Đang tải... (xem toàn văn)
1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Chủ biên ThS Nguyễn Thị Mai Anh GIÁO TRÌNH QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh 2 MỞ ĐẦU Trắc địa công t[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH - Chủ biên: ThS Nguyễn Thị Mai Anh GIÁO TRÌNH QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh -1- MỞ ĐẦU Trắc địa cơng trình chuyên ngành chủ yếu ngành trắc địa Nó nghiên cứu phương pháp trắc địa, loại máy móc chuyên dùng để giải yêu cầu xây dựng cơng trình Các cơng trình xây dựng giai đoạn khác từ giai đoạn thi cơng đến giai đoạn vận hành, sử dụng cơng trình, nhiều nguyên nhân khác chịu tác động lực từ bên từ bên ngoài, làm cho cơng trình chuyển dịch Các tượng diễn từ từ, song xảy đột biến gây thảm họa cho người Do vậy, nhiệm vụ quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình nhiệm vụ quan trọng ngành trắc địa cơng trình Hiện nhờ phương tiện đo đạc có tính ưu việt máy tồn đạc điện tử, cơng nghệ GPS, mà cơng tác quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình ngày đạt kết xác tin cậy Thêm vào đó, cơng nghệ thơng tin phương tiện quan trọng trợ giúp cho công tác xử lý số liệu quan trắc Với dãy số liệu đủ lớn, xử lý chặt chẽ, hợp lý cung cấp cho khả dự báo chuyển dịch xảy Đây cơng việc phức tạp, song có ý nghĩa thực tiễn quan trọng việc phòng tránh giảm thiểu tổn thất Môn học bao gồm chương: - Chương 1: Những vấn đề chung - Chương 2: Quan trắc độ lún cơng trình - Chương 3: Quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình - Chương 4: Quan trắc độ nghiêng cơng trình -2- Chương 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH 1.1.1 Phân loại chuyển dịch biến dạng cơng trình Chuyển dịch cơng trình định nghĩa thay đổi vị trí cơng trình khơng gian so với vị trí ban đầu nó, chia chuyển dịch cơng trình thành hai loại: - Chuyển dịch thẳng đứng: thay đổi vị trí cơng trình mặt phẳng thẳng đứng Trong thực tế, để đơn giản tiện lợi người ta quen gọi chuyển dịch thẳng đứng hay trồi lún cơng trình độ lún, kí hiệu chữ S Giá trị S mang dấu dương (+) cơng trình bị trồi mang dấu âm (-) cơng trình bị lún xuống - Chuyển dịch ngang: thay đổi vị trí cơng trình mặt phẳng nằm ngang Chuyển dịch ngang diễn theo hướng xác định (hướng chịu áp lực lớn nhất) theo hướng bất kỳ, ký hiệu Q Biến dạng cơng trình thay đổi hình dạng kích thước cơng trình so với trạng thái ban đầu Biến dạng cơng trình hậu tất yếu chuyển dịch không cơng trình Các biến dạng thường gặp cong, vặn xoắn, rạn nứt Nếu cơng trình bị biến dạng nghiêm trọng dẫn đến cố Chuyển dịch biến dạng cơng trình thường diễn phức tạp theo thời gian nghiên cứu nhiều biện pháp khác nhau, có phương pháp quan trắc phương pháp trắc địa 1.1.2 Nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng cơng trình Các cơng trình bị chuyển dịch biến dạng tác động hai yếu tố chủ yếu, điều kiện tự nhiên q trình xây dựng, vận hành cơng trình * Tác động yếu tố tự nhiên bao gồm: - Khả lún, trượt lớp đất đá móng cơng trình tượng địa chất cơng trình, địa chất thủy văn khác - Sự co giãn đất đá - Sự thay đổi điều kiện thủy văn theo nhiệt độ, độ ẩm mực nước ngầm * Tác động yếu tố liên quan đến trình xây dựng, vận hành cơng trình bao gồm: - Ảnh hưởng trọng lượng thân cơng trình - Sự thay đổi tính chất lý đất đá việc quy hoạch cấp thoát nước - Sự sai lệch khảo sát địa chất cơng trình, địa chất thủy văn - Sự suy yếu móng cơng trình thi