Giáo trình Quan trắc biến dạng công trình (Nghề: Trắc địa công trình - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Giáo trình Quan trắc biến dạng công trình (Nghề: Trắc địa công trình - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng tài liệ...

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: QUAN TRĂC BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH NGHỀ: TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Quảng Ninh, năm 20… TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm BÀI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH Sự cần thiết đo đạc biến dạng cơng trình xây dựng Phân loại chuyển dịch biến dạng cơng trình Chuyển dịch: Là thay đổi vị trí cơng trình khơng gian * Chuyển dịch thẳng đứng (trồi, lún): Là chuyển dịch mặt phẳng đứng có thay đổi vị trí độ cao cơng trình theo thời gian * Chuyển dịch mặt phẳng nằm ngang: Là thay đổi vị trí mặt (x, y) cơng trình theo thời gian Biến dạng:.Là thay đổi hình dạng ban đầu cơng trình theo thời gian, có dạng biến dạng như: Vặn xoắn, cong vênh, rạn nứt… Nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng cơng trình Các cơng trình bị chuyển dịch biến dạng tác động chủ yếu loại yếu tố: 3.1 Điều kiện tự nhiên - Khả lún, trượt lớp đất đá móng cơng trình tượng địa chất cơng trình, địa chất thuỷ văn khác - Sự co giãn đất đá - Sự thay đổi điều kiện thuỷ văn theo nhiệt độ, độ ẩm mực nước ngầm 3.2 Quá trình xây dựng vận hành cơng trình - 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 công trình, địa chất thuỷ văn - Sự suy yếu móng cơng trình thi cơng cơng trình ngầm cơng trình - Sự thay đổi áp lực lên 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 Mục đích nhiệm vụ quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình 4.1 Mục đích Quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình để xác định mức độ chuyển dịch biến dạng, nghiên cứu tìm nguyên nhân chuyển dịch biến dạng, từ có biện pháp xử lý, để phòng tai biến cơng trình 4.2 Nhiệm vụ - Xác định giá trị chuyển dịch biến dạng để đánh giá mức độ ổn định cơng trình - Kiểm tra việc tính tốn thiết kế cơng trình - Nghiên cứu quy luật biến dạng điều kiện khác dự tốn biến dạng cơng trình tương lai - Xác định loại biến dạng có ảnh hưởng đến q trình cơng nghệ, vận hành cơng trình 4.3 Nội dung đề cương (thiết kế kỹ thuật) quan trắc Để quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình, trước hết cần thiết kế phương án kinh tế- kỹ thuật bao gồm: - Nhiệm vụ kỹ thuật cơng tác quan trắc - Khái qt cơng trình, điều kiện tự nhiên, đặc điểm kết cấu chế độ vận hành cơng trình - Kết cấu phân bố mốc quan trắc - Thiết kế sơ đồ hệ thống lưới quan trắc - Ước tính độ xác tiêu kỹ thuật quan trắc - Thiết kế công tác đo đạc ngoại nghiệp xử lý số liệu - Tính tốn tham số chuyển dịch biến dạng cơng trình - Phân tích, suy giải kết quan trắc - Lập biểu đồ nhân lực, thời gian tiến độ thi công phương án - Dự tốn kinh phí cho phương án Những quy định chung đo độ lún đo chuyển dịch công trình Việc đo độ lún, đo chuyển dịch nhà cơng trình, cần tiến hành theo chương trình cụ thể nhằm mục đích sau: - Xác định giá trị độ lún, độ chuyển dịch tuyệt đối tương đối nhà cơng trình so với giá trị tính tốn theo thiết kế chúng; - Tìm nguyên nhân gây lún, chuyển dịch mức độ nguy hiểm chúng trình làm việc bình thường nhà cơng trình sở đưa giải pháp phù hợp nhằm phòng ngừa cố xảy ra; - Xác định thơng số đặc trưng cần thiết độ ổn định cơng trình; - Làm xác thêm số liệu đặc trưng cho tính chất lý đất; - Dùng làm số liệu kiểm tra phương pháp tính tốn, xác định giá trị độ lún, độ chuyển dịch giới hạn cho phép loại đất cơng trình khác - Công việc đo độ lún đo chuyển dịch móng nhà cơng trình tiến hành thời gian xây dựng sử dụng đạt độ ổn định độ lún chuyển dịch Việc đo chuyển dịch thời gian sử dụng cơng trình cịn tiến hành phát thấy cơng trình xuất vết nứt lớn có thay đổi rõ nét điều kiện làm việc nhà cơng trình - Trong q trình đo chuyển dịch nhà cơng trình cần phải xác định (độc lập đồng thời) đại lượng sau: Chuyển dịch thẳng đứng (độ lún, độ võng, độ trồi); chuyển dịch ngang (độ chuyển dịch); độ nghiêng; vết nứt - Việc đo độ lún chuyển dịch cơng trình tiến hành theo trình tự sau: + Lập đề cương phương án kỹ thuật + Lựa chọn thiết kế cấu tạo loại mốc chuẩn mốc quan trắc + Phân bố vị trí đặt mốc sở mặt độ cao + Gắn mốc đo lún đo chuyển dịch cho nhà công trình + Sử dụng máy đo giá trị độ lún, độ chuyển dịch ngang độ nghiêng + Tính tốn sử lý số liệu phân tích kết đo - Các phương pháp đo độ lún, đo chuyển dịch ngang độ nghiêng nêu đề cương phương án kỹ thuật chọn tuỳ thuộc vào yêu cầu độ xác phép đo, đặc điểm cấu tạo móng, đặc điểm địa chất cơng trình, địa chất thuỷ văn đất nền, khả ứng dụng hiệu kinh tế phương pháp Việc xác định sơ độ xác đo độ lún, đo chuyển dịch ngang thực phù hợp với giá trị độ lún độ chuyển dịch ngang dự tính theo thiết kế nêu bảng (4.1) Bảng 4.1 Sai số đo chuyển dịch giai đoạn xây dựng sử dụng cơng trình Đơn vị tính mm Giá trị tính tốn độ lún độ chuyển dịch ngang dự tính theo thiết kế < 50 50  100 100  250 250  500 > 500 Giai đoạn xây dựng Giai đoạn sử dụng cơng trình Loại đất Cát Đất sét Cát Đất sét 10 15 1 10 1 1 10 Dựa sở sai số cho phép đo chuyển dịch bảng (4.1) để xác định độ xác cấp đo; khơng có số liệu dự tính theo thiết kế việc lựa chọn cấp đo dựa vào đặc điểm đất tầm quan trọng cơng trình theo bảng (4.2) Bảng 4.2 Sai số giới hạn đo chuyển dịch độ xác cấp đo Đơn vị tính mm Sai số đo chuyển dịch Độ xác cấp đo Độ lún Độ chuyển dịch ngang 1 2 5 10 Cấp 1: Đo độ lún độ chuyển dịch ngang nhà cơng trình xây dựng đất cứng nửa cứng (thời gian sử dụng 50 năm), cơng trình quan trọng, cơng trình có ý nghĩa đặc biệt Cấp 2: Đo độ lún độ chuyển dịch ngang