LUAN VAN THAC SI
UNG DUNG THUAT TOAN BINH SAI LUOI TU DO CUA
MITTERMAYER DANH GIA DO ON DINH MOC KHONG CHE CO SO TRONG LUOI QUAN TRAC CHUYEN DICH CONG TRINH THUY
DIEN TUYEN QUANG NGUYEN VAN KHOE
CHUYEN NGANH: KY THUAT TRAC DIA — BAN DO NGUOI HUONG DAN KHOA HOC
TS DINH XUAN VINH
Trang 2CONG TRINH DUOC HOAN THANH TAI
TRUONG DAI HOC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG HA NOI Cán bộ hướng dẫn chính: TS Dinh Xuan Vinh
Cán bộ chấm phản biện 1: TS Nguyễn Việt Hà Cán bộ châm phản biện 2: TS Nguyễn Xuân Bắc
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HOI DONG CHAM LUAN VAN THAC SĨ
TRUONG DAI HOC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG HA NOI
Trang 3hồn tồn trung thực, của tơi, khơng vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ
và pháp luận Việt Nam Nếu sai, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật
Hà Nội, ngày thẳng năm 2017
TÁC GIÁ LUẬN VĂN
Trang 4ii
LOI CAM ON
Luan van duoc hoan thanh theo chuong trinh dao tao Cao hoc Khoa Trac dia ban dé, chuyên ngành Kỹ thuật trắc địa bản đồ, khĩa l tại Trường Đại học Tài
nguyên và Mơi trường Hà Nội
Đề thực hiện luận văn này, ngồi sự nỗ lực của bản thân, em xin được bày tỏ
lịng biết ơn sâu sắc tới TS Đinh Xuân Vinh, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, đĩng gĩp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện đề tai này
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phịng Đảo tạo cùng tồn thể các
thay, cơ khoa Trắc địa - Ban dé, trường Đại học Tài nguyên và Mơi trường Hà Nội
đã tạo một mơi trường tốt cho chúng em hồn thành luận văn này
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình và các đồng nghiệp, những
người đã luơn bên tơi, khuyến khích, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện để tơi thực
hiện luận văn một cách tốt nhất
Trang 5MUC LUC 09090 080709)0Ẽ77 5 ,Ơ i 09009000 ii TĨM TẮT LUẬN VĂTN - << <6 << << 9 HH HH ngư xxx esesese ix 96271001 .,ơƠỎ 1
1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của dé tài -o << so << << se ssss<s 1
2 Mục tiêu của để tài s-s-cs se se se s93 S9 95919 385915 59591915 595995 50595585001550019 055 2
3 Phương pháp nghiÊn CỨU eee- << << 96 6 6 68999 9999999994.94.9996000860696596969688899999999999966 2 4 Nội dung nghiÊn CỨU oossss s56 99 9 9999 99966 6899999899999 949696666695688899699999999966 3
CHUONG 1 TONG QUAN DANH GIA DO ON DINH CUA MOC KHONG
CHE CO SO 5 1.1 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ NGHIÊN CUU VE DANH GIÁ ĐỘ ƠN ĐỊNH CỦA MỐC KHƠNG CHẾ CƠ SỞ - 2G 2221 1E 3 1511 137111211111 1111151111111 5 1.2 VAN ĐẼ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN . ¿ - c2 2 ecsczsrrkrrsrsreee 11
1.2.1 Xác định các vẫn để cần nghién CUU se ccsesesesesessccesesscecscesessveveverseeteesee 14 1.2.2 Nội dung nghiên cứu về quan trắc biễn dạng - + + +s+s+EsEsEerreei 15
1.23 Quan trắc và phân tích biến dạng tại Việt Nam -<<<<<<<<< s2 16 1.2.4 Phương pháp bình sai lưới tự do trong đánh giá điểm cơ sở ồn định tại Việt
)YưT0ï 8: 0-4411 17
1.2.5 Mục tiêu của để tài +: 2z S1 k1 E1 15111111511 111111 1111111111111 1111 cx 22
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI LƯỚI TỰ DO VÀ PHẦN TÍCH ?/959)6)0/:8)110) 069) 90022 Ề.Ề 24 2.1 TONG QUAN VE BAI TOAN BINH SAI LƯỚI TRẮC ĐỊA - 24
2.1.1 Lý thuyết thống kê và phương pháp bình phương nhỏ nhất 24 2.1.2 Bình sai lưới tự do trong quan trắc biễn dạng ¿2s s+x+x+x+x+e+escee 29
2.1.3 Nguyên lý bình sai lưới tự do khuyết hạng ¿2 6S +x+x+x+x+eeeeeesee 30
2.2 PHƯƠNG PHÁP MITTERMAYER GIẢI BÀI TỐN BÌNH SAI TRẮC ĐỊA 34
Trang 61V
2.2.3 Nghiệm chuẩn nhỏ nhất của phương trình chuẩn khuyết hạng 37 2.2.4 Ước tính độ chính xác - - << + s E E18 958 99551 55 E995 S991 951 9k4 4I
2.3 PHẦN TÍCH ĐỘ ƠN ĐỊNH DIEM GỐC XÉT BIÊN DẠNG 41
2.3.1 Thực hiện bình sai lưới tự do khuyết hạng . 5-2-2 5s +s+x+x+x+eeeeessee 41
2.3.2 Xác định điểm cơ sở khơng ồn định bang cực tiểu hĩa chuẩn bậc nhất vector
dịch chuyển của chúng - - «+ xxx EEEEE19E5E1 11111 1111111111111 111 xee 46
2.3.3 Ước lượng và kiểm định thống kê điểm cơ sở khơng ổn định và điểm kiểm
n8: T7 49
CHUONG 3 UNG DUNG THUC NGHIEM TẠI CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN
/00442)9)0/.)0 02777 .Ơ 52
3.1 KHAI QUAT KHU DO VA CO SO DU LIỆU 5-5 56s cs£sEsesEsesesesed 52
3.1.1 Khai quat Khu do cece ccccccscsescscsscsssscsssscsssscsssscsssesssssesessssesnssesssesssseeseeees 52 3.1.2 Co sO dit LGU oceceeccccccceccsccsescsesscsesscsesscsesscsssscstsecstsesscsnssessseesnssestsetenseeseeees 59
3.2 UNG DUNG THUAT TOAN MITTERMAYER VA BIEN DOI TRONG SO 61
3.2.1 Ung dụng thuật tốn Mittemayer bình sai lưới độ cao tu do 61
3.22 Ứng dụng thuật tốn Mittermayer bình sai lưới cơ sở đo cạnh thủy điện TUYEN QUANG 66 3.2.3 Tinh toan bién dang băng thuật tốn biến đổi trọng sỐ - - 5 5s: S0
Trang 7Bảng 3.2 Kết quả đo chú kỳ 2 SE E11 E1E111521111122 E1 61 Bảng 3.3 Kết quả đo chú kỳ 3 SE E11 E1E111121 1112211 61
Bang 3.4 Bảng số liệu đo (Chiều dài các tuyếnđo là như nhau) . 5-5-5: 62 Bảng 3.5 Kết quả bình sai - - - 6 111919 5E SE TT T111 1111111112111 65
Bảng 3.6 Số liệu đo chu kỳ .- SE SE ST E111 11112211 67
Bảng 3.7 Tọa độ các TP 67
Bảng 3.8 Hệ sĩA và L của phương trình - <6 SE *E‡k+E£E£EeEeEeEererererees 68 Bang 0.1 Ma train N oe 68 Bang 3.10 Tinh ma tran N.N cccccccssssssssssssssccccscsscssssssssssssssscccccsssssssssssssssssssssssccscees 69 Bang 3.11 Ma tran M wu cccccccccsssssscssssssssscccsssssssssssssssssssscccccssccsssssssssssssssssssscscees 69 Bang 3.12 Tinh nghich dao [NN] .cccssssssssssccccscssssssssssssssssssssscccccssssssssssssssssssscsscees 69 Bang 3.13 Tìm nghịch đảo chuan nho nhat ctta NIM — sscccssssssssscssesssesesesssssssseees 70 00158080 /8ir7 0i: 07.0 ~ 70 Bang 3.15 Nghiệm phương TT1TH << << < << 6 6 668899 988999999999996996666666566688666966 71
Bang 3.16 Ma trận hiệp trọng số đảo Qxx e-<sscseseesescssEseseseseeseseseseseesesese 71
Bảng 3.17 Tọa độ cuối cùng tính ƯỢC ‹.‹ - «<< << < 66 96 6 68889 9988999999994.960969666666696968 71
Bảng 3.18 Số liệu đo chu kỳ 2 .-o-e<< <5 6 << << s39 S98 9S 9 9 6 4 4s se 72
Bảng 3.19 Tọa độ gần đúng của cácđiỂm -ss-sssc «ssssesesseEseeeeeseseses 72 Bảng 3.20 Hệ sốA và L của phương trÌnhh s-ss-ssse «se ssesesess se eseses 73 Bảng 3.21 Ma trận hệ phương trình chuẩn ÌN s-5-s-scs<ssesesesssssseseseseseseses 73 Bảng 3.22 Ma trận ÌNỈN co c << s s0 09000990.9 00000 06608889909909099949996000666666608600996 74 Bảng 3.23 Ma tran ÌM << << ss s6 6 99999.999.000 00 0666008099989900999499696000666666808600966 74 Bang 3.24 Ma tran( NN)” .cccccccsssssssssssssssscccccscsssssssssssssssssccccsssssssssssssssssssssssccscecs 74 Bảng 3.25 ma tram NIM — cccccssssssssssssssscccccsssssssssssssssssscccsssssssssssssssssssssssscsssessecs 75 Bảng 3.26 Nghiệm của phương trìnhX = Nm — A TTÌ , 555555555 s3 75 Bảng 0.2 Ma trận hiệp trọng sốđảo Á . <-<< << =sseseseseseseseseseseseseseee 75
Trang 8Bang 3.29 Bang 3.30 Bang 3.31 Bang 3.32 Bang 3.33 Bang 3.34 Bang 3.35 Bang 3.36 Bang 3.37 Bang 3.38 Bang 3.39 Bang 3.40 Bang 3.41 Bang 3.42 Bang 3.43 Bang 3.44 v1
S6 1iSu do ChU Ky 3 ccrsscssssscscscscsssscscscscsssssssesssssssssssssssesscssssssssssssssssssseseees 76
Tọa độ gần đúng của các điỂm w.cscsscsssssssssssssssesssssssssssssssssessssssssssssessseees 77 Hệ số A và L của phương trÌnh ss-sscssssesesessssssssseseseseses 77 Ma trận hệ phương trình chuẩn ÌN s-s-scscs<ssesesesssssssssseseseseses 77
