Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới trong quan trắc biến dạng công trình thủy lợi thủy điện ở việt nam

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học Mỏ- §Þa chÊt *** - Nghiªn cøu øng dơng công nghệ quan trắc biến dạng công trình thuỷ lợi- thuỷ điện việt nam luận án tiến sĩ kỹ thuật Hà nội- 2007 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học Mỏ- Địa chất -*** Hoàng Xuân Thành Nghiên cứu ứng dụng công nghệ quan trắc biến dạng công trình thuỷ lợi- thuỷ điện việt nam Chuyên ngành: Trắc địa đại cơng Mà số: 2.16.01 luận án tiến sĩ kỹ thuật ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Khánh TS Nguyễn Quang Thắng Hà nội- 2007 LờI cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết đợc nêu luận án trung thực, cha đợc công bố công trình khác TC GI LUN N Hoàng Xuân Thành -2- mục lục Lời cam đoan Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục bảng Mở đầu Chơng 1- tổNG quan công tác quan trắc biến dạng công trình 1.1 Nguyên tắc thực quan trắc biến dạng công trình phơng pháp trắc địa 1.1.1 Khái niệm chung biến dạng công trình Nguyên lý quan trắc chuyển dịch ngang công trình 1.1.2 Yêu cầu độ xác chu kỳ quan trắc 1.1.3 1.2 Tổng quan phơng pháp quan trắc chuyển dịch ngang công trình 1.2.1 Quan trắc chuyển dịch phơng pháp đo đạc mặt đất 1.2.2 Quan trắc chuyển dịch phơng pháp chụp ảnh mặt đất 1.2.3 ứng dụng công nghệ GPS quan trắc chuyển dịch ngang 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu quan trắc chuyển dịch công trình thủy lợi- thủy điện 1.3.1 Tình hình nghiên cứu lý thuyết 1.3.2 Tình hình thực quan trắc số công trình điển hình Chơng 2- Nghiên cứu phơng pháp thành lập xử lý số liệu lới khống chế sở quan trắc chuyển dịch công trình Thủy lợi- Thủy điện 2.1 Hệ thống lới quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi- thủy điện 2.1.1 Nguyên tắc xây dùng l−íi khèng chÕ cë së quan tr¾c chun dịch công trình 2.1.2 Kết cấu phân bố mốc khống chế công trình thủy điện 2.1.3 Yêu cầu độ xác bậc lới 2.1.4 ớc tính độ xác lới khống chế sở 2.2 Khảo sát phơng pháp thành lập lới khống chế sở 2.2.1 Đặc điểm cấu trúc lới sở công trình thủy điện 2.2.2 Tơng quan sai số đo góc đo cạnh lới đo góc-cạnh 2.2.3 Đánh giá phơng pháp thành lập lới sở công trình 14 14 14 16 16 18 18 22 24 25 25 28 30 30 30 30 31 32 34 35 35 36 -3- thủy điện Hoà Bình 2.3 Đặc điểm tính toán xử lý số liệu lới khống chế sở 2.3.1 Mục đích, nhiệm vụ xử lý số liệu lới sở 2.3.2 Tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định mốc sở 2.3.3 Các phơng pháp xử lý số liệu lới khống chế 2.4 Giới thiệu tổng quan phơng pháp bình sai lới trắc địa tự 2.5 Phân tích lựa chọn phơng pháp xử lý số liệu lới sở 2.6 Đề xuất phơng án định vị lới khống chế sở 2.6.1 Phơng án định vị lới theo tọa độ cụm mốc 2.6.2 Phơng án định vị lới theo tọa độ nhóm mốc ổn định 2.6.3 Phơng án định vị lới theo tọa độ điểm ổn định Chơng 3- khảo sát số phơng pháp Quan trắc chuyển dịch công trình thủy lợi- thủy điện 3.1 Quan trắc chuyển dịch ngang phơng pháp giao hội 3.1.1 Phơng pháp đo đánh giá độ xác 3.1.2 So sánh độ xác phơng án lới giao hội 3.1.3 Giới thiệu máy toàn đạc điện tử xác cao 3.2 Quan trắc chuyển dịch công nghệ GPS……….…… 3.2.1 Giíi thiƯu tỉng quan vỊ c«ng nghƯ GPS…………………… Đo GPS tơng đối (Relative Positioning) 3.2.2 Các nguồn sai số chủ yếu đo GPS 3.2.3 Thành lập lới quan trắc công nghệ GPS 3.2.4 3.2.5 Phơng pháp ớc tính độ xác lới GPS 3.3 ớc tính độ xác lới quan trắc GPS cho công trình thuỷ điện Yaly 3.4 Phơng pháp hớng chuẩn quan trắc chuyển dịch công trình 3.4.1 Khái niệm hớng chuẩn 3.4.2 So sánh độ xác sơ đồ hớng chuẩn 3.5 Đề xuất biện pháp nâng cao độ xác sơ đồ giao chéo 3.6 ứng dụng máy toàn đạc điện tử đo hớng chuẩn 3.7 Tính toán xử lý số liệu đo hớng chuẩn 3.7.1 Mối quan hệ hình học phơng pháp hớng chuẩn 3.7.2 Tính toán bình sai lới hớng chuẩn 3.8 Vấn đề xây dựng lới khống