cơng cơng trình ngầm cơng trình -3- - Sự thay đổi áp lực nên móng cơng trình xây dựng cơng trình khác gần - Sự rung động móng cơng trình vận hành máy móc hoạt động phương tiện giao thơng 1.1.3 Mục đích nhiệm vụ quan trắc biến dạng cơng trình Quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình để xác định mức độ chuyển dịch biến dạng, nghiên cứu tìm nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng từ có biện pháp xử lý, đề phịng tai biến cơng trình Cụ thể là: - Xác định giá trị chuyển dịch biến dạng để đánh giá mức độ ổn định công trình; - Kiểm tra việc tính tốn thiết kế cơng trình; - Nghiên cứu quy luật biến dạng điều kiện khác dự đoán biến dạng cơng trình tương lai; - Xác định loại biến dạng có ảnh hưởng đến q trình cơng nghệ, vận hành cơng trình 1.1.4 Nội dung đề cương quan trắc Bản đề cương quan trắc hay gọi phương án kinh tế - kỹ thuật thiết kế tùy thuộc vào tầm quan trọng cơng trình, điều kiện địa chất cơng trình khu vực xây dựng, đối tượng đo đảm bảo nội dung sau: - Phần giới thiệu chung: Giới thiệu mục đích, ý nghĩa, nhiệm vụ u cầu cơng tác quan trắc; giới thiệu đặc điểm hiên trạng cơng trình thời gian thi cơng, thời gian vận hành đặc điểm khác có liên quan đến cơng trình quan trắc - Thiết kế hệ thống mốc đo - Thiết kế sơ đồ đo đánh giá độ xác phương án thiết kế, xác lập cấp đo, chu kì đo - Các phương pháp đo quy trình đo - Chọn máy, dụng cụ đo tiến hành yêu cầu kiểm nghiệm - Các quy định cụ thể đo đạc, yêu cầu kiểm tra kết đo trường - Phương pháp xử lý số liệu đo - Phương pháp tính tốn thơng số biến dạng - Phân tích đánh giá độ ổn định mốc chuẩn - Lập hồ sơ báo cáo - Các vấn đề vật tư, kinh phí, nhân lực, an tồn lao động vấn đề khác Trong trình thi cơng có thay đổi phương án kỹ thuật đề cương kỹ thuật cần phải có văn cụ thể kèm theo thiết kế bổ sung -4- 1.2 NGUYÊN TẮC CHUNG THỰC HIỆN QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH Việc quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình thực dựa nguyên tắc sau đây: - Mục đích cuối phép đo đạc để xác định tọa độ không gian (X, Y, H) điểm hệ tọa độ Quan trắc khác với đo đạc chỗ xác định tham số khơng gian điểm cịn phải xác định thêm thơng số thời gian t Điều có nghĩa để xác định chuyển dịch biến dạng cơng trình cần đo đạc nhiều thời điểm, so sánh để tìm chuyển dịch Mỗi thời điểm đo đạc gọi chu kỳ Lần đo đạc gọi chu kỳ - Chuyển dịch biến dạng công trình so sánh tương "đối tượng" khác xem ổn định Đối tượng xem ổn định quan trắc cơng trình liền kề ổn định mốc khống chế có độ ổn định cao - Trên thực tế, chuyển dịch biến dạng cơng trình thường có giá trị nhỏ diễn âm thầm theo thời gian Vì vậy, để phát chuyển dịch biến dạng cần phải sử dụng phương pháp phương tiện thiết bị có độ xác cao để tiến hành quan trắc - Trong chu kỳ quan trắc, việc tính tốn bình sai lưới phải thực hệ thống tọa độ độ cao chọn từ chu kỳ Chỉ bình sai lưới quan trắc hệ thống điểm sở ổn định sau tiến hành phân tích đánh giá độ ổn định điểm lưới khống chế sở 1.3 YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ CHU KỲ QUAN TRẮC 1.3.1 Yêu cầu độ xác quan trắc Việc xác lập hợp lý độ xác quan trắc mang ý nghĩa kỹ thuật Nếu chuyển dịch cơng trình diễn chậm chạp (tức tốc độ chuyển dịch nhỏ) mà quan trắc với độ xác thấp khơng phát chuyển dịch sai số đo có cịn lớn giá trị chuyển dịch Ngược lại, chuyển dịch cơng trình xảy nhanh phát chuyển dịch cơng trình quan trắc với độ xác thấp