Trờn hỡnh 3.24:
- Biểu đồ bờn trỏi thể hiện chuyển dịch theo hƣớng A0 - A180. - Biểu đồ bờn phải thể hiện chuyển dịch theo hƣớng B0 - B180. Mỗi biểu đồ đƣợc quy định thống nhất nhƣu sau:
- Trục tung: Độ sõu (m).
- Trục hồnh: Chuyển dịch lũy tớch tớnh từ đỏy (mm).
- Đƣờng thẳng kộo dài bắt đầu từ tọa độ (0.0) lờn đƣợc gọi là đƣờng biểu diễn lần đo gốc (số liệu 0) S0, đõy là lần đo đầu tiờn, nờn đƣợc coi là chƣa cú chuyển dịch.
3.3.3. Độ chớnh xỏc đo chuyển dịch ngang bằng Inclinometer
Nhƣ đĩ đề cập ở trờn, trị đo chuyển dịch bằng Inclinometer đƣợc so sỏnh với điểm tham chiếu là đỏy của ống dẫn hƣớng. Trƣờng hợp này, ống dẫn hƣớng đƣợc neo chặt vào lớp đỏ gốc khụng cú chuyển dịch nờn cỏc chu kỳ đo, điểm này khụng cú sai số. Đầu đo càng di chuyển lờn cao sai số của việc đo chuyển dịch ngang bằng Inclinometer càng lớn và điểm cú sai số lớn nhất là điểm trờn miệng ống dẫn hƣớng ở trờn mặt đất. Căn cứ vào lý lịch của thiết bị đo nhà sản xuất cung cấp, đầu đọc số của Inclinometer hiện nay cho phộp đọc số với giỏ trị hiển thị trờn màn hỡnh tới 0.01mm, mỗi lần đầu đo di chuyển 0.5m trong ống dẫn hƣớng thỡ sẽ đọc số với sai số mắc phải là 0.25mm và khi chiều dài của ống dẫn hƣớng là 25m thỡ sai số tớch lũy là 6mm [16], [86].
3.3.4. Quan trắc chuyển dịch ngang tường võy bằng Inclinometer
3.3.4.1. Lắp đặt ống dẫn hướng
Để quan trắc chuyển dịch tƣờng võy bằng Inclinometer
hiện chuyển dịch lớn nhất hoặc những vị trớ kết cấu quan trọng (cỏc vị trớ này thƣờng do đơn vị thiết kế đƣa ra).
cao hơn cao độ đỉnh tƣờng võy tối thiểu 10cm.
cú thể đƣợc buộc chặt vào lồng thộp của tƣờng võy và đƣợc lắp đặt theo tiến độ thi cụng tƣờng võy ống dẫn hƣớng
114mm đĩ đƣợc lắp đặt cố định trong lũng tƣờng
võy để đảm bảo ống dẫn hƣớng đƣợc cố định trong
lũng tƣờng võy và cựng chuyển dịch với tƣờng võy.
hay biến dạng trong suốt quỏ trỡnh đo quan trắc. Mỗi ống dẫn hƣớng phải đƣợc lắp đặt một nắp bảo vệ để đảm bảo khụng cú dị vật rơi vào.
(a) (b)
Hỡnh 3.25. Lắp đặt ống đo chuyển dịch ngang Inclinometer tại cụng trường
3.3.4.2. Trỡnh tự quan trắc
Nhƣ đĩ thể hiện ở hỡnh 3.22, trong ống dẫn hƣớng Inclinometer tồn tại hai trục đo A và B vuụng gúc với nhau và cú thể coi đú là hệ trục tọa độ giả định x, y của mỗi trị đo Inclinometer . Trƣớc khi tiến hành đo phải kết nối đầu đo với bộ thu tớn hiệu, chỉnh cỏc bỏnh xe vào hƣớng A0-A180 của ống dẫn hƣớng rồi thả
-
(cỏch nhau 0.5m), chờ cho giỏ trị trờn màn hỡnh của thiết bị đọc số ổn định rồi ghi hoặc lƣu số liệu, lần lƣợt cho tới khi đầu đo lờn đến miệng ống thu đƣợc chuỗi số liệu A0. Lặp lại trỡnh tự thao tỏc nhƣ trờn nhƣng xoay đầu đo ngƣợc 1800
với hƣớng vừa đo (A180-A0) sẽ thu đƣợc chuỗi số liệu A180.
