Khảo sát phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang các tuyến đập thủy lợi thủy điện dạng thẳng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN MẠNH KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÁC TUYẾN ĐẬP THỦY LỢI THY IN DNG THNG luận văn thạc sĩ kỹ thuËt HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN MẠNH KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÁC TUYẾN ĐẬP THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN DẠNG THẲNG Ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ Mã số : 60 52 05 03 luận văn thạc sĩ kỹ thuËt Ng−êi h−íng dÉn khoa häc PGS TS TRẦN KHÁNH HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Mạnh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH 11 1.1 KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH 11 1.1.1 Định nghĩa .11 1.1.2 Nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng cơng trình thuỷ điện 11 1.1.3 Mục đích nhiệm vụ quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình .12 1.2 U CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ CHU KỲ QUAN TRẮC 13 1.2.1 Yêu cầu độ xác quan trắc .13 1.2.2 Chu kỳ quan trắc 14 1.3 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ LƯỚI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CƠNG TRÌNH .15 1.4 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CƠNG TRÌNH .17 1.4.1 Phương pháp tam giác .18 1.4.2 Phương pháp đường chuyền 19 1.4.3 Phương pháp giao hội 20 1.4.4 Phương pháp hướng chuẩn 20 Chương KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG CHUẨN TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THẲNG .22 2.1 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HƯỚNG CHUẨN .22 2.1.1 Hướng chuẩn độ lệch hướng .22 2.1.2 Phương pháp thành lập hướng chuẩn 23 2.1.3 Các phương pháp đo độ lệch hướng 23 2.1.4 Xác định chuyển dịch ngang phương pháp hướng chuẩn .25 2.2 KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC CÁC SƠ ĐỒ HƯỚNG CHUẨN .26 2.2.1 So sánh độ xác sơ đồ hướng chuẩn 26 2.2.2 Đề xuất nâng cao độ xác sơ đồ giao chéo 27 2.3 KHẢO SÁT TÁC DỤNG CỦA ĐO CHIỀU DÀI CẠNH TRONG HƯỚNG CHUẨN .30 2.3.1 Đo cạnh sơ đồ toàn hướng 30 2.3.2 Đo cạnh sơ đồ phân đoạn .32 2.3.3 Đo cạnh sơ đồ nhích dần sơ đồ giao chéo 33 2.4.XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRONG ĐO HƯỚNG CHUẨN 34 2.4.1 Đồ hình tam giác 34 2.4.2 Đồ hình hướng chuẩn .35 2.5 PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ẢNH HƯỞNG CỦA SAI SỐ SỐ LIỆU GỐC ĐẾN KẾT QUẢ ĐO HƯỚNG CHUẨN 36 2.5.1.Ảnh hưởng chuyển dịch điểm gốc đến độ lệch hướng điểm quan trắc 36 2.5.2 Ảnh hưởng sai số số liệu gốc đến độ xác xác định độ lệch hướng 37 Chương TÍNH TỐN XỬ LÝ SỐ LIỆU HƯỚNG CHUẨN .39 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI GIÁN TIẾP 39 3.1.1 Chọn ẩn số .39 3.1.2 Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh cho trị đo 39 3.1.3 Lập hệ phương trình chuẩn 39 3.1.4 Giải hệ phương trình chuẩn 40 3.1.5 Đánh giá độ xác 40 3.2 BÌNH SAI LƯỚI QUAN TRẮC HƯỚNG CHUẨN 41 3.2.1 Chọn ẩn số 41 3.2.2 Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh dạng tổng quát 42 3.2.3 Lập hệ phương trình chuẩn 43 3.2.4 Giải hệ phương trình chuẩn 44 3.2.5 Đánh giá độ xác 44 3.3 XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI CƠ SỞ THEO PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI TỰ DO 45 3.3.1 Khái niệm lưới trắc địa tự 45 3.3.2 Xử lý số liệu lưới sở theo phương pháp bình sai tự .46 3.4 QUY TRÌNH TÍNH TỐN XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI CƠ SỞ 49 3.5.TÍNH TỐN THAM SỐ CHUYỂN DỊCH CƠNG TRÌNH DẠNG THẲNG 51 3.5.1 Tính chuyển dịch điểm quan trắc 51 3.5.2 Tính chuyển dịch theo phương pháp đường thẳng xác suất 52 Chương THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN PLEIKRONG 56 4.1 NHIỆM VỤ KỸ THUẬT QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN PLEIKRONG .56 4.1.1 Giới thiệu chung cơng trình 56 4.1.2 Nhiệm vụ kỹ thuật công tác quan trắc .57 4.2 THIẾT KẾ LƯỚI QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TUYẾN ĐẬP THỦY ĐIỆN PLEIKRONG 59 4.2.1 Xác định yêu cầu độ xác bậc lưới 59 4.2.2 Thiết kế lưới sở 60 4.2.3 Thiết kế lưới quan trắc 60 4.3 XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC 64 4.4 TÍNH TỐN THAM SỐ CHUYỂN DỊCH CƠNG TRÌNH 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .70 PHỤ LỤC 71 DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Nội dung Trang Bảng 1.1 Yêu cầu độ xác đo lún chuyển dịch ngang cơng trình 14 Bảng 1.2 u cầu độ xác cấp lưới 17 Bảng 2.1 So sánh độ xác sơ đồ hướng chuẩn 27 Bảng 2.2 Trình tự đo ngắm sơ đồ giao chéo truyền thống cải tiến 29 Bảng 2.3 Kết ước tính độ xác sơ đồ giao chéo 29 Bảng 2.4 Tương quan độ xác hồnh độ điểm theo hướng chuẩn 31 Bảng 2.5 Sai số trung phương hoành độ điểm theo sơ đồ phân đoạn đo cạnh 33 Bảng 2.6 Độ xác xác định hồnh độ điểm theo sơ đồ nhích dần giao chéo 34 Bảng 2.7 Kết ước tính lưới khống chế hướng chuẩn 35 10 Bảng 4.1 Toạ độ điểm gốc 62 11 Bảng 4.2 Toạ độ điểm quan trắc 62 12 Bảng 4.3 Kết ước tính lưới quan trắc hướng chuẩn 63 13 Bảng 4.4 14 Bảng 4.5 15 Bảng 4.6 Thành đo độ lệch hướng lưới quan trắc tuyến đập thuỷ điện PleiKrong theo sơ đồ đo tồn hướng Kết tính tốn chuyển dịch tuyến đập chu kỳ so với chu kỳ Kết tính tốn chuyển dịch tuyến đập chu kỳ so với chu kỳ 65 66 66 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Tên hình vẽ Nội dung Trang Hình 1.1 Lưới tam giác quan trắc chuyển dịch ngang 18 Hình 1.2 Sơ đồ lưới quan trắc phương pháp đa giác 19 Hình 1.3 Sơ đồ giao hội hướng 20 Hình 2.1 Khái niệm hướng chuẩn 22 Hình 2.2 Đo độ lệch hướng 23 Hình 2.3 Bảng ngắm di động 24 Hình 2.4 Độ lệch hướng bảng ngắm di động 24 Hình 2.5 Xác định chuyển dịch ngang theo hướng chuẩn 26 10 Hình 2.6 Sơ đồ giao truyền thống 28 Hình 2.7 Sơ đồ giao chéo cải tiến 28 11 Hình 2.8 Đo cạnh hướng chuẩn 30 12 Hình 2.9 Sơ đồ phân bố điểm hướng chuẩn hướng chuẩn 31 13 Hình 2.10 Đo cạnh sơ đồ phân đoạn 32 14 Hình 2.11 Đo cạnh sơ đồ nhích dần giao chéo 33 15 Hình 2.12 Đồ hình tam giác góc - cạnh 35 16 Hình 2.13 Đồ hình hướng chuẩn 35 17 Hình 2.14 Ảnh hưởng chuyển dịch điểm gốc 36 18 Hình 3.1 Sơ đồ đo hướng chuẩn 41 19 Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn C chọn theo cách 50 20 Hình 3.3 Sơ đồ tính tốn chọn C theo cách 51 21 Hình 3.4 Tham số chuyển dịch cơng trình dạng thẳng 52 22 Hình 4.1 Cơng trình thuỷ điện PleiKrong 56 23 Hình 4.2 Tuyến đập thủy điện PleiKrong 57 24 Hình 4.3 Sơ đồ phân bố mốc quan trắc 58 25 Hình 4.4 Mốc quan trắc 58 26 Hình 4.5 Sơ đồ lưới khống chế sở 60 27 Hình 4.6 Đồ hình hướng chuẩn quan trắc tuyến đập thủy điện PleiKrong 28 Hình 4.7 Đơ thị chuyển dịch 60 67 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ xã hội, cơng trình xây dựng dân dụng- công nghiệp, thuỷ lợi- thuỷ điện triển khai xây dựng với số lượng tăng nhanh quy mơ ngày lớn dần Trong q trình thi cơng xây dựng vào vận hành cơng trình nhiệm vụ việc quan trắc, xử lý số liệu chuyển dịch biến dạng nói chung chuyển dịch ngang nói riêng cơng việc cấp thiết, liên tục Địi hỏi ngày nâng cao q trình đo đạc xử lý số liệu, phải đáp ứng yêu cầu độ xác cần thiết Một giải pháp cho việc quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình dạng thẳng (đập thuỷ lợi- thuỷ điện, cơng trình cầu ) sử dụng phương pháp hướng chuẩn Phương pháp hướng chuẩn thuận lợi q trình tổ chức đo đạc, tính tốn xử lý số liệu lại dễ dàng đạt độ xác cao Tuy nhiên, phương pháp hướng chuẩn có nhược điểm xác định thành phần chuyển dịch theo hướng vng góc với trục OX (hướng vng góc với áp lực) Để nâng cao độ xác phương pháp hướng chuẩn, tác giả luận văn có số kiến nghị bổ sung trị đo cạnh quan trắc hướng chuẩn, kéo dài đường đáy sơ đồ giao chéo, bình sai số liệu hướng chuẩn theo phương pháp chặt chẽ Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu sở lý thuyết số giải pháp để ứng dụng phương pháp hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình thủy điện; Xác định số biện pháp nâng cao hiệu phương pháp hướng chuẩn; Kết đề tài áp dụng vào thực tế sản xuất, góp phần nâng ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN VĂN MẠNH KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CÁC TUYẾN ĐẬP THỦY LỢI – THỦY ĐIỆN DẠNG THẲNG Ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ Mã số : 60 52 05 03 luận... 9.0 1.4 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG CƠNG TRÌNH Hiện thực tế sản xuất có nhiều phương quan trắc chuyển dịch cơng trình phương pháp đo đạc mặt đất, phương pháp chụp ảnh,... pháp giao hội Phương pháp giao hội hướng thường áp dụng phổ biến để quan trắc chuyển dịch ngang cho cơng trình thuỷ lợi- thuỷ điện, tuyến tràn xả lũ, tuyến đập vòm… Để quan trắc theo phương pháp