MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG 6 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG 6 VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 6 1.1.1. Khái niệm về quan trắc biến dạng 6 1.1.2. Nội dung của quan trắc biến dạng 7 1.1.3. Phân loại phương pháp phân tích biến dạng 8 1.1.4. Mục đích và ý nghĩa của quan trắc biến dạng 9 1.2. NGUYÊN TẮC CHUNG THỰC HIỆN QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 11 1.3. ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ CHU KỲ 11 QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 11 1.3.1. Biến dạng phi chu kỳ 13 1.3.2. Biến dạng có chu kỳ 16 1.3.3. Nguyên nhân động lực tổng hợp gây biến dạng 18 1.3.4. Xác định số chu kỳ quan trắc và thời gian quan trắc trong chu kỳ 19 1.3.5. Phương án quan trắc biến dạng công trình 21 CHƯƠNG 2: CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA 24 TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH 24 2.1. NGUYÊN LÝ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG 24 2.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯỚI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG 26 2.2.1. Nguyên tắc xây dựng lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình 26 2.2.2. Nguyên tắc thiết kế lưới 27 2.2.3. Yêu cầu độ chính xác các bậc lưới 28 2.2.3.1. Xác định độ chính xác vị trí các điểm quan trắc trong mỗi chu kỳ 28 2.2.3.2. Xác định sai số các bậc lưới 29 2.2.4. Ước tính độ chính xác lưới quan trắc 30 2.2.5 Kết cấu và phân bố mốc quan trắc 33 2.2.5.1 Mốc cơ sở 33 2.2.5.2 Mốc quan trắc 34 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÔNG TRÌNH 36 2.3.1. Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp hướng chuẩn 36 2.3.1.1. Các khái niệm 36 2.3.1.2. Các phương pháp quan trắc hướng chuẩn 37 2.3.1.3. Sơ đồ hướng chuẩn 39 2.3.2. Quan trắc chuyển dịch ngang công trình bằng lưới đo góc cạnh 43 2.3.2.1. Phương pháp tam giác 44 2.3.2.2. Phương pháp giao hội 45 2.3.2.3. Phương pháp đường chuyền 46 2.3.3. Quan trắc chuyển dịch ngang công trình bằng công nghệ GPS 47 2.3.3.1.Thành lập lưới quan trắc bằng công nghệ GPS 47 2.3.3.2. Ước tính độ chính xác lưới GPS 49 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN QUAN TRẮC VÀ SỬ LÝ SỐ LIỆU CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN TUYÊN QUANG 50 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN 50 3.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯỚI QUAN TRẮC 54 CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THUỶ ĐIỆN 54 3.2.1 Thiết kế sơ đồ lưới 54 3.2.1.1 Lưới cơ sở 54 3.2.1.2 Lưới quan trắc 55 3.3. CÔNG TÁC ĐO ĐẠC TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN 56 3.3.1. Máy móc, thiết bị đo lưới quan trắc 56 3.3.1.1. Máy đo góc và đo chiều dài 56 2.3.1.2. Bảng ngắm 57 3.3.2. Đo góc và đo chiều dài trong lưới quan trắc 58 3.3.3. Đo GPS 59 3.3.4. Quy trình tính toán kết quả đo ngoại nghiệp 60 3.4. XỬ LÝ SỐ LIỆU 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 Tài liệu tham khảo 68
MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU Để đẩy mạnh trình công nghiệp hoá đại hoá nhằm phát triển kinh tế thời kỳ đổi đất nước, Đảng Chính phủ quan tâm tới việc xây dựng công trình lĩnh vực kinh tế Trong công trình xây dựng đó, công trình xây dựng tạo nguồn điện coi công trình trọng điểm Thuỷ điện công trình thuỷ điện lớn, đa mục tiêu Dự án có công suất đạt 342 MW, gồm tổ máy, sản lượng điện năm 1,295 tỷ kW giờ, gấp 13 lần lượng điện cung cấp cho tỉnh Tuyên Quang Thủy điện Tuyên Quang công trình đầu tư có lợi ích tổng hợp Hồ chứa thủy điện nằm địa phận ba tỉnh Tuyên Quang, Hà Giang, Bắc Kạn với dung tích phòng lũ tỷ m3, trường hợp đặc biệt dành 1,5 tỷ m3, góp phần phòng, chống lũ cho đồng sông Hồng, thủ đô Hà Nội cắt lũ gần hoàn toàn cho thị xã Tuyên Quang Hồ chứa tạo nguồn cấp nước mùa khô cho đồng sông Hồng tỉnh lân cận, góp phần phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng khu vực phía Bắc Trong trình xây dựng vận hành, việc theo dõi quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình thuỷ điện (nhất hạng mục chịu áp lực lớn hường xuyên tuyến đập thuỷ điện) cần thiết Công tác quan trắc biến dạng tuyến đập thuỷ điện phần công việc quan trọng toàn công tác trắc địa tổng hợp, thực cách hệ thống, thường xuyên suốt trình thi công vận hành công trình Vận dụng kiến thức học, xuất phát từ yêu cầu thực tiễn sản xuất em lựa chọn đề tài tốt nghiệp:“ Công tác quan trắc xử lý số liệu chuyển dịch ngang tuyến đập thủy điện Tuyên Quang” Nội dung đồ án gồm chương: Chương 1: Những vấn đề chung chuyển dịch biến dạng công trình Chương 2: Công tác trắc địa quan trắc chuyển dịch ngang công trình Chương 3: Công tác quan trắc xử lý số liệu chuyển dịch ngang tuyến đập thuỷ điện Tuyên Quang Do trình độ hạn chế kinh nghiệm thực tế nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô giáo bạn đồng nghiệp để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy, cô giáo khoa Trắc địa bạn đồng nghiệp, đặc biệt bảo tận tình thầy Đinh Xuân Vinh suốt trình làm đồ án Hà nội, tháng 9/2015 Sinh viên thực Lê Văn Hải CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1.1 Khái niệm quan trắc biến dạng Theo định nghĩa chấp nhận rộng rãi [1], trắc địa khoa học nhằm xác định vị trí điểm không gian, hình dáng trường trọng lực trái đất với biến đổi theo thời gian chúng Vì thế, hệ tất yếu trắc địa chủ thể thường trực nhằm nghiên cứu, phát hiện, phân tích giải thích biến dạng không gian biến đổi trường hấp dẫn Biến dạng khái niệm gần gũi với hoạt động khối vật chất trái đất ghi dấu thay đổi đơn giản vector thành phần, vị trí trường hấp dẫn Biến dạng tượng tồn phổ biến tự nhiên, thay đổi vị trí, hình dạng kích thước vật thể không gian theo thời gian tác động loại phụ tải Biến dạng vật thể chừng mực định chưa gây tác hại gì, vượt giá trị cho phép gây tai họa Trong tự nhiên, biến dạng xảy phổ biến gây không tai họa cho công trình kiến trúc, cho thiên nhiên người Quan trắc biến dạng sử dụng máy móc thiết bị phương pháp trắc địa tiến hành theo dõi, đo đạc trình biến dạng vật thể Nhiệm vụ quan trắc biến dạng xác định trạng thái không gian đặc trưng thời gian thay đổi hình dạng, kích thước vị trí vật thể bị biến dạng tác