Chương 1 những vấN ĐỀ chung mục tiêu

Dựa vào độ chính xác cần thiết của quan trắc lún (m_S), tiêu chuẩn độ ổn định của các mốc độ cao cơ sở quan trắc lún công trình là: Điểm khống chế cơ sở được xem là ổn định khi sự thay đổi độ cao của chúng (δH) giữa hai thời điểm so sánh thỏa mãn bất đẳng thức sau

t là hệ số chuyển đổi từ sai số trung phương sang sai số giới hạn, thường chọn t = 2÷3

m_S1 là sai số trung phương đo đạc lưới khống chế cơ sở

2.5. XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH
2.5.1. Đánh giá sơ bộ kết quả đo

Việc xử lý số liệu quan trắc lún bắt đầu từ việc kiểm tra và đánh giá chất lượng kết quả đo ngoại nghiệp, bao gồm:

- Tính sai số trung phương của chênh cao trung bình trên một trạm đo được xác định theo kết quả đo đi đo về

(2.16)

Trong đó: d_i - hiệu số của kết quả hai lần đo.

n - số trạm đo.

Hoặc theo sai số khép tuyến

- Tính sai số trung phương chênh cao trên 1km đường đo

Trong đó: f_h – sai số khép của tuyến phù hợp hoặc khép kín (mm)

n - số lượng trạm máy trên tuyến.

N - số lượng tuyến.

[L] - tổng chiều dài các tuyến (km)

η_Km – sai số trung phương của chênh cao trên tuyến dài 1km.

Độ ổn định của các mốc lưới khống chế cơ sở tại tjời điểm xử lý lưới có thể được phân tích bằng nhiều phương pháp như phương pháp phân tích tương quan, phương pháp Kostekhel, phương pháp Trernhicov..., nhưng phương pháp có hiệu quả và được áp dụng trong thực tế hiện nay là phương pháp mô hình toán học, mà thực chất là bình sai tự do. Quy trình phân tích như sau:

1. Chọn ẩn số là độ cao của tất cả các điểm khống chế cơ sở

2. Chọn độ cao gần đúng là độ cao trong chu kỳ trước của các điểm

3. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh của trị đo:

(2.19)

4. Lập hệ phương trình chuẩn:

(2.20)

5. Lập điều kiện bổ sung:

(2.21)

Trong đó C^T = (c₁ c₂ .... c_N). Các phần tử c_i của ma trận C được chọn theo quy tắc:

C_i = 0 - nếu điểm cơ sở i không ổn định

C_i = 1 - nếu điểm cơ sở i ổn định

6. Tính ma trận giả nghịch đảo:

7. Tính nghiệm:

8. Phân tích vector nghiệm:

So sánh các phần tử của vector nghiệm với tiêu chuẩn ổn định của mốc độ cao cơ sở (2.15). Nếu tất cả đều thỏa mãn thì thực hiện bước tiếp theo. Nếu có điểm không ổn định sẽ trở lại bước 5 để chọn lại điều kiện bổ sung.

9. Bình sai và đánh giá độ chính xác lưới:

- Độ cao của các điểm:

Đối với các điểm ổn định sẽ giữ nguyên độ cao. Với những điểm không ổn định sẽ hiệu chỉnh lượng chuyển dịch tương ứng.

- Đánh giá độ chính xác:

* Sai số trung phương trọng số đơn vị:

Trong đó: n - số trị đo, t - số ẩn số, d - số khuyết

* Sai số trung phương của hàm các ẩn số:

(2.25)

Với: (2.26)

Trong các công thức trên: n là số trị đo, t là số ẩn số, d là số khuyết và f là vector hệ số khai triển của hàm số.
2.5.3. Bnh sai lưới quan trắc

