MỤC LỤC CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1 1.1.KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 5 1.1.1. Chuyển dịch công trình 5 1.1.2. Biến dạng công trình 5 1.1.3. Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình 6 1.1.4. Công tác Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình 6 1.2.LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO LÚN CÔNG TRÌNH 7 1.2.1.Lưới khống chế cơ sở 8 1.2.2. Lưới quan trắc 9 1.2.3. Yêu cầu độ chính xác của các cấp lưới khống chế đo lún 10 1.3. MỐC KHỐNG CHẾ 11 1.3.1. Kết cấu mốc 11 1.3.2. Phân bố mốc 13 1.4. CÔNG TÁC ĐO ĐẠC 13 1.4.1. Lựa chọn phương pháp đo 13 1.4.2. Các chỉ tiêu kỷ thuật khi áp dụng phương pháp thuỷ chuẩn chính xác 14 1.4.3 Phương pháp thuỷ chuẩn điện tử 16 1.5. BÌNH SAI LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO 16 1.5.1. Bình sai lưới cơ sở 16 1.5.2. Bình sai lưới quan trắc 20 CHƯƠNG 2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 23 2.1. TIÊU CHUẨN ỔN ĐỊNH CỦA CÁC MỐC KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 23 2.1.1. Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi độ cao của các mốc 23 2.1.2. Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc 23 2.1.3. Tiêu chuẩn ổn định dựa vào độ chính xác cần thiết quan trắc lún 24 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CÁC MỐC LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ 25 2.2.1. Phương pháp tương quan 25 2.2.2. Phương pháp Kostekhel 29 2.2.3. Phương pháp Trernhikov 32 2.2.3. Dựa trên bài toán bình sai 36 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THỰC NGHIỆM 40 3.1. Giới thiệu về khu thực nghiệm 40 3.2. Xử lý số liệu thực nghiệm 41 3.2.1.Theo phương pháp Trernhicov 42 3.2.3 Theo phương pháp Kostekhel 44 2.3.3. Phương pháp đánh giá dựa trên thuật toán bình sai lưới tự do (sử dụng phần mềm DP Survey 2.8) 47 2.3.4. Tính toán trên Excel 54 3.3. So sánh kết quả tính toán 67
LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế, Nhà nước với nhà đầu tư nước đầu tư xây dựng nhiều công trình lớn có quy mô đại như: nhà máy xi măng, công trình nhà cao tầng, nhà máy thủy điện, công trình cầu…để thi công công trình phải tiến hành công tác trắc địa Một công tác quan trọng tiến hành từ đặt móng công trình thực suốt trình khai thác sử dụng vận hành công trình công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình Các kết quan trắc biến dạng cho phép đánh giá mức độ ổn định an toàn công trình giúp cho người chủ quản có kế hoạch tu tạo, bảo dưỡng ngăn chặn hậu xấu xảy công trình Nhận thức tầm quan trọng việc đánh giá độ ổn định mốc khống chế sở quan trắc lún công trình nên giao đồ án tốt nghiệp chọn đề tài "Khảo sát số phương pháp đánh giá độ ổn định mốc khống chế sở quan trắc lún công trình" Nội dung đồ án bao gồm ba chương: Chương 1: Tổng quan trình chuyển dịch biến dạng công trình Chương 2: Một số phương pháp đánh giá độ ổn định mốc khống chế sở quan trắc biến dạng công trình Chương 3: Thực nghiệm Do trình độ thời qian hạn chế nên đồ án tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận ý kiến đóng góp Thầy, Cô giáo bạn đồng nghiệp để đồ án hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Thầy, Cô khoa Trắc Địa Bản Đồ bạn đồng nghiệp, đặc biệt bảo tận tình Cô gíáo Th.s Lê Thị Nhung suốt trình làm đồ án Hà Nội tháng năm 2015 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1.KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1.1 Chuyển dịch công trình Chuyển dịch công trình không gian thay đổi vị trí công trình theo thời gian chia làm loại: chuyển dịch thẳng đứng chuyển dịch ngang Chuyển dịch theo phương thẳng đứng gọi độ trồi lún (theo chiều xuống gọi lún hướng lên gọi trồi).Chuyển dịch mặt phẳng ngang gọi chuyển dịch ngang 1.1.2 Biến dạng công trình Biến dạng công trình thay đổi hình dạng kích thước công trình không gian diễn theo thời gian.