dụng tải trọng ngoại lực Quan trắc biến dạng biện pháp cần thiết để người có nhận thức khoa học, kiểm nghiệm lý thuyết giả thuyết thông qua tượng biến dạng Phạm vi vật thể biến dạng lớn đến nhỏ Dựa vào phạm vi nghiên cứu thể biến dạngcó thể chia đối tượng nghiên cứu quan trắc biến dạng thành loại: Nghiên cứu biến dạng toàn cầu, quan trắc vận động mảng địa cầu, dịch động địa cực, biến đổi vận tốc tự xoay trái đất, địa triều; Nghiên cứu biến dạng khu vực, quan trắc biến dạng vùng trái đất, lún mặt đất khu vực; Nghiên cứu biến dạng cục công trình, quan trắc biến dạng ba chiều công trình xây dựng, trượt lở bờ dốc, dịch động lún sụt mặt đất khai thác ngầm Trong trắc địa công trình, vật thể biến dạng thường đập ngăn sông, cầu, đê phòng hộ, công trình cao tầng, đường hầm, đường tàu điện ngầm, bờ dốc, lún mặt đất 1.1.2 Nội dung quan trắc biến dạng Nội dung quan trắc biến dạng, cần dựa vào tính chất tình trạng móng thể biến dạng để xác định, cần có trọng điểm rõ ràng nghiên cứu toàn diện để phản ánh xác tình trạng biến đổi thể biến dạng Từ đạt mục đích giám sát an toàn thể biến dạng, tìm hiểu quy luật biến dạng (1) Đối với công trình công nghiệp dân dụng, chủ yếu quan trắc lún móng quan trắc biến dạng thân công trình Đối với móng, chủ yếu quan trắc lún không Đối với thân công trình, chủ yếu quan trắc độ nghiêng khe nứt Đối với công trình cao tầng công trình dạng tháp, cần phải quan trắc thêm biến dạng trạng thái động (như biên độ dao động, tần suất dao động độ vặn xoắn) loại thiết bị, công nghệ tiên tiến Trong thực nghiệm khoa học quân sự, nội dung quan trắc chủ yếu chuyển dịch mặt chuyển dịch thẳng đứng, biên độ dao động, tần suất độ vặn xoắn công trình (2) Đối với công trình thủy công: Hạng mục quan trắc chủ yếu đập đất chuyển dịch mặt bằng, kiểm tra vết nứt thân đập Đối với đập beton, lấy đập beton trọng lực làm ví dụ, tác động áp lực nước, biến đổi nhiệt độ bên ngoài, trọng lượng thân đập, hạng mục quan trắc chủ yếu chuyển dịch thẳng đứng (từ tìm chuyển động móng thân đập), chuyển dịch ngang (từ tìm cong vênh thân đập) quan trắc độ co giãn vết nứt, nội dung thường gọi quan trắc biến dạng bên Ngoài để nghiên cứu tình trạng kết cấu beton bên thân đập, phải quan trắc ứng lực beton, ứng lực cốt thép, nhiệt độ, nội dung quan trắc bên Quan trắc bên nhân viên trắc địa tiến hành, xử lý số liệu quan trắc biến dạng, giải thích vật lý nguyên nhân biến dạng cần phải kết hợp tài liệu quan trắc bên bên để tiến hành phân tích (3) Đối với lún mặt đất: Khi thành phố xây dựng hạ lưu sông, thuộc tầng đất bồi, nhu cầu nước dùng cho sinh hoạt công nghiệp lớn nên phải khai thác nước ngầm, ảnh hưởng đến kết cấu địa tầng bên làm cho mặt đất bị lún Đối với khu mỏ khai thác ngầm, lượng khai thác lớn làm cho mặt đất bị lún Việc lún sụt mặt đất gây hư hại công trình, ảnh hưởng đến sinh hoạt người Do đo, tiến hành quan trắc lún định kỳ để nắm vững quy luật trồi lún, từ có biện pháp phòng tránh thích hợp 1.1.3 Phân loại phương pháp phân tích biến dạng Khi ngoại lực thực tế (như tải trọng) gây biến dạngbất kỳ (như thay đổi vị trí hình dạng đối tượng), tạo