Phân tích, đánh giá hệ thống lưới trắc địa mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập thuỷ điện hoà bình

Công tác thành lập hệ thống lưới mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang là công việc đòi hỏi các nhà trắc địa đưa ra các giải pháp thiết kế công tác quan trắc chuyển dịch từ khâu xây dựng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

-W X -

PHAN VIỆT HÙNG

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG LƯỚI TRẮC ĐỊA MẶT BẰNG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

-W X -

PHAN VIỆT HÙNG

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG LƯỚI TRẮC ĐỊA MẶT BẰNG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của 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

Tác giả luận văn

Phan Việt Hùng

MỤC LỤC

Trang

Trang bìa phụ ………

LỜI CAM ĐOAN ……… 1

MỤC LỤC ……… 2

DANH MỤC CÁC BẢNG ……… 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ……… 7

MỞ ĐẦU……… 9

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN ……… 12

1.1 Đặc điểm kết cấu và yêu cầu quan trắc biến dạng công trình thủy điện 12

1.1.1 Đặc điểm kết cấu công trình thủy điện ……… ……… 12

1.1.2 Yêu cầu độ chính xác quan trắc và chu kỳ quan trắc biến dạng công trình thủy điện……… 17

1.2.Nội dung và ý nghĩa công tác quan trắc biến dạng công trình thủy điện……… 19

1.2.1 Mục đích công tác quan trắc biến dạng các công trình thủy điện… 19

1.2.2 Ý nghĩa công tác quan trắc biến dạng các công trình thủy điện …… 21

1.3 Nguyên tắc xây dựng lưới quan trắc chuyển dịch ngang các công trình thủy điện……… 21

1.3.1 Nguyên tắc xác định chuyển dịch ngang……… 21

1.3.2 Số bậc phát triển hệ thống lưới mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang công trình ……… 22

1.3.3 Yêu cầu độ chính xác các bậc lưới……… 24

1.4 Giới thiệu các phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang công trình 26

1.4.1 Phương pháp tọa độ……… 26 1.4.2 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn…… 30 1.4.3 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng công nghệ GPS……… 32 1.5 Tình hình nghiên cứu thực hiện quan trắc chuyển dịch ngang công

Chương 2: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH… 37

2.1 Giới thiệu tổng quan về yêu cầu kỹ thuật quan trắc chuyển dịch

ngang tuyến đập thủy điện Hoà Bình 37

2.1.1 Tổng quan về nhà máy thủy điện Hòa Bình……… 37 2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập thủy điện

2.2 Sơ đồ thiết kế hệ thống lưới quan trắc thủy điện Hòa Bình………… 39 2.2.1 Thiết kế lưới cơ sở ……… ……… 39 2.2.2 Thiết kế lưới quan trắc ……… ……… 40 2.3 Ước tính độ chính xác lưới mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang

Chương 3: KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC

CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH 53 3.1.Tính toán xử lý lưới khống chế theo phương pháp bình sai tự do 54

3.1.1 Khái niệm về lưới trắc địa mặt bằng tự do 55

3.1.2 Khảo sát phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do 56

3.1.3 Phép chuyển đổi tọa độ Helmert và lựa chọn ma trận định vị 59

3.1.4 Một số nhận xét về phương pháp bình sai lưới tự do 62

3.2 Phân tích độ ổn định lưới cơ sở 63

3.2.1 Tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định của mốc cơ sở 63

3.2.2 Các phương án định vị mạng lưới khống chế cơ sở 64

3.3 Tính toán các tham số chuyển dịch công trình 70

3.3.1 Chuyển dịch theo hướng trục tọa độ 70

3.3.2 Chuyển dịch theo hướng áp lực lớn nhất 71

3.3.3 Tính toán tham số chuyển dịch tổng thể tuyến đập 72

Chương 4: THỰC NGHIỆM XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI MẶT BẰNG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH 76

4.1 Phân tích độ ổn định lưới cơ sở 76

4.1.1 Các thông và chỉ tiêu kỹ thuật của mạng lưới 76

4.1.2 Bình sai và định vị lưới theo cả cụm mốc – Phương án 1 78

4.1.3 Bình sai và định vị lưới theo nhóm mốc ổn định – Phương án 2 79

4.1.4 Bình sai và định vị lưới theo 2 điểm ổn định nhất 80

4.2 Tính toán bình sai lưới quan trắc 82

4.2.1 Các thông số kỹ thuật của mạng lưới 82

4.2.2 Kết quả bình sai lưới quan trắc 86

4.3 Bình sai kết hợp lưới cơ sở và lưới quan trắc trên cùng một mạng lưới

quan trắc 87

4.3.1 Các thông số kỹ thuật của mạng lưới 87

4.3.2 Kết quả bình sai lưới kết hợp 91

KẾT LUẬN ……… ……… ……….…… 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO…… … 94

PHỤ LỤC… …

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Độ chính xác đo lún và chuyển dịch ngang 18

