Phân tích khả năng ứng dụng của phương pháp martuszewicz trong đánh giá độ ổn định các mốc đo lún công trình

Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông Phụ lục Trang Lời nói đầu Chương I: Tổng quan tượng lún công tác xây dựng lưới khống chế đo lún 1.1.Tỉng quan vỊ hiƯn t­ỵng lún công trình 1.2 Lưới khống chế đo lún công trình 1.3 Mèc khèng chÕ 1.4 Mèc lón (Mèc quan tr¾c 1.5 Công tác đo đạc 1.6 Bình sai lưới khống chế độ cao Ch­¬ng II: xác định độ ổn định điểm độ cao lưới đo lún công trình 2.1 Tỉng quan vỊ nghiªn cøu tÝnh ỉn định độ cao điểm 2.2 Các phương pháp xác định độ ổn định điểm độ cao 2.3 Phương pháp Martuszewicz 2.4 Tham số lún phương pháp xác định tham số lún Chương III: TÝnh to¸n thùc nghiƯm 3.1 Mô tả thực nghiệm 3.2 TÝnh to¸n thùc nghiƯm 3.3 Khảo sát tính ổn định mốc độ cao 3.4 TÝnh to¸n thùc nghiƯm 3.5 Kh¶o sát tính ổn định mốc độ cao KÕt luËn Tµi liƯu tham kh¶o SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông Lời nói đầu Để công trình có chất lượng tốt đạt kết cao công tác trắc địa có vai trò quan trọng kể từ khảo sát thiết kế, thi công đến công trình vào vận hành ổn định Trong việc nghiên cứu biến dạng thẳng đứng công trình công đoạn thiếu đòi hỏi độ xác cao Trong thực tế có nhiều phương pháp đánh giá độ ổn định mốc đo lún công trình, em thấy phương pháp Martuszewicz có nhiều ưu điểm ứng dụng rộng rÃi, em nhận đề tài: Phân tích khả ứng dụng phương pháp Martuszewicz đánh giá độ ổn định mốc đo lún công trình Nội dung đề tài chia làm ba chương: Lời nói đầu Chương I: Tổng quát tượng lún công tác xây dựng lưới khống chế độ lún Chương II: Xác định độ ổn định điểm độ cao lưới đo lún công trình Chương IV: Tính toán thực nghiƯm KÕt ln Víi sù h­íng dÉn tËn t×nh cđa thầy giáo PGS.TS Trương Quang Hiếu, cố gắng thân, sau thời gian em đà hoàn thành đồ án Do thời gian kinh nghiệm thực tế hạn chế nên đồ án tránh khỏi thiếu sót nội dung thuật ngữ khoa học Em mong góp ý thầy cô bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng năm 2008 Sinh viên thực hiện: Thân Văn Sâm SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông Chương I Tổng quan tượng lún công tác xây dựng Lưới khống chế đo lún 1.1 tổng quan tượng lún công trình 1.1.1 Phân loại chuyển dịch biến dạng công trình Do tác động nhiều yếu tố tự nhiên nhân tạo nên công trình xây dựng bị chuyển dịch Biến dạng giai đoạn thi công thời gian vận hành sử dụng Chuyển dịch công trình không gian thay đổi vị trí công trình theo thời gian phân biệt thành hai loại chuyển dịch theo phương thẳng đứng chuyển dịch theo mặt phẳng ngang Chuyển dịch theo phương thẳng đứng gọi độ trồi, lún (nếu chuyển dịch có hướng xuống gọi lún, hướng lên trồi) Chuyển dịch công trình mặt phẳng nằm ngang gọi chuyển dịch ngang Biến dạng công trình thay đổi mối tương quan hình học công trình quy mô tổng thể kết cấu thành phần Biến dạng xẩy chuyển dịch không phận công trình, biến dạng thường gặp tượng cong, vặn xoắn, rạn nứt công trình Nếu công trình bị chuyển dịch, biến dạng vượt giới hạn cho phép gây trở ngại cho trình khai thác sử dụng mà dẫn đến cố hư hỏng, đổ vỡ phá huỷ phần toàn công trình 1.1.2 Nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng công trình Công trình bị chuyển dịch tác động hai nhóm yếu tố chủ yếu, tác động yếu tố tự nhiên tác động yếu tố nhân tạo, liên quan đến hoạt động người trình xây dựng, vận hành khai thác công trình Các nguyên nhân thuộc nhóm yếu tố tự nhiên gồm có: khả lún, trượt lớp đất đá móng công trình tượng địa chất công SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông trình, địa chất thuỷ văn, co giÃn đất đá, thay đổi điều kiện thuỷ văn theo nhiệt độ, độ ẩm mức nước ngầm Nhóm yếu tố nhân tạo bao gồm: ảnh hưởng trọng lượng thân công trình, thay đổi tính chất lý đất đá việc quy hoạch cấp thoát nước, sai lệch khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, trình suy yếu móng thi công công trình ngầm lòng đất, ảnh hưởng việc xây dựng công trình lân cận khác, rung động móng vận hành máy móc giới tác động phương tiện giao thông 1.1.3 Nghiên cứu biến dạng thẳng đứng (độ lún) Biến dạng thẳng đứng thành phần biến dạng vị trí điểm bề mặt vỏ Trái Đất Trong trường hợp tổng quát biến dạng vị trí điểm bề mặt vỏ Trái Đất biểu diễn không gian ba chiỊu Khi cho trơc OZ trïng víi ph­¬ng dây dọi, Thì lúc biến dạng vị trí điểm trục OZ xem biến dạng thẳng đứng Nghiên cứu biến dạng thẳng đứng đặc biệt có ý nghĩa khảo sát độ lún cục công trình công nghiệp, kinh tế quốc phòng Tác nhân biến dạng thẳng đứng tác nhân chủ yếu tạo nên phá huỷ công trình Nhìn chung biến dạng thẳng đứng loại công trình công nghiệp tạo nên từ kết cấu móng công trình (bao gồm kết cấu tầng địa chất kết cấu học công trình) thay đổi tải trọng trình thi công hoàn công công trình Biến dạng thẳng đứng tự nhiên số công trình kinh tế thay đổi hệ thống nước ngầm, vết nứt vỏ Trái Đất (vết nứt châu thổ sông Hồng) tạo nên từ dồn nén mảng vỏ Trái Đất ( coi Trái Đất có cấu tạo mảng) thay đổi địa tâm Trái Đất thay đổi lực hút đẩy hành tinh hệ Mặt Trời Hiện nghiên cứu biến dạng thẳng đứng điểm bề mặt vỏ Trái Đất người ta thường dùng phương pháp đo đạc thực địa kết hợp với kiến thức địa chất địa vËt lý Chóng ta cã thĨ chia hiƯn t­ỵng biÕn dạng thẳng đứng thành tượng biến dạng toàn cầu (tạm gọi biến dạng SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông tổng thể) tượng biến dạng cục (biến dạng trªn mét l·nh thỉ, mét vïng cđa mét l·nh thỉ hay khu vực) Để xác định biến dạng tổng thể người ta bố trí hệ thống điểm trắc địa rải toàn bề mặt vỏ Trái Đất (thường điểm GPS có hệ toạ độ tính theo hệ toạ độ địa tâm WGS_hệ toạ độ toàn cầu) Tiến hành đo đạc đồng thời thời điểm điểm toạ độ đo nhiều chu kỳ cho phép xác định độ biến dạng điểm thông qua toạ độ tương ứng chúng Sử dụng thành phần toạ độ tương ứng tìm độ biến dạng thẳng đứng toạ độ điểm tiếp độ biến dạng thẳng đứng vùng hay lÃnh thổ (theo thông báo từ số liệu quan trắc GPS người ta đà xác định độ lún nước Anh hàng năm mm) Để xác định biến dạng thẳng đứng cục bộ, phụ thuộc vào diện tích khu vực tính chất công trình cần khảo sát bè trÝ l­íi ®é cao cã ®é tin cËy phụ thuộc vào yêu cầu mục tiêu khảo sát biến dạng thẳng đứng thực đo nhiều chu kỳ xác định độ biến dạng thẳng đứng điểm hay vùng công trình Phụ thuộc vào mục tiêu diện tích khu vực cần nghiên cứu biến dạng thẳng đứng công trình hình dung lưới độ cao xây dựng nhằm xác định biến dạng thẳng đứng dạng đa mục tiêu (thường xây dựng vùng có nhiều dạng công trình hay tượng tự nhiên cần nghiên cứu biến dạng thẳng đứng) lưới độ cao xây dựng nhằm nghiên cứu biến dạng thẳng đứng số dạng công trình khu vực nhỏ 1.1.4 Quá trình nghiên cứu độ lún công trình Việt Nam Theo dõi trình dịch chuyển thẳng đứng bề mặt, công trình phương pháp Trắc Địa tiến hành nhiều nơi giới phương pháp cho ta kết định lượng đáng tin cậy trình chuyển dịch Việt Nam quan sát độ lún công trình nhà cao tầng tiến hành từ năm 1980 phòng trắc địa viện khoa học công nghệ xây dựng Hà Nội kết hợp với môn Trắc Địa công