hoạt động lực bên đối tượng (ứng suất nội bộ) Nếu ứng suất nội đạt tới giá trị định, đối tượng bị biến dạng Do vậy, ta có hai cách tiếp cận đặc trưng phân tích biến dạng: (1) Biến dạng hình học, quan tâm tới trạng thái hình học đối tượng thay đổi vị trí hình dạng (2) Biến dạng vật lý, quan tâm tới trạng thái vật lý đối tượng, trạng thái ứng suất nội mối liên quan với tải trọng gây biến dạng Trường hợp đầu tiên, thông tin lực tác động ứng suất thuộc tính vật lý đối tượng chưa quan tâm chưa rõ Kết phân tích mặt hình học đối tượng khảo sát, thông thường liên quan tới dịch chuyển điểm rời rạc nhận với ma trận phương sai - hiệp phương sai chúng Việc phân tích hình học điều quan trọng nghĩa vụ phải đáp ứng điều kiện hình học đối tượng, thẳng đứng hay liên kết vài kết cấu Vì vậy, kết quan trắc biến dạng trực tiếp hiệu chỉnh trạng thái hình học đối tượng Trong phân tích hình học chuyên sâu, xét đến trạng thái tổng quan đối tượng, trường chuyển dịch đối tượng tính xấp xỉ thông qua phương pháp ước lượng bình phương nhỏ hàm dịch chuyển lựa chọn (mô hình biến dạng) Trường hợp phân tích vật lý biến dạng, tải trọng gây biến dạng xây dựng thành mô hình, cách sử dụng phương pháp thống kê, thông qua trị đo biến dạng trị đo đại lượng vật lý gây biến dạng (ví dụ tải trọng); mô hình xác định trước, tổng hợp thông tin tải trọng, thuộc tính vật lý, định luật vật lý chi phối mối quan hệ sức căng ứng suất 1.1.4 Mục đích ý nghĩa quan trắc biến dạng Sự phát triển kinh tế quốc dân tiến nhân loại đẩy nhanh tiến trình xây dựng công trình Từ đó, quy mô, kích thước độ phức tạp công trình xây dựng ngày gia tăng Do vậy, việc quan trắc biến dạng, phân tích dự báo biến dạng trở nên quan trọng Từ khởi công xây dựng công trình, suốt thời gian thi công vận hành, sử dụng công trình, ảnh hưởng nhiều yếu tố chủ quan lẫn khách quan, nảy sinh biến dạng công trình Nếu biến dạng vượt giới hạn quy định, ảnh hưởng đến an toàn vận hành công trình, chí gây nguy hiểm người xã hội Mặc dù trình thiết kế xây dựng công trình, kỹ sư thiết kế sử dụng hệ số an toàn cho công trình, chất lượng thi công xây dựng cố gắng tuân thủ quy định an toàn theo thiết kế phê duyệt, nhiều cố phát sinh cho công trình, đặc biệt thời gian gần tỉnh phía Nam nước ta (sập cầu dẫn, lún sụt hầm giao thông đường bộ, sập nhịp cầu sông ) Có thể thấy, đảm bảo an toàn cho công trình xây dựng vấn đề quan trọng vấn đề nhạy cảm xã hội Vì thế, mục đích hàng đầu quan trắc biến dạng nắm vững tình trạng thực tế vật thể biến dạng, cung cấp thông tin cần thiết để phán đoán độ an toàn Hiện nay, quan trắc đề phòng tai họa ngày toàn xã hội quan tâm, cấp quyền ngành chủ quản ngày trọng thị, nhiều tổ chức học thuật quốc tế Hiệp hội trắc địa giới (IAG), Liên hiệp hội nhà trắc địa giới (FIG), Hiệp hội học đất đá giới (ISRM), Ủy ban đập giới (ICOLD), Hiệp hội trắc địa mỏ giới (ISM), thường định kỳ họp hội nghị chuyên ngành nhằm giao lưu học thuật nghiên cứu đối sách Phân tích dự báo cách khoa học, chuẩn xác, kịp thời tình trạng biến dạng công trình xây dựng quan trọng thi công vận hành quản lý công trình, công việc