hệ thống mốc này luôn là một trong những nhiệm vụ quan trọng khi quan trắc chuyển dịch công trình Nếu để quan trắc lún sử dụng mốc chôn sâu với kết cấu phù hợp, hoặc trong quan trắc chuyển dịch ngang sử dụng mốc dưới hình thức dây dọi ngược thì các mốc đó có độ ổn định cao và vấn

đề xác định độ ổn định hệ thống mốc sẽ được giải quyết một cách tương đối

đơn giản Tuy vậy, việc xây dựng các loại mốc nêu trên là rất tốn kém, cả về chi phí, thời gian và nhân lực Hiện nay trong thực tế sản xuất, hệ thống mốc chuẩn để đo lún công trình thường được xây dựng dưới hình thức cụm cọc mốc hoặc mốc chôn nông, trong mỗi chu kỳ quan trắc thực hiện đo kiểm tra chênh cao giữa các mốc trong cụm và như vậy tạo thành một mạng lưới khống chế cục bộ, độc lập Trong khi tính tham số chuyển dịch đều giả định các mốc cơ sở có toạ độ hoặc độ cao không đổi

Thực tế đã cho thấy rằng, toạ độ hoặc độ cao các mốc khống chế cơ sở,

dù được xây dựng vững chắc thế nào thì nó vẫn có thể bị thay đổi vị trí do tác động của nhiều yếu tố khác nhau Vì vậy, trong quá trình quan trắc việc đánh giá độ ổn định của hệ thống mốc khống chế cơ sở là rất cần thiết, giúp cho việc tính các tham số chuyển dịch được khách quan, đúng đắn hơn

Có hai nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệch độ cao (ký hiệu là ) của điểm mốc cơ sở trong khoảng thời gian giữa 2 chu kỳ đo là:

- Do chuyển dịch cơ học của các mốc

- Do sai số đo trong các chu kỳ quan trắc

Trong thực tế chúng ta không thể xác định được giá trị thực ảnh hưởng của mỗi yếu tố trong số 2 nguyên nhân nêu trên đến độ lệch  mà chỉ có thể đánh giá được mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đó

2.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ĐỊNH CÁC MỐC ĐỘ CAO CƠ

SỞ TRONG QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH

Hiện nay, nhiều phương pháp phân tích độ ổn định các mốc cơ sở quan trắc lún được đề xuất và nghiên cứu Sau đây là một số phương pháp như vậy:

2.2.1 Phương pháp phân tích tương quan

Phương pháp này dựa trên cơ sở phân tích hệ số tương quan giữa các chênh cao của cùng đoạn đo trong các chu kỳ quan trắc khác nhau Giả thiết các mốc

khống chế đều ổn định thì chênh cao đo được trong các chu kỳ quan trắc gần bằng nhau, sự khác biệt nhỏ chỉ do sai số đo gây nên Vì vậy, các trị chênh cao đo độc lập với nhau và hệ số tương quan của chúng gần bằng 0 Khi trồi lún của các mốc vượt quá độ lớn của sai số đo thì chênh cao trong các chu kỳ

đo khác nhau sẽ có mối tương quan Bằng cách phân tích các hệ số tương quan có thể xác định được mốc bị lún và dựa vào phương trình hồi quy được thành lập để dự tính độ lún của nó Tác giả của phương pháp này là nhà trắc địa V.A.Karpenco và phải cần tới ít nhất 8 chu kỳ quan trắc

Giả sử 1, 2, 3 là các mốc trong cụm mốc độ cao cơ sở; h1, h2, h3 là chênh cao giữa các mốc trong mỗi chu kỳ quan trắc (Hình 2.1) Các bước thực hiện như sau [4]:

1 Tính chênh cao trung bình của mỗi đoạn đo trong n chu kỳ quan trắc:

n

h h

n

1 j ij

j





 (2.4)

Trong đó: i = 1÷k, với k là số đoạn đo chênh cao trong lưới,

j = 1÷n, với n là số chu kỳ quan trắc

2 Tính độ lệch của các chênh cao trong từng chu kỳ so với chênh cao trung bình:

3 2 3 2

3 1

3 1 3 1

2 1

2 1 2 , 1

1 1 1

h h h

h

h h h

h

h h h

h

n r

n r

n r

b- Tương quan riêng giữa hai chênh cao:

+ Hệ số tương quan riêng giữa h1 và h2 với giả thiết h3 không đổi:

3 2 2

3 1

3 2 3 1 2 1 3

2 1

1

h h h h h h h

h h

r r

r r r r

2 1

3 2 2 1 3 1 2

3 1

1

h h h h h h h

h h

r r

r r r r

2 1

3 1 2 1 3 2 1

3 2

1

h h h h h h h

h h

r r

r r r r