Tiếp theo thả đầu đo vào ống dẫn hƣớng theo hƣớng B0-B180 vuụng gúc với hƣớng A0-A180, làm tƣơng tự sẽ thu đƣợc chuỗi giỏ trị B0 và B180. Từ hỡnh 3.23 cú thể thấy rằng cỏc giỏ trị độ lệch ngang (di) đƣợc xỏc định bằng cỏch so sỏnh vớ
ổn định phải xõy dựng thuật toỏn để xỏc định giỏ trị chuyển dịch bằng cỏch so sỏnh với điểm tham chiếu là miệng ống, cụ thể quy trỡnh tớnh toỏn xử lý số liệu đƣợc trỡnh bày ở phần sau. Ở chu kỳ đo đầu tiờn ngay sau khi lắp đặt cần tiến hành vài lần rồi lấy giỏ trị trung bỡnh của cỏc lần đo để tăng độ chớnh xỏc của số liệu ban đầu. Giỏ trị chuyển dịch ngang đƣợc xỏc định thụng qua so sỏnh kết quả quan trắc lần đầu tiờn
(chu kỳ 1) với giỏ trị thu đƣợc của những chu kỳ quan trắc tiếp theo, do vậy nờn sử dụng cựng loại đầu đo và cỏp truyền tớn hiệu trong mỗi lần quan trắc.
Chờnh lệch độ lệch ngang giữa cỏc chu kỳ đo chớnh là giỏ trị chuyển dịch của tƣờng võy theo trục A0-A180 và B0-B180 tƣơng ứng của Inclinometer đƣợc tớnh toỏn tự động bằng phần mềm do hĩng sản xuất bỏn kốm theo thiết bị. Ngồi ra phần mềm cũn cung cấp những thụng số khỏc nhƣ tổng chuyển dịch tớch lũy từ đỏy ống đến điểm đo cú độ sõu bất kỳ, sai số giữa hai chiều đo lệch nhau 1800
của cựng điểm đo, sai số tớch lũy ... và xõy dựng 2 biểu đồ chuyển dịch theo trục A0-A180 và B0-B180 của mỗi lần quan trắc từ cỏc số liệu này.
3.3.4.3. Xử lý số liệu và lập bỏo cỏo kết quả quan trắc
Kết quả quan trắc chuyển dịch ngang đƣợc tớnh toỏn và in ra bởi phần mềm chuyờn dụng gồm cú:
- Bỏo cỏo gồm cỏc cột số liệu của lần đo hiện tại đƣợc so sỏnh với số liệu của lần đo gốc.
- Biểu đồ thể hiện sự chuyển dịch của lần đo hiện tại so với lần đo gốc.
3.3.5. Nhận xột quan trắc chuyển dịch ngang tường võy bằng cảm biến Inclinometer
Phƣơng phỏp sử dụng cảm biến Inclinometer để quan trắc chuyển dịch ngang
và cú thể cảnh bỏo sớm đƣợc cỏc biến dạng nguy hiểm của tƣờng võy để cú biện phỏp đảm bảo an tồn khi biến dạng chƣa xảy ra hoặc mới bắt đầu, nhƣ vậy việc xử lý sẽ đơn giản và đỡ tốn kộm hơn. Tuy nhiờn phƣơng phỏp này cũng cú nhƣợc điểm là chỉ xỏc định đƣợc chuyển dịch tƣơng đối của tƣờng võy ở cỏc độ sõu khỏc nhau so với một điểm nằm ở dƣới sõu khụng thể tiếp cận đƣợc ở dƣới đỏy của ống dẫn hƣớng. Trong trƣờng hợp điểm đỏy ống dẫn hƣớng khụng ổn định thỡ giỏ trị quan trắc thu đƣợc khụng phản ỏnh chớnh xỏc mức độ chuyển dịch của tƣờng võy. Vỡ vậy, để xỏc định chớnh xỏc độ chuyển dịch ngang của tƣờng võy, ngồi đo chuyển dịch ngang bằng cảm biến Inclinometer cần thiết phải kết hợp với phƣơng phỏp trắc địa.