chế sở hớng chuẩn 3.8.1 ảnh hởng sai số sè liƯu gèc ®Õn ®é lƯch h−íng cđa ®iĨm quan trắc 3.8.2 Xây dựng lới khống chế sở hớng chuẩn Chơng 4- Phân tích, đánh giá kết chun dÞch 37 40 40 40 41 42 48 49 50 51 53 55 55 55 57 59 59 59 62 63 66 68 70 73 73 74 75 78 82 82 83 83 83 85 -4- công trình thủy lợi- thủy điện 4.1 Tổng quan mô hình chuyển dịch công trình 4.2 Các tham số chuyển dÞch cơc bé 4.2.1 Chun dịch theo hớng trục tọa độ 4.2.2 Chuyển dịch theo hớng áp lực 4.3 Thành lập mô hình chuyển dịch không gian 4.3.1 Mô hình chuyển dịch công trình dạng thẳng 4.3.2 Mô hình chuyển dịch công trình mặt phẳng đứng Mô hình chuyển dịch công trình mặt phẳng ngang 4.3.3 4.3.4 ứng dụng thành lập mô hình chuyển dịch không gian công trình thuỷ điện Việt nam 4.4 Xác lập tiêu đánh giá mức độ biến dạng công trình 4.5 Mô hình chuyển dịch công trình theo thời gian 4.5.1 Mô hình hàm đa thức 4.5.2 Mô hình hàm tuần hoàn 4.5.3 ứng dụng mô hình chuyển dịch theo thời gian cho công trình thực tế 4.6 Đánh giá chuyển dịch công trình theo phơng pháp phân tích tơng quan 4.6.1 Phân tích tơng quan tuyến tính đơn 4.6.2 Phân tích tơng quan tuyến tính bội 4.6.3 ứng dụng hàm hồi quy phân tích đánh giá chuyển dịch công trình thuỷ lợi- thuỷ điện 4.6.4 Một số nhận xét ứng dụng phơng pháp phân tích tơng quan đánh giá chuyển dịch công trình Chơng 5- Xây dựng phần mềm xử lý số liệu quan trắc biến dạng công trình thực nghiệm 5.1 CÊu tróc phÇn mỊm xư lý sè liƯu quan trắc biến dạng công trình 5.2 Phân tích xử lý số liệu lới sở thuỷ điện Yaly 5.3 ThiÕt kÕ thùc nghiƯm l−íi quan tr¾c chun dịch tuyến đập dâng- thủy điện Tuyên Quang 5.3.1 Nhiệm vụ quan trắc chuyển dịch tuyến đập dâng thuỷ điện Tuyên Quang 5.3.2 Thiết kế lới khống chế sở 5.3.3 Thiết kế lới quan trắc Kết luận kiến nghị Danh mục công trình tác giả Tài liệu tham khảo 87 87 89 89 90 91 91 93 96 99 104 105 105 109 111 114 114 116 117 120 125 127 127 136 141 141 143 148 151 153 154 -5- Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Chuyển dịch công trình không gian Hình 1.2 Chuyển dịch công trình mặt phẳng Hình 1.3 Lới tam giác quan trắc chuyển dịch ngang Hình 1.4 Sơ đồ lới quan trắc theo phơng pháp đờng chuyền Hình 1.5 Sơ đồ giao hội hớng Hình 1.6 Xác định chuyển dịch ngang theo hớng chuẩn Hình 1.7 §Ëp thủ ®iƯn PleyKrong Hình 2.1 Kết cấu mốc khống chế sở Hình 2.2 Sơ đồ mạng lới sở quan trắc đập thủy điện Hình 2.3 Lới khống chế sở thuỷ điện Hoà Bình Hình 2.4 Sơ đồ tính toán Hình 2.5 Sơ ®å tÝnh to¸n Hình 2.6 Sơ đồ tính toán Hình 3.1 Đồ h×nh giao héi Hình 3.2 Sơ đồ lới quan trắc theo phơng pháp giao hội Hình 3.3 Hệ thèng GPS Hình 3.4 Sơ đồ lới quan trắc đập dâng thuỷ điện Yaly Hình 3.5 Khái niệm hớng chuẩn H×nh 3.6 BiĨu đồ so sánh sai số đo chuyển dịch sơ đồ Hình 3.7 Sơ đồ giao chéo theo phơng pháp kéo dài đờng đáy Hình 3.8 Sơ đồ l−íi quan tr¾c h−íng chn Hình 3.9 Biểu đồ sai số chuyển dịch sơ đồ giao chéo phơng án kéo dài cạnh đáy Hình 3.10 Đo cạnh hớng chuẩn Hình 3.11 Đo cạnh đồ phân đoạn Hình 3.12 Đo cạnh sơ đồ nhích dần giao chéo Hình 3.13 Biểu đồ so sánh sai số đo chuyển dịch theo sơ đồ Hình 3.14 Sơ đồ hớng chuẩn tổng quát 15 15 19 20 21 22 29 32 36 38 50 52 53 55 57 61 71 73 75 76 76 77 79 78 79 80 81 82 Hình 3.15 ảnh hởng dịch chuyển điểm gốc 84 85 Hình 3.16 Đồ hình lới tam gi¸c -6- Hình 3.17 Đồ hình hớng chuẩn Hình 4.1 Mô hình đối tợng quan trắc Hình 4.2 Tham số chuyển dịch ngang công trình Hình 4.3 Hớng áp lực H×nh 4.4 Tham sè chun dịch công trình dạng thẳng Hình 4.5 Mô hình chuyển dịch công trình mặt phẳng đứng Hình 4.6 Chuyển dịch hai hệ tọa độ Hình 4.7 Kết xây dựng mô hình Hình 4.8 Mô hình dạng thẳng Hình 4.9 Mô hình chuyển dịch mặt phẳng đứng Hình 4.10 Mô hình chuyển dịch mặt phẳng ngang Hình 4.11 Mô hình chuyển dịch theo hàm tuần hoàn Hình 4.12 Hàm hồi quy tuyến tính 85 88 89 90 91 94 96 100 100 102 103 114 123 Hình 5.1 Sơ đồ cấu trúc phần mềm