Tuy nhiên xảy mâu thuẫn quan trắc số chu kỳ biết tốc độ chuyển dịch cơng trình, từ đưa độ xác quan trắc hợp lý Trong đó, độ xác cần thiết quan trắc lại đề từ lập đề cương quan trắc Vì vậy, cần đưa yêu cầu độ xác theo hai giai đoạn: Giai đoạn đầu trình xây dựng giai đoạn khai thác sử dụng vận hành cơng trình 1.3.1.1 Giai đoạn đầu trình xây dựng Trong giai đoạn này, yêu cầu độ xác độ lún cơng trình chủ yếu phụ thuộc vào tính chất lý đá móng cơng trình phụ thuộc vào đặc -5- điểm kết cấu, vận hành cơng trình Theo đó, độ xác quan trắc chuyển dịch cơng trình cơng nghiệp dân dụng quy định bảng 1.1 Bảng 1.1 Yêu cầu độ xác quan trắc lún chuyển dịch ngang CT Loại nhà cơng trình SSTP cho phép (mm) Nhà cơng trình xây dựng đá gốc nửa đá gốc 1 Nhà cơng trình xây dựng đất cát, đất sét loại đất chịu nén khác 3 Các loại đập, đất đá chịu áp lực cao 5 Các loại cơng trình xây dựng đất đắp, đất bùn chịu nén 10 Các loại cơng trình đất đắp 15 1.3.1.2 Giai đoạn khai thác sử dụng vận hành công trình Trong giai đoạn thường quan trắc số chu kỳ, biết quy luật chuyển dịch cơng trình Dựa vào giá trị chuyển dịch dự báo xác định độ xác quan trắc lún xác định theo biểu thức: mS ti = đó: S ti − S t (i −1) (1.1) mS.ti yêu cầu độ xác thời điểm ti Sti, St(i-1) độ lún (dự báo) thời điểm ti, ti-1 hệ số đặc trưng cho độ tin cậy kết quan trắc, thông thường = 1.3.2 Chu kỳ quan trắc Khoảng thời gian t hai chu kỳ quan trắc biến dạng mang ý nghĩa kinh tế kỹ thuật Nếu chuyển dịch cơng trình diễn chậm mà thời gian hai chu kỳ quan trắc ngắn (chu kỳ đo nhiều) khó phát chuyển dịch, đồng thời lãng phí thời gian công sức Ngược lại, chuyển dịch công trình diễn nhanh mà thời gian hai chu kỳ quan trắc dài nguy hiểm, cơng trình bị biến dạng bị phá hủy Thời gian tiến hành chu kỳ đo xác định thiết kế kỹ thuật quan trắc lún Chu kỳ quan trắc phải tính tốn cho kết quan trắc phải phản ánh thực chất q trình lún cơng trình Tham số quan trọng đóng vai trị định việc chọn chu kỳ đo lún tốc độ lún cơng trình Một cách sơ lược nhận thấy là: Tốc độ lún lớn chu kỳ quan trắc dày ngược lại, tốc độ lún có -6- thể chọn chu kỳ quan trắc thưa Ngồi ra, chu kỳ quan trắc cịn phải phụ thuộc vào độ xác mà thực Giả sử S độ lún mốc lưới đo lún mS sai số xác định độ lún Theo lý thuyết sai số độ lún S xác định với độ tin cậy S 2.5 (1.2) Kí hiệu t chu kỳ quan trắc, ta có: S = v.t (1.3) xấp xỉ 99% thỏa mãn bất đẳng thức: mS Do đó: mS v.t 2.5 (1.4) Vì: S = Hk - Hi nên: mS = mH2 k + mH2 i (1.5) đó: Hk Hi độ cao mốc đo lún chu kỳ thứ k thứ i mHk, mHi sai số độ cao mốc đo lún chu kỳ k i Vì chu kỳ đo lún đo loại máy, theo sơ đồ đo gần điều kiện Do ta coi: mHk = mHi = mH nên: mS = mH v.t 2.5 (1.6) 2.5.mH 3.5.mH = v v (1.7) vậy: mH Hay: t Như vậy, để ước tính chu kỳ quan trắc hợp lý cần phải có hai tham số chủ yếu là (mH) (v) Giá trị mH nên chọn sai số trung phương điểm yếu lưới, mH nhận từ liệu đầu vào máy móc sử dụng để đo lún sơ đồ lưới Tốc độ lún v lấy từ độ lún lý thuyết quan thiết kế cung cấp hồ sơ thiết kế cơng trình Ví dụ: Theo hồ sơ thiết kế tốc độ lún lý thuyết 20mm/năm, với sai số trung phương xác định độ cao điểm yếu ±2mm, ta có: t= 3.5.mH 3.5.2mm = = 0.3 năm = tháng v 20 mm / nam Như vậy, chu kỳ quan trắc tháng lần đo cho kết độ lún tin cậy Trong thực tế, thường phân chia chu kỳ quan trắc thành giai đoạn: Giai đoạn thi công xây dựng, cơng trình lún nhiều; Giai đoạn độ lún giảm dần; Giai đoạn tắt lún ổn định 