thuộc phạm trù quan trắc biến dạng Vì phân tích dự báo biến dạng liên quan đến nhiều ngành khoa học trắc địa, địa chất công trình, thủy văn, kết cấu xây dựng, vật lý địa cầu, công nghệ thông tin nên lĩnh vực nghiên cứu vượt ngành, phát triển theo hướng khoa học liên ngành trở thành lĩnh vực hợp tác nghiên cứu nhà trắc địa với chuyên gia ngành khoa học khác Lý thuyết phương pháp nghiên cứu quan trắc biến dạng chủ yếu bao gồm ba nội dung: Thu thập thông tin biến dạng, xử lý số liệu, phân tích dự báo biến dạng Kết nghiên cứu quan trọng phòng tránh tai họa nghiên cứu lý biến dạng Đối với công trình xây dựng, quan trắc biến dạng tai mắt để phán đoán an toàn công trình đồng thời biện pháp quan trọng để kiểm nghiệm thiết kế thi công công trình Tóm lại, ý nghĩa quan trắc biến dạng có hai mặt: trước hết ý nghĩa thực dụng, chủ yếu để nắm vững độ ổn định công trình xây dựng, tìm hiểu kết cấu địa chất, cung cấp thông tin cần thiết để chẩn đoán độ an toàn công trình, kịp thời phát vấn đề có biện pháp xử lý; thứ hai ý nghĩa khoa học, bao gồm giải thích đắn chế biến dạng, kiểm chứng lý thuyết liên quan đến thiết kế công trình giả thiết vận động địa tầng nhằm đưa lại cho thiết kế xây dựng mô hình dự báo biến dạng hữu hiệu 1.2 NGUYÊN TẮC CHUNG THỰC HIỆN QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình thực dựa nguyên tắc: (1) Chuyển dịch biến dạng diễn theo thời gian Vì để xác định chuyển dịch biến dạng công 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 “0” (2) Chuyển dịch biến dạng công trình so sánh tương đối so với “đối tượng” khác xem ổn định Đối tượng xem ổn định quan trắc công trình liền kề ổn định mốc khống chế có độ ổn định cao ( 3) Chuyển dịch biến dạng công trình thường có giá trị nhỏ diễn chậm chạp 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 (4) Trong chu kỳ quan trắc, việc tính toán bình sai lưới phải thực hệ thống toạ 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 Vì vậy, cần phải có biện pháp kỹ thuật xử lý riêng phù hợp với đặc điểm chất lưới quan trắc biến dạng 1.3 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ CHU KỲ QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH Quan trắc biến dạng quan trắc chuyển dịch mặt không gian với biến đổi số liệu thu mặt thời gian thể biến dạng Sự chuyển dịch mặt không gian biểu thông qua số điểm có tính chất đặc trưng gắn bề mặt thể biến dạng (còn gọi điểm mục tiêu điểm kiểm tra biến dạng) Sự biến đổi mặt thời gian đối tượng thể thông qua số liệu quan trắc theo 10 Đối với công trình thủy điện Tuyên Quang, bố trí mốc sở phânbố bờ trái phải, hai mốc QT-05, QT-01 bố trí 2đầu tuyến đập dâng, hai mốc QT-06, QT-03 bố trí bờ lệch phía hạ lưu đập (Hình 3.6) Để bảo đảm độ xác cao công tác quan trắc, đồ hình mạnglưới quan trắc thiết kế dạng lưới cấp với mối liên kết theo hình thức tam giác dày đặc 3.2.1.2 Lưới quan trắc Hình 3.7: Sơ đồ lưới quan trắc thuỷ điện Tuyên Quang 3.3 CÔNG TÁC ĐO ĐẠC TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN 3.3.1 Máy móc, thiết bị đo lưới quan trắc 3.3.1.1 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 