HYdropowernet 128 Hình 5.2 Màn hình giao diện phần mềm HYdropowernet 129 130 131 132 133 134 135 136 137 141 142 145 146 148 148 149 Hình 5.3 Màn hình giao diện modul: Bình sai lới Hình 5.4 Sơ đồ khối chơng trình bình sai lới khống chế sở Hình 5.5 Màn hình giao diện modul: Xử lý số liệu hớng chuẩn Hình 5.6 Giao diện modul: Phân tích chuyển dịch công trình không gian Hình 5.7 Giao diện modul: Phân tích chuyển dịch công trình theo thời gian Hình 5.8 Giao diện modul Phân tích thống kê Hình 5.9 Lới sở quan trắc tuyến đập thủy điện Yaly Hình 5.10 Sơ đồ lới khống chế sở thủy điện Yaly Hình 5.11 Công trình thủy điện Tuyên Quang Hình 5.12 Sơ đồ tuyến đập phân bố mốc quan trắc Hình 5.13 Lới sở- Đồ hình tam giác Hình 5.14 Lới sở- Đồ hình hớng chuẩn Hình 5.15 Sơ đồ toàn hớng Hình 5.16 Sơ đồ phân đoạn Hình 5.17 Sơ đồ nhích dần -7- Danh mục bảng Bảng 1.1 Yêu cầu độ xác đo lún chuyển dịch ngang công trình Bảng 2.1 Yêu cầu độ xác cấp lới Bảng 2.2 Kết ớc tính độ xác lới sở thủy điện Hòa bình Bảng 3.1 Kết ớc tính lới quan trắc Bảng 3.2 Các loại máy toàn đạc điện tử xác cao Bảng 3.3 Kết ớc tính độ xác lới quan trắc Bảng 3.4 So sánh sơ đồ hớng chuẩn Bảng 3.5 Sai số trung phơng hoành độ theo sơ đồ giao chéo với phơng án kéo dài đờng đáy Bảng 3.6 Tơng quan độ xác hoành độ điểm theo hớng chuẩn Bảng 3.7 Sai số trung phơng hoành độ điểm theo sơ đồ phân đoạn đo cạnh Bảng 3.8 Độ xác hoành độ điểm theo sơ đồ nhích dần giao chéo Bảng 3.9 KÕt qu¶ −íc tÝnh l−íi khèng chÕ h−íng chn Bảng 4.1 Kết chuyển dịch điểm quan trắc Bảng 4.2 Kết chuyển dịch điểm quan trắc Bảng 4.3 Kết chuyển dịch ngang điểm quan trắc Bảng 4.4 Kết quan trắc điểm mốc M7 Bảng 4.5 Kết xây dựng mô hình Bảng 4.6 Kết quan trắc chuyển dịch điểm mốc M2 tuyến đập thủy điện Bảng 4.7 Bảng kết quan trắc Bảng 4.8 Kết quan trắc chuyển dịch điểm mốc M2 tuyến đập thủy điện Bảng 4.9 Kết quan trắc chuyển dịch điểm mốc M14 tuyến đập thủy điện Bảng 5.1 Kết tọa độ bình sai Bảng 5.2 Đánh giá độ lệch vị trí điểm Bảng 5.3 Kết tọa độ bình sai Bảng 5.4 Đánh giá độ lệch vị trí điểm Bảng 5.5 Kết tọa độ bình sai Bảng 5.6 Đánh giá độ lệch vị trí điểm Bảng 5.7 Bảng chênh lệch toạ độ phơng án định vị Bảng 5.8 Kết ớc tính lới sở (phơng án lới tam giác) Bảng 5.9 Kết ớc tính lới sở (phơng án lới hớng chuẩn) Bảng 5.10 Kết ớc tÝnh l−íi quan tr¾c h−íng chn 17 34 40 58 60 71 74 77 79 80 81 86 99 101 102 111 112 113 117 121 124 137 138 138 139 139 140 140 146 147 150 -8- Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần nhà nớc ta đ đầu t xây dựng nhiều công trình lớn, có quy mô đại phục vụ cho công công nghiệp hoá đại hoá đất nớc nh thuỷ điện Hòa Bình, Trị An, Tuyên Quang, Sông Hinh, Yaly, Sesan Các hạng mục công trình thuỷ lợi- thuỷ điện nh nhà máy thuỷ điện, đập chắn nớc, đập tràn, tuyến đờng ống thờng nằm đất yếu đặc biệt thờng xuyên chịu áp lực nớc phía Dới tác động áp lực nớc nhiều yếu tố khác với mức độ vững móng nên công trình bị biến dạng, độ biến dạng vợt giới hạn cho phép dẫn tới h hỏng gây đổ vỡ công trình Do công tác theo dõi quan trắc biến dạng loại công trình trọng điểm quan trọng Các kết quan trắc biến dạng cho phép đánh giá độ ổn định an toàn công trình giúp cho nhà quản lý đa quy trình vận hành hợp lý Các tổ hợp thuỷ lợi- thuỷ điện lớn công trình thuộc dạng có nguy gây thảm hoạ cao, nên công tác an toàn cho công trình đặc biệt đợc nhà nớc quan tâm Nhiệm vụ theo dõi biến dạng công trình mang tính cập nhật thờng xuyên với độ tin cậy cao Đây công việc đòi hỏi nhà trắc địa đa giải pháp từ khâu xây dựng lý thuyết nh áp dụng công nghệ thiết bị ứng dụng công nghệ thông tin để phân tích đa kết có độ xác cao phục vụ cho công tác đánh giá độ ổn định công trình.Việc ứng dụng công nghệ mới, tiến khoa học kỹ thuật phơng pháp xử lý số liệu đo đạc hợp lý góp phần nâng cao hiệu độ xác công tác quan trắc Quan trắc chuyển dịch ngang đập, cống, đờng ống áp lực công tác phức