Phương pháp bình sai lưới khống chế cơ sở trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thuỷ lợi, thuỷ điện

Nhằm giúp các bạn chuyên ngành Kiến trúc - Xây dựng có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu, mời các bạn cùng tham khảo bài viết Phương pháp bình sai lưới khống chế cơ sở trong quan trắc chuyển dịch ngang công trình thuỷ lợi, thuỷ điện dưới đây. Nội dung bài viết trình bày về phương pháp bình sai lưới khống chế cơ sở trong quan trắc. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Phương pháp Tính toán bình sai lưới khống chế sở quan trắc chuyển dịch ngang công trình thuỷ lợi- thuỷ điện TS Trần Khánh Đại học Mỏ-Địa chất Th.S Hoàng Xuân Thành Đại học Thuỷ lợi Các công trình Thuỷ lợi- thuỷ điện thường xây dựng ngập nước, tải trọng thân, công trình bị tác động tải trọng động máy móc, thiết bị hoạt động công trình Lưới đo chuyển dịch ngang công trình Thuỷ lợi- thuỷ điện thường xây dựng thành hai bậc: bậc lưới khống chế sở bậc lưới quan trắc Các điểm mốc khống chế sở bố trí phạm vi biến dạng công trình phải có độ ổn định suốt trình quan trắc Kiểm tra, đánh giá độ ổn định hệ thống điểm mốc khống chế quan trắc biến dạng công trình việc cần thiết, có tác dụng bảo đảm độ tin cậy toàn kết quan trắc Trong tài liệu 1, xác định quy trình xử lý lưới khống chế theo phương pháp bình sai tự do, báo đưa thuật toán cụ thể để tính toán bình sai khống chế quan trắc chuyển dịch ngang công trình Lưới khống chế quan trắc chuyển dịch mạng lưới độc lập, đo lặp chu kỳ quan trắc Do đó, xét chất mạng lưới nêu lưới trắc địa tự vậy, áp dụng phương pháp bình sai tự để xử lý lưới trường trường hợp hợp lý Vấn đề cần thiết cần xác định tiêu chuẩn phù hợp để định vị mạng lưới chu kỳ đo khác Trong tài liệu đề xuất phương pháp định vị lưới khống chế sở chu kỳ quan trắc theo nguyên tắc: " Tổng bình phương độ lệch tọa độ điểm khống chế ổn định nhỏ Nguyên tắc cụ thể hoá thuật toán định vị sau: Lưới định vị theo điểm khống chế ổn định Điều kiện thể cách lựa chọn ma trận ®Þnh vÞ C : Ci = Bi - Víi i điểm gốc ổn định (1) Ci = - Với điểm khác Trong Bi trận định vị điểm mốc i, xác định từ phép chun ®ỉi täa ®é Helmert 4: Y i Xi Bi = (2) -Xi Yi Tiªu chuẩn đánh giá độ ổn định điểm khống chế Điểm khống chế coi ổn định chênh lƯch täa ®é cđa ®iĨm ë chu kú ®ang xÐt so với chu kỳ đầu không vượt sai số giới hạn xác định độ chênh lệch đó, cụ thể là: |Qi| t MQi (4) Trong đó: - Qi giá trị chênh lệch tọa độ điểm i chu kú quan tr¾c ( chu kú n), xác định theo công thức: Qi =  (Xn-X1)2 +(Yn-Y1)2 - M Qi lµ sai sè độ lệch Qi, xác định từ kết bình sai lưới - t hệ số xác định tiêu chuẩn sai số giới hạn ( thông thường chọn t = 23) Các công thức (1) (3) có quan hệ ràng buộc, tương hỗ lẫn nhau: việc định vị ®­ỵc l­íi theo biĨu thøc (1) chØ cã thĨ thùc sau xác định điểm ổn định (kiểm tra theo (2)), ngược lại, sau định vị xong lưới đánh giá tính chất ổn định hệ thống điểm mốc Do triển khai tính toán đồng thời theo công thức (1) (3) mà thực tính riêng rẽ theo công thức, nên giải pháp hợp lý trường hợp thực tính toán nhích dần Trong tài liệu 1,2 đề xuất áp quy trình