2 Bảng 1.2 Yêu cầu độ chính xác các cấp lưới 25

4 Bảng 2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới 47

5 Bảng 2.2 So sánh độ chính xác lưới đo góc và lưới đo góc cạnh 47

7 Bảng 2.4 So sánh độ chính xác lưới đo góc và lưới đo góc cạnh 49

8 Bảng 2.5 Bảng so sánh các thông số kỹ thuật của lưới 51

14 Bảng 4.5 Tọa độ bình sai và sai số vị trí điểm 78

15 Bảng 4.6 Đánh giá độ lệch tọa độ điểm 79

16 Bảng 4.7 Tọa độ và sai số vị trí điểm 79

17 Bảng 4.8 Đánh giá độ lệch tọa độ điểm 80

18 Bảng 4.9 Tọa độ và sai số vị trí điểm 80

19 Bảng 4.10 Đánh giá độ lệch tọa độ điểm 81

20 Bảng 4.11 Bảng chỉ tiêu kỹ thuật lưới quan trắc 82

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

2 Hình 1.2 Đập dâng và đập tràn thủy điện 15

3 Hình 1.3 Đường ống áp lực và nhà máy thuỷ điện 16

4 Hình 1.4 Chuyển dịch ngang công trình 21

5 Hình 1.5 Lưới tam giác trong quan trắc chuyển dịch

6 Hình 1.6 Sơ đồ lưới quan trắc bằng phương pháp đa giác 28

8 Hình 1.8 Xác định chuyển dịch ngang theo hướng chuẩn 31

9 Hình 1.9 Trường hợp sử dụng 4 máy thu 33

10 Hình 1.10 Trường hợp sử dụng 5 máy thu 33

11 Hình 2.1 Toàn cảnh công trình thuỷ điện Hòa Bình 38

12 Hình 2.2 Sơ đồ phân bố mốc quan trắc trên thủy điện

13 Hình 2.3 Mốc khống chế cơ sở quan trắc chuyển

dịch ngang đập thuỷ điện Hòa Bình 40

14 Hình 2.4 Lưới khống chế cơ sở gồm 9 điểm 41

15 Hình 2.5 Lưới khống chế cơ sở gồm 6 điểm 41

16 Hình 2.6 Sơ đồ quan trắc bằng phương pháp giao hội 42

19 Hình 2.9 Đồ hình lưới quan trắc theo hai phương pháp 50

20 Hình 3.1 Phép chuyển đổi tọa độ Helmert 60

26 Hình 3.7 Chuyển dịch giữa 2 hệ tọa độ 72

27 Hình 4.1 Sơ đồ lưới khống chế cơ sở 76

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây ngành thuỷ điện đã và đang xây dựng nhiều công trình lớn, có quy mô hiện đại phục vụ cho công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước như thuỷ điện Hòa Bình, Trị An, Tuyên Quang, Sông Hinh, Yaly, Sesan Các công trình thuỷ điện như nhà máy thuỷ điện, đập chắn nước, đập tràn, tuyến đường ống… thường nằm trên nền đất yếu và đặc biệt là thường xuyên chịu áp lực của nước về một phía Dưới sự tác động của

áp lực nước và nhiều yếu tố khác cùng với mức độ kém vững chắc của nền móng, tuyến đập của các công trình thủy điện có thể bị chuyển dịch ngang, nếu độ chuyển dịch ngang vượt quá giới hạn cho phép có thể dẫn tới hư hỏng

và có thể gây ra đổ vỡ công trình gây hậu quả nghiêm trọng Do vậy công tác theo dõi quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập các công trình trọng điểm này

là cực kỳ quan trọng Các kết quả quan trắc chuyển dịch ngang cho phép đánh giá độ ổn định và an toàn của các công trình và giúp cho các nhà quản lý đưa

ra các quy trình vận hành hợp lý

Công tác thành lập hệ thống lưới mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang

là công việc đòi hỏi các nhà trắc địa đưa ra các giải pháp thiết kế công tác quan trắc chuyển dịch từ khâu xây dựng cơ sở lý thuyết cũng như áp dụng các công nghệ mới về thiết bị kỹ thuật và ứng dụng công nghệ thông tin để phân tích và đưa ra các kết quả có độ chính xác cao phục vụ cho công tác đánh giá

độ ổn định tuyến đập các công trình thủy điện Trong luận văn đã đi sâu

“Phân tích, đánh giá hệ thống lưới trắc địa mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập thủy điện Hòa Bình” để làm rõ nhận định trên

Đập thủy điện Hòa Bình được xây dựng từ năm 1979, là công trình có công suất lớn nhất Đông Nam Á thời điểm bấy giờ Công tác quan trắc tuyến đập thủy điện Hòa Bình đã được thực hiện trong hơn 20 năm qua đã đánh giá

độ ổn định và an toàn của công trình và giúp cho các quản lý đưa ra các quy trình vận hành hợp lý

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích của luận văn là phân tích, đánh giá hệ thống lưới trắc địa măt bằng quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập thủy điện Hòa Bình

- Phân tích, đánh giá, so sánh một số vấn đề về khía cạnh kỹ thuật trong quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập thủy điện Hòa Bình nhằm:

- Nâng cao hiệu quả công tác quan trắc thủy điện Hòa Bình nói riêng cũng như đối với công tác quan trắc những nhà máy thủy điện ở nước ta

- Phân tích, đánh giá, xây dựng mô hình chuyển dịch công trình trên cơ

sở số liệu quan trắc

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đề tài luận văn đi sâu nghiên cứu, phân tích, đánh giá các phương pháp thiết kế và xử lý số liệu lưới khống chế cơ sở quan trắc chuyển dịch ngang công trình thuỷ điện

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về công tác quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập thủy điện Hòa Bình

- Tối ưu hóa thành lập và xử lý số liệu hệ thống lưới khống chế mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang của tuyến đập thông qua ví dụ cụ thể của tuyến đập thủy điện Hòa Bình

- Nghiên cứu khảo sát mô hình chuyển dịch công trình

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: tổng hợp, xử lý các số liệu liên quan

- Phương pháp phân tích: sử dụng các phương tiện và các tiện ích, phân tích có lôgíc các tư liệu, số liệu làm cơ sở để giải quyết các vấn đề đặt ra

- Phương pháp so sánh: tổng hợp kết quả, so sánh đánh giá và đưa ra các kết luận về các vấn đề đặt ra

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Phát triển, góp phần nâng cao và hoàn thiện trong công tác quan trắc chuyển ngang công trình thủy điện trong điều kiện Việt Nam

6 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu, 4 chương và phần kết luận được trình bày trong 94 trang với 18 bảng và 29 hình

7 Lời cảm ơn

Luận văn đã được hoàn thành dưới sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS Trần Khánh (trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội) Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này Trong quá trình nghiên cứu và viết luận văn, tác giả cũng đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, đóng góp quý báu của các thầy cô trong Khoa Trắc địa và các đồng nghiệp nơi tác giả công tác

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH

BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN

1.1 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ YÊU CẦU QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN

1.1.1 Đặc điểm kết cấu công trình thủy điện

Công trình thuỷ điện là loại công trình làm việc trong môi trường nước, chịu tác dụng của các loại lực do nước gây nên như lực thuỷ tĩnh, thuỷ động,

áp lực cột sóng, áp lực thấm, áp lực đẩy nổi Ngoài ra nó còn chịu tác dụng của các loại lực khác như áp lực gió, áp lực đất, áp lực do động đá, áp lực do bùn cát

Công trình thuỷ điện được xây dựng để sử dụng tài nguyên thuỷ năng

và nguồn dự trữ nước vào việc cung cấp điện năng cho đất nước và góp phần điều hoà nguồn nước cho một vùng rộng lớn