Sau khi phân tích, tìm ra điểm ổn định và hiệu chỉnh vào những điểm kém ổn định của lưới cơ sở thì tiến hành bình sai lưới quan trắc. Lưới quan trắc lún được bình sai như một lưới phụ thuộc, với số liệu gốc là độ cao bình sai của các điểm khống chế cơ sở. Hện nay thường sử dụng phương pháp bình sai gián tiếp.

a. Độ lún của điểm kiểm tra i giữa hai chu kỳ j và j-1:

S_i^j,j-1 = H_i^j - H_i^j-1 (2.27)

b.Độ lún của điểm i tính từ chu kỳ đầu tiên (0) đến chu kỳ j (giữa hai chu kỳ j và 0):

S_i^j,0 = H_i^j - H_i⁰ (2.28)

2. Độ lún trung bình của toàn công trình

a. So với chu kỳ trước

b. So với chu kỳ đầu

Trong đó: t_j - thời gian tính từ chu kỳ đầu đến chu kỳ j.

∆S_KL = S_L – S_K (2.32)

i_KL = (2.33)

Trong đó: L_KL - khoảng cách giữa hai điểm K và L.

2.5.5. Lập biểu đồ lún (thể hiện đồ họa độ lún công trình)

Dựa vào các tham số trong mục 2.5.4 để thành lập các biểu đồ lún.

Là mặt cắt lún theo hướng một trục được lựa chọn nào đó cho phép thể hiện, đánh giá độ lún của công trình (hình 2.7).

Là đồ thị biểu thị độ lún của điểm quan trắc (kiểm tra) nào đó theo thời gian (hình 2.8)

Dùng đường bình độ để biểu diễn độ lún một cách tổng thể cho công trình (hình 2.9)

1. Nêu khái niệm về độ lún và quan trắc độ lún công trình

2. Lưới khống chế quan trắc lún công trình có mấy cấp, gồm những cấp nào?

3. Kết cấu và phân bố mốc dùng trong quan trắc lún công trình

4. Các phương pháp quan trắc độ lún công trình

5. Tiêu chuẩn độ ổn định của các mốc độ cao cơ sở

6. Xử lý số liệu quan trắc lún công trình

LUYỆN TẬP CHƯƠNG 2

Các điểm kiểm tra (quan trắc) của một công trình nhà cao tầng có độ cao đo được ở chu kỳ 0 và 1 như trong bảng sau:

- Độ lún của điểm kiểm tra i (i = 1÷8) giữa chu kỳ 1 và 0

- Độ lún trung bình của công trình

- Tốc độ lún trung bình của công trình biết khoảng thời gian giữa chu kỳ 0 và chu kỳ 1 là 6 tháng

- Hiệu số lún lớn nhất (độ lún lệch)

Hướng dẫn giải

• 
  Độ lún của điểm kiểm tra i (i = 1÷8) giữa chu kỳ 1 và 0
  

S_tb = = - 0,55mm

- Tốc độ lún trung bình của công trình biết khoảng thời gian giữa chu kỳ 0 và chu kỳ 1 là 6 tháng

- Hiệu số lún lớn nhất

∆S_KT8,KT3 = S_KT3 – S_KT8 = (-0,8mm) – (- 0,3mm) = - 0,5mm

Chuyển dịch ngang công trình là sự thay đổi vị trí tọa độ (x,y) theo thời gian so với vị trí ban đầu của công trình.

Quan trắc chuyển dịch ngang công trình thực chất là xác định sự thay đổi tọa độ của các điểm đặc trưng trên công trình. Do vậy cần lập lưới khống chế tọa độ và đo đạc ở nhiều thời điểm để xác định tọa độ các điểm đặc trưng đó.

Được phân thành 2 cấp là cấp lưới cơ sở và cấp lưới quan trắc.

Mốc khống chế cấp lưới cơ sở trong quan trắc chuyển dịch ngang thường được bố trí ngoài phạm vi ảnh hưởng chuyển dịch ngang của công trình, tại những nới có điều kiện địa chất ổn định.