tạp đòi hỏi độ xác cao, lĩnh vực nhà - 143 - Sơ đồ mặt tuyến đập dâng (phần bê tông mặt) thủy điện Tuyên Quang đợc đa hình 5.12 Nhiệm vụ kỹ thuật công tác quan trắc Những yêu cầu kỹ thuật quan trắc chuyển dịch tuyến đập nh sau: - Số lợng mốc quan trắc: Tại đập bê tông mặt bố trí 18 mốc tuyến cơ, tuyến có mốc, đặt mặt cắt Trên hình 5.12 thể vị trí đặt tuyến mốc đỉnh đập, mốc đợc ký hiệu từ C-1 đến C-6 - Yêu cầu độ xác quan trắc: Do yêu cầu quan trắc hạng mục công trình có kết cấu bê tông nên điểm quan trắc đợc gắn mặt bê tông, yêu cầu độ xác điểm quan trắc đợc đặt cao Sai số chuyển dịch ngang theo hớng thẳng góc với tuyến đập không vợt 2mm - Chu kỳ quan trắc: Theo tiêu chuẩn quan trắc công trình thủy điện giai đoạn thi công chu kỳ quan trắc đợc thực tháng chu kỳ, giai đoạn vận hành thực quan trắc với tần suất th¸ng chu kú 5.3.2 ThiÕt kÕ l−íi khèng chÕ sở Xác định yêu cầu độ xác bậc lới Để tiến hành quan trắc chuyển dịch công trình cần phải xây dựng bậc lới: bậc lới khống chế sở bậc lới quan trắc Cơ sở để tính toán độ xác bậc lới quan trắc chuyển dịch công trình yêu cầu độ xác xác định chuyển dịch ngang (mQ 2mm) - Xác định sai số tọa độ tổng hợp: m X = mQ = 2mm (5.1) - 144 - - Xác định sai số c¸c bËc l−íi: Trong hƯ thèng l−íi cã n bËc với hệ số giảm độ xác bậc lới k sai số tổng hợp bậc lới mX (ở thủy điện Tuyên Quang đặt yêu cầu bảo đảm sai số theo hớng trục) sai số bậc lới thứ i đợc xác định theo c«ng thøc [43]: mi = m X k i −1 + k + + k (5.2) 2( n −1) §èi víi hƯ thèng l−íi cÊp (n = 2) chọn hệ số giảm độ xác k=2, tính đợc sai số tổng hợp sai số cấp lới + Sai số bËc l−íi khèng chÕ c¬ së: mKC = mX 1+ k = 2.0 1+ 2 = 0,9mm + Sai sè cđa bËc l−íi quan tr¾c: mQT = K m X 1+ K2 = × 2.0 + 22 = 1,8mm Tuyến đập thủy điện Tuyên Quang có dạng thẳng với yêu cầu cao độ xác nên cần áp dụng phơng pháp hớng chuẩn để thực quan trắc Vì vậy, đ xem xét phơng án thành lập lới khống chế sở với điểm khống chế đặt đầu tuyến đập để làm điểm gốc cho hớng chuẩn Hai phơng án đợc so sánh lới tam giác lới hớng chuẩn Phơng án 1: Lới tam giác đo góc- cạnh - Sơ đồ lới: Các điểm khống chế sở điểm đợc chọn làm gốc cho việc bố trí đo tính toán mạng lới quan trắc Ngoài yêu cầu chọn vị trí có điều kiện địa chất ổn định, nằm phạm vi tác động biến dạng công trình, điểm khống chế sở đợc chọn nơi có địa hình thuận lợi cho - 145 - việc đặt máy ngắm tới điểm kiểm tra Mốc khống chế sở đợc thiết kế theo dạng định tâm bắt buộc Đối với công trình thủy điện Tuyên Quang dự kiến bố trí mốc khống chế (hình 5.13), phân bố bờ trái phải, đó: hai mốc TG-1, TG-2 bố trí đầu tuyến đập d©ng, hai mèc TG-3, TG-4 bè trÝ ë bê lệch phía hạ lu đập Hình 5.13 Lới sở- Đồ hình tam giác Để bảo đảm độ xác cao công tác quan trắc, đồ hình lới khống chế đợc thiết kế dới dạng tứ giác trắc địa đo góc cạnh Dự kiến thi công cần phải sử dụng máy toàn đạc điện tử với ®é chÝnh x¸c cao nhÊt hiƯn cã ë ViƯt nam (độ xác đo góc khoảng 0.7-1.0", độ xác đo chiều - 146 - dài mS=1+1ppm) Các loại máy đáp ứng đợc tiêu chuẩn là: TC2002, TC2003 máy khác có tiêu kỹ thuật tơng đơng - Uớc tính độ xác lới: ớc tính độ xác lới khống chế sở đợc thực theo phơng pháp bình sai tự với tiêu độ xác đo dự kiến m=0,7", mS=(1+1ppm) Trong kÕt qu¶ −íc tÝnh (b¶ng 5.8), chóng ta chØ quan tâm đến sai số vị trí điểm theo hớng trục OX, hớng vuông góc với tuyến đập Kết cho thấy phơng án lới tam giác thỏa m n yêu cầu kỹ thuật Bảng 5.8 Kết ớc tính lới sở (phơng án lới tam giác) Số TT Tên điểm Tọa độ thiết kế Sai số vị trí ®iÓm Y(m) X(m) MY(mm) MX(mm) TG-1 74498,20 40223,00 0,86 0,93 TG-2 74498,20 41500,70 0,87 0,99 TG-3 73684,30 40153,70 0,83 0,95 TG-4 73500,00 41392,30 0,92 0,95 Phơng án 2: Lới hớng chuẩn Lới khống chế hớng chn gåm ®iĨm (ký hiƯu tõ HC-1 ®Õn HC-4) phân bố tuyến thẳng gần trùng với hàng điểm quan trắc đỉnh đập, (trong điểm HC-2 HC-3 trùng với vị trí điểm TG-1 TG-2 phơng án lới tam