1.3.2.1 Đối với quan trắc lún * Giai đoạn thi công xây dựng, cơng trình lún nhiều: -7- Trong giai đoạn nên đặt mốc đo chu kỳ sau thi cơng xong phần móng Các chu kỳ tùy thuộc vào cơng trình cụ thể tốc độ xây dựng Có thể xác định % trọng tải cơng trình, nên đo vào giai đoạn cơng trình đạt 25%, 50%, 75%, 100% tải trọng thân cơng trình Khi tiến độ xây dựng bố trí chu kỳ đo theo tuần tháng * Giai đoạn độ lún cơng trình giảm dần: Tùy thuộc vào dạng móng, loại đất mà định chu kỳ quan trắc cho thích hợp, chu kỳ giai đoạn tiến hành từ đến tháng, chu kỳ định sở độ lún chu kỳ gần xác định Số lượng chu kỳ giai đoạn tùy thuộc vào giá trị tốc độ lún cơng trình mà định * Giai đoạn độ lún tắt ổn định Thời gian hai chu kỳ quan trắc từ tháng đến năm năm, giá trị đo độ lún cơng trình nằm giới hạn ổn định Trong số trường hợp đặc biệt xuất yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định cơng trình, cần thực chu kỳ quan trắc đột xuất 1.3.2.2 Đối với quan trắc chuyển dịch ngang Thời gian thực chu kỳ quan trắc phụ thuộc: loại nhà công trình; loại móng cơng trình; đặc điểm áp lực ngang; mức độ chuyển dịch ngang tiến độ thi cơng cơng trình Chu kỳ quan trắc thực sau xây móng cơng trình trước có áp lực ngang tác động đến cơng trình Các chu kỳ thực tùy theo mức tăng giảm áp lực ngang cơng trình Trong giai đoạn sử dụng cơng trình, thực 1-2 chu kỳ quan trắc năm vào lúc điều kiện ngoại cảnh khác nhiều Khi cơng trình ổn định, tốc độ chuyển dịch khoảng đến mm/1 năm ngừng quan trắc chuyển dịch ngang Trong trường hợp điều kiện vận hành cơng trình mức độ chuyển dịch cơng trình có thay đổi đột ngột phải quan trắc bổ xung -8- Chương QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH 2.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯỚI KHỐNG CHẾ QUAN TRẮC ĐỘ LÚN Lún cơng trình thay đổi độ cao cơng trình theo thời gian biểu diễn theo công thức: Sj = Hj - Hj-1 (2.1) Sj = Hj - H0 đó: Sj độ lún cơng trình thời điểm quan trắc thứ j; H0, Hj, Hj-1 độ cao công trình thời điểm tương ứng Quan trắc lún cơng trình thực chất xác định thay đổi độ cao điểm đặc trưng cơng trình Do vậy, cần lập lưới khống chế độ cao đo đạc nhiều thời điểm để xác định độ cao điểm đặc trưng 2.1.1 Lưới khống chế quan trắc lún cơng trình Để quan trắc lún cơng trình thường thành lập hệ thống lưới khống chế gồm hai cấp độc lập: cấp lưới sở cấp lưới quan trắc 2.1.1.1 Cấp lưới sở Bao gồm mốc độ cao sở hay gọi mốc độ cao gốc Độ cao mốc sở phải ổn định suốt q trình quan trắc lún cơng trình, chúng bố trí nơi có điều kiện địa chất ổn định, khu vực chịu ảnh lún số trường hợp cần có cấu tạo đặc biệt Để có điều kiện phân tích, đánh giá độ ổn định mốc trình quan trắc cần phải bố trí điểm khống chế sở Tùy theo đặc điểm cơng trình điều kiện thực tế địa hình mà mốc độ cao sở phân bố dạng điểm dạng cụm (hình 2.1a hình 2.1b) Rp2 Rp1 Rp4 Rp3 Hình 2.1a Sơ đồ lưới sở dạng điểm Rp1 Rp5 Rp2 Rp4 Rp3 Rp6 Hình 2.1b Sơ đồ lưới sở dạng cụm -9- 2.1.1.2 Cấp lưới quan trắc Bao gồm mốc quan trắc lún (hay gọi mốc kiểm tra) gắn trực tiếp vào cơng trình chuyển dịch với cơng trình Kết cấu phân bố mốc đo lún tùy thuộc vào đặc điểm cơng trình phương pháp đo đạc, phải bảo đảm thuận tiện cho trình quan trắc, bảo quản lâu dài vị trí đặc trưng cho q trình trồi lún cơng trình Các mốc quan trắc liên kết với chênh cao đo với mốc sở tạo thành mạng lưới độc lập, đo lặp chu kỳ (hình 2.2) Rp1 Rp2 10 Rp4 Rp3 Hình 2.2 Hệ thống lưới