Do vậy, các công trình thuỷ điện thường thuộc loại công trình trọng điểm của quốc gia Có số vốn đầu tư lớn, thời gian chuẩn bị và thi công kéo dài nhiều năm với rất nhiều hạng mục kết cấu phức tạp, đa dạng cần phải có

sự tham gia của nhiều ngành khoa học kỹ thuật với trình độ cao

Công trình thuỷ điện có vai trò hết sức quan trọng với mỗi quốc gia, có ảnh hưởng trực tiếp đến nền kinh tế xã hội và môi trường của cả vùng và cả nước Thật vậy, việc xây dựng các bậc thang thuỷ điện đầu mối trên sông và

sự hình thành các hồ chứa nước lớn đã phá vỡ dòng chảy, dẫn tới hàng loạt các biến đổi lớn đối với môi trường tự nhiên Do tính đặc thù của công trình thuỷ điện thường được xây dựng ở các sông suối miền núi nên việc nghiên cứu các báo cáo kinh tế, kỹ thuật cần phải được tiến hành công khai và theo đúng các trình tự để tránh các sai sót

Cấu trúc của công trình thuỷ điện cơ bản có các hạng mục chính là hồ

chứa nước, các công trình chính và các công trình phụ trợ

hồ chứa nước tới môi trường và đảm bảo an toàn cho vùng hạ lưu Khi thiết

kế hồ phải giải quyết những nhiệm vụ cơ bản sau:

- Xác định biên giới ngập nước của hồ chứa ứng với độ cao mực nước thiết kế Xác định biên giới lòng hồ và thể tích hồ chứa, tính toán tổn thất ngập lụt

- Đề xuất bản thiết kế phòng ngập cho các thành phố, các điểm dân cư,

xí nghiệp công nghiệp, những vùng đất canh tác có giá trị cũng như bản thiết

kế các công tác gia cố bờ hồ

- Thiết kế các tuyến giao thông đường thuỷ trong phạm vi bờ hồ

Hình 1.1: Hồ thủy điện 1.1.1.2 Công trình chính

Đây là hạng mục quan trọng nhất của nhà máy thuỷ điện, đòi hỏi tính kinh tế, kỹ thuật cao nhất Công trình chính gồm tổ hợp các hạng mục:

1 Cụm công trình đầu mối gồm đập dâng tạo hồ và đập tràn

a) Đập dâng tạo hồ

Đập dâng gồm nhiều loại được thiết kế có kết cấu khác nhau tuỳ theo từng điều kiện cụ thể của công trình, các kết cấu của đập thông dụng hiện nay như:

+ Đập đất: Vật liệu đắp đập là đất (sét, á sét, cát, á cát, cuội sỏi) Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng thi công cơ giới hoá cao và rẻ tiền, được ứng dụng rộng rãi nhất Khi xây dựng loại đập này cần chú ý các điều kiện làm việc của đập đất

- Phía thượng lưu của đập là hồ chứa nên có sóng tác động, sẽ làm hư hỏng mái dốc thượng lưu

- Nước thấm qua thân đập làm mất ổn định thân đập và xói ngầm hạ

lưu, từ đó phải lựa chọn mặt cắt đập một cách hợp lý Nếu hạ lưu có nước còn xuất hiện áp lực đẩy nổi góp phần làm mất ổn định của đập

+ Đập đất đá: là một loại đập được cấu tạo bằng đá mà không cần chất kết dính, là một trong những loại công trình dâng nước kinh tế nhất khi xây dựng ở những vùng có sẵn đá, giao thông không thuận lợi

+ Đập bê tông gồm: đập bê tông đầm lăn và đập bê tông bản mặt…

- Đập bê tông trọng lực: đập bê tông trọng lực là loại đập mà sự ổn định chủ yếu dựa vào trọng lượng bản thân của nó Ưu điểm của đập bê tông trọng lực là có tính bền vững lớn, có thể sử dụng kết hợp với đập tràn và nhà máy thuỷ điện

Nhược điểm của đập bê tông trọng lực là chỉ sử dụng được khi có đủ cốt liệu chế tạo bê tông, đòi hỏi nhiều nguyên vật liệu, yêu cầu về nền móng cao

Hình 1.2: Đập dâng và đập tràn thủy điện

b) Đập tràn

Đập tràn gồm có đập tràn tự do và đập tràn có điều khiển đóng mở

bằng cáp hay thuỷ lực Thường thì người ta xây dựng các đập bê tông

dạng vòm uốn công làm việc như một hệ thống vòm cuốn đàn hồi tựa trên

các bờ cứng Ngoài ra có thể là dạng đập bê tông dạng thẳng và một số

dạng đập khác…

2 Nhà máy

Về kiểu nhà máy thuỷ điện, thông thường có hai loại nhà máy thuỷ điện

đó là nhà máy thuỷ điện kiểu sau đập, nhà máy thuỷ điện kiểu đường dẫn (có

áp và không áp)

3 Các công trình tuyến năng lượng (Kênh dẫn, đường hầm dẫn nước)

Mục đích của các công trình này là dẫn nước từ hồ chứa đến nhà máy,

thông thường thì kết cấu của hệ thống công trình tuyến năng lượng được thi công

bằng bê tông, riêng tuyến áp lực kết cấu là thép và được bao bọc bằng bê tông

Hình 1.3: Đường ống áp lực và nhà máy thuỷ điện

Công suất của nhà máy điện và sản lượng điện năng phụ thuộc vào độ cao cột nước và lưu lượng dòng chảy, khối lượng dòng chảy Các công trình này khó thiết kế, quá trình thi công rất phức tạp và phải sử dụng các thiết bị thi công độ chính xác cao Các thiết bị lắp đặt như ống thép chịu áp lực cao, các tổ máy phát điện hiện nay phải nhập của các hãng chế tạo nước ngoài

1.1.1.3 Công trình phụ trợ

Hạng mục này gồm có hai nhóm công trình chủ yếu sau:

- Các công trình phục vụ cho thi công và vận hành như: hệ thống điện,

hệ thống nước, nhà xưởng, kho vật tư thiết bị, bãi để chuyển nguyên vật liệu cùng các công trình khác như giao thông, thông tin liên lạc

- Các công trình phục vụ cho làm việc và sinh hoạt của cán bộ công nhân viên như: nhà quản lý vận hành, văn phòng, nhà ở và nhà văn hoá