giác) Sơ đồ lới khống chế hớng chuẩn đợc thể hình 5.14 HC-1 HC-2 Hình 5.14 Lới sở- Đồ hình hớng chuẩn HC-3 HC-4 - 147 - Trong sơ đồ lới hớng chuẩn thực đặt máy tất điểm tiến hành đo hớng khoảng cách tới tất điểm khác, cụ thể là: - Tại điểm HC-1, định hớng đến HC-4, đo điểm HC-2, HC-3 - Tại điểm HC-2, định hớng đến HC-4, đo điểm HC-3 - Tại điểm HC-3, định hớng đến HC-1, đo điểm HC-2 - Tại điểm HC-4, định hớng đến HC-1, đo điểm HC-2, HC-3 Sai số đo cạnh mS =(1+1ppm), sai số đo góc chọn theo phơng án lần lợt với m =1,5" m =0,7" Kết ớc tính độ xác lới đợc đa bảng 5.9 Bảng 5.9 Kết ớc tính lới sở (phơng án lới hớng chuẩn) Số Tên TT điểm Sai số vị trí điểm Tọa độ thiết kế Phơng án: m =1,5" Y(m) X(m) MY(mm) Phơng án: m =0,7" MX(mm) MY(mm) MX(mm) HC-1 74498,20 40023,10 0,70 0,83 0,33 0,83 HC-2 74498,20 40223,00 0,81 0,80 0,38 0,80 HC-3 74498,20 41500,70 0,59 0,79 0,27 0,79 HC-4 74498,20 41647,20 0,52 0,81 0,24 0,81 So sánh kết ớc tính cho phơng án thành lập lới (chỉ so sánh sai số vị trí điểm theo trục OY nh yêu cÇu kü tht), cho phÐp rót nhËn xÐt: - Với tiêu độ xác đo m =0,7", mS =(1+1ppm), phơng án đạt yêu cầu kỹ thuật, phơng án hớng chuẩn có độ xác cao hẳn Nếu giảm độ xác đo góc xuống (m =1,5") phơng án hớng chuẩn đáp ứng đợc yêu cầu đặt - Nên lựa chọn thành lập lới khống chế theo phơng pháp hớng chuẩn u điểm cho phép đạt độ xác cao, phơng án sử dụng đợc tất điểm khống chế để tiến hành đo đạc bậc lới quan trắc - 148 - 5.3.3 ThiÕt kÕ l−íi quan tr¾c Do điểm quan trắc đợc bố trí theo tuyến thẳng (hình 5.11) nên trờng hợp phơng pháp hớng chuẩn phơng pháp quan trắc thuận tiện có độ xác cao [12] Chúng xem xét, so sánh sơ đồ đo theo phơng án là: sơ đồ toàn hớng, sơ đồ phân đoạn sơ đồ nhích dần Trong sơ đồ, độ lệch hớng điểm quan trắc đợc đo theo phơng pháp góc nhỏ Phơng án 1: Sơ đồ đo toàn hớng Trong sơ đồ toàn hớng, thực đo theo chiều về, máy đo đợc đặt lần lợt điểm khống chế HC-2, HC-3 xác định trực tiếp độ lệch hớng điểm quan trắc (từ C-1 đến C-6) so với hớng chuẩn gèc HC2HC3 (h×nh 5.15) C-6 C-3 Ο ∆ HC-2 Ο C-2 Ο Ο Ο C-5 Ο C-4 C-1 ∆ HC-3 Hình 5.15 Sơ đồ toàn hớng Phơng án 2: Sơ đồ phân đoạn Trong sơ đồ phân đoạn, chọn ®iĨm C-6 lµ ®iĨm nót trung gian vµ ®o ®é lệch hớng điểm so với hớng chuẩn gốc HC2- HC3 TiÕp theo, lËp h−íng chn phơ HC3- C6 xác định độ lệch hớng điểm từ C1 đến C5 so với hớng chuẩn phụ (hình 5.16) C-6 C-3 Ο ∆ HC-2 Ο C-2 Ο Ο Ο C-5 C-4 C-1 Hình 5.16 Sơ đồ phân đoạn HC-3 - 149 - Phơng án 3: Sơ đồ nhích dần Đối với sơ đồ nhích dần, theo chiều đo đi, máy đợc đặt lần lợt điểm HC3, C1, C2, C3, C4, C5 định hớng ®Õn ®iĨm HC2 ®Ĩ ®o ®é lƯch h−íng cđa c¸c điểm sát với trạm máy (hình 5.17.a) Chiều đo đợc thực theo trình tự ngợc lại (hình 5.17.b) C-6 C-3 Ο ∆ HC-2 Ο Ο C-5 C-2 Ο C-4 C-1 HC-3 a) Đo C-6 C-3 Ο ∆ HC-2 Ο Ο b) §o vỊ C-5 C-2 Ο Ο Ο C-4 ∆ HC-3 C-1 H×nh 5.17 Sơ đồ nhích dần ớc tính độ xác đợc thực cho loại sơ đồ lới đ nêu với tiêu độ xác đo góc (độ lệch hớng đợc xác định theo phơng pháp góc nhỏ) m =1,0", riêng với sơ đồ nhích dần có thực thêm phơng án ớc tính với m =1,5" Kết tính độ xác cho sơ đồ hớng chuẩn đợc đa bảng 5.10 Phân tích kết ớc tính cho phép đa nhận xét: - Phơng án lập lới theo sơ đồ toàn hớng sơ đồ phân đoạn không đáp ứng đợc độ xác theo yêu cầu nhiệm vụ kỹ thuật (sai số đô lệch hớng lớn điểm C-6 2,97mm, lớn nhiều so với 1,8mm tính đợc từ yêu cầu nhiệm vụ) - Phơng án thành lập lới theo sơ đồ nhích dần, trờng hợp - 150 - đo góc nhỏ với sai số 1,0" 1,5" thỏa m n yêu cầu độ xác đặt Vì vậy, phơng án đợc đề xuất sử dụng thực tế Bảng 5.10 Kết ớc tính lới quan trắc hớng chuẩn Số Tên Sơ đồ Sơ đồ Sơ đồ nhích dần TT điểm toàn hớng phân đoạn m =1,0" mβ =1,5" MQ(mm) MQ(mm) MQ(mm) MQ(mm) C-1 0,75 1,03 0,55 0,82 C-2 1,04 1,39 0,64 0,96 C-3 1,57 1,89 0,80 1,21 C-4 2,04 2,21 0,94 1,41 C-5 2,42 2,48 1,05 1,57 C-6 2,97 2,97 1,22 1,82 - 151 - kết luận kiến nghị Kết luận Từ nghiên