trình số giáo viên trường Đại Học Mỏ_Địa Chất Đầu tiên SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông quan sát độ lún số công trình Hà Nội với công trình nhà nước bệnh viện Nhi Hà Nội (năm 1985 - 1986), nhà cao tầng khu tập thể Kim Liên (năm 1988 - 1989) Trong năm 1990 Hà Nội xuất nhiều nhà cao tầng công tác đo lún tiến hành nhiều, năm 1988 xây dựng 32 mốc quan trắc lún Hà Nội điểm điển hình, đồng thời dự báo lún mặt đất, năm 1996 số mốc quan trắc lún 45 điểm, đến lên đến 80 mốc phạm vi lân cận thành phố Hà Nội Năm 2003 công tác đo lún hợp tác hoá việc ban hành tiêu chuẩn đo lún Bộ Xây Dựng ban hành trở thành công việc bắt buộc công trình lớn như: nhà cao tầng Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh, đập thuỷ điện sông Đà, công trình cầu lớn Đến công tác đo lún đà trở thành phổ biến khảo sát rộng rÃi 1.2 lưới khống chế đo lún công trình 1.2.1 Cấu trúc hệ thống lưới độ cao quan trắc lún công trình Đảm bảo tính chặt chẽ độ xác cần thiết cho việc xác định độ cao, cần thành lập mạng lưới liên kết mốc lún mốc sở hệ thống, thống Như vậy, mạng lưới độ cao đo lún công trình có cấu trúc hệ thống có gồm hai bậc lưới lưới khống chế sở lưới quan trắc Lưới khống chế độ cao sở có tác dụng sở độ cao để thực đo nối độ cao đến điểm quan trắc gắn thân công trình suốt thời gian theo dõi độ lún Yêu cầu lưới khống chế sở điểm mốc sở phải ổn định, có độ cao xác định với độ xác cần thiết Các mốc độ cao đo nối liên kết với tạo thành mạng lưới chặt chẽ với độ xác cao kiểm tra thường xuyên chu kỳ quan trắc Lưới quan trắc thành lập cách đo nối liên kết điểm quan trắc (mốc lún) gắn công trình, lưới đo nối với mốc lưới quan trắc sở Khi thiết kế lưới quan trắc nên tạo thành nhiều vòng khép kín để đảm bảo độ vững đồ hình lưới có ®iỊu kiƯn kiĨm tra sai sè khÐp tun qu¸ trình đo đạc thực địa SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông Lưới khống chế sở Lưới khống chế độ cao sở bao gồm tuyến đo chênh cao liên kết toàn điểm mốc độ cao sở Mạng lưới thành lập đo chu kỳ quan trắc nhằm hai mục đích: * Kiểm tra, đánh giá độ ổn định mốc * Xác định hệ thống độ cao sở thống tất chu kỳ đo Thông thường sơ đồ lưới thiết kế vẽ mặt công trình sau đà khảo sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế thực địa Vị trí đặt kÕt cÊu mèc khèng chÕ ph¶i lùa chän cÈn thËn cho mốc bảo toàn lâu dài, thuận lợi cho việc đo nối đến công trình, đặc biệt cần ý bảo đảm ổn định mốc suốt trình quan trắc Trên sơ đồ thiết kế ghi rõ tên mốc, vạch tuyến đo ghi rõ số lượng trạm đo chiều dài (dự kiến) tuyến, điều kiện cho phép cần cố gắng tạo vòng đo khép kín để có điều kiện kiểm tra chất lượng đo chênh cao, đồng thời bảo đảm tính chặt chẽ toàn mạng lưới Để xác định cấp hạng đo tiêu hạn sai, cần thực ước tính độ xác lưới để xác định sai số đo chênh cao trạm km chiều dài tuyến đo So sánh số liệu với tiêu đưa quy phạm để xác định cấp hạng đo cần thiết Thực tế, quan trắc lún nhiều dạng công trình Việt Nam nước khác cho thấy, lưới khống chế sở thường có độ xác tương đương thuỷ chuẩn hạng I hạng II nhà nước Lưới khống chế độ cao sở xây dựng dạng lưới độ cao gồm ba điểm, cụm ba điểm lưới độ cao dày đặc có cấu trúc hình dạng gồm ba điểm Các dạng lưới thể hình (1- 1), (1 - 2), (1 - 3) (1 - 4) SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông -Hỡnh (1-2)-Hỡnh (1-1)- -Hình (1-3)- -Hình (1-4)- NÕu chÊp nhËn mét ®iĨm khèng chế độ cao sở, khống chế diện tích tõ (100  150 km2), th× h×nh (1 - 1) lưới độ cao sở xây dựng để nghiên cứu biến