a tran NN 0 - 78 I/b8¡cš0 0 78
Ma trận (NÌN) ‹ << S5 0000.000090 0.0 0000060000009 909000000049660606666668 78
ý ¡y 8 0:0 79
Nghiệm của phương trình X = Nmì — Ậ TTÌ <5 5 55555595 79
ma trận hiệp trọng SỐ đảO QXXX -G- G5 hư ưu gu set 79 Tọa độ cuối cùng tính ƯỢC ‹.‹ - «<< << < 66 96 6 68889 9988999999994.960969666666696968 S0
Tổng hợp kết quả bình sai ba chu Kỳ < << sssescsesesesesessssessse 80 Kết quả lần tính lặp thứ nhấtt -s-<s-s << ssse se se se se se sseseses 82
Kết quả tính tốn vịng lặp lần thứ 2 .-e- 5 seo se eseseseseseseseses 84
Trang 9DANH MUC BANG
Hình 2.1 Biểu diễn các ước lượng trong lý thuyết thống kê 2s «se: 25
Hình 2.2 Lưới khống chế độ cao + ¿+ k+E+E#EEE+EEESESEEEEEEEEEEEEEEErkrkerererkrkd 33 Hình 2.3 Điểm cơ sở B dịch chuyển khiến cho các điểm kiểm tra biến dạng bị dịch
i0 NN:':: ố nen 41
Hình 2.4 Quy trình đánh giá độ ơn định điểm khống chế trắc địa 51
Hinh 3.1 Thuydién Tuyên Quang 2077 . S2 2222111111113 11111 eerree 56
Hình 3.2 Tồn cảnh nhìn từ hạ lưu cuỗi năm 2007 -cccccscvsrrvrrrrrrrred 57
Hình 3.3 Bản mặt bê tơng thượng lưu đấp đá nện . - 5 + +e+e+esEsrsrerreee 57
Hình 3.4 Mốc khống chế cơ sở quan trắc chuyên dịch ngang đập thuỷ điện Tuyên 6) .ốốốố 59 Hình 3.5 Sơ đồ lưới trắc địa cơ sở thủy điện Tuyên Quang . -s se: 60 Hình 3.6 Mốc quan trắc chuyển dịch đập thủy điện Tuyên Quang 60
Hình 3.7 Sơ đồ lưới đo cao tự do -c:-cccccxt tre 61
Trang 10Vill
DANH MUC HINH
Hình 2.1 Biểu diễn các ước lượng trong lý thuyết thống kê - 2 2s «se: 25 Hình 2.2 Lưới khống chế độ cao + 2+ + + EE+E+E#EEEEEEEEEEEESEEEErEEErkrkerrrerkred 33
Hình 2.3 Điểm cơ sở B dịch chuyển khiến cho các điểm kiểm tra bién dạng bị dịch
00 41
Hinh 2.4 Quy trinh danh gia d6 6n dinh diém khống chế trắc địa -. 51
Hinh 3.1 Thuydién Tuyên Quang 207 . Q0 S10 0011111 1111188333611 111111 errree 56
Hình 3.2 Tồn cảnh nhìn từ hạ lưu cuối năm 2007 ¿-©c+ccc>cvsrrvrrrrrrrred 57
Hình 3.3 Bản mặt bê tơng thượng luu dap da nén ccc sesesseseseteeeteeeeees 57 Hình 3.4 Mốc khống chế cơ sở quan trắc chuyên dịch ngang đập thuỷ điện Tuyên 6) .ốốốố 59 Hình 3.5Sơ đồ lưới trắc địa cơ sở thủy điện Tuyên Quang - s se: 60 Hình 3.6 Méc quan trắc chuyển dịch đập thủy điện Tuyên Quang 60
Trang 11TOM TAT LUAN VAN
Ho và tên học viên: Nguyễn Văn Khỏe Lớp: CHITĐ Khĩa: l
Cán bộ hướng dẫn: TS Đinh xuân Vinh
Tên đề tài: Ứng dụng thuật tốn bình sai lưới tự do của Miitermayer đánh
giá độ ơn định mốc khơng chế cơ sở trong lưới quan trắc chuyền dịch cơng trình thứy điện Tuyên Quang
1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Xuất phát từ đặc điểm của Việt Nam, một số mốc khống chế trắc địa được xây dựng trên nên địa hình cĩ điều kiện địa chất khơng ốn định.Sau khi
xây dựng xong khơng được thường xuyên bảo dưỡng, dẫn tới bị chuyển dịch
và biến dạng so với điều kiện ban đâu.Tọa độ và độ cao cĩ thê bị thay đơi một
lượng nhỏ, chưa kế tới những tác động cĩ tính đột biến, làm mốc bị dịch
chuyền hoặc thay đối kết cấu
Các mốc khống chế trắc địa cơ sở dùng trong quan trắc biến dạng đập thủy điện được xây dựng vững chắc, nhưng mặc dù vậy vẫn bị chuyến dịch theo thời gian Dẫn tới kết quả quan trắc các điểm kiểm tra biến dạng trên thân đập thủy điện khơng phản ánh chính xác quá trình biễn dạng Việc đánh
giá mức độ ơn định của mốc khống chế cơ sở dé làm tiêu chí xác định mức độ
biến dạng của cơng trình thủy điện là việc làm thiết thực trong quá trình xây
dựng, vận hành và thiết kế cơng trình
Nếu cho rang một mốc cơ sở nào đĩ là ốn định, thì mặc nhiên tồn bộ
quá trình chuyên dịch, biến dạng của đơi tượng quan trắc sẽ phụ thuộc vào sự an tồn của mốc đĩ Vì vậy các nhà khoa học trắc địa đã nghiên cứu và phát
triển các thuật tốn bình sai lưới trắc địa tự do và thuật tốn xác định điểm ỗn
Trang 12Đánh giá đúng quá trình biến dạng khơng chỉ địi hỏi kỹ thuật quan trac tốt, mà cịn yêu cầu phương pháp tính tốn khoa học, trình tự tính tốn chặt chẽ.Đĩ cũng là niềm tỉn của các kiến trúc sư, các kỹ sư thiết kế và xây dung cơng trình.Điều này hồn tồn phụ thuộc vào các kỹ sư trắc địa cơng trình trong giai đoạn quan trắc biến dạng.Giai đoạn quan trắc này đánh giá tính ơn định của kết câu, tính vững bên và hiệu quả của giải pháp kiến trúc, cung cấp gĩc nhìn khách quan và khoa học cho cơng tác thiết kế cơng trình trong tương lai
Tại Việt Nam, các nhà khoa học trắc địa đã nghiên cứu và đề xuất giải
pháp đánh giá độ ơn định điểm khống chế cơ sở từ khoảng năm 1980 Đĩng gĩp cho cơng tác này cĩ Phan Văn Hiến, Hồng Ngọc Hà,Trương Quang Hiếu, Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc, Nguyễn Quang Thắng, Phạm Dỗn
Mau Trong đĩ, phải kế đến nhà khoa học Trần Khánh vì đã đề xuất giải pháp
đánh giá độ ổn định của điểm khống chế trắc địa cơ sở khi quan trắc biến dạng Tuy giải pháp đĩ chưa hồn thiện và nghiên cứu tiếp theo để kiện tồn phương pháp
Liên quan tới phương pháp bình sai lưới tự do, cĩ nhiều nhà khoa học đã để xuất các thuật tốn để giải Các nhà khoa học cĩ đĩng gĩp lớn như: Meissl,
Mittermayer, Pelzer, Wolf, Helmert
Dé tai nay tap trung phan tich dé 6n dinh cdc méc khống chế cơ sở trong quan trắc biến dạng Phương pháp phân tích cĩ nhiều điểm khác với trước đây, tập trung vào quá trình so sánh sự chuyên dịch của điểm khống chế cơ sở sau bình sai lưới tự do, gĩp phần phát triển lý thuyết xử lý số liệuquan trắc chuyền dịch biến dạng cơng trình thủy điện.Đề tài cũng thực hiện nguyên lý
bình sai lưới trắc địa tự do của Mittermayer
2 Mục tiêu của dé tai
Trang 13- Nghiên cứu phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do của Mittermayer Đây là một phương pháp mới chưa được giảng dạy trong các chương trình đại học của trường đại học Tài nguyên và Mơi trường Hà nội
- Xây dựng thuật tốn đánh giá độ ơn định của điểm khơng chế cơ sở qua các chu kỳ quan trắc chuyển dịch đập thủy điện theo nguyên lý lưới trắc địa tự do
3 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp kế thừa
+ Thu thập các tài liệu đã cĩ, các tài liệu chuyên mơn, đề tài khoa học cĩ
liên quan đã được cơng bố cập nhật các thơng tin mới trên mạng, kế thừa các thành quả cĩ liên quan đến nội dung của luận văn
+ Phân tích nguồn dữ liệu thu thập được từ đĩ lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp
- Phương pháp đánh giá và khai thác cơng nghệ
+ Nhằm đánh giá, so sánh phương pháp nghiên cứu với các phương pháp thơng thường khác
+ Nhăm nâng cao độ chính xác của thuật tốn, xây dựng phương pháp khảo sát độ chính xác lưới quan trắc biến dạng cơng trình theo phương pháp
bình sai lưới trắc địa tự do phục vụ mục đích phân tích và xác định dịch
chuyến biến dạng cơng trình theo nguyên lý lưới trắc địa tự do - Phương pháp tích hợp:
Xử lý số liệu và phân tích độ ơn định của lưới cơ sở theo trị đo Phân tích
và đánh giá chuyển dịch biến dạng cơng trình theo nguyên lý lưới cơ sở tương
đối, từ đĩ xác định chuyển dịch biến dạng cơng trinh đập thủy điện theo nguyên lý lưới trắc địa tự do
- Phương pháp chuyên gia
Trang 14Xi
4 Noi dung nghién ciru
- Nghiên cứu tổng quan về cơng tác quan trắc biến dạng cơng trình thủy điện -Lập phương án thiết kế, xây dựng mơ hình quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình theochu kỳ mức nước dâng trong hồ chứa để phân tích, đánh
giá, dự báo mức độ chuyển dịch của biến dạng cơng trình thủy điện
- Xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch biễn dạng cơng trình bằng phương pháp bình sai lưới tự do kinh điển và phương pháp bình sai lưới tự do của
Mittermayer
- Xây dựng thuật tốn đánh giá độ ơn định điểm khống chế cơ sở theo các chu kỳ quan trắc So sánh kết quả giữa hai phương pháp đánh giá Rút ra ưu nhược điểm của từng phương pháp
5 Kết luận
Quá trình quan trắc biến dạng đã cĩ một số nhận định về bién dạng của các mốc trắc địa này Nhăm đánh giá độ ồn định mốc cơ sở trắc địa một lần
nữa Chúng tơi đã tiễn hành xử lý lưới quan trắc theo phương pháp của
Mittermayer và thuật tốn biến đổi trọng số, nhằm định vị (quan sát) các điểm
lưới từ trung tâm của nĩ Sau đĩ sử dụng phép chuyển ma trận và biến đổi
trọng SỐ lặp, tìm được gia tri chuyển dịch đã cực tiêu hĩa
Các thuật tốn sử dụng trong Luận văn đã được cơng bố trên nhiều sách tham khảo và các cơng trình khoa học đã được cơng nhận của thé gidi Do
vậy, kết quả là tường minh
Tính theo phương pháp mới, giá trị chuyên dịch lớn nhất là 2,2 mm Giá
trị 2.2 mm tương đương sai số đo lưới mặt bằng với các máy mĩc thiết bị hiện cĩ ở Việt Nam Do vậy, cĩ thê kết luận: Lưới rắc địa cơ sở thủy điện Tuyên Quang được xây dựng trên nên đá gốc với chất lượng ơn định trong chu kỳ
Trang 156 Kién nghi
Cần tiếp tục nghiên cứu phương pháp Mittermayer và thuật tốn biến đối
trọng số với nhiều loại lưới trắc địa, tại nhiều khu vực hoặc cơng trình khác
nhau, nhằm tổng hợp được phương pháp phố quát đưa vào ứng dụng trong thực
Trang 16XIV
SUMMARY OF DISSERTATION Full name : Nguyen Van Khoe
Class :CHITD Course: Ï Instructor : TS Dinh Xuan Vĩnh
Topic: Application of Mittermayer free grid adjustment algorithm to evaluate the stability of baseline unmodified in the monitoring network of Tuyen Quang hydropower plant
1 Scientific basis and practicality of the topic
Starting from the characteristics of Vietnam, some geodetic control landmark
was built on the topography with unstable geological conditions After the construction was not regularly maintained, leading to the shift and The coordinates
and altitude can be changed in small increments, not to mention the sudden changes,
shifts or changes in texture
The geodetic control bases used in hydroelectric dam deformation monitoring are firmly built, but are still shifted over time This leads to the results of observation of the deformation checkpoints on the hydroelectric dam body that do not accurately reflect the deformation process The assessment of the stability of the facility control threshold as a criterion for determining the degree of deformation of hydropower plants is a practical matter in the process of construction, operation and design of the facility
Assuming a certain landmark is stable, then the whole process of shifting, the deformation of the observation object will depend on the safety of the landmark Therefore, geodetic scientists have researched and developed algorithms for free geodetic alignment and the algorithm for defining the stability points in the adjusted free grid after several cycles of observation
Trang 17in the deformation monitoring stage This monitoring phase evaluates the structural stability, durability and efficiency of architectural solutions, providing an objective and scientific perspective for future design work
In Vietnam, geodetic scientists have been studying and proposing solutions to assess the stability of grassroots control points since around 1980 Contributing to this work were Phan Van Hien, Hoang Ngoc Ha, Truong Quang Hieu, Tran Khanh, Nguyen Quang Phuc, Nguyen Quang Thang, Pham Doan Mau In particular, it must mention the scientist Tran Khanh for proposing solutions to assess the stability of the geodetic point control base when the deformation monitoring Although the solution is not complete and further research to strengthen the method
In relation to the free grid differential method, many scientists have proposed algorithms to solve the problem Contributing scientists include: Meliss},
Mittermayer, Pelzer, Wolf, Helmert
This topic focuses on the stability analysis of baseline constraints in deformation monitoring The analytical approach is different from the previous, focusing on the comparison process of the control point of the base after the free grid differential, contributing to the development of the theory of data manipulation hydroelectric projects The project also implements Muittermayer's principle of geodetic tracking
2 Objectives of the project
- An overview of methods of geodetic screening and the method of assessing the stability of geodesy base control points in deformation monitoring
- Research on Mittermayer's geodetic screening method This is a new method not taught in university programs of Hanoi University of Natural Resources and Environment
Trang 18XVI
3 Research methodology
- Integrated method of inheritance
+ Gathering existing documents, professional documents, relevant scientific topics have been published, updated the new information on the network, inherit the achievements related to the content of the thesis
+ Analyze the source of data collected and then select appropriate research methods
- Method of evaluation and exploitation of technology
+ To evaluate, compare research methods with other conventional methods + In order to improve the accuracy of the algorithm, the method of measuring the deformation of the deformation monitoring grid using the method of free geodetic alignment method is used to analyze and determine the deformation shift Works according to the principles of free geodetic grid
- Integration method:
Data processing and stability analysis of the base grid according to measured values Analyze and evaluate deformation shifting according to the principle of relative net, from which to determine the transformation of hydropower dams according to the principles of free geodesy
- Professional solution
Ask for feedback from instructors, scientists, colleagues on the content of the
thesis
4 Research content
- An overview of monitoring the deformation of hydropower projects
- Designing and constructing a monitoring model for shifting the deformation of works according to the period of water level rise in reservoirs to analyze, evaluate and forecast the level of shifting of hydroelectric power plant deformation
Trang 19- Develop an algorithm for assessing the stability of the control point according to the monitoring cycles Compare the results between the two evaluation methods Draw out advantages and disadvantages of each method
5 Conclude
Deformation monitoring has some observations on the deformation of these landmark To assess the stability of landmark landmark again We have implemented Mittermayer's monitoring grid and scalar weighting algorithms to locate grid points from its center Then use the matrix transformation and the iteration weights to find the minimized shift value
The algorithms used in the thesis have been published in numerous reference
books and scientific works of the world Thus, the result is explicit
Calculated according to the new method, the maximum transfer value is 2.2
mm A value of 2.2 mm is equal to the net measurement error with the existing machines in Vietnam Therefore, it can be concluded that the geodesic net of Tuyen Quang hydropower plant is built on the original rock foundation with stable quality in the observation period 2013 - 2014
6 Recommendations
Trang 20MO DAU
1 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Xuất phát từ đặc điểm của Việt Nam, một số mốc khống chế trắc địa được xây
dựng trên nên địa hình cĩ điều kiện địa chất khơng ốn định.Sau khi xây dựng xong
khơng được thường xuyên bảo dưỡng, dẫn tới bị chuyển dịch và biến dạng so với
điều kiện ban đâu.Tọa độ và độ cao cĩ thể bị thay đối một lượng nhỏ, chưa kế tới
những tác động cĩ tính đột biến, làm mốc bị dịch chuyển hoặc thay đổi kết cấu
Các mốc khống chế trắc địa cơ sở dùng trong quan trắc biến dạng đập thủy
điện được xây dựng vững chắc, nhưng mặc dù vậy vẫn bị chuyển dịch theo thời
gian Dẫn tới kết quả quan trắc các điểm kiểm tra biến dạng trên thân đập thủy điện
khơng phản ánh chính xác quá trình biến dạng Việc đánh giá mức độ ồn định của
mốc khống chế cơ sở để làm tiêu chí xác định mức độ biến dạng của cơng trình thủy
điện là việc làm thiết thực trong quá trình xây dựng vận hành và thiết kế cơng trình
Nếu cho rằng một mốc cơ sở nào đĩ là ốn định, thì mặc nhiên tồn bộ quá trình chuyền dịch, biễn dạng của đối tượng quan trắc sẽ phụ thuộc vảo sự an tồn của mốc đĩ Vì vậy các nhà khoa học trắc địa đã nghiên cứu và phát triển các thuật tốn bình sai lưới trắc địa tự do và thuật tốn xác định điểm ổn định trong lưới tự do
đã bình sai đĩ sau nhiều chu kỳ quan trắc
Đánh giá đúng quá trình biến dạng khơng chỉ địi hỏi kỹ thuật quan trắc tốt, mả cịn yêu cầu phương pháp tính tốn khoa học, trình tự tính tốn chặt chẽ.Đĩ cũng là niềm tin của các kiến trúc sư, các kỹ sư thiết kế và xây dựng cơng trình.Điều này hồn tồn phụ thuộc vào các kỹ sư trắc địa cơng trình trong giai đoạn quan trắc biễn dạng.Giai đoạn quan trắc nảy đánh giá tính ốn định của kết cấu, tính vững bên và hiệu quả của giải pháp kiến trúc, cung cấp gĩc nhìn khách quan và khoa học cho cơng tác thiết kế cơng trình trong tương lai
Trên thế giới đã cĩ nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu đề tải này, cĩ thể kế
đến các nhà khoa học như: Adam Chrzanowsk, Y.Q.Chen, J.M.Secord, A Szosfak,
Trang 21Tại Việt Nam, các nhà khoa học trắc địa đã nghiên cứu và để xuất giải pháp đánh giá độ ơn định điểm khống chế cơ sở từ khoảng năm 1980 Đĩng gĩp cho cơng tác này cĩ Phan Văn Hiến, Hồng Ngọc Hà ,Trương Quang Hiếu, Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc, Nguyễn Quang Thắng, Phạm Dỗn Mậu Trong đĩ, phải kể
đến nhà khoa học Tran Khánh vì đã đề xuất giải pháp đánh giá độ ốn định của điểm
khống chế trắc địa cơ sở khi quan trắc biến dạng Tuy giải pháp đĩ chưa hồn thiện và nghiên cứu tiếp theo để kiện tồn phương pháp
Liên quan tới phương pháp bình sai lưới tự do cĩ nhiều nhà khoa hoc da dé
xuất các thuật tốn để giải Các nhà khoa học cĩ đĩng gĩp lớn như: Meissl,
Mittermayer, Pelzer, Wolf, Helmert
Đề tài nàytập trung phân tích độ ốn định các mốc khống chế cơ sở trong quan trac bién dang Phuong pháp phân tích cĩ nhiều điểm khác với trước đây, tập trung vào quá trình so sánh sự chuyển dịch của điểm khống chế cơ sở sau bình sai lưới tự do, gop phan phát triển lý thuyết xử lý số liệuquan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình thủy điện.Đề tài cũng thực hiện nguyên lý bình sai lưới trắc địa tự do của Mittermayer
2 Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu tổng quan các phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do và phương pháp đánh giá độ ơn định của điểm khống chế cơ sở trắc địa trong quan trắc biến dạng
- Nghiên cứuphương pháp bình sai lưới trắc địa tự do của Mittermayer Đây là một phương pháp mới chưa được giảng dạy trong các chương trình đại học của trường đại học Tài nguyên và Mơi trường Hà nội
- Xây dựng thuật tốn đánh giá độ ơn định của điểm khống chế cơ sở qua các chu kỳ quan trắc chuyển dịch đập thủy điện theo nguyên lý lưới trắc địa tự do 3 Phương pháp nghiên cứu
Trang 22+ Thu thập các tài liệu đã cĩ, các tài liệu chuyên mơn, đề tài khoa học cĩ liên
quan đã được cơng bố, cập nhật các thơng tin mới trên mạng, kế thừa các thành quả cĩ liên quan đến nội dung của luận văn
+ Phân tích nguồn dữ liệu thu thập được từ đĩ lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp
- Phương pháp đánh giá và khai thắc cơng nghệ
+ Nhằm đánh giá, so sánh phương pháp nghiên cứu với các phương pháp thơng thường khác
+ Nhăm nâng cao độ chính xác của thuật tốn, xây dựng phương pháp khảo sát độ chính xác lưới quan trắc biễn dạng cơng trình theo phương pháp bình sai lưới
trắc địa tự do phục vụ mục đích phân tích và xác định dịch chuyển biến dạng cơng
trình theo nguyên lý lưới trắc địa tự do - Phương pháp tích họp:
Xử lý số liệu và phân tích độ ơn định của lưới cơ sở theo trị đo Phân tích và
đánh giá chuyển dịch biến dạng cơng trình theonguyên lý lưới cơ sở tương đối, từ đĩ xác định chuyển dịch biến dạng cơng trinh đập thủy điện theo nguyên lý lưới trắc
dia tu do
- Phương pháp chuyên gia
Xin ý kiến gĩp ý của giáo viên hướng dẫn, các nhà khoa học, các đồng nghiệp về các nội dung trong luận văn
4 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về cơng tác quan trắc biến dạng cơng trình thủy điện - Lập phương án thiết kế, xây dựng mơ hình quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình theochu kỳ mức nước dâng trong hồ chứa để phân tích, đánh giá, dự báo
mức độ chuyển dịch của biến dạng cơng trình thủy điện
Trang 23của từng phương pháp
Nội dung nghiên cứu gồm 3 chương:
Chương 1 Tổng quan đánh giá độ Ơn định của mốc khơng chế cơ sở
Chương 2 Phương pháp Bình sai lưới tự do và phân tích độ ổn định điểm gốc
Trang 24CHUONG 1 TONG QUAN DANH GIA BO ON DINH CUA
MOC KHONG CHE CO SO
1.1 CAC CONG TRINH DA NGHIEN CUU VE DANH GIA DO ON DINH
CUA MOC KHONG CHE CO SO
Trận động đất ở California gây thiệt hại ước tính vượt quá 2 tỷ USD vào năm 2000 (Uỷ ban về Đo đạc và Ủy ban về Địa chẵn học của Hoa Ky, 1981) Cũng trong
khi đĩ, một thiệt hại tương tự gây ra do sự sụt lún mặt đất tại các khu vực khai thác
than ở Mỹ [1] Hơn 3.000 người đã thiệt mạng trong vụ tai nạn tại đập Vaiont ở Ý vào năm 1963 [1] Ngày 26/3/2014, tập đồn bảo hiểm Swiss Re của Thụy Điển cơng bố kết quả khảo sát cho thấy các thảm họa do thiên nhiên và con người gây ra
khiến thế giới thiệt hại 140 tỷ USD trong năm 2013 Theo nghiên cứu trên, tổng
thiệt hại vì thảm họa trong năm 2013 đã giảm 196 tỷ USD so với năm 2012, thời
gian bão Sandy tan pha nudc My (http://www.swissre.com/investors/ils/) Dap Malpasset cao 67m của Pháp vị vỡ năm 1959, đập Vajont cao 262m của Ý năm 1963 do bờ hồ trượt lở lớn gây ra sĩng tràn qua đập, đập đất Tenton cao 93m của
Mỹ năm 1976 bị nước lớn xĩi lở, hai đập lớn Bản Kiều và Thạch Mạn Than của
Trung Quốc năm 1975 bị nước lụt làm vỡ [2]
Theo một số nghiên cứu mới đây (Trần Trọng Huệ và nnk, 2006; Nguyễn
Trọng Yêm và nnk, 2006; Đào Văn Thịnh và nnk, 2003; Trần Tân Văn và nnk,
2002) [2] thi co đến 70% huyện thị ở miền núi cĩ tai biến địa chất mà chủ yếu là
trượt lở đất đá và lũ quét Do đặc điểm đất dốc, núi cao, cùng hoạt động khai thác
lãnh thơ khơng hợp lý, những năm gần đây miễn núi phía Bắc xuất hiện rầm rộ các loại hình tai biến địa chất, như trượt lở đất đá, lũ quét - lũ bùn đá, sạt lở bờ sơng