cứu, khảo sát phân tÝch vỊ néi dung lý thut vµ øng dơng thùc tiễn công tác quan trắc biến dạng công trình luận án tác giả đ đến số kÕt ln sau: Qua lý thut vµ thùc nghiƯm luận án đ khẳng định phơng pháp phù hợp để thành lập lới khống chế lới sở công tác quan trắc biến dạng công trình Thuỷ lợi- thuỷ điện lới khống chế đo góc- cạnh Qua khảo sát nghiên cứu khẳng định xử lý số liệu lới nên sử dụng phơng pháp bình sai lới tự phù hợp Trong luận án đ đề xuất số phơng pháp định vị lới để áp dụng bình sai loại lới quan trắc Trong luận án đ khảo sát so sánh số phơng pháp thành lập lới quan trắc chuyển dịch ngang công trình với ứng dụng công nghệ Đối với phơng pháp hớng chuẩn đ đa số biện pháp nhằm nâng cao hiệu ứng dụng phơng pháp quan trắc chuyển dịch ngang công trình thuỷ lợi- thuỷ điện là: hình thức xây dựng lới khống chế, cải tiến nâng cao độ xác sơ đồ giao chéo, việc đo chiều dài cạnh hớng chuẩn Những đề xuất nêu giúp phơng pháp hớng chuẩn đợc ứng dụng thực tế sản xuất cách linh hoạt hiệu Để phân tích, đánh giá dự báo mức độ biến dạng công trình luận án đ phát triển đề xuất xây dựng thuật toán thành lập ba loại mô hình chuyển dịch gồm mô hình chuyển dịch không gian, mô hình chuyển dịch theo thời gian mô hình thống kê Khái quát ba dạng mô hình cho phép đánh giá chuyển dịch công trình cách tổng quan toàn diện Trong trình nghiên cứu tác giả đ xây dựng đợc phần mềm HYDROPOWERNET nhằm trợ giúp trình phân tích, tính toán Việc - 152 - ứng dụng công nghệ lập trình cho phép giải vấn đề nội nghiệp cách nhanh chóng với kết xác với độ tin cậy cao Các thực nghiệm, thiết kế tÝnh to¸n xư lý sè liƯu ln ¸n cho số công trình thuỷ điện Việt nam đ chứng tỏ tính đắn đề xuất lý thuyết đ nêu luận án phần chứng tỏ đề xuất ứng dụng cho thực tế quan trắc chuyển dịch công trình thuỷ lợi- thuỷ điện Việt nam kiến nghị Quan trắc biến dạng công trình công tác trắc địa đòi hỏi độ xác cao, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến cần thiết Hiện chuyên ngành cha có tiêu chuẩn pháp quy cho công tác này, kiến nghị quan chức sớm ban hành quy trình, quy phạm để đáp ứng nhu cầu thực tế Cần có phối hợp khảo sát đánh giá nhà chuyên môn lĩnh vực trắc địa, thiết kế kỹ thuật quản lý công trình khả ứng dụng phơng pháp quan trắc nhằm xác định quy trình đo đạc, xử lý số liệu hợp lý cho dạng công trình thuỷ lợi- thuỷ điện Để phân tích đánh giá độ an toàn công trình cách toàn diện kết quan trắc biến dạng trắc địa cần quan trắc số liệu yếu tố có liên quan, ảnh hởng đến biến dạng công trình Việc cần có phối hợp chuyên gia nhiều ngành công tác đánh giá xử lý biến dạng công trình - 153 - Danh mục công trình tác giả Hoàng Xuân Thành (5/2001), Phân tích độ ổn định lới khống chế sở quan trắc chuyển dịch ngang công trình Thuỷ điện Thác bà giai đoạn 19821993, Tuyển tập công trình khoa học- Trờng Đại học Mỏ- Địa chất, tập 32, tr 140- 143 Trần Khánh, Hoàng Xuân Thành (2/2004), Phơng pháp bình sai lới khống chế sở quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi- thủy điện, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng- Trờng Đại học Thủy lợi, số 4, tr 46- 49 Hoàng Xuân Thành (9/2004), Nghiên cứu lựa chọn hệ toạ độ công tác quan trắc biến dạng công trình thủy lợi- thủy điện, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng- Trờng Đại học Thủy lợi, số 6, tr 41- 44 Hoàng Xuân Thành, Trần Khánh (11/2004), Phân tích độ ổn định điểm khống chế hớng chuẩn, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học lần thứ 16Trờng Đại học Mỏ Địa chất, 4, Trắc địa- Địa chính- Bản đồ, tr 54-59 Hoàng Xuân Thành (11/2004), Những đặc điểm chủ yếu công tác quan trắc biến dạng công trình thủy lợi- thủy điện, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng- Trờng Đại học Thủy lợi, số7, tr 97- 101 Hoàng Xuân Thành (3/2006), Quan trắc chuyển dịch công trình thủy lợi- thủy điện theo góc kế tới điểm