độ cao quan trắc lún 2.1.2 Sơ đồ lưới ước tính độ xác Trước tiến hành đo đạc thực địa cần thiết kế sơ đồ lưới ước tính độ xác cho lưới thiết kế Khi thiết kế sơ đồ lưới cần vào điều kiện thực tế cơng trình để lựa chọn chênh cao đo số lượng trạm máy cho chênh cao đo cách hợp lý, bảo đảm tạo nhiều vịng khép kín để có điều kiện kiểm tra Sơ đồ lưới sau chọn thống sử dụng tất chu kỳ đo Việc ước tính độ xác đo đạc thực theo hạn sai xác định độ lún tuyệt đối, theo hạn sai xác định chênh lệch độ lún Trong thực tế, việc ước tính độ xác đo đạc chủ yếu thực theo hạn sai xác định độ lún tuyệt đối thuận tiện sử dụng mơ hình bình sai gián tiếp với ẩn số độ cao điểm Quy trình ước tính thực sau: Xác định yêu cầu độ xác cấp lưới Từ cơng thức (2.1) tính sai số trung phương xác định độ lún công trình sau: 2 mS2 = mH j + m j −1 H (2.2) đó: m H j , mH j −1 sai số trung phương xác định độ cao chu kỳ Các chu kỳ quan trắc thường thiết kế độ xác, nên coi m H j = m H j −1 = m H Vì vậy, từ (2.2) viết: -10- mH = mS (2.3) Trong công thức trên, m H hiểu sai số trung phương tổng hợp cấp lưới dùng quan trắc lún, nghĩa là: 2 mH = mH + mH I II (2.4) đó: mH I , mH II thành phần ảnh hưởng cấp lưới đến độ xác định độ cao chu kỳ Gọi K hệ số suy giảm độ xác cấp lưới, tức là: mH I = K m H II (2.5) 2 mH = mH (1 + K ) I (2.6) đó: Suy sai số trung phương cấp lưới là: - Cấp lưới sở: mH I = - Cấp lưới quan trắc mH = (1 + K ) m H II = mS 2(1 + K ) K mS 2(1 + K ) (2.7) (2.8) Xác định độ xác đo cấp lưới Độ xác đo cấp lưới đặc trưng sai số trung phương độ cao trạm máy hay sai số trung phương trọng số đơn vị Theo sai số trung phương trọng số đơn vị tính sau: - Cấp lưới sở: I = mH I - Cấp lưới quan trắc: II = mH II I Q yn II Q yn (2.7) (2.8) I II công thức Q yn , Q yn trọng số đảo độ cao điểm yếu cấp lưới sở cấp lưới quan trắc, xác định nhờ nghịch đảo ma trận hệ số phương trình chuẩn ẩn số Sai số trung phương độ cao trạm máy cấp lưới tính theo cơng thức (2.7) (2.8) sở để lựa chọn máy móc thiết bị chương trình đo ngắm thích hợp -11- 2.2 KẾT CẤU VÀ PHÂN BỐ MỐC TRONG QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CƠNG TRÌNH Có hai loại mốc tương ứng với hai cấp lưới dùng quan trắc lún cơng trình, mốc sở mốc quan trắc lún 2.2.1 Mốc sở (mốc chuẩn) Mốc sở dùng đo lún thường thiết kế theo loại: Mốc chơn sâu (hình 2.3a), mốc chơn nơng (hình 2.3b) mốc gắn tường gắn - Mốc chôn sâu đặt gần cơng trình phải đạt độ sâu giới hạn lún lớp đất cơng trình, thường đến tầng đá gốc Loại mốc có kết cấu vững chắc, ổn định cao Tuy nhiên cồng kềnh, phức tạp đòi hỏi chi phí lớn Vì dùng quan trắc cơng trình đặc biệt Hình 2.3a Kết cấu mốc chơn sâu - Các mốc chơn nơng đặt ngồi phạm vi cơng trình - Các mốc gắn tường đặt chân cột chân tường; mốc gắn đặt cơng trình ổn định, không bị lún gần đối tượng quan trắc lún -12- Hình 2.3b Kết cấu mốc chơn nơng Sơ đồ bố trí mốc chuẩn phụ thuộc vào tổng bình đồ cơng trình đặc điểm thi cơng cơng trình 2.2.2 Mốc đo độ lún Mốc quan trắc gồm hai loại: Mốc gắn tường mốc gắn (hình 2.4a hình 2.4b) Hình 2.4a Mốc gắn tường Hình 2.4a Mốc gắn -13- Kết cấu đơn giản mốc quan trắc đoạn thép = 2cm, dài 15 cm, tùy thuộc vào cơng trình hồn thiện hay chưa gắn chặt vào phần chịu lực cơng trình Các mốc quan trắc bố trí vị trí đặc trưng cho q trình lún cơng trình nơi tiếp giáp khối bê tông, cạnh khe lún, phân bố khắp mặt cơng trình Số lượng phân bố mốc thiết kế phù hợp với cơng trình phải