Thường là dạng lưới tam giác dày đặc. Trước đây thường áp dụng đô hình lưới tam giác đo góc với một số cạnh đáy được đo bằng thước dây Inva, ngày nay thường áp dụng đồ hình lưới tam giác đo góc - cạnh kết hợp hoặc lưới tam giác đo cạnh.

Mốc quan trắc chuyển dịch ngang cũng được gắn tại những vị trí đặc trưng cho chuyển dịch ngang trên công trình và chuyển dịch cùng với công trình.

Kết cấu hình học của lưới quan trắc phụ thuộc vào vị trí các mốc cơ sở và mốc quan trắc. Thông thường các điểm cơ sở và các điểm quan trắc cũng tạo thành các đồ hình tam giác đo góc – cạnh hoặc đo cạnh.

Mốc dùng trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình, kể cả mốc khống chế cơ sở và mốc quan trắc đều là loại mốc định tâm bắt buộc (hình 3.1).

3.2.3. Yêu cầu độ chính xác của các cấp lưới trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình

Với hệ thống lưới gồm 2 cấp và chọn hệ số giảm độ chính xác K = 2 thì yêu cầu độ chính xác như trong bảng 3.1.

Phương pháp tam giác với các đồ hình đo góc, đo cạnh hoặc đo góc - cạnh kết hợp (hình 3.2) thường được ứng dụng để quan trắc chuyển dịch ngang công trình ở vùng đồi núi như các đập thủy lợi - thủy điện, công trình cầu, đuờng,…Để đo góc và cạnh trong lưới thường sử dụng máy toàn đạc điện tử.

- Các điểm 1, 2, 3 là các điểm quan trắc, gắn trên công trình

- Các điểm A, B, C, D, E là các điểm khống chế cơ sở



2. Phương pháp đa giác

Phương pháp này được ứng 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 (hình 3.3). Đo tất cả các góc và các cạnh trong lưới bằng máy toàn đạc điện tử độ chính xác cao.

Các điểm 1, 2, 3 là các điểm quan trắc, gắn trên công trình

Các điểm QT1, QT2, QT3, QT4 là các điểm khống chế cơ sở

3. Phương pháp giao hội

Các dạng lưới giao hội gồm giao hội góc, giao hội cạnh, giao hội góc - cạnh có thể được áp dụng để quan trắc chuyển dịch ngang công trình (hình 3.4).

Lưới giao hội dễ phù hợp với nhiều dạng địa hình, nhiều loại công trình và triển khai thi công thuận tiện bằng các máy toàn đạc điện tử độ chính xác cao.





KT1





S₃



S₁

S₂


QT3

β₄

β₃

β₁

β₂





QT1

QT2

Hình 3.4

Các điểm 1, 2, 3 là các điểm quan trắc, gắn trên công trình

Các điểm QT1, QT2, QT3, QT4 là các điểm khống chế cơ sở

a. Giao hội góc

* Đo

Đặt máy kinh vỹ tại các điểm khống chế, đo các góc ngang β_i

* Tính

Tính tọa độ điểm quan trắc KT1 bằng bài toán giao hội góc thuận như đã biết

* Độ chính xác

Sai số trung phương vị trí điểm giao hội KT1 tính theo mỗi tam giác giao hội được tính theo công thức

(3.1)

b. Giao hội cạnh

* Đo

Đặt máy toàn đạc điện tử tại các điểm khống chế, đo các cạnh (chiều dài ngang) S_i.

* Tính

Tính tọa độ điểm quan trắc KT1 bằng bài toán giao hội cạnh như đã biết

* Độ chính xác

Sai số trung phương vị trí điểm giao hội KT1 tính theo mỗi tam giác giao hội được tính theo công thức:

(3.2)

c. Giao hội góc - cạnh

* Đo

Đặt máy toàn đạc điện tử tại các điểm khống chế, đo các góc ngang β_i và các cạnh (chiều dài ngang) S_i.