xa, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng- Trờng Đại học Thủy lợi, số 12, tr 41- 43 Hoàng Xuân Thành, Trần Khánh (6/2006), Phơng pháp thành lập mô hình chuyển dịch ngang công trình thuỷ lợi- thuỷ điện theo thời gian, Tuyển tập công trình khoa học Mỏ- Địa chất-, Trờng Đại học Mỏ- Địa chất, Chuyên đề kỷ niệm 40 năm thành lập khoa Trắc địa, tr 106- 110 Hoàng Xuân Thành (6/2006), Đánh giá chuyển dịch công trình theo phơng pháp phân tích thống kê, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng- Trờng Đại học Thủy lợi, số 13, tr 54- 57 - 154 - Tài liệu tham khảo Hoàng Ngọc Hà, Trơng Quang Hiếu (1999), Cơ sở toán học xử lý số liệu trắc địa, Nxb Giao thông vận tải, Hà nội Hoàng Ngọc Hà (2001), Tính toán trắc địa sở liệu, Nxb Giáo dục, Hà nội Phan Văn Hiến (1997), Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình, Trờng đại học Mỏ- Địa chất, Hà nội Vũ Hồi (1987), Nghiên cứu biện pháp nhằm nâng cao độ xác xác định biến dạng công trình phơng pháp chụp ảnh lập thể mặt đất thuật toán thích hợp, Luận án PTS khoa học, Trờng đại học Mỏ - Địa chất, Hà nội Trần Khánh (1991), Quy trình công nghệ quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình, Báo cáo đề tài nhánh đề tài cấp nhà nớc 46A-05-01 Trần Khánh (2003), Nghiên cứu quy trình công nghệ công tác quan trắc biến dạng công trình thuỷ điện, Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp (Bộ Giáo dục Đào tạo), M số B2000-36-14, 5/2003 Trần Khánh, Hoàng Xuân Thành (2004), Phơng pháp bình sai lới sở quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi- thủy điện, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng (Số 4, 02-2004), Đại học Thủy lợi Phạm Hoàng Lân (1997), Công nghệ GPS, Trờng đại học Mỏ- Địa chất Hoàng Xuân Thành (1993), Báo cáo công tác đo xử lý số liệu lới khống chế quan trắc chuyển dịch công trình thuỷ điện Hoà Bình, Hà nội 10 Hoàng Xuân Thành (2004), Nghiên cứu lựa chọn hệ tọa độ công tác quan trắc biến dạng công trình thủy lợi- thủy điện, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng, ( Số 6- 9/2004), Đại học Thủy lợi 11 Hoàng Xuân Thành (2004), Những đặc điểm chủ yếu công tác quan trắc biến dạng công trình thủy lợi- thủy điện, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng, (Số 7- 11/2004), Đại học Thủy lợi - 155 - 12 Hoàng Xuân Thành, Trần Khánh (2004), Phân tích độ ổn định điểm khống chế hớng chuẩn, Báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ 16 Trờng Đại học Mỏ- Địa chất, Hà nội 13 Hoàng Xuân Thành, Trần Khánh (2006), Phơng pháp thành lập mô hình chuyển dịch ngang công trình thuỷ lợi- thuỷ điện theo thời gian, Tuyển tập công trình khoa học Mỏ- Địa chất, số chuyên trắc địa 5-2006, Đại học MỏĐịa chất 14 Hoàng Xuân Thành (2006), Đánh giá chuyển dịch công trình theo phơng pháp phân tích thống kê, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi & Môi trờng, (Số 13- 6/2006), Đại học Thủy lợi 15 Nguyễn Cao Văn, Trần Thái Ninh (2005), Lý thuyết xác suất thống kê toán, Nxb Thống kê, Hà nội 16 US Army Corps of engineers (2001), Analyis and assesment of results from periodic monitoring survey of hydraulic structures 17 US Army Corps of engineers (2002), Structural Deformation Surveying 18 Ancold (1994), Guidelines for Dam Instrumentation and Monitoring Systems, Australian National Committee on Large Dams 19 Anderson T W (1996), The staticstical analys of time- series, John Wiley and Sons, Inc New York- London- Sydney- Toronto 20 Behr J., K Hudnut and N King (2004), Monitoring structural deformation at Pacoima dam, California, using continuous GPS, Proc of ION-GPS98, September 15-18, Nashville TN, USA, pp 59-68 21 Chrzanowski A., Bastin B (2001), An automated andintegrated monitoring scheme for Diamond Valley Lake in California, Proceedings of the 10th FIG International Symposium on Deformation Measurements, Orange, California, March 19-22, pp K1- K23 22 Jacobs, O L