đủ để xác định tham số đặc trưng cho trình lún cơng trình 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CƠNG TRÌNH Các phương pháp đo lún chủ yếu: - Phương pháp đo cao hình học - Phương pháp đo cao thủy tĩnh; - Phương pháp đo cao lượng giác; 2.3.1 Quan trắc lún phương pháp đo cao hình học 2.3.1.1 Máy dụng cụ đo Để đo độ lún cơng trình cần phải sử dụng máy thủy chuẩn độ xác cao như: Ni004, Wild N3, Ni002, H1, H2, KONi007 máy có độ xác tương đương với tính kỹ thuật chủ yếu như: - Độ phóng đại ống kính khơng nhỏ 24 lần - Giá trị khoảng chia ống nước dài khơng vượt q 12"/2mm, hình ảnh bọt nước phải thấy máy - Giá trị vạch khắc vành đọc số đo cực nhỏ 0.05mm 0.10mm Bảng 2.2 Giới thiệu số máy thủy chuẩn quang dùng để đo lún cơng trình Bảng 2.2 Máy thủy chuẩn quang Loại máy Nước sản xuất Liên Xơ Độ phóng đại ống kính 49 Giá trị khoảng chia đo cực nhỏ (mm) 0.05 Khoảng cách đo ngắn (m) 4.2 Giá trị khoảng chia bọt thủy dài 8-10" HB-2 HB-4 Liên Xô 46 0.05 4.2 8-10" HA-1 Liên Xô 44 0.05 3.0 8-10" Ni-004 CHDC Đức 44 0.05 3.0 10" 31.5 0.05 2.2 40 0.05 2.5 Koni-007 CHDC Đức Ni-A1 Hungari -14- 10" Mia để đo độ lún mia invar có chiều dài 1m, 1.7m, 2m 3m Giá trị khoảng chia vạch mia 5mm 10mm Trên mia có gắn ống nước trịn giá trị khoảng chia nhỏ 5'/2mm Trước tiến hành đo độ lún cơng trình máy mia phải kiểm nghiệm theo quy định quy phạm 2.3.1.2 Các tiêu kỹ thuật chủ yếu Bảng 2.3 nêu tiêu kỹ thuật chủ yếu tiến hành đo độ lún phương pháp đo cao hình học cấp I, II III Bảng 2.3 Các tiêu kỹ thuật đo lún cơng trình PP đo cao hình học Các tiêu kỹ thuật Cấp I - Chiều dài tia ngắm (m) 25 - Chiều cao tia ngắm (m) 0.8 - Chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trước 0.4 mia sau (m) - Tích lũy khoảng cách từ máy đến mia trước mia sau tuyến đo (m) - Hiệu số đọc thang thang phụ < 0.1 mia (mm) - Hiệu chênh cao nhân đơi tính theo thang < 0.2 thang phụ mia trước mia sau (mm) - Sai số giới hạn cho phép (mm) 0.3 n Cấp II 30 0.5 Cấp III 40 0.3 34 < 0.15 < 0.3 1.0 n 2.0 n 2.3.1.3 Trình tự thao tác đo lún Trình tự đo ngắm * Đo Trạm lẻ (Sc- Tc- Tp- Sp) Trạm chẵn (Tc- Sc- Sp- Tp) Số đọc thang mia sau Số đọc thang mia trước Số đọc thang mia trước Số đọc thang mia sau Số đọc thang phụ mia trước Số đọc thang phụ mia sau Số đọc thang phụ mia sau Số đọc thang phụ mia trước * Đo Trạm lẻ (Tc- Sc- Sp- Tp) Trạm chẵn (Sc- Tc- Tp- Sp) Số đọc thang mia trước Số đọc thang mia sau Số đọc thang mia sau Số đọc thang mia trước Số đọc thang phụ mia sau Số đọc thang phụ mia trước Số đọc thang phụ mia trước Số đọc thang phụ mia sau -15- Trong đó: Sc số đọc thang mia sau; Sp số đọc thang phụ mia sau; Tc số đọc thang mia trước; Tp số đọc thang phụ mia trước; S chữ viết tắt từ sau; T chữ viết tắt từ trước; c chữ viết tắt thang chính; p chữ viết tắt thang phụ Thao tác trạm đo Giả sử đo chênh cao hai điểm A,B Mia sau đặt A, mia trước đặt B Thao tác đo trạm đo lẻ sau: - Đặt máy, cẩn thận đưa bọt nước cân máy vào giữa; - Hướng ống ngắm tới thang mia sau A: a Đặt số đọc đo cực nhỏ 50, đọc số đo khoảng cách theo (1) (2); b Vặn vít nghiêng cho hình ảnh hai đầu bọt nước thật trùng hợp, vặn vành đo cực nhỏ để hình nêm kẹp thật xác vạch chia gần thang chính, đọc số đọc mia đo cực nhỏ (3); - Quay máy hướng ống ngắm tới thang mia trước B lặp lại động tác mục a (4),(5) b (6); - Dùng ốc vi chỉnh ngang đưa ống ngắm thang phụ mia trước vặn vít nghiêng ¼ vịng vặn lại cho hình ảnh hai đầu