độ xác: 55 - Sai số đo góc: mβ = (0.5” ÷ 1”) - Sai số đo chiều dài: mS = a + b.D.106, ab(1÷ 2)mm Trong quan trắc hướng chuẩn đo góc lưới sử dụng máy kinh vĩ quang cơ: Wild – T2, Theo- 010… Máy đo cần kiểm nghiệm, hiệu chỉnh cẩn thận trước đưa vào sử dụng, đặc biệt ý đến nguồn sai số máy có ảnh hưởng trực tiếp đến độ xác đo hướng góc ngang Bảng 3.1 - Các loại máy toàn đạc điện tử xác Chỉ tiêu Loại máy TC-2002 TC-2003 TC-1700 GTS720 GTS6001 GTS7000 Set2B(C) DTM750 Độ xác Hãng sản xuất Góc ngang Góc đứng Cạnh (mm) Tầm hoạt động Leica 1” 1” + 1ppm 4.2Km Leica Topcon Topcon Topcon Sokkia Nikkon 2” 1” 1” 1” 2” 2” 2” 2” 2” 2” 2” 2” + 2ppm + 2ppm + 2ppm + 2ppm + 2ppm + 2ppm 5.0Km 5.8Km 7.0Km 3.0Km 3.5Km 4.4Km 2.3.1.2 Bảng ngắm Bảng ngắm dùng để định hướng, đo hướng, đo góc quan trắc Có loại bảng ngắm: - Bảng ngắm cố định - Bảng ngắm vi động a, Bảng ngắm cố định Là loại bảng ngắm đó: Vị trí tương đối trục đối xứng bảng ngắm trục ngang bảng ngắm thay đổi 56 - Yêu cầu cấu tạo hình học bảng ngắm là: Ở vị trí khác bảng ngắm, trục phải trùng - Bảng ngắm dùng để định hướng, đo hướng đo góc b, Bảng ngắm vi động Là loại bảng ngắm đó: Vị trí tương đối trục đối xứng bảng ngắm trục quay bảng ngắm thay đổi Sự thay đổi thực nhờ núm vi động gắn bảng ngắm - Yêu cầu cấu tạo hình học bảng ngắm là: Khi trục đối xứng bảng ngắm trục quay bảng ngắm trùng số đọc núm vi động - Bảng ngắm vi động dùng để đo trực tiếp độ lệch hướng quan trắc chuyển dịch theo phương pháp hướng chuẩn 57 Hình 3-8 Bộ phận vi động Hình 3-9 Bộ phận cố định 58 3.3.2 Đo góc đo chiều dài lưới quan trắc Lưới khống chế quan trắc chuyển dịch ngang công 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 thông thường Độ xác đo góc đo chiều dài mạng lưới quan trắc thường bị ảnh hưởng yếu tố sau: - Lưới quan trắc thường cạnh ngắn, điểm lưới phân bố nhiều độ cao khác dẫn tới 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, trình bốc tích tụ nước - Sự vận hành máy móc giới phương tiện giao thông 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) 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 thông số khí tượng (nhiệt độ, áp suất) để hiệu chỉnh vào kết đo chiều dài 3.3.3 Đo GPS Máy móc thiết bị đo bao gồm: máy thu tín hiệu vệ tinh loại 4600LS hãng Trimble Navigation Mỹ sản xuất Độ xác theo lý lịch máy 5mm + 1ppm Máy tính xách tay IBM phần mềm chuyên dụng để xử lý tính toán thực địa Tất máy móc thiết bị phải kiểm nghiệm định kì kiểm tra đủ độ xác trước đưa vào sản xuất Để đảm bảo độ xác cao, lịch đo chọn phù hợp cho ngày dựa lịch vệ tinh xác thu từ ngày đo trước số liệu toạ độ khái lược mốc a Kết quan trắc chu kỳ Trong chu kỳ (thực tháng năm 2008) triển khai quan trắc với nội dung: 1- Đo lưới khống chế sở gồm điểm QT-01, QT-03, QT-05, QT-06 với ca đo, thời gian đo ca 30 phút 2- Đo lưới quan trắc với 14 điểm, thời gian đo ca đo kéo dài 30 phút b Kết quan trắc chu kỳ Trong chu kỳ (thực tháng năm 2009) triển khai quan trắc với nội dung giống chu kỳ 1: 1- Đo lưới khống chế sở gồm điểm QT-01, QT-03, QT-05, QT-06 với ca đo, thời gian đo ca 30 phút 2- Đo lưới quan trắc: Trong