nhà công trình xây dựng cát, đất sét đất có tính biến dạng cao, cơng trình đo để xác định nguyên nhân hư hỏng Cấp 3: Đo độ lún độ chuyển dịch ngang nhà cơng trình xây dựng đất đắp, đất yếu đất bị nén mạnh Quan trắc chuyển dịch cơng trình phương pháp trắc địa H P1’ P2’ P1 X P2 QY P1’’ Q QX P2’’ O Y Hình 4.1 Chuyển dịch công trình Nếu thời điểm T1 công trình có vị trí P1, thời điểm T2 cơng trình có vị trí P2, vector P1P2 thể chuyển dịch cơng trình khơng gian (hình 4.1) Thơng thường vector P1P2 phân tích từ thành phần: - Theo phương thẳng đứng thu đoạn S = P1’P2’, thể độ lún cơng trình - Theo mặt phẳng ngang thu đoạn Q= P1’’P2’’, thể chuyển dịch ngang cơng trình, chuyển dịch ngang lại phân tích theo trục tọa độ để xác Trong phương pháp hướng chuẩn thường lấy trục hoành trùng với hướng chuẩn trục tung vng góc với Chuyển dịch ngang điểm cơng trình thay đổi tung độ điểm chu kỳ quan trắc khác Giả sử điểm i điểm quan trắc, chu kỳ có vị trí i với độ lệch hướng chuẩn y1 chu kỳ có vị trí i2 với độ lệch hướng chuẩn y2 (hình 28) Hình 28 Xác định chuyển dịch ngang theo hướng chuẩn Khi chuyển dịch điểm i theo hướng vng góc với hướng chuẩn gốc I- II tính theo cơng thức: Qy = y2 − y1 (46) Phương pháp hướng chuẩn có ưu điểm đơn giản, dễ thực cho độ xác cao, nhiên nhược điểm phương pháp quan trắc cho phép xác định chuyển dịch theo hướng (vng góc với hướng chuẩn) Nếu đo độ lệch hướng đo gần khoảng cách từ điểm quan trắc đến điểm khống chế hai đầu hướng khơng xác định chuyển dịch điểm quan trắc theo hướng song song với hướng chuẩn (Q X) Tuy nhiên với việc sử dụng sản xuất loại máy toàn đạc điện tử xác cao, chuyển dịch theo hướng cịn lại xác định đo bổ sung chiều dài cạnh từ điểm khống chế dến điểm quan trắc trị đo cạnh xác Hình 29 Đo cạnh hướng chuẩn Giả sử với đồ hình hình (29), việc đo độ lệch hướng (y) điểm P so với hướng chuẩn I- II, thực đo bổ sung thêm cạnh l1 = IP, l2 = IIP với sai số trung phương tương ứng ml1, ml2 Khi xác định hồnh độ điểm P theo công thức: X P = X I + l1cos1 38 X P = X II + l2 cos Hoặc Sai số vị trí điểm P theo hướng trục hoành (Xp) xác định theo nguyên tắc trung bình cộng trọng số thể qua cơng thức: ml1 ml2 mX P = (47) ml21 + ml22 5.3.1 Quan trắc ngang phương pháp hướng chuẩn toàn phần * Điều kiện áp dụng: Khi chiều dài hướng chuẩn khơng lớn * Phương pháp đo: (hình 30) Hình 30 Sơ đồ hướng toàn phần + Đo thuận: Đặt máy I, định hướng bảng ngắm cố định II ta hướng chuẩn I- II, đo độ lệch hướng điểm kiểm tra 1, 2, 3… , n, đo hai vị trí bàn độ đứng bên trái bên phải + Đo nghịch: Đặt máy II định hướng I, ta hướng chuẩn II- I, đo độ lệch hướng điểm n, n-1 …3, 2, * Độ xác: Cơng thức tính sai số trung phương độ lệch hướng điểm i là: m yi = limc " " (48) Trong đó: mc sai số đo phương pháp đo góc nhỏ phương pháp bảng ngắm di động Sai số trung phương trị trung bình lần đo thuận đo nghịch là: my = i mc  lI i lII i lI2.i + lII2 i 39 (49) 5.3.2 Quan trắc ngang phương pháp hướng chuẩn phần * Phương pháp đo: (hình 31) Hình 31 Sơ đồ hướng phần Hướng chuẩn I- II chia làm nhiều phần tiến hành đo sau Đo đi: Định hướng I- II, đo điểm Định hướng I- đo điểm 2, định hướng II- đo điểm Đinh hướng I- đo điểm 1, định hướng 2- đo điểm Định hướng 4- đo điểm 5, định hướng 6- II đo điểm Đo về: Đặt máy II, định hướng I đo sau Định hướng II- I, đo điểm Định hướng II- đo điểm 6, định hướng I- đo điểm Đinh hướng II- đo điểm 7, định hướng 6- đo điểm Định hướng 2- đo điểm 3, định hướng 2- I đo điểm * Tính độ lệch hướng Ký hiệu độ lệch hướng điểm kiểm tra so với hướng chuẩn I- II yi đại lượng đo tương ứng qi, ta có: 40  y4 = q4   y2 = q2 + q4 lI lI    y6 = q6 + q4 lII  lII   y = q + q lI + q lI  1 lI lI   l l  y3 = q3 + q2 34 + q4 I l24 lI   l l  y5 = q5 + q4 II + q6 45 l4 II l46    y7 = q7 + q4 l7 II + q6 l7 II  l4 II l6 II (50) * Độ xác Nếu khoảng cách mốc kiểm tra ký hiệu m qi = li mC"/”, theo (48) ta có sai số trung phương độ lệch hướng đo theo chiều (đo đo về):  mC" lI − II my = "   mC" lI − II my = my = 2 "   " m = m = mC l y7 I − II  y1 "  11 mC"  m = m = lI − II y5  y3 "  (51) Sai số trung phương trị trung bình độ lệch hướng đo đo điểm kiểm tra nhỏ lần so với giá trị công thức (51) 5.3.3 Quan trắc ngang phương pháp hướng chuẩn nhích dần * Phương pháp đo: (hình 32) Hình 32 Sơ đồ hướng nhích dần Đo đi: Đặt máy I, định hướng II hướng chuẩn I- II, đo điểm Đặt máy 1, định hướng II hướng chuẩn 1- II, đo điểm Đặt máy 2, định hướng II hướng chuẩn 2- II, đo điểm 41 Đặt máy 3, định hướng II hướng chuẩn 3- II, đo điểm Tiếp tục nhích dần điểm cuối Đo về: Đặt máy II, định hướng I hướng chuẩn II- I, đo điểm đặt máy 7, định hướng I hướng chuẩn 7- I, đo điểm Tiếp tục nhích dần điểm cuối * Tính độ lệch hướng sai số trung phương Đo đi:  y = q   l  II y = q + q  2 1l  1II  l l  3II + q 3II y = q + q (52)  3 2l 1l  II 1II      l l l l l l  y = q + q II + q II + q II + q II + q II + q II 6l 5l 4l 3l 2l 1l  II II II 3II II 1II  Đo về:   y '7 = q '7   l6 I  y '6 = q '6 + q '7 l7 I   l5 I l + q '7 I  y '5 = q '5 + q '6 l6 I l7 I      l l l l l l  y '1 = q '1 + q '2 1I + q '3 1I + q '4 1I + q '5 1I + q '6 1II + q '7 1I l2 I l3 I l4 I l5 I l6 I l7 I  (53) Trong sơ đồ hướng nhích dần, khoảng cách mốc kiểm tra xem sai số đo (mq ) khơng đổi: mq = m "C" l I − II ' ' n (54) Trong n số đoạn tồn hướng I- II Dễ dàng nhận thấy độ xác độ lệch hướng điểm đo đo không 42 Cơng thức tổng qt để tính sai số trung phương độ lệch hướng điểm i: - Đo đi:  n−i  m = m   k =1  n − k  k =i yi 2 q (55) - Đo về: m y'i =m k =n −i q  k =1  i    n−k (56) Trong đó: i số hiệu điểm K số hiệu trị đo q, (k = 1, 2, 3,… n- 1) N số đoạn toàn hướng chuẩn Trọng số trị trung bình đo đo về: Pi = pi + pi’ Sai số trung phương trị trung bình: m yi = Pi Hoặc: m yi = m yi m y ' i m 2yi + m 2y ' i (57) Qua nghiên cứu số liệu thực tế cho thấy sơ đồ hướng nhích dần có độ xác cao nhất, sơ đồ hướng tồn phần sơ đồ phân đoạn có độ xác gần Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể cơng trình mà sử dụng kết hợp sơ đồ kết hợp với phương pháp khác để vừa bảo đảm độ xác, vừa thuận tiện cho việc đo ngắm Đặc điểm tổ chức đo đạc chu kỳ quan trắc 6.1 Máy móc thiết bị đo lưới quan trắc a Máy đo góc đo chiều dài Hiện máy đo sử dụng đo góc đo chiều dài lưới quan trắc chuyển dịch chủ yếu loại máy toàn đạc điện tử xác, cho phép đo đồng thời góc ngang chiều dài Các loại máy sử dụng rộng rãi TC2002 (2003),Geodimeter, DTM, Các loại máy thường có thơng số độ xác: - Sai số đo góc: m = 0.5”-1” - Sai số đo chiều dài: mS=a+ b.D.10-6, a  b (1- 2)mm Máy đo cần kiểm nghiệm, hiệu chỉnh cẩn thận trước đưa vào sử dụng Trong đặc biệt ý đến nguồn sai số máy có ảnh hưởng trực tiếp đến kết độ xác đo hướng góc ngang 43 b Bảng ngắm Bảng ngắm trắc địa cơng trình có dạng bảng phẳng với đường vạch sơn, hình dạng đường vạch hình trịn đồng tâm, vạch đứng hình tam giác Đường vạch bảng ngắm có màu sắc tương phản để thuận tiện bắt tiêu đo ngắm Nếu vạch đứng chiều rộng chiều cao vạch sơn bảng ngắm phải tính tốn phù hợp với khoảng cách đo ngắm, bảo đảm sai số bắt mục tiêu nhỏ Các kết khảo sát lý thuyết thực nghiệm xác định rằng, loại bảng ngắm có vạch thẳng chiều cao vạch cần chọn lớn gấp lần chiều rộng Chiều rộng vạch khắc phải tính tốn để đo ngắm, hình ảnh vạch chiếm khoảng 1/3 bề rộng đường kép ống kính máy kinh vĩ: b= u '' S 3 '' (58) Trong u’’ giá trị góc nhìn hai dây (chỉ kép) màng dây chữ thập ống kính ngắm, S khoảng cách từ máy đến bảng ngắm Có loại bảng ngắm bảng ngắm cố định bảng ngắm di động (hình 33) * Bảng ngắm cố định (hình 33.a): Được sử dụng đo góc dùng để định hướng Trước sử dụng cần kiểm tra xác định độ lệch tâm vạch dấu * Bảng ngắm di động (hình 33.b): Dùng để đo trực tiếp độ lệch hướng quan trắc chuyển dịch ngang theo phương pháp hướng chuẩn Trước sử dụng cần xác định số đọc chuẩn ban đầu Hình 33 Cấu tạo bảng ngắm 44 6.2 Đo góc đo dài lưới quan trắc chuyển dịch ngang Lưới khống chế trắc địa quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình thành lập khu vực với điều kiện riêng, việc tổ chức phương pháp đo góc, đo dài có số đặc điểm khác với trường hợp thơng thường Có yếu tố sau ảnh hưởng đến độ xác đo góc đo chiều dài mạng lưới quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình: - Lưới quan trắc thường lưới cạnh ngắn, điểm lưới phân bố nhiều độ cao khác dẫn đến tia ngắm có độ nghiêng đáng kể - Nhiệt, khói, bụi từ nhà máy, công trường xây dựng, kết cấu thép bê tông tác động mặt trời tạo nên vùng “tiểu khí hậu” làm thay đổi chế độ dẫn nhiệt, q trình bốc tích tụ nước - Sự vận hành máy móc giới phương tiện giao thơng gây rung động, ảnh hưởng đến trình đo đạc