bọt nước trùng hợp nhau, tiến hành kẹp vạch đọc số thang phụ đo cực nhỏ (7); - Quay máy trở lại mia sau, hướng ống ngắm thang phụ mia sau, tiến hành kẹp vạch đọc số thang phụ đo cực nhỏ (8) Như kết thúc thao tác trạm đo lẻ, trạm đo chẵn thực theo trình tự bảng Trong thời gian chuyển trạm máy, mia sau chuyển lên làm mia trước trạm sau, mia trước không chuyển phải nhấc khỏi cọc (đế) mia; Các kết đọc phải ghi vào sổ đo Khi tiến hành đo lún cần lưu ý: - Không nên đo vào thời gian mặt trời mọc lặn, hình ảnh dao động, có gió mạnh, nhiệt độ khơng khí cao, lúc việc bắt mục tiêu kẹp vạch khơng xác; - Việc đo ngắm nên bắt đầu sau mặt trời mọc nửa kết thúc trước mặt trời lặn giờ; - Trên trạm máy cần kiểm tra kết đo; - Trong đo phải sử dụng ô che máy -16- SỐ ĐO CHÊNH LỆCH ĐỘ CAO HẠNG II Đo từ đến Ngày tháng năm 200 Thời tiết Lượng mây Hình ảnh Chất đất Hướng gió Cấp gió Hướng mặt trời Trạm đo Mia sau Mia trước Chỉ Chỉ Chỉ Chỉ dS dT d d (1) 5098 (5) 2130 (2) 4104 (6) 1132 (15) 994 (16) 998 (17) -4 (18) -4 (5) 2470 (1) 3313 (6) 1476 (2) 2318 (15) 994 (16) 995 (17) -1 (18) Thời gian, Nhiệt độ Ký hiệu Mia Số đọc chênh cao Thang Thang phụ K + thang Số trung bình chênh cao 460560 (8) 163620 (7) 296940 (12) thang phụ 460530 (10) +30 (14) 163600 (9) +20 296930 (13) +10 +296935 7h00 190C S (3) T (4) S-T (11) 7h10 190C S (4) 197765 (7) 197740 (9) T (3) 282062 (8) 282030 (10) -08 (12) -084290 (13) S-T (11) -084297 +25 (14) +32 -07 -084294 -5 S T S-T S T S-T Tính tốn sổ đo trạm lẻ: (15) = (1) - (2); (16) = (5) - (6) (17) = (15) - (16); (11) = (3) - (4); (12) = (8) - (7) (13) = (11) - (12) = (10) - (9) (14) = 1/2[(11) + (12)] = (11) - (13)/2 = (12) + (13)/2 2.3.1.4 Các nguồn sai số đo cao hình học - Sai số máy mia + Sai số trục ống thuỷ dài không song song với trục ống ngắm (sai sè gãc i) + Sai sè ®iỊu quang -17- + Sai số khắc vạch ®o cùc nhá + Sai sè v¹ch chia mia không xác + Sai số trục ống thuỷ tròn không song song với trục đứng mia mia vị trí thẳng đứng + Sai sè mia nghiªng + Sai sè mia cong - Sai số ảnh h-ởng điều kiện ngoại cảnh + ảnh h-ởng nhiệt độ + ¶nh h-ëng cđa chiÕt quang + ¶nh h-ëng cđa ®iỊu kiện thời tiết do: nắng, m-a, gió + ảnh h-ởng đất, đá không ổn định - Sai số ng-ời đo + Sai số thô ( đọc số nhầm số ) + Sai số kẹp vạch mia + Sai số -ớc đọc đo cực nhỏ + Sai số cân m¸y dùng mia 2.3.2 Quan trắc lún phương pháp đo cao thuỷ tĩnh Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh áp dụng để quan trắc lún kết cấu xây dựng điều kiện chật hẹp, khơng thể quan trắc phương pháp đo cao hình học Máy đo cao thuỷ tĩnh hệ thống bình thơng Tuỳ điều kiện cụ thể cố định máy thuỷ tĩnh với cơng trình suốt q trình quan trắc lún dùng máy thuỷ tĩnh c ng 2.3.2.1 Nguyên lý đo Ph-ơng pháp đo cao thuỷ tĩnh ph-ơng pháp xác định chênh cao dựa định luật thuỷ lực '' Trong bình thông nhau, độ cao chất lỏng nằm mặt phẳng, không phụ thuộc mật độ chất lỏng tiết diện bình" 2.3.2.2 Ph-ơng pháp đo Chênh cao trạm đo đ-ợc đo vị trí thuận nghịch bình Giả sử hệ thống đo cao thuỷ tĩnh gồm bình N1 N2 (hình 2.5), dùng để xác định chênh cao hai điểm A B chênh cao đ-ợc xác định h đ-ợc tính t-ơng tù nh- thủ chn h×nh häc h = (d -S1) - (d2 -T1) -18- (2.9) N1 N2 N2 s1 s2 t1 N1 t2 d2 d1 d2 A d1 A hAB hAB B B (a)- Vị trí đo thuận (b)- Vị trí đo đảo Hình 2.5 Sơ đồ máy đo cao thđy chn thủ tÜnh Trong ®ã: d1, d chiều cao bình N1 N2 S1 T1 số đọc vành đọc số bình sau bình tr-ớc Nh- vị trí thuËn