Trong số 135 huyện, thị của 14 tỉnh phía Bắc, tai biến đã xảy ra ở 98 huyện Tai biến này diễn ra ngày càng phố biến với quy mơ ngày một lớn, lam mat di hang nghìn ha đất canh tác, phá hủy nhiều nhà cửa, làng mạc dọc theo một số con sơng lớn Theo bản đỗ dự báo nguy cơ trượt lở và lũ quét, lũ bùn đá miền núi phía Bắc do Bộ Khoa hoc va Cơng nghệ cùng với các Bộ, Ban ngành liên quan thành lập, nguy
cơ về trượt lở, lũ quét, lũ bùn đá tại khu vực miễn núi phía Bắc bao gồm 5 cấp độ
Trang 25những năm 1940 va 1950, co so lý luận về sự kiểm sốt của các câu kiện (ví dụ đập
ngăn nước) được các nhà nghiên cứu nhẫn mạnh răng cơng tác trắc địa là cơng cụ duy nhất để nghiên cứu (Giussani, 1981) Thậm chí ngày nay, các phương pháp trắc
địa vẫn cịn sử dụng rộng rãi để cĩ được tình trạng biến dạng của tồn cơng trình
xây dựng, mặc dù nhiều thiết bị chuyên dụng đã được phát triển để thu thập các
thơng tin cụ thể Một vài năm trước, một báo cáo của Viện Hàn lâm Khoa học Mỹ cĩ viết: "Hầu như, tất cả mọi thứ chúng ta biết về bản chất của sự gia tăng tích tụ
dẫn đến động đất ở miền Tây Hoa Kỳ, đến từ các nghiên cứu trắc địa đã bắt đầu vào
cuối năm nhttng nam 1800" (Whitten, A (1982) Monitoring Crustal Movement, Lecture Notes used in China) Do la mot kết luận được thực hiện bởi một tơ chức khơng thuộc lĩnh vực đo đạc và khảo sát, từ đĩ đề cao vai trị của những người làm việc trong lĩnh vực đo đạc quan trắc biến dạng
Các nghiên cứu về biến dang, chuyén dịch của các điểm khống chế trắc địa,
vùng lãnh thơ hay chuyên dịch địa động đã đạt nhiều tiễn bộ khi thế giới bước sang thé ky 21 [11]
Đặc biệt, hiện tượng biến đổi khí hậu dẫn tới trượt lở đất đá, nước biển dâng cao khiến nhiều vùng đất bị ngập lụt và chuyển dịch, địi hỏi hình thành và phát triển một hệ thống lý thuyết về phân tích biễn dạng, tiễn tới dự báo thảm hoạ thiên
nhiên của Việt Nam là cấp bách
Nghiên cứu biến dạng theo quan điểm về thời gian cĩ thể được phân loại thành
ba nhom (Welsch, 1981) [3]
1/ Mơ hình tĩnh nhằm kiểm tra sự tồn tại hay khơng tổn tại của biễn dạng trong khu vực địa phương:
2/ Mơ hình động học khơng chỉ kiểm tra đặc điểm khơng gian của biến dạng
mà thuộc tính thời gian cũng là mối quan tâm lớn;
3/ Mơ hình động lực học nhằm chuyển đơi dữ liệu quan sát cĩ dạng chuỗi thời
Trang 26So với các loại khảo sat khác, quan trắc biến dạng cĩ những đặc điểm sau:
- Yêu cầu độ chính xác cao hơn Yêu câu thiết kế lưới tối ưu theo độ nhạy đối
với hướng cần kiểm tra biến dạng
- Việc quan trắc được tiễn hành theo các chu kỳ Các chu kỳ cĩ thể vải tuần hoặc hàng năm, cũng cĩ thể tính theo giây trong mơ hình quan trắc liên tục của kỹ thuật định vị vệ tỉnh (GNSS) Tân suất quan trắc cũng khơng đồng đều theo thời gian, đối với quá trình biến dạng nhanh thì cần tần suất lớn, khi quá trình biến dạng
chậm dẫn và đi vào ổn định thì tần suất quan trắc cĩ thể giảm
- Kết hợp các phương pháp khác nhau để tiền hành quan trắc Ở đây khơng chỉ
là các phương pháp trắc địa mà cịn cĩ cả các thiết bị cơ học vật lý, ví dụ như thiết
bị con lắc, thiết bị đo nghiêng, thiết bị đo áp suất, thiết bị laser, máy thủy chuẩn và
những thiết bị khác để cĩ được thơng tin đây đủ hơn Phương pháp quan trắc ngày
càng hồn thiện Tiến bộ nỗi bật là việc sử dụng tơ hợp máy tồn đạc điện tử theo
dõi tự động (RTS-Robotic Total Stations), nĩ cĩ thể tự động quan trắc suốt ngày
đêm trong một phạm vi nhất định Thực nghiệm đã chứng minh tơ hợp này đạt tới
độ chính xác quan trắc cỡ mm (Luca Manetii, 2008) [1] [4] [5] Khiếm khuyết lớn nhất của phương pháp này là điểm đặt máy đo cĩ thể nằm trong phạm vi của khu vực biến dạng
- Phân tích tỉ mỉ các đữ liệu thu được để tránh sự nhầm lẫn giữa sai lệch do đo
đạc với một biến dạng hay sai lệch ở quy mơ nhỏ với sai lệch ở quy mơ tổng thể - Yêu cầu cao hơn về kiến thức liên ngành để đưa ra được các kiến giải thích
hợp Kĩ sư trắc địa cần cĩ một kiến thức tốt về thu thập dữ liệu cũng như kiến thức
trong các chuyên ngành khác, ví dụ như địa vật lý, xây dựng để cĩ thể phân tích xử lý thành cơng các kết quả quan trắc Do đĩ địi hỏi một sự hiểu biết đa chiều là một yêu cầu quan trọng
Một nỗ lực đáng kế đã được thực hiện trong những năm sau đĩ trong việc phát triển các phương pháp mới và thiết bị mới để đáp ứng các yêu cầu nêu trên.Nhiều phương pháp phân tích, đo đạc biến dạng đã được tiễn hành nhiều hơn bao giờ hết
Trang 27thuật cho quy trình tính tốn liên quan tới các phép đo biến dạng Tại Hội nghị chuyên đề lần thứ 3 về đo biến dạng tơ chức tại Budapest, Hungary vào tháng 8 năm 1982 tơ chức đã được mở rộng từ năm trung tâm nghiên cứu ban đâu (Delft, Fredericton, Hannover, Karlsruhe và Munich) đến mười sáu trung tâm, bao gồm 40
nhà khoa học Dự án nghiên cứu đã được thiết lập để:
Tơi ưu hĩa và thiết kế mạng lưới quan trắc bằng các phương pháp trắc địa
và khơng trắc địa:
*« Đánh giá các dữ liệu quan trắc, phát hiện các giá trỊ ngoại lai và các sai số hệ thống:
Phân tích đồ hình của biến dạng:
Giải thích vật lý của biến dạng
Cĩ nhiều phương pháp đánh giá độ ơn định của mốc cơ sở, thế giới hiện nay đang sử dụng các phương pháp sau:
- Phương pháp phân tích tương quan (áp dụng cho khảo sát độ lún):
Phương pháp này dựa trên phân tích quan hệ giữa các giá trị chênh cao của cùng một đoạn đo (giữa hai mốc khống chế trắc địa) ở các chu kỳ khác nhau để xác định sự ốn định của hệ thống mốc cơ sở, dùng làm gốc tính tốn độ lún
Nội dung chủ yếu của phương pháp: tính chênh cao trung bình mỗi đoạn đo từ
n chu kỳ (yêu cầu số chu kỳ đo được n > 8) Tính độ lệch và độ lệch chuẩn của các
chênh cao đo được trong các chu kỳ so với chênh cao trung bình Tính hệ số tương quan, kiểm tra ý nghĩa thơng qua phân tích phương sai các hệ số tương quan
- Phương pháp Kostekhel (Rumani)
Tư tưởng cơ bản của phương pháp là: sau khi bình sai lưới tự do, sự thay đổi chênh cao của cùng một đoạn đo trong lưới ở các chu kỳ khác nhau chủ yếu do các mốc bị chuyển dịch, biến dạng gây nên
Trang 28thiéu (ludi tu do kinh dién), tinh s6 hiéu chinh v cho tat ca cdc méc va cho ting cap hai chu kỳ Mốc khống chế trắc địa cĩ tơng bình phương số hiệu chỉnh là nhỏ nhất ([øu] = min) được coi là ơn định, độ cao hoặc tọa độ của nĩ được coi là gốc ngay
từ chu kỳ đầu đến chu kỳ đang xét
- Phương pháp Trernhikov (Nga)
Nguyên tắc của phương pháp là độ cao trung bình (hoặc tọa độ mặt bằng trọng tâm) của nhĩm mốc khống chế trắc địa trong lưới là khơng thay đổi theo thời gian
Cơ sở thực hiện là: Bình sai lưới tự do, tìm số hiệu chỉnh cho độ cao (hoặc tọa độ
mặt bằng) của trọng tâm lưới tại chu kỳ đang xét sao cho sau khi hiệu chỉnh cho tồn thể các mốc, thì tổng bình phương độ lệch so với chu kỳ đầu là nhỏ nhất (trọng
tâm lưới ốn định nhất sau khi hiệu chỉnh) Lúc này, số hiệu chỉnh cho độ cao mốc
khởi tính chính là số hiệu chỉnh bổ sung cho độ cao trung bình (hoặc tọa độ mặt
băng trọng tâm) Nguyên tắc này coi độ cao trung bình (hoặc tọa độ trọng tâm của
lưới mặt bằng) luơn ơn định theo thời gian
- Phương pháp mơ hình tốn học
Phương pháp thực hiện bình sai lưới gián tiếp kèm điều kiện Chu kỳ đầu, lưới được bình sai gián tiếp với điều kiện cĩ số liệu gốc tối thiểu (lưới tự do kinh điển),
trọng số của yếu tơ gốc (điểm gốc, phương vị gốc, cạnh gốc) băng 1, các yếu tố cịn lại cĩ trọng số băng 0
Chu kỳ 2 và các chu kỳ sau, ứng dụng phương pháp Trernhikov
Đơi với lưới độ cao:
- Thực hiện nguyên tắc độ cao
trung bình của các điểm lưới khơng thay
đối theo thời gian
- Độ cao các điểm ở chu kỳ đầu
được coi là độ cao gân đúng, từ đĩ tính