dạng thẳng đứng cho khu vực cỡ phường huyện Việt Nam Dạng lưới hình (1 - 2) xây dựng khu vực kéo dài hai phía mở rộng, hình (1 - 3) xây dựng khu vực có hình dạng gần vuông, hình (1 - 4) xây dựng cho khu vực kéo dài Nhìn chung lưới độ cao cấp sở có cấu tạo gồm thành phần lưới độ cao ba điểm Cấu tạo cho phép bố trí điểm khống chế sở toàn khu vực cần nghiên cứu công trình nằm khu vực chØ sư dơng tõng cơm ba ®iĨm cđa khu vùc để phát triển xuống lưới kiểm tra lưới quan trắc lún Cấu trúc lưới dạng tính ưu việt mật độ điểm, điểm rả khu vực dễ phát xuống lưới kiểm tra, mô hình lưới thành phần ba điểm cho phép khảo sát ứng dụng phương pháp nghiên cứu tính ổn định thuận lợi Lưới quan trắc Lưới quan trắc mạng lưới độ cao liên kết điểm lún gắn công trình đo nối với mốc lưới khống chế sở Các tuyến đo cần lựa chọn cẩn thận, đảm bảo thông hướng tốt, tạo nhiều vòng khép, tuyến SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông đo nối với lưới khống chế sở bố trí quanh công trình Đặc biệt cố gắng đạt ổn định sơ đồ lưới tất chu kỳ quan trắc Hình (1 - 5) nêu ví dụ dạng lưới quan trắc độ lún công trình dân dụng với 18 mốc lún gắn công trình mốc khống chế sở (ký hiệu từ Rp1 đến Rp4) thiết kế đặt xung quanh đối tượng quan trắc Rp3 Rp2 Rp4 Rp1 -Hỡnh (1-5)- 1.2.2 Xác định yêu cầu độ xác cấp lưới khống chế đo lún Sai số tổng hợp bậc lưới xác định sở yêu cầu độ xác quan trắc lún Nếu yêu cầu đưa sai số tuyệt đối độ lún việc xác định sai số độ cao tổng hợp ®­ỵc thùc hiƯn nh­ sau: Do ®é lón cđa mét điểm tính hiệu độ cao hai điểm ®ã chu kú quan tr¾c: S = H(j) - H(i) (1.1) Nên sai số trung phương độ lún (ms) xác định theo công thức: ms2 = m2Hj + m2Hi (1.2) Các chu kỳ quan trắc thường thiết kế với đồ hình độ xác đo tương đương nhau, nên coi mHi= mHj = mHo Như công thức tính sai số tổng hợp độ cao là: SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Mỏ _ Địa Chất mH0 Bộ môn: Trắc Địa Phổ Thông mS (1.3) Nếu nhiệm vụ quan trắc có yêu cầu bảo đảm độ xác, xác định độ lún lệch, xuất phát từ công thức: S  Sm  Sn  Hmi  Hmj  Hni Hnj (1.4) Coi sai số xác định độ cao điểm (m) (n) chu kỳ (i) (j) nhau, thu công thức ước tính gần đúng: mH mS (1.5) Giá trị sai số độ cao tổng hợp mHo tính từ công thức (1.3) (1.5) sở để xác định sai số đo cấp lưới Thông thường, hệ thống lưới độ cao quan trắc lún có cấu trúc lưới hai bậc (bậc lưới khống chế sở bậc lưới quan trắc) Vì sai số độ cao tổng hợp sÏ bao gåm sai sè cđa hai bËc l­íi vµ thĨ hiƯn b»ng c«ng thøc: 2 mHo  mKC mQT (1.6) Trong mHo, mKC, mQT sai số tổng hợp, sai số độ cao điểm khống chế sở sai số độ cao điểm quan trắc Đối với lưới xây dựng từ hai bậc thi sai số bậc thứ (i) tính theo công thøc: mi  k i 1 m H (1.7) 1 k Trên sở đó, sai số cấp lưới quan trắc lún tính sau: * Đối với lưới khống chế sở: m KC * Đối với lưới quan trắc: mQT SV: Thân Văn Sâm_Trắc Địa A_K48 mH k k m H 1 k (1.8) (1.9) §å ¸n tèt nghiÖp 10 ... thẳng ? ?ứng công trình công đo? ??n thiếu đòi hỏi độ xác cao Trong thực tế có nhiều phương pháp đánh giá độ ổn định mốc đo lún công trình, em thấy phương pháp Martuszewicz có nhiều ưu điểm ứng dụng rộng... nhận đề tài: Phân tích khả ứng dụng phương pháp Martuszewicz đánh giá độ ổn định mốc đo lún công trình Nội dung đề tài chia làm ba chương: Lời nói đầu Chương I: Tổng quát tượng lún công tác xây... Tổng quan tượng lún công tác xây dựng Lưới khống chế đo lún 1.1 tổng quan tượng lún công trình 1.1.1 Phân loại chuyển dịch biến dạng công trình Do tác động nhiều yếu tố tự nhiên nhân tạo nên công