* Tính

Tính tọa độ điểm quan trắc KT1 bằng bài toán giao hội góc - cạnh như đã biết

* Độ chính xác

Sai số trung phương vị trí điểm giao hội KT1 tính theo mỗi tam giác giao hội được tính theo công thức:

(3.3)
3.3.2. Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn

1. Khái niệm về hướng chuẩn và độ lệch hướng chuẩn

Hướng chuẩn qua hai điểm là mặt phẳng thẳng đứng đi qua hai điểm đó. Như ở hình 3.5, mặt phẳng thẳng đứng P là hướng chuẩn đi qua hai điểm A,B.

Độ lệch hướng chuẩn của điểm i nào đó là khoảng cách từ điểm đó đến hướng chuẩn (mặt phẳng thẳng đứng P). Như trên hình 3.5, độ lệch hướng chuẩn của điểm 1 là δ₁ và độ lệch hướng chuẩn của điểm 2 là δ₂. Theo quy ước, độ lệch bên phải mặt phẳng P mang dấu âm (-) và bên trái mặt phẳng P mang dấu dương (+).

Hướng chuẩn trong trắc địa chính là mặt phẳng thẳng đứng đi qua hai điểm khống chế cơ sở.

Phương pháp hướng chuẩn được áp dụng trong nhiều lĩnh vực của trắc địa công trình như định vị công trình, đo vẽ hoàn công và đo chuyển dịch ngang các công trình dạng thẳng.

2. Các loại hướng chuẩn

- Hướng chuẩn cơ học được xác định bằng cách căng một sợi dây mảnh qua hai điểm cố định.

- Hướng chuẩn quang học được tạo bởi tia ngắm của máy kinh vỹ từ điểm đặt máy đến điểm đặt tiêu.

- Hướng chuẩn lade tạo bởi trục của chùm tia tia lade từ điểm đặt máy phát tia laze đến điểm đặt tiêu.

Hướng chuẩn quang học là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong trắc địa do tính đơn giản và khả năng tạo hướng chuẩn có chiều dài lớn.

3. Phương pháp đo độ lệch hướng chuẩn

a. Phương pháp đo góc nhỏ

Để đo độ lệch hướng chuẩn của điểm i so với hướng chuẩn AB, tại điểm A đặt máy kinh vỹ, tại điểm B và điểm quan trắc i đặt bảng ngắm. Đo góc β và khoảng cách S (hình 3.6).

Độ lệch hướng của điểm i tính theo công thức

(3.4)

Vì β là góc rất nhỏ nên có thể viết

(3.5)

Sai số trung phương xác định độ lệch hướng chuẩn là

(3.6)

Vì số hạng thứ nhất ở vế phải của công thức (3.6) rất nhỏ nên có thể bỏ qua, lúc này công thức sẽ là

(3.7)

2. Phương pháp bảng ngắm di động

Bảng ngắm di động (hình 3.7) là thiết bị chuyên dùng, gồm bảng ngắm (1) được đặt và có thể trượt trên thước (2), vạch khắc mm trên thước được bắt đầu từ 0mm ở giữa thước, tăng dần về bên phải và giảm dần về bên trái. Thước được đặt cố định trên đế (3). Để di chuyển bảng ngắm trượt trên thước dùng ốc vi động.

Khi đo, máy đặt tại A, đặt bảng ngắm cố định tại B, thành lập được hướng chuẩn AB. Đặt bảng ngắm di động tại điểm quan trắc (N) sao cho thước thẳng góc góc hướng AB và trục đối xứng của bảng ngắm đi qua tâm mốc của điểm N, đọc giá trị trên thước là a. Dùng ốc vi động điều chỉnh bảng ngắm cho đến khi tia ngắm đi qua tâm bảng ngắm, đọc số đọc trên thước là b. Độ lệch hướng δ là hiệu số đọc trên thước (hình 3.8).

(3.8)