chu kỳ đo 14 điểm, chu kỳ đo điểm, thời gian đo ca đo kéo dài 30 phút 3.3.4 Quy trình tính toán kết đo ngoại nghiệp Việc lựa chọn hệ tọa độ độ cao cho hệ thống lưới quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy điện cần dựa nguyên tắc sau: - Hệ tọa độ cần chọn hệ tọa độ vuông góc (XOY) thống cho tất chu kỳ - Phạm vi đối tượng quan trắc nằm khu vực nhỏ (mỗi chiều dài vài km), để giữ nguyên cấu trúc lưới, số liệu đo cạnh không tính chuyển kinh tuyến trục mà hiệu chỉnh mặt phẳng trung bình khu đo Trình tự xử lý bình sai kết nối lưới mặt đất với lưới GPS gồm bước tính chủ yếu sau: (1) Xử lý số liệu lưới GPS phần mềm chuyên dùng, tính cạnh xác định ma trận tương quan trị đo tương ứng Bình sai tính tọa độ điểm hệ tọa độ không gian hệ tọa độ phẳng (2) Tính ma trận nghịch đảo lưới GPS hệ tọa độ vuông góc không gian (3) Tính chuyển ma trận Q khối lưới GPS từ hệ tọa độ vuông góc không gian hệ tọa độ phẳng Xác định ma trận Q0 mạng lưới (4) Dựa vào vector trị đo khối lưới mặt đất, tính ma trận nghịch đảo số hạng tự mạng lưới kết hợp theo công thức truy hồi (5) Tính toán yếu tố bình sai đánh giá độ xác mạng lưới Sơ đồ tính toán bình sai lưới kết hợp GPS- Mặt đất đưa hình 3.9 Hình 3.9 Sơ đồ tính toán kết hợp lưới GPS lưới mặt đất 3.4 XỬ LÝ SỐ LIỆU Xử lý số liệu đo lưới quan trắc chuyển dịch ngang tuyến đập thuỷ điện Tuyên Quang thực hai chu kỳ thực phần mềm GPSurvey 2.35 Phương án bình sai lựa chọn bình sai lưới tự với điểm gốc điểm QT- 06 (tọa độ giả định) - Trút số liệu: Số liệu GPS gồm session với số lượng máy thu 04 máy Sau đo đạc xong trút vào máy tính Việc trút số liệu thực nhờ phần mềm hãng chế tạo máy thu cung cấp, với phần mềm GPSURVEY 2.35 việc trút số liệu thông qua Menu Load - Xử lý cạnh: Các cạnh đo GPS xử lý modul WAVE phần mềm GPSURVEY 2.35, tất cạnh cho lời giải tốt Sau xử lý cạnh xong tiến hành kiểm tra chất lượng lưới thông qua điều kiện khép tam giác đa giác đạt yêu cầu - Tính toán bình sai phần mềm GPSurvey 2.35 Toạ độ điểm tính hệ toạ độ, độ cao Nhà nước HN-72 kinh tuyến trục L0 = 106° Trong bảng 3.2 trích dẫn phần kết tọa độ tính tọa độ phẳng chu kỳ Về độ xác tọa độ mặt bằng, đa số điểm lưới sở đạt sai số vị trí điểm ≤ 2mm, lưới quan trắc ≤ 3mm Bảng 3.2 Kết tọa độ phẳng lưới quan trắc chu kỳ Trong chu kỳ lưới sở lưới quan trắc xử lý chung bậc lưới thống Ban đầu ban đầu thực bình sai lưới tự với điểm gốc điểm QT- 06 (có tọa độ lấy từ chu kỳ 1) Kết tọa độ phẳng bình sai bảng 3.3 Bảng 3.3 Kết tọa độ phẳng lưới quan trắc chu kỳ Để có sở đánh giá độ xác chuyển dịch ngang công nghệ GPS, tính toán kết hai chu kỳ quan trắc Giá trị chuyển dịch ngang xác định công nghệ GPS tính toán dựa số liệu tọa độ đo lưới quan trắc chu kỳ nêu bảng 3.2 3.3 Kết tính dịch chuyển nêu bảng 3.4 Bảng 3.4 Kết tính chuyển dịch điểm quan trắc theo công nghệ GPS Kết tính toán chuyển dịch hai chu kỳ thực kết đo mặt đất (số liệu công ty CP Tư vấn xây dựng Thủy điện I) Bảng 3.5 Kết tính chuyển dịch theo công nghệ đo mặt đất Trên sở số liệu nêu bảng 3.4 3.5 tính độ chênh lệch giá trị chuyển dịch xác định theo công nghệ GPS công nghệ đo