Đây kết tất yếu chuyển dịch không phận công trình thường gặp tượng cong vênh,vặn xoắn,rạn nứt công trình Hình 1.1 Thí nghiệm biến dạng PDA Nếu tình trạng chuyển dịch biến dạng vượt giới hạn cho phép ảnh hưởng tới trình thi công xây dựng mà gây hậu to lớn tới trình sử dụng công trình Do quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình có ý nghĩa sâu sắc mặt kinh tế 1.1.3 Nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng công trình Các công trình bị chuyển dịch biến dạng nhiều nguyên nhân gây ra, có nhóm nguyên nhân chủ yếu: a Nhóm nguyên nhân liên quan đến điều kiện tự nhiên • Sự lún trượt lớp đất đá • Sự thay đổi điều kiện thuỷ văn,thời tiết khí hậu • Sự thay đổi tính chất lớp đất đá hoạt động địa chất công trình,địa chất thuỷ văn b Nhóm nguyên nhân liên quan đến trình xây dựng vận hành công trình • Do thay đổi tải trọng công trình • Do thay đổi áp lực lên công trình trình xây • Do thi công xây dựng công trình ngầm móng công trình • Do sai sót trình khảo sát địa chất 1.1.4 Công tác Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình a.Mục đích quan trắc Công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình tiến hành theo phương án kĩ thuật nhằm: • Thứ nhất: xác định giá trị độ lún,độ chuyển dịch công trình sở đánh giá mức độ ổn định công trình • Thứ hai: xác định thông số cần thiết độ ổn định công trình,làm xác thêm cho số liệu đặc trưng cho tính chất lý đất, dùng làm số liệu kiểm tra việc tính toán thiết kế công trình Từ tìm nguyên nhân quy luật chuyển dịch biến dạng,đồng thời đưa phương án phòng chống lại tai biến xảy b.Nguyên tắc thực công tác quan trắc Công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng tuân thủ nguyên tắc sau: • Chuyển dịch biến dạng công trình diễn theo thời gian nên để xác định thông số cần phải đo nhiều thời điểm,mỗi thời điểm gọi chu kỳ,chu kỳ gọi chu kỳ “0” • Chuyển dịch biến dạng cần so sánh với đối tượng khác xem ổn định.Đối tượng xem ổn định công trình liền kề ổn định mốc khống chế có độ ổn định cao • Chuyển dịch biến dạng công trình thường có trị số nhỏ diễn chậm theo thời gian nên để phát cần phải có phương pháp phương tiện độ xác cao • Trong chu kỳ quan trắc việc tính toán xử lý số liệu phải thực hệ thống tọa độ,độ cao chọn từ chu kỳ đầu,chỉ bình sai lưới quan trắc sau phân tích độ ổn định mốc lưới khống chế sở 1.2.LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐO LÚN CÔNG TRÌNH Để đảm bảo cho tính chặt chẽ độ xác cần thiết cho xác định độ cao cần thành lập mạng lưới liên kết mốc sở mốc quan trắc hệ thống thống nhất.Như vậy, lưới khống chế đo lún thành lập với cấp lưới: • Lưới khống chế cấp sở • Lưới khống chế cấp quan trắc 1.2.1.Lưới khống chế sở Lưới bao gồm tuyến đo chênh cao liên kết toàn điểm mốc độ cao sở, mốc đặt cách công trình khoảng không xa phải đảm bảo tính ổn định cao.Mạng lưới thành lập đo chu kỳ quan trắc nhằm: • Kiểm tra đánh giá độ ổn định mốc sở • Xác định hệ thống độ cao sở thống tất chu kỳ đo Thông thường sơ đồ lưới thiết kế vẽ mặt công trình sau khảo sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế thực địa.Vị trí đặt kết cấu mốc khống chế sở cần lựa chọn cẩn thận cho mốc bảo toàn lâu dài thuận lợi cho việc đo nối đến công trình,đặc biệt cần ý bảo đảm ổn định mốc suốt trình quan trắc Trên sơ đồ thiết kế lưới có ghi rõ tên mốc vạch tuyến đo,ghi rõ số lượng trạm đo chiều dài dự kiến tuyến.Trong điều kiện cho phép nên tao thành vòng khép kín để dễ dàng cho việc