ra độ cao trung bình của các điểm lưới - Tính chênh cao từng điểm mốc so với độ cao trung bình
Đơi với lưới mặt băng:
- Thực hiện nguyên tắc tọa độ trọng tâm của các điểm lưới khơng thay
đối theo thời gian
- Tọa độ các điểm ở chu kỳ đầu
duoc coi la toa do gan dung, tu do tinh ra tọa độ trọng tâm của các điểm lưới
- Tính chênh lệch tọa độ từng điểm
moc so voi toa do trọng tâm
Trang 29- Giả sử mốc nao đĩ bị biến dang,
giá trị biến dạng này được hiệu chỉnh vào độ cao trung bình các điểm lưới
- Khi đĩ ta cĩ mặt độ cao trung bình mới So sánh các điểm mốc cịn lại
với mặt trung bình mới đê đánh giá sự
- Giả sử mốc nao đĩ bi bién dang,
giá trị biến dạng này được hiệu chỉnh
vào tọa độ trọng tâm các điểm lưới
- Khi đĩ ta cĩ trọng tâm mới của
lưới So sánh các điểm mốc cịn lại với
trọng tâm mới của lưới đê đánh giá sự
ơn định của các điêm mơỗc ơn định của các điêm mơỗc
- Phương pháp bình sai lưới tự do
Phương pháp này được giới thiệu chỉ tiết trong phần sau của báo cáo nảy - Một số phương pháp khác
- Phương pháp Hannover chủ yếu do H.Pelzer và W.Niemeir tại trường đại hoc Hannover đề xuất Tư tưởng chính là kiểm định tính thống nhất về cấu hình
lưới tại các chu kỳ đo (theo thời gian) gọi là kiểm định tổng thể Nếu kiểm định
tong thể khơng thơng qua, tức là trong lưới cĩ điểm biến dạng theo thời gian Từ đĩ
kiểm định tiếp lần lượt các điểm theo nguyên tắc, bỏ đi một điểm và kiểm định tơng thể Nếu kiểm định tổng thể lần này được thơng qua, tức là điểm bỏ đi chính là điểm
bị biễn dạng theo thời gian
- Phương pháp Bonn chủ yếu do K.R.Koch dé xuất Tư tưởng của phương pháp cũng giống như của Hannover, nhưng phương pháp phát hiện điểm biến dạng
cĩ khác nhau Sau khi bình sai lưới tự do kèm điều kiện phụ phát hiện điểm chuyển
dịch hoặc elip độ tin cậy cĩ biến động ít nhất (đáng tin) Sử dụng điểm đáng tin này
làm sốc của lưới (độ cao hoặc mặt băng) Thực hiện kiểm định thống kê tong thé va
từng điểm trong lưới.Dùng phép chuyển cơ sở (một số tác giả gọi là Biến déi S
cộng trọng số), trọng số điểm ồn định là 1 và điểm khơng Ổn định là 0.Tính lặp cho
tới khi đánh giá được tồn bộ các điểm trong lưới
- Phương pháp Delft do J.Kok tại Trung tâm tính tốn trắc địa đại học Delft đề
xuất, chủ yếu ứng dụng lý thuyết về sai số thơ của Baarda Đặc điểm của phương pháp cĩ thể khái quát như sau:
Trang 30II
b) Lay kiếm định tính thống nhất đồ hình (kiểm định tổng thể) làm căn cứ để
phán đốn điểm lưới trắc địa cĩ ơn định hay khơng
c) Sau khi kiểm định tơng thể thất bại, tìm điểm khơng 6n định, phương pháp
được sử dụng là “phương pháp thử” tính lượng thống kê từng điểm Bất kỳ lưới 1
chiều, 2 chiều hay 3 chiều, lượng thống kê đều là 1 chiều.Điều đĩ cĩ nghĩa là kiểm
định thành phần chuyển dịch của điểm trên một hướng nào đĩ Đối với điểm i, lượng thống kê một chiều là:
0 = e; Pa
one! Pe, Jet Pee,
Trong đĩ: ¡là một vector chỉ rõ cần kiểm định thành phần chuyén dịch của điểm¿ trên hướng nào đĩ
Ví dụ: Đối với lưới mặt bằng, vector e; tương ứng với hướng trục x là (00 10 00) Vector; tương ứng hướng trục y là (00 01 00) Vectore; tương ứng hướng tạo thành 45? với trục x là (00 JI 00) tương ứng vị trí diém i
Nĩi chung, chỉ kiểm định thành phần chuyền dịch trên một hướng trục toạ độ Khi kiêm định khơng được thơng qua:
lo,| > J F(a,.1.0)
Cho răng điểm ¡ khơng 6n định và cần phải tách nĩ ra khỏi lưới cơ sở Quá trình kiểm định tổng thể được lặp lại cho tới khi thống nhất giữa các chu kỳ quan
trắc theo thời gian thì dừng Lúc đĩ, các điểm lưới là Ổn định
1.2 VẤN ĐÈ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN
Quan trắc biến dạng cơng trình đã được đưa vào giảng dạy cao học từ năm
2000 ở trường Đại học Mỏ — Địa chất Hà Nội, giáo trình chủ yếu nêu thiết kế lưới
Trang 31dạng cịn rất sơ sài, chưa cĩ hệ thống và lý thuyết cơ sở Do vậy, việc quan trắc và đánh giá biến dạng dừng ở mức xác nhận giá trị biến dạng mà chưa đi sâu phân tích nguyên nhân biến dạng, ảnh hưởng của biến dạng, xu hướng của biến dạng trong tương lai
Hội thảo chuyên để lần thứ 12 của FIG tại Viên — Cộng hịa Áo, tháng 5 năm
2006, đã thơng nhất phương pháp nhận dạng hệ thống và phân tích biến dạng nĩi
chung Từ đĩ, các nhà khoa học trắc địa thế giới tập trung nghiên cứu ứng dụng các lý thuyết cũng như các phương pháp phân tích thống kê, tối ưu và ước lượng để giải quyết bài tốn phân tích biến dạng
Xuất phát từ đặc điểm của Việt Nam, một số mốc khống chế trắc địa được xây
dựng trên nên địa hình cĩ điều kiện địa chất khơng ốn định.Sau khi xây dựng xong
khơng được thường xuyên bảo dưỡng, dẫn tới bị chuyển dịch và biến dạng so với
điều kiện ban đâu.Tọa độ và độ cao cĩ thể bị thay đối một lượng nhỏ, chưa kế tới
những tác động cĩ tính đột biến, làm mốc bị dịch chuyển hoặc thay đổi kết cấu
Những tác động đột biến là điều khơng mong muốn và cũng khơng thường xuyên, khĩ lượng định và đánh giá.Những tác động kiểu này sẽ hạn chế băng cách thường xuyên bảo dưỡng, cử người trơng colI, tránh tác động cĩ tính phá hoại
Đối với những mốc khống chế trắc địa xây dựng tại nơi cĩ địa chất kém Ổn định, giải pháp là tiến hành đo đạc một thời gian Sau đĩ sử dụng các phương pháp
phân tích biến dạng phù hợp Tiến hành đánh giá độ ơn định của mốc, tiên lượng
biến dạng và chuyển dịch của mốc trong tương lai
Như chúng ta đã biết, để xác định biến dạng theo phương pháp trắc địa, cần một hệ thơng lưới quan trắc thể biến dạng đĩ Hệ thống lưới quan trắc này gơm các điểm găn trên thể biến dạng mà chúng ta cịn gọi là điểm mục tiêu (object) và các điểm gốc hay cịn gọi là các điểm cơ sở (reference) Giữa các điểm mục tiêu và
điểm cơ sở cĩ thể tơn tại một hệ thống lưới trắc địa thứ ba, hay cịn gọi là các điểm
cơ sở chuyên tiếp, nhăm kết nối phù hợp giữa các điểm cơ sở và các điểm mục tiêu
ở xa nhau Sự biến dạng của thể được quan trắc là kết quả nhận dạng sự dịch
Trang 3213
Như vậy ở đây cĩ ba hệ thống lưới quan trắc kết hợp với nhau, hệ thống thứ nhất
gồm các điểm mục tiêu liên kết theo một dạng của lưới trắc địa, hệ thống thứ hai gồm các điểm cơ sở cũng liên kết theo một dạng nhất định của lưới trắc địa và hệ
thống thứ ba gồm các điểm cơ sở chuyên tiếp Hệ cơ sở bao gồm các điểm được xây
dựng can than, trong pham vi an toan, bao dam diéu kién do ngam tốt tuy nhiên khơng vì thế mà chúng luơn cố định Nếu sự ồn định của điểm cơ sở khơng được
khang định thì kết quả biến dạng của thể quan trắc cũng khơng thé khang định được Do đĩ các phương pháp thống kê tốn học được ứng dụng tích cực để kiểm định sự biến động của các vector trị đo trong hệ cơ sở qua các chu kỳ
Sự biến dạng của cơng trình được xác nhận thơng qua đo lặp nhiều chu kỳ của
cùng một điểm Sau khi thực hiện kiểm tốn số liệu đo, bổ sung tri do thiéu va loai
trừ những trị đo “rồi” theo các phương pháp tiền xử lý Thực hiện tính tốn bình sai theo phương pháp bình sai lưới tự do cĩ số khuyết để tìm trị xác suất nhất Lúc này cĩ thể xuất hiện hiện tượng sau: cùng một điểm cơ sở ¿ qua hai chu kỳ đo và ( + 1),
xuất hiện giá trị tọa độ khác nhau Nếu sự sai khác này nằm trong phạm vi sai SỐ
ngẫu nhiên, chúng ta cĩ thể chấp nhận hai kết quả đo của hai chu kỳ về điểm ¡ là
tương đương, giá trị toạ độ của điểm đĩ được sử dụng là gia tri toa do ban dau
Nhưng nếu sự sai khác vượt quá phạm vi sai số ngẫu nhiên quy định trong phép đo, lúc đĩ khả năng điểm cơ sở khơng ổn định là cĩ thể, cần cĩ các biện pháp để loại