đạc mặt đất, từ rút đánh giá khả độ xác công nghệ GPSđối với công tác quan trắc chuyển dịch ngang công trình Kết so sánh đưa bảng 3.6 Bảng 3.6 Kết tính toán chuyển dịch điểm quan trắc theo công nghệ GPS công nghệ đo đạc mặt đất Nhận xét đánh giá kết xử lý kết hợp trị đo mặt đất GPS (1) GPS quan trắc biến dạng đập thủy công có cạnh ngắn, vị trí điểm có tầm thông thoáng tốt Sai số vị trí điểm đạt ± mm (2) So sánh kết GPS với kết đo mặt đất phương pháp tam giác đo góc cạnh với máy toàn đạc điện tử, độ lệch lớn ± mm Như vậy, với công trình thủy công, yêu cầu quan trắc biến dạng mức độ trung bình (± mm), sử dụng kết hợp công nghệ mặt đất công nghệ GPS quan trắc biến dạng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình kỹ thuật phức tạp (như công trình thủy điện) dạng công tác trắc địa đòi hỏi độ xác cao Vì vậy, cần phải áp dụng thiết bị, công nghệ sản xuất trắc địa tiên tiến để thực công đoạn liên quan đến trình quan trắc nhằm bảo đảm độ tin cậy tính hiệu công tác Hơn nữa, công tác ngoại nghiệp đòi hỏi nhiều công sức, thiết bị kỹ thuật độ xác cao, phụ thuộc nhiều vào thời tiết Đồ án trình bày phương pháp quan trắc biến dạng đập thủy công trị đo mặt đất trị đo GPS Kết thực tế cho thấy, trị đo GPS đáp ứng yêu cầu quan trắc độ xác trung bình Trong trường hợp yêu cầu độ xác cao hơn, đương nhiên trị đo theo phương pháp tam giác đo góc cạnh mặt đất tốt Tuy nhiên, hướng thực tế, công nghệ GPS có ưu điểm vượt trội không yêu cầu tầm ngắm, đồ hình dễ bố trí, đo đêm ngày thời tiết, Sau thực đồ án, có số kết luận sau: (1) Công nghệ GPS ứng dụng để xây dựng mạng lưới khống chế trắc địa mặt với độ xác cao Thực tế ứng dụng quan trắc biến dạng đập thủy công Tuyên Quang với khả thay cho phương pháp trắc địa mặt đất (2) Khi quan trắc biến dạng công nghệ GPS, nên thành lập lưới cấp Tức lưới khống chế sở lưới kiểm tra biến dạng gộp chung với Từ đó, phân tích biến dạng khách quan xác so với lưới hai cấp truyền thống Kiến nghị Trong thời gian tới, cần tiếp tục nghiên cứu nâng cao độ xác quan trắc GPS đập thủy công Nghiên cứu kết hợp quan trắc GPS với quan trắc theo phương pháp tam giác đo góc cạnh mặt đất, nhằm giải tính hiệu GPS độ xác cao phương pháp trắc địa mặt đất Tài liệu tham khảo [1] Đinh Xuân Vinh, 2012, Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu phương pháp quan trắc, xử lý số liệu phân tích biến dạng công trình công nghiệp - dân dụng điều kiện Việt Nam" Trường đại học Mỏ - Địa chất [2] Phạm Doãn Mậu, 2014, Luận án tiến sĩ “Nghiên cứa ứng dụng công nghệ gps quan trắc biến dạng công trình thuỷ điện Việt Nam” Trường đại học Mỏ - Địa chất [3] Nguyễn Quang Phúc, 2006, Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu tối ưu hoá thiết kế hệ thống lưới quan trắc chuyển dich biến dạng công trình” Trường đại học Mỏ Địa chất [4] Báo cáo kết quan trắc biến dạng công trình thủy điện Tuyên Quang Công ty CP Tư vấn xây dựng điện I (2008) [5] TCXDVN 351:2005, Quy trình kỹ thuật quan trắc chuyển dịch ngang nhà công trình, Bộ Xây dựng [6] TCXDVN 364:2006, Tiêu chuẩn kỹ thuật đo xử lý số liệu GPS trắc địa công trình, Bộ Xây dựng