ta cã: ht = (T1 - S 1) + (d1 - d2) (2.10) Khi đổi chỗ bình cho (vÞ trÝ nghÞch ) hn = (d2 - S 2) + (d1 - T2) hay hn = ( T2 - S 2) - (d1 - d2) (2.11) HiƯu nµy (d2 - d1) sai số vị trí điểm dụng cụ đo hay gọi số dụng cụ thể độ xác công tác lắp ráp chế tạo dụng cụ Khi lắp ráp chế tạo ng-ới ta cố gắng đ-a giá trị h»ng sè vỊ vÞ trÝ nhá nhÊt céng trung bình kết thuận nghịch ta đ-ợc giá trị trung bình chênh cao xác định trạm đo h= (T1 S1 ) + (T2 S ) (2.12) 2.3.2.3 C¸c nguån sai sè ảnh h-ởng đến trình đo thuỷ tĩnh Vi phân ph-ơng trình (2.12) chuyển thành SSTP ta có: mh2 = (mT1 + mS21 + mT22 +m S22 ) (2.13) NÕu lÊy mT mh mS mT mS m0 Ta cã: 2 mh = m0 (2.14) Sai số xác định chªnh cao dïng dơng thủ tÜnh b»ng sai số đọc số bình Các nguồn sai số đo cao thủy tĩnh: + Sự không cân chất lỏng bình ảnh h-ởng hiƯn t-ỵng mao dÉn -19- + Sù tiÕp xóc thiÕu xác đầu nhọn vít đo cực nhỏ với mặt khum chất lỏng + ảnh h-ởng sai số đặt dụng cụ vào bề mặt đo thuỷ chuẩn + ảnh h-ởng thay đổi áp xuất nhiệt độ Các kết khảo sát cho thấy trình dao động chất lỏng hệ thống thuỷ tĩnh dừng lại sau đặt dụng cụ đo khoảng đến phút Khi đ-ờng kính bình lớn 30 đến 40 mm điều kiện quan trắc nh- tác dụng mao dẫn đến độ xác đo thuỷ chuẩn nhỏ không đáng kể Do tổ chức đo đạc tốt ảnh h-ởng nguồn sai số đầu không đáng kể Sai số tiếp xúc đầu nhọn vít đo với mặt chất lỏng vặn vào từ từ khoảng 23 m ảnh h-ởng sai số đặt dụng cụ đến độ xác đo chênh cao phụ thuộc vào việc công bề mặt cần kiểm tra có nhẵn hay không, bình đựng chất lỏng tiếp xúc với điểm kiểm tra bề mặt nhỏ mức độ nhám bề mặt có ảnh h-ởng đáng kể ®Õn ®é chÝnh x¸c ®o thủ tÜnh Trong c¸c hƯ thống kín nguồn sai số chủ yếu đo thuỷ chuẩn thuỷ tĩnh thay đổi nhiệt độ Dơng thủ chn thủ tÜnh rÊt nh¹y víi sù thay đổi nhiệt độ môi tr-ờng nên đo trời thoáng d-ới trời nắng có sai số hệ thống t-ơng đối lớn Các nguồn sai số chủ yếu ảnh h-ởng đến độ xác ph-ơng pháp đo cao thuỷ tĩnh sai số điều kiện ngoại cảnh Vì vậy, trình đo cần phải áp dụng số biện pháp sau để làm giảm ảnh h-ởng nguồn sai số nói + Lựa chọn hợp lý chất lỏng máy thuỷ tĩnh + Lựa chọn tuyến đo có Gradien nhiƯt ®é thÊp + TÝnh sè hiƯu chØnh cho kết đo thay đổi nhiệt độ áp xt däc theo tun èng dÉn cđa m¸y thủ tÜnh + Đọc số đồng thời máy thuỷ tĩnh để giảm ảnh h-ởng dao động máy Ph-ơng pháp đo thuỷ tĩnh có độ xác cao nh-ng dụng cụ đo cồng kềnh di chuyển khó khăn đ-ợc sử dụng 2.3.3 Quan trc lún phương pháp đo cao lượng giác Trong trường hợp điều kiện không thuận lợi hiệu đo cao hình học yêu cầu độ xác đo lún khơng cao áp dụng phương pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn, không 100m Máy kinh vĩ dùng phương pháp có độ xác cao Theo010, Wild T2, T1, T2 máy có độ xác tương đương Chênh cao trục quay ống kính máy kính vĩ điểm ngắm mia tính theo cơng thức: -20- ... đích nhiệm vụ quan trắc biến dạng cơng trình Quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình để xác định mức độ chuyển dịch biến dạng, nghiên cứu tìm nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng từ có biện... cơng trình - Chương 3: Quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình - Chương 4: Quan trắc độ nghiêng cơng trình -2- Chương 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH... loại chuyển dịch biến dạng cơng trình Chuyển dịch cơng trình định nghĩa thay đổi vị trí cơng trình khơng gian so với vị trí ban đầu nó, chia chuyển dịch cơng trình thành hai loại: - Chuyển dịch