1.1.2 Yêu cầu độ chính xác quan trắc và chu kỳ quan trắc biến dạng công trình thủy điện

Đối với công tác quan trắc biến dạng công trình, việc xác lập yêu cầu

độ chính xác quan trắc, chu kỳ quan trắc và mối quan hệ hợp lý giữa độ chính xác và chu kỳ quan trắc còn có ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật rất sâu sắc

1.1.2.1 Yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang

Xác lập hợp lý yêu cầu độ chính xác quan trắc mang ý nghĩa kỹ thuật Nếu chuyển dịch của công trình diễn ra chậm chạp (tốc độ chuyển dịch nhỏ)

mà quan trắc với độ chính xác thấp thì sẽ không phát hiện được chuyển dịch vì sai số đo có khi còn lớn hơn cả giá trị chuyển dịch Ngược lại, nếu chuyển dịch của công trình xẩy ra nhanh (tốc độ chuyển dịch lớn) thì vẫn có thể phát hiện được chuyển dịch ngay cả khi quan trắc với độ chính xác thấp Thông thường, yêu cầu về độ chính xác quan trắc được xác lập dựa trên các căn cứ sau:

1- Dựa vào giá trị chuyển dịch ngang dự tính theo thiết kế [1,5]

Theo đó, việc xác định sơ bộ độ chính xác đo chuyển dịch ngang được thực hiện phù hợp với các giá trị chuyển dự tính theo thiết kế và được tính theo công thức:

2

Q

m Q  (1.1) Trong đó: mQ - yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển dịch ở thời điểm ti

Q - giá trị chuyển dịch dự báo giữa 2 chu kỳ quan trắc

 - hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, phụ thuộc vào xác xuất được chấp nhận Đối với công tác quan trắc biến dạng thường lấy xác xuất P = 0.997, (tương ứng với  =3) và khi đó công thức tính độ chính xác quan trắc chuyển dịch là:

Q

2- Trong thực tế, yêu cầu độ chính xác quan trắc thường được xác định dựa vào điều kiện nền móng, đặc điểm kết cấu đối với từng loại công trình cụ thể (các tiêu chuẩn này do cơ quan quản lý ngành ban hành) Yêu cầu độ chính xác quan trắc đối với các công trình dân dụng- công nghiệp thông thường được đưa ra ở bảng 1.1 [10]

Bảng 1.1: Độ chính xác đo lún và chuyển dịch ngang

(mm)

1 Công trình bê tông xây dựng trên nền đá gốc 1

2 Công trình bê tông xây dựng trên nền cát, sét

3 Các loại đập đất đá chịu áp lực cao 5

4 Công trình xây dựng trên nền đất đỏ 10

1.1.2.2 Chu kỳ quan trắc chuyển dịch ngang

Trong giai đoạn xây dựng: chu kỳ đầu tiên được thực hiện ngay khi các mốc cơ sở ổn định và công trình chưa chịu áp lực ngang Các chu kỳ tiếp theo được thực hiện tuỳ thuộc vào mức tăng giảm áp lực tới công trình nếu mức tăng giảm này vượt quá 25% áp lực tính toán

Thời kỳ vận hành công trình: việc quan trắc được tiến hành 1 tháng/chu kỳ 1.2 NỘI DUNG VÀ Ý NGHĨA CÔNG TÁC QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN

1.2.1 Mục đích công tác quan trắc biến dạng các công trình thủy điện

Các công trình ngay từ khi bắt đầu xây dựng cho đến khi hoàn thành, trong quá trình vận hành có thể bị thay đổi về vị trí không gian hoặc về hình dạng kết cấu theo thời gian Nguyên nhân chủ yếu là do tác động của các dạng tải trọng tĩnh và động lên công trình Quan trắc biến dạng công trình nhằm mục đích xác định các giá trị chuyển dịch ngang, độ lún của công trình nói chung và các bộ phận công trình nói riêng theo thời gian, đồng thời dựa vào các giá trị đó để phân tích, đánh giá trạng thái ổn định của công trình Trong quá trình quan trắc sẽ đưa ra số liệu thực tế bổ sung cho lý luận thí nghiệm

mô hình về dự báo biến dạng của công trình trong tương lai, từ đó phối hợp với các cơ quan thiết kế và vận hành tìm ra các giải pháp cần thiết để khắc phục sự cố có thể xảy ra

Căn cứ vào mục đích và nội dung công việc, công tác quan trắc biến dạng công trình có thể chia làm hai loại chính:

1- Đo biến dạng bên trong: còn được gọi là đo các đại lượng vật lý Mục đích của đo biến dạng bên trong để xác định những thay đổi của ứng lực ở bên trong công trình, lực tác dụng ở phía ngoài công trình, nhiệt độ, áp suất ở trong lòng công trình, và các hiện tượng biến đổi khác của kết cấu công trình

2- Đo biến dạng bên ngoài: còn gọi là đo kết cấu hình học Mục đích của đo biến dạng bên ngoài là đo những biến đổi về vị trí không gian của

công trình như: độ lún, độ chuyển dịch ngang, độ nghiêng, độ vặn xoắn, độ rạn nứt của công trình

Độ biến dạng trong và biến dạng ngoài công trình có mối liên quan chặt chẽ với nhau, mỗi biến dạng bên trong công trình kéo theo những thay đổi bên ngoài và ngược lại những thay đổi bên ngoài công trình phần lớn đều phản ánh những biến đổi bên trong Bởi vậy trong công tác nghiên cứu biến dạng công trình cần kết hợp đo biến dạng bên trong và bên ngoài để có tài liệu

bổ sung, kiểm chứng lẫn nhau Kết hợp phân tích số liệu biến dạng trong và ngoài một cách khoa học, hợp lý cho phép chúng ta đưa ra đánh giá và kết luận chính xác về độ ổn định công trình

Nhiện vụ của công tác quan trắc biến dạng bằng phương pháp trắc địa là xác định các giá trị biến dạng bên ngoài công trình Trong luận văn này chỉ đi sâu về vấn đề quan trắc chuyển dịch ngang, một phần của biến dạng công trình

Thực tế cho thấy rằng các công trình thủy điện bị biến dạng có thể do tải trọng, áp lực, đặc điểm kết cấu bản thân công trình, tính chất cơ lý của đất

đá dưới nền móng của công trình Các công trình thủy điện như các nhà máy thủy điện, các đập của hồ chứa nước, thông thường được xây dựng trên nền ngập nước và chịu tải trọng động Các công trình loại này luôn chịu áp lực ngang từ một phía của nước, vì vậy công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng các công trình thủy điện là cần thiết và được thực hiện định kỳ trong suốt quá trình vận hành, sử dụng và khai thác công trình