kiểm tra chất lượng đo đạc tính chặt chẽ lưới Để xác định cấp hạng đo hạn sai cho phép cần thực ước tính độ xác lưới,có thể xác định sai số đo chênh cao trạm máy km chiều dài tuyến.So sánh số liệu ước tính với quy phạm để xác định cấp hạng đo phù hợp.Thực tế, quan trắc lún công trình Việt Nam số nước cho thấy lưới khống chế sở thường có độ xác tương đương thuỷ chuẩn hạng I,II nhà nước Lưới khống chế sở xây dựng thường có điểm,từng cụm điểm lưới đo cao dày đặc có cấu trúc hình dạng gồm điểm 10 2.3.4 Tính toán Excel Chu kỳ Sơ đồ lưới Bảng 6: Chênh cao đo trọng số Bảng 7: Độ cao gần điểm Thành lập hệ phương trình số hiệu chỉnh: V=AX+L 58 Bảng 7: Bảng ma trận số hiệu chỉnh A Bảng 8: Bảng số hạng tự L Bảng 9: Bảng tính số P Bảng 10 Bảng tính ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn N Bảng 11: Bảng ma trận Bảng 12:Bảng ma trận Xác lập điều kiện định vị lưới: 59 Bảng 13: Bảng ma trận C Bảng 14: Bảng ma trận nghịch đảo Bảng 15: Nghiệm X Bảng 16: Vector số hiệu chỉnh Sai số trung phương trọng số đơn vị: Bảng 17: Độ cao điểm sau bình sai 60 Chu kỳ Bảng 18: Chênh cao đo trọng số Bảng 19: Độ cao gần điểm Thành lập hệ phương trình số hiệu chỉnh: V=AX+L Bảng 20: Bảng ma trận số hiệu chỉnh A Bảng 21: Bảng số hạng tự L 61 Bảng 22: Bảng tính số P Bảng 23 Bảng tính ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn N Bảng 24: Bảng ma trận Bảng 25:Bảng ma trận Xác lập điều kiện định vị lưới: Bảng 26: Bảng ma trận C Bảng 27: Bảng ma trận nghịch đảo 62 Bảng 28: Nghiệm X Bảng 29: Vector hiệu chỉnh Sai số trung phương trọng số đơn vị: Bảng 30: Độ cao điểm sau bình sai Đánh giá độ xác: Chu kỳ 3: Bảng 31: Chênh cao đo trọng số Bảng 32: Độ cao gần điểm 63 Thành lập hệ phương trình số hiệu chỉnh: V=AX+L Bảng 33: Bảng ma trận số hiệu chỉnh A Bảng 34: Bảng số hạng tự L Bảng 35: Bảng tính số P Bảng 36: Bảng tính ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn N Bảng 37: Bảng ma trận 64 Bảng 38:Bảng ma trận Xác lập điều kiện định vị lưới: Bảng 39: Bảng ma trận C Bảng 40: Bảng ma trận nghịch đảo Bảng 41: Nghiệm X Bảng 42: Độ cao điểm sau bình sai 65 Đánh giá độ xác: Ta chọn lại ma trận C1: Bảng 43: Bảng ma trận C1 Bảng 44: Bảng ma trậ nghịch đảo Bảng 45: Ma trận nghiệm X Bảng 46: Độ cao điểm sau bình sai 66 Đánh giá độ xác: Vậy chu kỳ ta thấy điểm không ổn định Bảng 47: Vector hiệu chỉnh Sai số trung phương trọng số đơn vị: Chu kỳ 4: Bảng 48: Chênh cao đo trọng số Bảng 49: Độ cao gần điểm 67 Thành lập hệ phương trình số hiệu chỉnh: V=AX+L Bảng 50: Bảng ma trận số hiệu chỉnh A Bảng 51: Bảng số hạng tự L Bảng 52: Bảng tính số P Bảng 53: Bảng tính ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn N Bảng 54: Bảng ma trận Bảng 55:Bảng ma trận 68 69 Xác lập điều kiện định vị lưới: Bảng 56: Bảng ma trận C Bảng 57: Bảng ma trận nghịch đảo Bảng 58: Nghiệm X Bảng 59: Độ cao điểm sau bình sai Đánh giá độ xác: 70 Ta chọn lại ma trận C1: Bảng 60: Bảng ma trận C1 Bảng 61: Bảng ma trậ nghịch đảo Bảng 62: Ma trận nghiệm X Bảng 63: Độ cao điểm sau bình sai Đánh giá độ xá: Vậy chu kỳ ta thấy điểm không ổn định Bảng 64: Vector hiệu chỉnh Sai số trung phương trọng số đơn vị: 71 3.3 So sánh kết tính toán Bảng 65 So sánh kết tính toán theo 4cách Chu kỳ Tên mốc R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 Trernhikov Ổn định Ổn định Ổn định Ổn định Ổn định Ổn định Không ổn định Ổn định Ổn định Kostekhel Ổn định Ổn định Ổn định Không ổn định Ổn định Ổn định Không ổn định Ổn định Ổn định 72 DPSurvey Ổn định Ổn định Ổn định Không ổn định Ổn định Ổn định Không ổn định Ổn định Ổn định Tính Excel Ổn định Ổn định Ổn định Không ổn định Ổn định Ổn định Không ổn định Ổn định Ổn định Ghi