R (1993), Introduction to control Theory, 2nd Edition, Oxford University Press 23 Jia M., M Tsakiri and M Stewart (1999), Mitigating multipath error - 156 - using semiparametric models for high precision positioning, Proc IUGG99, July, Birmingham, UK G1/W/28-A3 24 Jo o Casaca (2002), The Geodetic Surveying Methoths in the Monitoring of Large Dams in Portugal, FIG XXII international congress, Washington, D.C USA April 19- 26 2002 25 Joel Van Cranenbroeck (2004), Networking Motorized Total Stations and GPS Receivers for Deformation measurements, FIG working Week, Athens, Greece 26 Kaplan, E (ed) (1996), Understanding GPS Principles and Applications, Artech House 27 Kubacek L (1988), Foundations of Estimation Theory, Elservier; Amsterdam- Oxford- New York- Belin- Heidelberg 28 Mierelo J van (1978) A Testing Procedure for Analysing Geodetic Deformation Measurements, New York 29 Pretorius C J (2001), The extensive geodetic system used for the monitoring of a 185 metre high arch dam in Southern Africa, The 10th FIG International Symposium on Deformation Measurments, Orange, California, USA 30 Stella I Pytharouli, Villy Kotogianni (2004), Analysis of the Geodetic Monitoring Record of the Ladhon Dam, Greece, FIG Working Week 2004 31 Skourtic C Et al (2004), Long- term Geodetic Monitorng of two dam in Western Greece, www.Fig.net/nottingham/proc/ts_05_1_skowtus_etal.pdf 32 Stewart, M., M Tsakiri and B Duckrell (1999), Dam deformation monitoring with episodic GPS Proc 6th South East Asian Surveyors Congress, 1-6 November 33 Wilson S (1973), Deformation of Earth and Rockfill Dams, In Embankment-Dam Engineering, Casagrande Volume, R Hirchfeld & S Poulos (eds) John Wiley & Sons 34 Xiaopeng Li (1999), Photogrammetric investigation into Low- resolition Digital Camera Systems, The University of New Brunswick- Canada - 157 - 35 Zellner A (1980), An introduction to Bayesian inference in econometrics, John Wiley and Sons, Inc New York- London- Sydney- Toronto 36 Большаков В Д., Гайдaев П А., (1977), Теория математической обработки геодезических измерений, изд-во “Недра”, Москва 37 Боярский А Ю (1994), Теоретические иследования по статистике изд-во “Стастика”, Москва 38 Гайдaев П А (1977), Математическая обработка геодезических сетей, изд-во “Недра”, Москва 39 Зайцев А К и др (1991), Геодезические методы исследования деформаций сооружения, изд-во “недра”, Москва 40 Маркузе Ю И (1989), Алгoритмы для уравнивания геодезических сетей на ЭВМ, изд-во “недра”, Москва 41 Михелев Д Ш и др (1977), Геодезические измерения при изучении деформаций крупных инженерных сооружений, изд-во “недра”, Москва 42 Михелев Д Ш и др (2004), Инженерная Геодезия, 4-е издание, изд- во “ACADEMA”, Москва 43 Новак В Е и др (1981), Прикладная Геодезия, изд-во “недра”, Москва 44 Пискунов М Е и др (1980) Методика геодезических наблюдений за деформациям сооружений, изд-во “недра”, Москва 45 Сергеев Г А., Янутш Д А (1983), Статистические методы иследования природных объектов, изд-во “Гидрометео”, Ленинград 46 Смирнов Н В., Белугин Д А (1969), Теория вероятностей и математическая статистика в приложении к геодезии, изд-во “Статистика”, Москва 47 Чертыкин Е М (1991), Стастические методы прогнозирования, изд-во “Статистика”, Москва ... thực quan trắc biến dạng công trình phơng pháp trắc địa Nêu số đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu lý thuyết thực tế quan trắc biến dạng công trình thủy lợi- thủy điện nớc Chơng có tiêu đề: Nghiên. .. khống chế sở quan trắc chuyển dịch công trình Thủy lợi- Thủy điện 2.1 Hệ thống lới quan trắc chuyển dịch ngang công trình thủy lợi- thủy điện 2.1.1 Nguyên tắc xây dựng lới khống chế sở quan trắc chuyển... bảng Mở đầu Chơng 1- tổNG quan công tác quan trắc biến dạng công trình 1.1 Nguyên tắc thực quan trắc biến dạng công trình phơng pháp trắc địa 1.1.1 Khái niệm chung biến dạng công trình