Đối với các công trình xây dựng nói chung, đặc biệt là với những công trình luôn luôn chịu áp lực lớn như các công trình thủy điện, thì những biến dạng nhỏ về kích thước của công trình cũng có thể dẫn đến sự mất ổn định, hư hỏng từng phần hoặc thậm chí dẫn đến sự phá hoại toàn bộ công trình và khi đó thiệt hại sẽ là rất lớn

1.2.2 Ý nghĩa công tác quan trắc biến dạng các công trình thủy điện

Xác định trạng thái của công trình và các thông số biến dạng cơ bản trong quá trình xây dựng, đánh giá chất lượng công trình từ đó đưa ra các biện

pháp thi công đúng đắn và hiệu quả nhất

Xác định mức độ biến dạng của công trình và các thông số biến dạng cơ bản trong quá trình thi công, vận hành, để đưa ra các phương pháp phòng ngừa thích hợp

Nghiên cứu quy luật biến dạng đối với các công trình khác nhau ở các thời điểm và điều kiện khác nhau để từ đó đưa ra các quy trình kỹ thuât và dự báo trước

1.3 NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG LƯỚI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN

1.3.1 Nguyên tắc xác định chuyển dịch ngang

Về mặt định tính thì chuyển dịch ngang công trình là sự thay đổi vị trí của công trình trong mặt phẳng nằm ngang Về định lượng, chuyển dịch của đối tượng bất kỳ trong mặt phẳng ngang giữa 2 thời điểm quan trắc được xác định thông qua suy luận sau:

Giả sử ở thời điểm ban đầu công trình ở vị trí P1, ở thời điểm sau khi bị chuyển dịch công trình ở vị trí P2 Khi đó vector chuyển dịch toàn phần P1P2

có giá trị là Q được biểu diễn như hình 1.4 [3,5,7]

Giá trị vector chuyển dịch Q trong mặt phẳng nằm ngang giữa thời điểm quan trắc i và j được phân tích thành hai thành phần: chuyển dịch theo trục X (kí hiệu là Qx) và chuyển dịch theo trục Y (kí hiệu là Qy) Các giá trị này được xác định thông qua các đại lượng sau:

Kí hiệu X(i), Y(i), X(j), Y(j) là tọa độ của đối tượng xác định trong chu kỳ thứ I và j Khi đó ta tính được các giá trị chuyển dịch:

1.3.2 Số bậc phát triển hệ thống lưới mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang công trình

Theo phương pháp trắc địa, chuyển dịch ngang công trình được xác định trên cơ sở so sánh tọa độ các điểm quan trắc gắn trên công trình ở 2 chu

kỳ đo khác nhau Như vậy để thực hiện quan trắc chuyển dịch cần phải xây dựng một mạng lưới khống chế với 2 loại điểm mốc [5]

- Hệ thống mốc loại 1 được xây dựng tại các vị trí được coi là ổn định, nằm bên ngoài phạm vi ảnh hưởng chuyển dịch của công trình Các mốc này

có tác dụng làm cơ sở tọa độ gốc cho toàn bộ công tác quan trắc và được gọi

là mốc khống chế cơ sở Yêu cầu đối với điểm mốc khống chế cơ sở là phải

có vị trí ổn định trong suốt quá trình quan trắc

- Hệ thống mốc loại 2 là các mốc gắn trên công trình, cùng chuyển dịch với đối tượng quan trắc và được gọi là mốc quan trắc (mốc kiểm tra)

Về mặt kết cấu, mốc trong quan trắc chuyển dịch ngang được thiết kế phù hợp với đặc điểm của từng loại công trình cụ thể, tuy nhiên điều bắt buộc

là các mốc đó đều phải có kết cấu thuận tiện cho việc đặt thiết bị đo và bảo đảm hạn chế sai số định tâm máy cũng như bảng ngắm ở giới hạn cho phép

Trong mỗi chu kỳ quan trắc cần thực hiện các phép đo để xác định vị trí tương hỗ giữa các mốc khống chế cơ sở nhằm kiểm tra và đánh giá độ ổn

định của các mốc đó, như vậy sẽ tạo thành một bậc lưới được gọi là lưới

khống chế Đồ hình đo nối giữa các mốc khống chế với các mốc quan trắc gắn

trên công trình tạo ra bậc lưới thứ 2, gọi là lưới quan trắc Giữa 2 bậc lưới

nêu trên có thể xây dựng thêm một số bậc trung gian, tạo thành một hệ thống lưới nhiều bậc Tuy vậy, với các thiết bị đo đạc như hiện nay và quy mô các công trình thủy điện ở Việt Nam thì áp dụng lưới hai bậc là phù hợp và bảo đảm tính chặt chẽ hơn so với lưới nhiều bậc

Trong một số trường hợp có thể bỏ qua việc thành lập bậc lưới khống chế cơ sở nếu xây dựng được các mốc khống chế chắc chắn ổn định

Ví dụ các mốc được chôn trên nền đá gốc và có cấu trúc theo phương pháp dây dọi ngược Các mốc dây dọi ngược thường được chôn tới độ sâu của tầng đá gốc do đó giá thành rất cao, thêm vào đó việc thi công, bảo quản và

sử dụng cũng phức tạp nên mốc loại này chưa được sử dụng trong thực tế sản xuất ở Việt Nam

Giải pháp hợp lý và có hiệu quả kinh tế nhất là thành lập mạng lưới khống chế cơ sở với các mốc chôn nông kết hợp áp dụng các biện pháp đo và

chọn phương pháp xử lý số liệu thích hợp để đánh giá mức độ chuyển dịch của các mốc trong lưới, trên cơ sở đó lựa chọn các mốc ổn định để làm cơ sở tọa độ gốc cho toàn bộ công tác quan trắc Bậc lưới quan trắc được xây dựng như lưới phụ thuộc, trên cơ sở số liệu đo đạc tiến hành bình sai, tính toán tọa