tính toán nhích dần sau: Bước 1: Trong chu kỳ đầu thực xử lý mạng khống chế theo phương pháp bình sai lưới tự (với hệ tọa đồ gần đứng t chän) B­íc 2: Trong chu kú ®ang xÐt (chu kỳ n), giả định tất điểm khống chế lưới ổn định, thực tính toán bình sai định vị lưới với điều kiện Ci = Bi (với vectơ tọa độ gần chọn tọa độ bình sai chu kỳ 1).Tính độ chuyển dịch Q tất điểm lưới áp dụng tiêu chuẩn (3) để xác định điểm ổn định Bước 3: Có thể xảy hai khả sau: - Nếu phát số điểm khống chế không ổn định ( theo tiêu chuẩn 3) loại điểm có độ chuyển dịch lớn khỏi tập hợp điểm khống chế quay l¹i thùc hiƯn viƯc kiĨm tra tõ b­íc - Nếu điểm khống chế lại ổn định việc kiểm tra dừng lại thực định vị lưới theo điểm khống chế ổn định Cũng cần phải nhấn mạnh rằng, tách lưới quan trắc chuyển dịch ngang thành hai bậc thực xử lý riêng biệt bậc lưới theo trình tự: bậc lưới khống chế xử lý theo phương pháp bình sai tự do, bậc lưới quan trắc bình sai lưới phụ thuộc Việc xử lý tách biệt làm cho lưới quan trắc bị tác động sai số số liệu gốc, để ý thực tế yêu cầu độ xác công tác quan trắc biến dạng công trình thường cao nên lưới khống chế sở lưới quan trắc thiết kế với độ xác gần tương đương Vì phương án phù hợp để xử lý lưới quan trắc biến dạng bình sai kết hợp hai bậc lưới ( lưới khống chế lưới quan trắc) mạng lưới tự Bình sai kết hợp tránh ảnh hưởng sai số số liệu gốc mà có tác dụng nâng cao độ xác toàn hệ thống lưới Cuối nêu lại tóm tắt quy trình bình sai lưới tự với định hướng để ứng dụng tính toán, xử lý lưới quan trắc chuyển dịch công trình sau: Coi tọa độ tất điểm lưới ẩn số, thành lập hệ phương trình số hiệu chỉnh tập hợp trị đo lưới A.x + L =V (4) Lập hệ phương trình chuẩn R.x + b =0 (5) ( R=AT.P.A ; b=AT.P.L ) X¸c lập điều kiện định vị lưới CT.x = Với ma trận định vị tính theo quy tắc: (6) Ci = Bi - Nếu i điểm khống chế ổn định (7) - Nếu i điểm không ổn định Tính ma trận giả nghịch đảo R~ = (R+CTP0C) - TTP0T (8) Tính vectơ nghiệm tọa độ bình sai x = -R~.b; X = X0 + x 6.Đánh giá độ xác lưới -Sai số trung phương đơn vị trọng số = VTPV n-k+d (9) (10) -Sai số đại lượng bình sai mF = PF (11) Để minh họa cho phương pháp phân tích độ ổn định hệ thống mốc khống chế quan trắc chuyển dịch công trình Thuỷ lợi- thuỷ điện, đưa ví dụ xử lý lưới khống chế công trình thực tế sản xuất (lưới khống chế thuỷ điện Thác Bà 3): Lưới khống chế lưới tam giác đo góc với đồ hình hình vẽ Lưới gồm ®iĨm, ®ã ®iĨm P lµ ®iĨm trung gian, ë chu kỳ lưới bình sai KC1 P dạng lưới tự do, số liệu tọa độ bình sai o chu kỳ1 đưa bảng 1, số liệu đo chu kỳ đưa bảng Bảng 1: Tọa độ bình sai chu kỳ KC5 TT §iĨm P KC5 KC4 KC3 KC2 KC1 X(m) 500.0041 224.6513 211.7495 134.8335 305.2339 500.0032 Y(m) 2359.9927 2620.5892 2428.9334 2174.6450 2072.0697 2000.0001  KC2 KC4 Bảng 2: Trị đo góc chu kú TT 10 11 Tªn gãc KC5 P KC4 KC4 P KC3 KC3 P KC2 KC2 P KC1 KC3 KC5 KC4 KC4 KC5 KC2 KC2 KC5 KC1 KC1 KC5 P P KC4 KC5 KC5 KC4 KC3 KC3 KC4 KC2 Giá trị góc 29 58 19.9 TT 12 40 21 41.1 13 29 00 43.8 14 34 04 36.1 15 07 32 11.0 16 12 12 31.7 17 15 34 09.9 18 22 39 01.2 19 99 35 57.6 20 167 01 19.3 21 Tªn gãc KC2 KC4 P KC2 KC3 P P KC3 KC4 KC4 KC3 KC5 KC1 KC2 P P KC2 KC5 KC5 KC2 KC4 KC4 KC2 KC3 P KC1 KC5 KC5 KC1 KC2 Giá trị góc 61 52’ 12.0” 57 57 26.5 46 15 34.8 05 26 31.6 76 13 43.6 42 26 05.4 06 19 21.0 44 16 26.2 23 55 36.5 45 46 03.3 31 30 31.1 Tiêu chuấn số độ lệch vị trí điểm giới hạn chọn =t.MQ= 3.0 mm Kết tính toán đưa bảng với bước lặp Lần lặp thứ chọn C=B với tất điểm khống chế (từ KC1 đến KC5), CP = (do P điểm trung gian) Kết định vị lần xác định điểm KC2 có độ lệch tọa độ lớn vượt giới hạn (3.0mm) Thực tính lặp lần với điều chỉnh CKC2 = 0, xác định độ lƯch cđa hƯ thèng ®iĨm, qua ®ã cã thĨ thÊy rõ: điểm mốc KC2 không ổn định (Q=6.7mm), điểm lại lưới ổn định (Q < 3.0mm) Bảng 3: Kết tính toán phân tích độ ổn định l­íi khèng chÕ Sè T T Tên độ lệch so với chu kỳ (mm) ®iĨm P KC5 KC4 KC3 KC2 KC1 C B B B B B Lặp lần QX QY 0.7 -0.6 -0.8 -1.5 0.8 0.5 -1.9 -0.7 1.0 4.5 0.9 -2.9 Q 1.0 1.7 1.0 2.0 4.6 3.1 C B B B B Lặp lần QX QY 0.1 0.7 -0.8 -1.5 1.1 1.2 -1.0 0.7 1.4 6.5 0.7 -0.4 Q 0.7 1.7 1.6 1.3 6.7 0.9 Kết luận: 1.Việc tính toán bình sai lưới khống chế sở quan trắc biến dạng công trình thực cách hiệu nhờ ứng dụng phương pháp bình sai lưới trắc địa tự 2.Trong trình tính toán cần đề điều kiện định vị phù hợp với dạng lưới Tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định mốc khống chế xác lập sở phân tích độ xác lưới đặc điểm kết cấu công trình Tài liệu tham khảo 1.Trần Khánh Bình sai lưới tự ứng dụng xử lý số liệu trắc địa công trình Tuyển tập công trình khoa học-ĐH Mỏ Địa chất, tập XXI,1996 2.Trần Khánh Nghiên cứu ứng dụng bình sai tự trắc địa công trình Luận án phã tiÕn sü khoa häc kü thuËt, Hµ néi –1996 Hoàng Xuân Thành,Trần Khánh Phân tích độ ổn định lưới khống chế sở công trình thuỷ điện Thác Bà giai đoạn 1982-1993 Tuyển tập công trình khoa học-ĐH Mỏ Địa chất, tập 32, 2001 4.Markuze Iu.I Thuật toán chương trình bình sai lưới trắc địa NXB Nhedra, Moskva-1989 Summary The Adjustment method for the fundamentalgeonetwork in monitoring horizontal movement hydraulic and hydro- electric power The report introduces adjustment method for the fundamental- geonetwork in monitoring horizontal movement hydraulic and hydro- electric power and determined procedure, formulars, that applying in this method Apart from it, the report gives analyse the stabilities of fundamental- horizontal geonetwork in hydro- electric power Thac Ba by the adjustments method of theory freegeonetwork The results have given the concrete stabilities for every points of the fundamental- geonetwork ... mốc khống chế quan trắc chuyển dịch công trình Thuỷ lợi- thuỷ điện, đưa vÝ dơ xư lý l­íi khèng chÕ cđa mét c«ng trình thực tế sản xuất (lưới khống chế thuỷ điện Thác Bà 3): Lưới khống chế lưới. .. bình sai lưới khống chế sở quan trắc biến dạng công trình thực cách hiệu nhờ ứng dụng phương pháp bình sai lưới trắc địa tự 2 .Trong trình tính toán cần đề điều kiện định vị phù hợp với dạng lưới. .. trắc biến dạng công trình thường cao nên lưới khống chế sở lưới quan trắc thiết kế với độ xác gần tương đương Vì phương án phù hợp để xử lý lưới quan trắc biến dạng bình sai kết hợp hai bậc lưới