trừ điểm khơng ồn định khỏi tập hợp điểm cơ sở
Nhiều học giả trắc địa (Y.Q.Chen (1983), H.Pelzer (1971)) đã nghiên cứu vấn
để này từ lâu Quy trình tìm điểm ơn định tuân thủ theo các bước sau: Sơ tuyến số liệu bằng các phương pháp kiểm tốn số liệu
Tiến hành bình sai lưới tự do theo các phương pháp đã biết, tìm nghiệm xác suất nhất
Thực hiện kiểm định tổng thể lưới ở chu kỳ đo 7 và chu kỳ đo ( + 1), nhằm so
Trang 33nghĩa băng mơ hình hàm số và mơ hình ngẫu nhiên, tuân theo quy trình Gauss — Markov) Néu kiém định tơng thê được thơng qua, nghĩa là cĩ sự nhất trí giữa hai
chu kỳ đo và khơng cĩ điểm nảo bị dịch chuyển Khi kiểm định tổng thể khơng được thơng qua, cần kiểm định tìm điểm chuyến dịch để loại trừ khỏi lưới cơ sở Bước tiếp theo là kiểm định tìm điểm chuyền dịch
Trong các phép đo biến dạng bằng phương pháp trắc địa, cho dù thực hiện để
theo dõi cầu trúc kỹ thuật hoặc sự trơi lún mặt đất trong khu vực khai thác hoặc hoạt động kiến tạo, phải thành lập hai mạng lưới cơ bản để tiến hành quan trắc Hai
mạng lưới đĩ gồm:
- Lưới khống chế cơ sở (lưới tuyệt đối): bao gồm các mốc khống chế cơ sở (mốc chuẩn) được bố trí ở khu vực ổn định trong suốt quá trình quan trắc, do đĩ yêu
cầu cơ bản đối với các mốc cơ sở là phải cĩ sự ơn định, khơng bị trồi lún hoặc
chuyển dịch Vì vậy, mốc khống chế cơ sở phải cĩ kết cấu thích hợp, được đặt ngồi phạm vi ảnh hưởng của đối tượng được quan trắc
- Lưới lưới kiểm tra biến dạng (lưới tương đối): bao gồm các mốc kiểm tra được gắn trực tiếp vào thân các đối tượng quan trắc Kết cấu và phân bố các mốc kiểm tra tùy thuộc vào đặc điểm của cơng trình và phương pháp đo đạc, nhưng phải đảm bảo thuận tiện cho quá trình quan trắc, cĩ thể bảo quản được lâu dài và ở những vị trí đặc trưng cho quá trình chuyến dịch, biến dạng của đối tượng quan trac 1.2.1 Xác định các vẫn đề cần nghiên cứu
1.2.1.1 Phân tích ảnh hưởng của lưới cơ sở đối với chuyển dịch biễn dạng
Đối với lưới khống chế cơ sở, vẫn đề chính của phân tích biến dạng là đánh giá sự ồn định của các điểm co sở và xác định nguyên nhân chuyển dịch của từng điểm trong lưới cĩ thể gây ra.Nhiễều phương pháp đã được đề xuất bởi các tác giả
khác nhau để xác định sự ồn định của các điểm cơ sở
Ví dụ: Các phương pháp được phát triển bởi Pelzer (1974), Heck et al (1977),
Lazzarini (1977), Polak (1978), Van Mierlo (1978), Niemeier (1981)
Chrzanowski va các cộng sự tại Ủy ban 6 của tơ chức FIG đã tiễn hành so
Trang 3415
được xác định là ổn định; việc xác định trạng thái biến dạng, đồ hình biến dạng
của đối tượng kiển tra khá đơn giản” Do vậy, điềm mẫu chốt của vẫn đề là xác định độ ơn định của điểm cơ sở trong quan trắc biến dạng
1.2.1.2 Phân tích ảnh hưởng của lưới quan trắc đối với chuyển dịch biến dang Đối với các mạng lưới kiểm tra biến dạng, phân tích biến dạng phức tạp hơn
bởi vì, ngồi việc điểm cơ sở bị dịch chuyền, tất cả các điểm quan trắc đều cĩ thể
biến động tương đối do các kết câu bên trong của đối tượng quan trắc hoặc do lỗi trong quá trình xây dựng
Van đề chính trong trường hợp nảy là xác định các mơ hình biến dạng.Trên cơ sở quan trắc được lặp đi lặp lại, người ta phân biệt giữa biễn dạng đang mở rộng va trượt bởi sự dịch chuyển tương đối giữa các điểm kiểm tra, hay là biến dạng bởi sự
dịch chuyển của điểm cơ sở.Chăng hạn như, lưới kiểm tra biến dạng bị dịch chuyền
hay là lưới cơ sở bị dịch chuyên Do vậy vẫn đề về xác định mơ hình biến dạng cĩ
tâm quan trọng hàng đầu trong phân tích
1.2.2 Nội dung nghiên cứu về quan trắc biến dang
Đề phân tích được biến dạng phải sử dụng đến các thuật tốn được áp dụng trong cơ khí và thiết kế các kết cầu cũng như trong việc phân tích các chuyên động kiến tạo mảng trong nhiều năm Một số kết quả phân tích biến dạng được đưa ra bởi
Vanicek va Krakiwsky (1982), Nyland (1980), Snay va Cline (1980), Savage et al
(1981), Prescott (1981), Chrzanowski va Chen (1982) được coi là các mẫu chuẩn của phương pháp tiếp cận khác nhau được sử dụng bởi các tác giả khác nhau trong phân tích biến dạng của chuyển động kiến tạo Các phương pháp tiếp cận cĩ thé được phân thành hai loại cơ bản (ChrzanowskI và Chen, 1982):
Phương pháp tiếp cận dựa trên các trị đo cơ bản;
* Phương pháp tiếp cận dựa trên việc xác định các lượng dịch chuyền
Phương pháp tiếp cận đầu tiên tính tốn các thành phân biến dạng trực tiếp từ
sự chênh lệch trong các tri đo lặp đi lặp lại Phương pháp cách tiếp cận thứ hai là thành phần biến dạng được tính từ sự chênh lệch các giá trị hiệu chỉnh tọa độ
Trang 35lượng các quan trắc lặp đi lặp lại hoặc số lượng các chuyển dịch tính được lớn hơn
số lượng các tham số biến dạng là ân số, thì ta cĩ thể sử dụng phương pháp bình
phương nhỏ nhất để làm phù hợp với mơ hình biến dạng của vật thể, từ đĩ đưa ra
các tham số của mơ hình biến dạng
Chrzanowski đã phát triển và áp dụng thành cơng phương pháp tiếp cận để phân tích biễn dạng của Fredericton Mục đích của phân tích biến dạng:
Nghiên cứu nên tảng lý thuyết của quá trình biễn dạng và quan trắc biến dạng: Áp dụng phương pháp đánh giá độ ơn định điểm khống chế cơ sở trong thực
tiễn sản xuất tại Việt Nam
1.2.3 Quan trắc và phân tích biến dạng tại Việt Nam
Trước năm 2000, cơng tác đo đạc và phân tích biến dạng ở nước ta chưa được
quan tâm đúng mức Cĩ hai nguyên nhân chủ yếu, một là do khoa học kỹ thuật của
chúng ta cịn lạc hậu, chưa cĩ day đủ thiết bị, số liệu đo cho việc này, hai là chúng
ta chưa quan tâm đúng mức tới cơng tác phân tích biến dạng Do chuyền dịch, biến dạng xác định phải trong một thời gian dài, giá trị chuyển dịch nhỏ, chúng ta chưa nhìn nhận được vẫn đề quan trọng trong phân tích biến dạng
Hiện nay, cơng tác phân tích biến dạng đã và đang được các nhà khoa học, các
ngành quan tâm hơn rất nhiều Chúng ta đã đánh giá được ý nghĩa quan trọng của việc phân tích biễn dạng cĩ ảnh hưởng như thế nào tới khoa học kỹ thuật, tới đời sống của con người
Đối với cơng tác Trắc địa, việc phân tích biến dạng cĩ thé được thực hiện
trong khu vực rộng phục vụ cho việc quan trắc đới đứt gãy, biến dạng của vỏ trái
đất hoặc phân tích biến dạng cĩ thể thực hiện trong phạm vi hẹp phục vụ cho thi
cơng kiểm tra các cơng trình
Trong phạm vi rộng các nhà khoa học đã cĩ một số nghiên cứu đới đứt gãy, chuyền dịch biến dạng của vỏ trái đất Ví dụ như phân tích biến dạng đới đứt gãy
Sơng Hồng hay nghiên cứu chuyển dịch kiến tạo hiện đại và địa động lực học hiện
Trang 3617
trong tương lai như cảnh báo sĩng thân, cảnh báo động đất và đưa ra một số biện
pháp phịng tránh tai biến liên quan tới địa động lực học hiện đại Để đưa ra được
các vẫn đề nêu trên, các nhà Trắc địa đều đang sử dụng phương pháp đo GPS/GNSS tại các điểm lưới quan trắc các cấp độ khác nhau theo các chu kỳ đo Sau đĩ tính
tốn và xác định giá trị độ lệch của chu kỳ sau so với chu kỹ trước Đây là việc
khơng mới, song việc tính tốn trên phạm vi rộng cũng tương đối khĩ khăn do thiếu
số liệu đo, thiếu kỹ thuật xử lý Do đĩ, việc tính tốn, xử lý số liệu phân tích biến
dạng hiện nay cịn manh mún, hầu như chỉ thực hiện tại khu vực nghiên cứu của
chính tác giả mà chưa cĩ sự thống nhất trên tồn bộ lãnh thơ của chúng ta Đây là một hạn chế mà chúng tơi hy vọng sẽ cĩ ngày nảo đĩ, các cơ quan, bộ, ngành cùng
chung sức đo đạc, tính tốn và xử lý trên tồn bộ phạm vi lãnh thơ để cĩ một số liệu, kết quả phân tích biến dạng chung nhất Từ đĩ sẽ là cơ sở để thực hiện các nhiệm vụ khoa học khác nhau