độ các mốc quan trắc và các tham số chuyển dịch biến dạng công trình

Các điểm khống chế cơ sở là các điểm được chọ làm gốc cho việc bố trí

đo và tính toán mạng lưới quan trắc Đối với các công trình thủy điện, các mốc khống chế cơ sở thường được bố trí ở hai đầu đập và khu vực phía hạ lưu Ngoài yêu cầu chọn vị trí có điều kiện địa chất ổn định nằm ngoài phạm vi tác động của bieend dạng công trình, các điểm khống chế cơ sở cần được chọn tại những nơi có địa hình thuận lợi cho việc đặt máy và ngắm tới các điểm kiểm tra Đối với những công trình đòi hỏi độ chính xác cao, các mốc khống chế cần được thiết kế dạng định tâm bắt buộc

Lưới quan trắc chuyển dịch bao gồm các điểm trên thân đập dâng và đập tràn Trong mỗi chu kỳ quan trắc tiến hành xác định tọa độ các điểm quan trắc từ hệ thống lưới khống chế cơ sở

1.3.3 Yêu cầu độ chính xác các bậc lưới

Cơ sở để tính toán độ chính xác các bậc lưới trong quan trắc chuyển dịch công trình là yêu cầu độ chính xác xác định chuyển dịch ngang (mQ), thông thường giá trị mQ phụ thuộc vào một số yếu tố như: điều kiện địa chất nền móng, đặc điểm kết cấu, chế độ vân hành của công trình Từ yêu cầu độ chính xác xác định chuyển dịch chúng ta có thể tính toán được yêu cầu độ chính xác đối với các bậc lưới theo trình tự sau:

1-Xác định sai số tọa độ tổng hợp [7]

Từ công thức (1.3) coi độ chính xác đo trong các chu kỳ là như nhau,

có thể viết: mxi  mxj  myi  myj  mk

mQx2 = mxi2 + mxj2 = 2mx2

mQy2 = myi2 + myj2 = 2my2Lấy vi phân 2 vế của công thức (1.3) và chuyển qua sai số trung phương ta được:

2-Xác định sai số các bậc lưới

Trong hệ thống lưới có n bậc, hệ số giảm độ chính xác giữa các bậc lưới là k và sai số tổng hợp các bậc lưới là mP thì sai số bậc thứ i được xác định theo công thức

) 1 ( 2 2

1

k k

k m

Sai số tổng hợp các bậc lưới(mm) Lưới

cơ sở

Lưới quan trắc

2 Đập bê tông trên nền nền đất nện 1.4 0.6 1.2

3

Đập đá(đất đá) Giai đoạn xây dựng Giai đoạn vận hành

3.5 7.0 2.0 3.5

1.6 3.1 0.9 1.5

3.1 6.3 1.8 3.1

Từ chỉ tiêu về yêu cầu độ chính xác quan trắc nêu trong Bảng 2.1 có thể thấy các thông số độ chính xác đối với quan trắc tuyến đập công trình thủy điện là rất cao, nhất là đập bê tông Để đạt được các chỉ tiêu độ chính xác đó cần phải xây dựng mạng lưới quan trắc với đồ hình chặt chẽ và sử dụng các thiết bị kỹ thuật, công nghệ thi công hiện đại nhất hiện có

1.4 GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH

Chuyển dịch ngang công trình được xác định trên cơ sở so sánh tọa độ của mốc quan trắc ở các thời điểm (chu kỳ) đo khác nhau Trong mỗi chu kỳ thường xây dựng một bậc lưới trắc địa liên kết các mốc quan trắc, mạng lưới này được định vị theo hệ tọa độ của lưới khống chế cơ sở Tuỳ thuộc vào địa hình thực địa và đặc điểm kết cấu công trình, có thể lập lưới quan trắc bằng nhiều phương pháp khác nhau Ở Nước ta thường sử dụng các phương pháp

đo đạc mặt đất, trong đó có thể chia thành 2 nhóm là phương pháp tọa độ và phương pháp hướng chuẩn

1.4.1 Phương pháp tọa độ

1.4.1.1 Phương pháp tam giác

Lưới quan trắc được thành lập theo hình thức tam giác thường là mạng lưới dày đặc với đồ hình rất chặt chẽ, cho phép xác định tọa độ trong lưới với độ chính xác cao Tuy nhiên, do số lượng trị đo trong lưới tam giác là lớn nên việc

đo đạc trong mạng lưới cũng tốn nhiều thời gian, công sức và các chi phí khác

Sau đây là ví dụ về một mạng lưới tam giác quan trắc chuyển dịch ngang

Kí hiệu A,B,…E là các điểm khống chế đặt ngoài công trình; 1, 2, 3, là các điểm quan trắc gắn trên công trình (hình 1.5)

Dựa vào các điểm quan trắc ở hai chu kỳ đo khác nhau để tính giá trị và hướng chuyển dịch Nếu kí hiệu X(i), Y(i), X(j), Y(j)- toạ độ của các điểm quan trắc tính được ở chu kỳ i và j; Qx, Qy - chuyển dịch của điểm quan trắc theo trục OX, OY; Q, α là giá trị và hướng của chuyển dịch toàn phần thì các tham

số chuyển dịch của điểm N được tính theo công thức:

Qx= X(i) - X(j)

Qy= Y(i) - Y(j)

2 2

Q Arctg

1.4.1.2 Phương pháp đa giác

Phương pháp đa giác được sử dụng để quan trắc chuyển dịch ngang của những công trình có dạng hình cung như các tuyến đường, hầm giao thông, tuyến đập dạng vòm Trên mỗi tuyến quan trắc xây dựng một đường chuyền qua các mốc gắn tại công trình, ở hai đầu được dựa trên hai điểm khống chế

cơ sở và đo nối ít nhất 2 phương vị gốc Đo góc, cạnh trong tuyến đa giác

bằng máy toàn đạc điện tử chính xác (hình 1.5)

Tuyến đa giác để quan trắc chuyển dịch ngang trong công trình thường

có dạng gần với đường chuyền duỗi thẳng Sai số vị trí điểm của tuyến phụ thuộc vào sai số đo góc mõ, sai số đo cạnh ms, điểm yếu nhất (sau bình sai) sẽ

là điểm nằm ở giữ tuyến và được ước lượng gần đúng như sau:

Sai số trung phương vị trí điểm cuối đường chuyền (sau khi đã hiệu chỉnh góc sơ bộ):

1.4.1.3 Phương pháp giao hội

Đối với phương pháp giao hội có các dạng lưới (giao hội góc, giao hội cạnh, giao hội góc - cạnh) có thể được áp dụng để quan trắc chuyển dịch ngang công trình một cách hiệu quả Lưới giao hội dễ phù hợp với nhiều dạng địa hình, nhiều loại công trình và triển khai thi công thuận tiện bằng các loaị máy toàn đạc điện tử