lưới - Tại khu vực quan trắc thường có nhiều chướng ngại vật tia ngắm Để hạn chế tác động chiết quang đến kết xác định góc chiều dài cần phải lựa chọn thời gian đo hợp lý, thường vào buổi sáng sớm chiều tối, điều kiện thời tiết râm mát Do cạnh lưới khống chế ngắn nên cần đặc biệt ý đến độ xác định tâm máy định tâm tiêu (bảng ngắm) Các cạnh lưới quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình đo chủ yếu máy toàn đạc điện tử Để hạn chế tác động điều kiện ngoại cảnh đến kết đo cần phải áp dụng số biện pháp: - Chọn thời gian đo thích hợp, nên đo thời điểm có nhiệt độ tương đối ổn định - Xác định xác thơng số khí tượng (nhiệt độ, áp xuất) để hiệu chỉnh vào kết đo chiều dài 45 BÀI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGHIÊNG CƠNG TRÌNH Khái niệm chung 1.1 Khái niệm độ nghiêng cơng trình Độ nghiêng cơng trình độ lệch trục đứng cơng trình so với đường dây dọi Độ nghiêng Q đặc trưng véctor độ lệch tổng hợp điểm xét so với vị trí tương ứng điểm mặt gốc (thường mặt đất), thông thường vector độ nghiêng phân tích thành phần: - Độ nghiêng theo trục OX (ký hiệu QX) - Độ nghiêng theo trục OY (ký hiệu QY) Ngoài ra, nhiều trường hợp, độ nghiêng cơng trình cịn đặc trưng góc nghiêng  (là góc hợp phương đường dây dọi với trục đứng thực tế cơng trình) hướng nghiêng  (hình 4.19) Giữa góc nghiêng , độ nghiêng tổng hợp Q chiều cao cơng trình H có mối quan hệ: Q" = Q " H (4.23) Hướng nghiêng  góc hợp trục OX với hướng vector độ nghiêng tính theo cơng thức:  QY  QX  = Arctg    (4.24) Đường dây dọi qua chân cơng trình Trục cơng trình  Góc nghiêng Y Hướng nghiêng ex ey e Hình 4.19 Độ nghiêng cơng trình 1.2 Ngun nhân nghiêng cơng trình Độ nghiêng xảy q trình thi cơng, tác động tải trọng thân cơng trình, tác động gió, nhiệt độ, độ lún cơng trình khơng đều… 46 1.3 Độ xác quan trắc nghiêng Độ xác cần thiết quan trắc nghiêng cơng trình phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu, vận hành, chiều cao (có trường hợp chiều dài) cơng trình Sai số giới hạn quan trắc độ nghiêng số dạng cơng trình chủ yếu nước ta quy định bảng (4.6) ( H chiều cao cơng trình) Bảng 4.6 Độ xác quan trắc nghiêng cơng trình Loại cơng trình TT Sai số giới hạn Nhà cao tầng 0,0001H Ống khói nhà máy 0,0005H Các silơ chứa vật liệu rời, bồn chứa dầu 0,001H Tháp truyền hình, ăng ten vơ tuyến truyền hình 0,0001H Các bệ máy 0,00001H Để đảm bảo yêu cầu độ xác theo quy định, tuỳ thuộc vào phương pháp quan trắc độ nghiêng mà có biện pháp thích hợp loại trừ giảm ảnh hưởng nguồn sai số hiệu chỉnh vào kết đo 1.4 Các phương pháp quan trắc độ nghiêng Có thể chia thành nhóm: - Phương pháp chiếu - Phương pháp góc- cạnh - Phương pháp dựa ứng dụng máy toàn đạc điện tử đo không gương Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể khu vực, chiều cao cơng trình độ xác cần thiết mà sử dựng phương pháp quan trắc thích hợp Đo độ nghiêng phương pháp chiếu đứng 2.1 Đo độ nghiêng dây dọi Trên hình (4.20) ký hiệu: A tâm cơng trình mức cao mặt đất, A tâm cơng trình mức cao khảo sát Để đo độ nghiêng (độ lệch điểm tâm A1 so với tâm A) có thực dây dọi sau: Từ A1 lên mặt đất A’1 đoạn A- A’1 thể độ nghiêng cơng trình đo trực tiếp thước Đo độ nghiêng dây dọi có ưu điểm đơn giản, dễ thực Nhược điểm phương pháp độ xác thấp, dây dọi thường bị rung, dao động tác động gió nên phương pháp tác dụng cho cơng trình có chiều cao khơng lớn, u cầu độ xác vừa phải 47 Hình 4.20 Đo độ nghiêng dây dọi 2.2 Đo độ nghiêng máy chiếu đứng Máy chiếu đứng loại thiết bị trắc địa có tính chất là: Sau đưa vào vị trí làm việc (định tâm, cân máy), máy tạo tia ngắm thẳng đứng Các loại máy chiếu đứng sử dụng rộng rãi sản xuất là: PZL (CHDC Đức cũ), ZL ( Thụy Sỹ) Trên hình (4.21), để đo độ nghiêng điểm tâm (A1) so với điểm tâm A đặt máy chiếu đứng A, mức sàn khảo sát đặt nhựa trong, phẳng ( paletka), đánh dấu hình chiếu điểm A paletka (điểm A’) Đo trực tiếp khoảng cách A1A’ xác định độ nghiêng cơng trình Máy chiếu đứng thường có độ xác cao (sai số chiếu điểm cỡ 0.5  1.0mm/100m chiều cao công trình) Nhược điểm phương pháp địi hỏi phải có tầm thơng hướng hai điểm chiếu Hình 4.21 Đo độ nghiêng máy chiếu đứng 2.3 Đo độ nghiêng phương pháp chiếu đứng máy kinh vĩ Trên hình (4.22), chọn điểm M1, M2 nằm hướng trục kéo dài cơng trình, đánh dấu điểm A1, A (cùng nằm trục đứng) Đặt máy kính vĩ điểm M1, ngắm lên điểm A1 chiếu điểm xuống thước ngang đặt điểm A phía cơng trình, thu điểm chiếu A’ Đoạn AA’ đo trực tiếp thước độ nghiêng cơng trình theo hướng vng góc với tia ngắm Để xác định độ nghiêng theo hướng khác, cần đặt máy điểm M2 thực thao tác tương tự 48 A1 M2 A Thước ngang A' M1 Hình 4.22 Đo độ nghiêng đứng máy kinh vĩ Phương pháp áp dụng để quan trắc độ nghiêng cơng trình có độ cao khơng lớn, có tầm nhìn thơng tới thiết diện chân cơng trình lại thuận lợi xung quanh cơng trình Đo độ nghiêng lưới góc- cạnh 3.1 Phương pháp tọa độ Trong chu kỳ đầu tiên, điểm quan trắc cần đo khảng cách ngang hướng tới điểm sở lân cận hướng tới tâm cơng trình thiết diện C (ở phía ) thiết diện B (ở phía dưới) Ngồi chu kỳ cịn phải đo khoảng thiên đỉnh đến tâm thiết diện B C Trong hình (4.23): A,B,C: Điểm khống chế; O, O1: Điểm tâm điểm tâm công trình Trong chu kỳ xác định tọa Hình 4.23 Đo độ nghiêng độ tâm thiết diện C nhờ tính phương pháp tọa độ góc nghiêng thành phần: Q X = X i − X j   Q y = Yi − Yj 49 (4.25) Độ nghiêng toàn phần hướng nghiêng tính theo cơng thức Q = Q 2x + Q 2y tg = Qy (4.26) (4.27) Qx Độ xác quan trắc tính theo cơng thức giao hội góc thuận Phương pháp tọa độ có độ xác cao, sử dụng để xác định độ nghiêng cơng trình dạng tháp có chiều cao lớn 3.2 Phương pháp đo góc ngang Trong chu kì quan trắc, từ điểm đứng máy (A, B) đo góc β , β2 Dựa vào giá trị thay đổi góc đo β1’’ β2’’ hai chu kì khác khoảng cách S1, S2 để tính độ nghiêng thành phần (hình 4.24)  S11'' Q =   ''   '' Q = S    '' (4.28) Độ nghiêng tồn phần hướng nghiêng cơng trình tính theo công thức tương tự (5.61) (5.62) Trong phương pháp cần bố trí điểm A B so cho hướng OA OB vng góc với Độ xác xác định độ nghiêng phụ thuộc chủ yếu vào độ xác đo góc β1 β2 m Q1 = S m '' 1  '' Hình 4.24 Xác định độ nghiêng phương pháp góc ngang (4.29) Khi S1  S2  S sai số trung phương độ nghiêng tồn phần tính theo cơng thức: m Q = m Q1 = 2Sm''  '' (4.30) Trong trường hợp hướng từ trạm đo đến tâm cơng trình tạo thành góc giao hội γ ≠ 90o độ nghiêng tồn phần tính sau: Q= Q 12 + Q 22 − 2Q Q cos  sin  (4.31) Sai số xác định độ nghiêng trường hợp là: 50 mQ = 2Sm'' (4.32)  '' sin  Phương pháp đo góc ngang cho phép đạt độ xác cao, áp dụng thích hợp xác định độ nghiêng cơng trình cao dạng tháp, có chiều cao lớn mà phần chân cơng trình bị che khuất Đo độ nghiêng cột Trong phương pháp thực đo hướng chiều dài đến điểm tâm tâm cơng trình Chiều dài cạnh đo máy tồn đạc điện tử khơng gương (TCR- 305 TCR705) 4.1 Trình tự đo Đặt máy tồn đạc điện tử khơng gương điểm M (hình 4.25), ngắm lên điểm tâm (AT) kết cấu để đo chiều dài hướng ngang ST, T Tiếp theo, ngắm đến điểm tâm (AD) kết cấu để đo yếu tố tương ứng: SD, D 4.2 Tính độ nghiêng - Độ nghiêng theo hướng tia ngắm: Qx = ST − SD (4.33) - Độ nghiêng theo hướng vuông góc với tia ngắm: Q y = S D tg ( t −  D ) (4.34) Trong công thức (4.33), (4.34): ST, βT, SD, βD khoảng cách nghiêng hướng từ máy đến đến điểm đo phía phía cơng trình - Độ nghiêng tồn phần: Q = Q 2x + Q 2y Hình 4.25 Đo độ nghiêng cột (4.35) Sai số trung phương xác định độ nghiêng tính theo cơng thức: mQ = mS (4.36) x m Qy = S 2m  (4.37)  m Q = m 2Q x + m 2Q y (4.38) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trần Khánh Giáo trình quan trắc chuyển dịch cơng trình, NXB Hà 51 Nội 2006 [2] PGS.TS Đặng Nam Chinh Kiểm tra độ thẳng đứng độ phẳng nhà cao tầng, Tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ chất, số 4, NXB Hà Nội 2003 [3] Phan Văn Hiến Quan trắc chuyển dịch cơng trình Bài giảng cao học Trường ĐH mỏ địa chất, NXB Hà Nội 1997 [4] Trần Khánh, Phùng Mộng Tưởng Tính tốn thơng số chuyển dịch ngang cơng trình Tuyển tập cơng trình khoa học-ĐH mỏ địa chất, Tập 33, NXB Hà Nội 2001 [5] Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc Quan trắc độ lún cơng trình thiết bị đĩa từ Tuyển tập cơng trình khoa học-ĐH mỏ địa chất tập 36, NXB Hà Nội 2002 [6] Trần khánh Khảo sát so sánh phương pháp giao hội đo chuyển dịch Tuyển tập nhà máy thủy điện Tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ địa chất, số 4, NXB Hà Nội 2003 [7] Quy phạm đo thủy chuẩn hạng I, II, III, IV Cục đo đạc đồ Nhà nước NXB Hà Nội 1986 [8] Quy phạm thành lập lưới tam giác hạng I, II, III, IV Cục đo đạc đồ Nhà nước, NXB Hà Nội 1986 52