Trong phạm vi hẹp, cơng tác phân tích biến dạng được thực hiện dễ dàng hơn Đã cĩ nhiều cơng trình khoa học, nhiều báo cáo nghiên cứu phân tích biến dạng
phục vụ cho các mục đích khác nhau Ví dụ nghiên cứu chuyển dịch của nhà máy, xí nghiệp Hiện nay, nghiên cứu biến dạng trong phạm vi hẹp cĩ thể được thực
hiện theo các phương pháp dùng máy tồn đạc điện tử và máy thủy chuẩn hoặc băng cơng nghệ GPS/GNSS Việc sử dụng phương pháp quan trắc biến dạng nào phụ thuộc vào nhiều yếu tơ Ví dụ khu vực quang đãng, cĩ thể thực hiện do GPS thi
cĩ thể thực hiện phân tích biến dạng dựa theo số liệu đo GPS
Nhìn chung, cơng tác phân tích biến dạng hiện nay vẫn chưa được quan tâm
đúng mức Những số liệu phân tích chỉ phục vụ cho một mục đích, nhiệm vụ cụ thể
nào đĩ mà chưa cĩ sự thống nhất, kết nối.Đĩ là hạn chế trong cơng tác phân tích biến dạng ở nước ta hiện nay
1.2.4 Phương pháp bình sai lưới tự do trong đánh giá điểm cơ sở 6n định tại Việt Nam hiện nay
Trang 37vực rộng, liên quan tới nhiều khoa học như tốn, lý, địa chất, trắc địa
-Đã cĩ nhiều nhà khoa học trong nước nghiên cứu, ứng dụng cơng nghệ, máy mĩc và thiết bị nhăm nâng cao độ chính xác trong cơng tác quan trắc chuyển dịch cơng trình, giảm thiểu về kinh phí, thời gian quan trắc, những vẫn đề này được thể hiện trong các cơng trình nghiên cứu:
- Vũ Hồi (1987), Nghiên cứu các biện pháp nhằm nâng cao độ chính xác xác định biến dạng cơng trình bằng phương pháp chụp ảnh lập thê mặt đất và những
thuật toản thích hợp, Luận án PTS khoa học kỹ thuật, Trường đại học Mỏ - Địa
chất, Hà nội
- Trần Khánh (1991), Quy rình cơng nghệ quan trắc chuyển dịch biến dang
cơng trình, Báo cáo đề tài nhánh trong đề tài cấp nhà nước 46A-05-01
- Trần Khánh (2003), Nghiên cứu quy trình cơng nghệ cơng tác quan trắc biến dang cơng trình thuỷ điện, Báo cáo tơng kết đề tài NCKH cấp bộ (Bộ Giáo dục va Đào tạo)
-Hồng Xuân Thành (2007) Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ hiện đại trong quan trắc chuyền dịch ngang cơng trình thuỷ lơi- thuỷ điện Luận án Tiễn sĩ kỹ thuật,
Trường đại học Mỏ địa chất- Hà nội
1.2.4.1 Tiêu chuẩn đánh giá độ ơn định mốc cơ sở
Điểm khống chế cơ sở được coi là ơn định nễu chênh lệch tọa độ của điểm ở
chu kỳ đang xét so với chu kỳ đầu khơng vượt quá sai số giới hạn xác định độ
chênh lệch đĩ
Tiêu chuẩn nêu trên duoc cu thé hĩa bang biểu thức:
q <t.mg, (1.1)
trong đĩ, £ là hệ số xác định tiêu chuẩn sai số giới hạn, thơng thường £ lẫy giá trị trong khoảng 2 + 3; nạ là yêu cầu sai số xác định chuyển dịch đối với các điểm CƠ SỞ
1.2.4.2 Phương pháp phân tích độ ơn định hệ thơng mốc cơ sở
Trang 3819
Khi thực hiện bình sai lưới theo phương pháp gián tiếp với ân số cần xác định
là số hiệu chỉnh tọa độ của tất cả các điểm trong lưới, tọa độ gân đúng chọn bang với tọa độ đã xác định được ở chu kỳ đầu, khi đĩ sẽ thành lập được hệ phương trình
chuẩn sau:
R.6X +b=0 (1.2)
Với: R = ATPA;b = ATPL là mà trận hệ số phương trình chuẩn
Ma trận hệ số R trong phương trình suy biến, do đĩ cần bố sung một phương
trình điêu kiện ràng buộc nội đơi với vector ân sơ dưới dạng: CT.6X =0 (1.3) Kết hợp hai biểu thức (1.2) và (1.3) sẽ thu được hệ phương trình chuẩn mở rộng sau: RC] [6X] , Jb) |r ol Loe + [el = 9 (1.4) và xác định vector nghiệm: 6X = —R~b (1.5) Ma tran R~ la nghich dao cua R va c6 thê được tính theo cơng thức: Rˆ =(R+CPạCT) 1—TPạ'T”(1.6) VỚI: T=B.(C7TB) ' (1.7) Ma trận hệ số P được biêu diễn dưới dang: B = (B,B,B, B,)" (1.8)
Đối với lưới mặt băng (cĩ hai thanh phan toa dé 1a x va y), khi đã xác định được
kích thước (tỷ lệ) và phương vi của lưới, các ma trận con B; được biê diễn như sau:
m.=[0 10:9
Tập hợp các phân tử của ma trận € trong (1.3) cho phép định vị mạng lưới
quan trac 6 chu kỳ đang khảo sát Van đề là cần lựa chọn ma trận € như thế nào để
thỏa mãn yêu câu của bài tốn phân tích độ ồn định điểm khống chế cơ sở Phương pháp thơng dụng là: điểm trọng tâm của hệ tham khảo (mạng lưới khống chế cơ sở) khơng thay đổi trong suốt quá trình khảo sát
Trang 39C11 0X4 + C12 OV + + C1(k—1)ƠXk + C1(2k)Ưk — 0
C51 0X4 + Co 0 Vy + + C2(2K~-1) OX + C2(2k) OV = 0 (1.10)
Khi tính tốn bình sai mạng lưới ở chu kỳ đang xét, chọn vector tọa độ gan
đúng là vector tọa độ sau bình sai của chu kỳ đầu tiên, vector ân số SX chính là vector dịch chuyển của tập hợp điểm trong lưới theo hướng các trụ tọa độ Đối
chiếu (1.10) thi điều kiện định vị lưới dẫn tới cách chọn ma trận C nhu sau:
C;=B,-Đối với các điểm cơ sở On " 11) C;=0-Đơi với các điêm khác
Giữa hai cơng thức (1.11) và (1.10) cĩ mối quan hệ ràng buộc về điều kiện áp dụng, do vậy khi tính tốn cần phải thực hiện theo phương pháp nhich dan, voi quy trình tính lặp như sau:
Bước I: Trên cơ so vector tri do, lap hệ phương trình chuẩn đối với vector an số: Bước 2: Giả định tất cả các điểm trong mạng lưới cơ sở là ơn định, chọn ma
trận định vị khởi đầu (Œ¡ = B,):
Bước 3: Giải hệ phương trình chuẩn với điều kiện C đã chọn, xác định vector ân số và tính độ lệch tọa độ các điểm so với số liệu ở chu kỳ đầu tiên;
Bước 4: Kiểm tra, đánh giá độ 6n định của các điểm cơ sở Cĩ thể xảy ra hai
khả năng: i/ Nếu phát hiện điểm cơ sở khơng Ốn định thì sẽ loại một điểm cĩ lượng
chuyền dịch lớn nhất (điểm i) ra khỏi tập hợp điểm khơng chế bằng cách gan (C; =
0) và quay lại thực hiện từ bước 3; 1/ Nếu các điểm khống chế cơ sở ổn định, việc
kiểm tra được dừng lại và thực hiện định vị lưới theo điểm khơng chế đĩ
Trong chu kỳ đang xét, sau khi thực hiện bình sai lưới ở chế độ Fix tọa độ một
điểm đã nêu trên, thì cịn cần phải kiểm tra độ ồn định của các điểm khống chế va
định vị mạng lưới quan trắc Bước đầu, giả định tất cả các điểm cơ sở đều 6n định
và định vị lưới với trọng tâm lưới trùng với trọng tâm của điểm Fix ở chu kỳ đầu
tiên (bằng cach chon theo (1.11) Budc tiép theo thực hiện kiểm tra độ ơn định các
điểm cơ sở, nếu phát hiện cĩ điểm khơng ổn định thì sẽ định vị lại mạng lưới thơng
qua áp dụng cơng thức chuyền đổi tọa độ:
Trang 4021
VớiơX là vector chuyến dịch của điểm cơ sở trong chu kỳ đang xét so với chu
kỳ đầu tiên; XỐ là vector tọa độ bình sai lưới ở chu kỳ đang xét ứng với chế độ Fix một điểm gốc; X®) là vector tọa độ bình sai của lưới đĩ ứng với ma trận định vị Œ
Trên cơ sở (1.12) và cách xác định ma trận C trong mỗi lần định vị lưới thu
được biểu thức tính chuyển tọa độ bình sai giữa các phương án chọn điều kiện định
vị khác nhau như:
Tính chuyển tọa độ của các điểm trong lưới (gồm n điểm cơ sở) từ chế độ Fix
một điểm gốc về lưới tự do với (Œ¡ = Bị):
xœ - „ú) _ 13]
Tì 1.13
@ - „a) _ Loy! d1
a
Khi cần bớt đi một điểm định vị (giả thiết ký hiệu là ?) trong tập hợp k điểm
định vị thì tọa độ các điểm trong lưới sẽ được tính theo cơng thức: x2 =) aie Sy (1.14) y@ = y0) “2S k—1
Từ những phân tích nêu trên Quy trình phân tích độ 6n định mốc cơ sở của mạng lưới quan trắc biến dạng theo phương pháp lặp nhích dẫn sau:
Bước 1: Trong chu kỳ đang xét, thực hiện bình sai lưới tự do với một điểm Fix
tọa độ (định vi tam thời);
Bước 2: Tính độ lệch tọa độ của tất cả các điểm cơ sở so với tọa độ các điểm
đĩ ở chu kỳ đầu và tính chuyền tọa độ sau bình sai của các điểm trong mạng lưới về
hệ tọa độ mới với điều kiện định vị mới (1.13);
Bước 3: Tính lại độ lệch tọa độ của các điểm cơ sở và áp dụng tiêu chuẩn (1.1) để kiểm tra và đánh giá độ ơn định của các điểm cơ sở trong lưới