QT4

QT3 QT2

Khi thiết kế phương án cần cân nhắc lựa chọn đồ hình giao hội phù hợp, để vừa bảo đảm các yêu cầu kĩ thuật quan trắc, vừa đạt hiệu quả kinh tế của công việc Trong lưới giao hội máy đo được đặt tại các điểm khống chế

cơ sở, tiêu ngắm (hoặc gương) được đặt tại các mốc quan trắc Từ các điểm lưới khống chế tiến hành đo các yếu tố cần thiết (góc hoặc cạnh) đến tất cả các điểm quan trắc trên tuyến

Xét điểm quan trắc P được xác định bằng một trong 3 phương pháp giao hội đơn là: giao hội góc, giao hội cạnh, giao hội góc - cạnh (hình 1.7)

Kí hiệu mβ là sai số đo góc, còn sai số đo cạnh S1, S2 là ms1, ms2 tương ứng Khi đó các công thức tính sai số vị trí điểm P đối với từng trường hợp như sau:

- Trường hợp giao hội góc:

2 2

2 1

'

)sin(

1

s s

"

2 '

"

'

P P

P P P

m m

m m m

N

K M

Hướng chuẩn qua hai điểm là mặt phẳng thẳng đứng đi qua hai điểm

đó Độ lệch hướng của điểm (i) so với hướng chuẩn là khoảng cách từ điểm (i) đến hướng chuẩn (mặt phẳng thẳng đứng)

Đối với phương pháp hướng chuẩn thường lấy trục hoành trùng với hướng chuẩn và trục tung vuông góc với nó Chuyển dịch ngang của công trình là sự thay đổi tung độ của điểm đó trong các chu kỳ quan trắc khác nhau

Giả định i là điểm quan trắc, ở chu kỳ 1 có vị trí i1 với độ lệch hướng

1và ở chu kỳ 2 có vị trí i2 với độ lệch hướng 2 (hình 1.8):

Khi đó chuyển dịch của điểm i theo hướng vuông góc với hướng chuẩn gốc AB được tính theo công thức:

Ngày nay, trong sản xuất với việc sử dụng các loại máy toàn đạc điện tử chính xác cao, chuyển dịch theo hướng còn lại có thể xác định được nếu đo bổ sung chiều dài cạnh từ điểm khống chế đến điểm quan trắc bằng các trị đo cạnh chính xác

b Phương pháp đo độ lệch hướng

Đo độ lệch hướng có 2 phương pháp Tuỳ từng trường hợp mà ta có thể

áp dụng phương pháp khác nhau Nếu độ lệch hướng lớn có thể đo theo phương pháp đo góc nhỏ, nếu độ lệch hướng nhỏ có thể đo theo phương pháp bảng ngắm di động

1.4.3 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng công nghệ GPS

Lưới GPS nói chung không khác nhiều so với các mạng lưới trắc địa truyền thống Trong lưới GPS, các điểm được liên kết với nhau bằng các cạnh

đo, nhờ các cạnh đo đó tính toán xác định toạ độ, độ cao các điểm trong cùng một hệ toạ độ thống nhất

Việc thiết kế kỹ thuật cho lưới GPS cũng giống như khi quan trắc chuyển dịch ngang bằng các trị đo mặt đất Lưới khống chế quan trắc chuyển dịch ngang bằng công nghệ GPS cũng được hình thành từ hai loại điểm (điểm

cơ sở và điểm quan trắc)

Công tác tổ chức đo đạc trong lưới GPS quan trắc chuyển dịch được thực hiện theo phương pháp định vị tương đối tĩnh và cần có tối thiểu 4 máy thu tín hiệu Khi số lượng điểm cơ sở càng nhiều thì ta càng có điều kiện để kiểm tra độ ổn định của các mốc cơ sở và độ chính xác quan trắc chuyển dịch ngang càng cao

Thực tế cho thấy, số lượng điểm cơ sở phải từ 3 trở lên Điều đó có nghĩa là nếu có 4 máy thu thì nhất thiết phải có 3 máy đặt cố định tại 3 điểm

cơ sở và máy còn lại lần lượt đặt tại các điểm kiểm tra, tạo nên các ca đo độc lập với đồ hình liên kết cạnh

Khi quan trắc chuyển dịch ngang bằng công nghệ GPS thì ở tất cả các chu kỳ quan trắc chỉ cần lấy kết quả bình sai lưới GPS tự do mà không cần chuyển đổi toạ độ hoặc bình sai ràng buộc lưới Sau đây là hai phương

án quan trắc khi có 4 và 5 máy thu

Kí hiệu: 1, 2, 3, 4, là các điểm kiểm tra; QT1, QT2, QT3 là các điểm cơ sở Khi đó đồ hình đo trong hai trường hợp sử dụng 4 máy thu và

5 máy thu như sau:

Trong 2 trường hợp trên, ta xác định các đặc trưng đo như bảng sau:

Bảng 1.3 : Các đặc trưng đo GPS

Trường

hợp

Số ca đo độc lập

Tống số cạnh đo

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THỰC HIỆN QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Chuyển dịch công trình là một kiểu biến dạng có thể gây ra những nguy

cơ làm hư hỏng hoặc thậm chí làm đổ vỡ công trình Đối với vỏ trái đất thì chuyển dịch ngang là một minh chứng cho các thuyết về kiến tạo của nó và các học thuyết tiên tiến khác Vì vậy quan trắc chuyển dịch vỏ trái đất và công trình xây dựng đặc biệt là các công trình thuỷ điện là đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học tại các viện nghiên cứu và các trường đại học lớn trên thế giới

Ở Liên Xô cũ, ngay những ngày đầu mới thành lập chính quyền Xô Viết

đã bắt tay vào xây dựng nhiều nhà máy thuỷ điện lớn như Brask (Xiberi), Nurex (Kirgidi), Chernôbưn (Ucraina) và nhiều nhà máy thuỷ điện khác Đây là những đập ngăn nước lớn với các hồ chứa có dung tích hàng tỷ khối nước và trải rộng trên hàng trăm km2, do vậy công tác quan trắc chuyển dịch các công trình này đã được nhà nước Xô Viết và các nhà khoa học quan tâm đúng mức Tại các nhà máy đều có bộ phận theo dõi và quan trắc biến dạng công trình theo định kỳ Số liệu quan trắc chuyển dịch được xử lý và phân tích để đưa ra kết quả biến dạng công trình, từ đó tìm ra các biện pháp thích hợp bảo vệ an toàn cho công trình và lập quy trình vận hành thiết bị một cách hợp lý Ở các khác như Mỹ, Canada, Trung quốc, Úc tại các công trình thuỷ điện lớn cũng đều được tiến hành công tác quan trắc biến dạng theo định kỳ và theo các quy trình rất nghiêm ngặt

Khi công nghệ đo dài điện tử chưa phát triển các nhà khoa học trắc địa

đã xây dựng các mạng lưới cơ sở để quan trắc chuyển dịch các công trình thuỷ điện bằng phương pháp tam giác đo góc cùng cạnh đáy được đo với độ chính xác cao (đo bằng dây invar) Nhưng với địa hình của các công trình thuỷ điện thì việc bố trí đồ hình lưới với cạnh đáy có địa hình thuận lợi cho việc đo bằng

dây invar không phải lúc nào cũng đạt được, vì vậy các công trình có dạng thẳng thường được sử dụng phương pháp đo hướng chuẩn

Trong phương pháp đo hướng chuẩn các nhà khoa học đã chú trọng hoàn thiện các thiết bị tạo hướng chuẩn có độ chính xác cao và nghiên cứu tạo ra các

sơ đồ đo hướng chuẩn hợp lý để không ngừng nâng cao độ chính xác xác định

độ lệch hướng của các điểm kiểm tra

Công nghệ GPS cũng được áp dụng trong công tác quan trắc chuyển dịch các công trình thuỷ điện ở một số nước tiên tiến, thí dụ đập Pacoima, đập Libby, công trình hồ chứa Diamont Valley (Mỹ) [11], đập thuỷ điện Salto Caxias (Braxin), thuỷ điện Quebec, (Canada) Ưu điểm nổi bật của công nghệ GPS là có thể định vị tại bất kỳ thời điểm nào, bất kỳ vị trí nào và không cần thông hướng, cho phép mở rộng phạm vi khống chế của lưới, vì vậy thường được sử dụng để lập lưới khống chế cơ sở và lập hệ thống quan trắc tự động tại các đập thuỷ điện lớn ở các nước tiên tiến

1.5.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ quan trắc Đã có nhiều tác giả

nghiên cứu về các giải pháp nhằm nâng cao độ chính xác trong công tác quan trắc và giảm thiểu về kinh phí và thời gian Năm 1987, trong luận án của mình TS Vũ Hồi đã nghiên cứu các phương pháp để nâng cao độ chính xác của phương pháp chụp ảnh mặt đất trong công tác quan trắc biến dạng công trình Các tác giả PGS TS Phan Văn Hiến, TS Đoàn Xuân Đài, PGS

TS Nguyễn Quang Tác, PGS TS Trần Khánh và KS Nguyễn Thế Phương

năm 1991, với đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước “Quy trình công

nghệ trắc địa trong đo vẽ công trình ngầm, trong thi công và quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình” đã đi sâu nghiên cứu quy trình và các

phương pháp quan trắc chuyển dịch công trình Trong đề tài nghiên cứu

khoa học “Nghiên cứu ứng dụng GPS trong trắc địa công trình” của PGS

TS Phan Văn Hiến đã đề cập việc ứng dụng công nghệ GPS đối với công tác quan trắc biến dạng công trình

- Nghiên cứu về phương pháp xử lý số liệu Công tác xử lý và phân tích

số liệu quan trắc là công việc rất quan trọng góp phần nâng cao độ chính xác của công tác đánh giá độ ổn định biến dạng công trình Vấn đề này đã được các tác giả sau nghiên cứu: TS Đoàn Xuân Đài, PGS TS Trần Khánh, PGS TS Hoàng Xuân Thành Vấn đề về tối ưu hoá thiết kế lưới quan trắc biến dạng công trình đã được PGS TS Nguyễn Quang Phúc đề cập nghiên cứu trong luận án của mình

Chương 2

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI

QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP

THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU KỸ THUẬT QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH

2.1.1 Tổng quan về nhà máy thủy điện Hòa Bình

Nhà máy thủy điện nằm trong khu vực phòng hộ lưu vực sông Đà, cách thị xã Hoà Bình 1 km về phía thượng lưu, có tọa độ địa lý 20045’ đến 22045’

vĩ độ Bắc, 102015’ đến 105020’ kinh độ Đông

Nhà máy thủy điện Hoà Bình được xây dựng từ năm 1979 Sau gần một phần tư thế kỷ chuẩn bị và thi công, đến tháng 4/1994 công trình thuỷ điện Hòa Bình trên sông Đà hoàn thành, với 8 tổ máy đạt công suất 1920 MW, cung cấp sản lượng điện lớn cho Việt Nam

Thuỷ điện Hòa Bình là công trình xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật lớn nhất nước ta trong thế kỷ XX Với 8 tổ máy (mỗi tổ 240 MW), tổng công suất phát điện 1920 MW, mỗi năm nhà máy thuỷ điện Hoà Bình cung cấp cho đất nước trên 8 tỷ KW/h điện

Thủy điện Hòa Bình là một tổ hợp công trình có thiết bị, máy móc hiện đại với mức độ tự động hóa cao, sau nhiều năm vận hành cả 8 tổ máy đều đảm bảo công suất thiết kế, giữ vững dòng điện liên tục trong mọi tình huống Đạt được kết quả đó là nhờ có hệ thống thuỷ công vững chắc được vận hành hết sức thận trọng theo quy trình quy phạm

Công trình và đầu mối công trình bao gồm:

- Đập đất đá khối lượng trên 24 triệu m3, dài 743m, cao 128m

- Công trình xả nước vận hành là đập bê tông cao 70m, rộng 106m có 2 tầng, tầng dưới là 12 cửa xả đáy, kích thước là 6.10m; tầng trên là 6 cửa xả mặt, kích thước 15.15m, có khả năng xả được 35400m3/s

Công trình thủy điện Hoà Bình có các thông số kỹ thuật chủ yếu như sau:

- Mực nước dâng bình thường 115 m

Toàn cảnh công trình thủy điện Hòa Bình được đưa ra trên hình 2.1

Hình 2.1: Toàn cảnh công trình thuỷ điện Hòa Bình