3.4. GIẢI PHÁP QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TƢỜNG VÂY BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC ĐỊA KẾT HỢP VỚI PHƢƠNG PHÁP SỬ DỤNG CẢM BIẾN
Nhƣ đĩ trỡnh bày ở trờn, phƣơng phỏp trắc địa cú ƣu điểm là cung cấp độ chớnh xỏc cao và cho giỏ trị chuyển dịch tuyệt đối vỡ chuyển dịch của cỏc điểm quan trắc đƣợc xỏc định trong hệ thống mốc khống chế cơ sở ổn định, tuy nhiờn một nhƣợc điểm rất lớn là phƣơng phỏp trắc địa thƣờng chỉ phỏt hiện đƣợc chuyển dịch của đỉnh tƣờng võy.
Phƣơng phỏp sử dụng cảm biến Inclinometer
. Tuy nhiờn phƣơng phỏp này cũng cú nhƣợc điểm là chỉ xỏc định đƣợc chuyển dịch tƣơng đối của tƣờng võy ở cỏc độ sõu khỏc nhau so với một điểm nằm ở dƣới sõu khụng thể tiếp cận đƣợc ở dƣới đỏy của tƣờng võy. Trong trƣờng hợp điểm nằm ở dƣới sõu khụng ổn định thỡ giỏ trị quan trắc thu đƣợc khụng phản ỏnh chớnh xỏc mức độ chuyển dịch của tƣờng võy.
Để khắc phục nhƣợc điểm của hai phƣơng phỏp này, trong luận ỏn chỳng tụi đề xuất sử dụng kết hợp hai phƣơng phỏp với nhau để quan trắc chuyển dịch ngang
của tƣờng võy nhà cao tầng :
- Inclinometer
(theo lý lịch của thiết bị đo Inclinometer do nhà sản xuất cung cấp, khi chiều dài của ống dẫn hƣớng là 25m thỡ sai số tớch lũy tớnh cho điểm miệng ống đo chuyển dịch ngang bằng Inclinometer theo 1 trục là 6mm. Do vậy, cú thể thấy rằng phƣơng phỏp trắc địa cú độ chớnh xỏc cao hơn hẳn phƣơng phỏp Inclinometer).
- Inclinometer
Inclinometer .
Trong cỏc trƣờng hợp trờn, đỏy ống dẫn hƣớng đƣợc coi là ổn định khi tƣờng võy đƣợc thi cụng tới độ sõu ngậm vào tầng đỏ gốc (hoặc tầng cuội sỏi), trƣờng hợp ngƣợc lại thỡ đỏy ống dẫn hƣớng đƣợc coi là khụng ổn định.
Quỏ trỡnh kết hợp phƣơng phỏp trắc địa và phƣơng phỏp Inclinometer để quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy nhà cao tầng đƣợc thực hiện nhƣ sau:
3.4.1. Trường hợp đỏy ống dẫn hướng được gắn vào lớp đất đỏ ổn định
Khi đỏy ống dẫn hƣớng đĩ đƣợc gắn vào lớp đất đỏ ổn định, v hợp số liệu đo trắc địa với kết quả đo bằng Inclinometer nhằm
đƣợc thực hiện theo phƣơng ỏn đo nhƣ sau:
- Thiết kế một nắp đậy trờn miệng ống đo Inclinometer và cú kẻ cỏc trục tọa độ vuụng gúc (hỡnh 3.26). Dựng thƣớc để đo khoảng cỏch từ tõm của nắp đậy đến cỏc điểm đỏnh dấu trờn cỏc trục (cỏc điểm A, B, C, D) với độ chớnh xỏc tới ±0.1mm. Trục A-B trựng với trục A0-A180 và trục C-D trựng với trục B0-B180 của ống dẫn hƣớng.
- Quỏ trỡnh quan trắc đƣợc thực hiện nhƣ sau: Trong mỗi chu kỳ ngồi việc đo chuyển dịch ngang theo chiều sõu bằng Inclinometer thỡ tõm miệng ống dẫn hƣớng cũn đƣợc xỏc định chuyển dịch bằng phƣơng phỏp trắc địa. Nhƣ vậy, tõm miệng ống dẫn hƣớng (O) sẽ cú 2 đại lƣợng chuyển dịch. Chuyển dịch đo bằng trắc địa TĐ (o) X q , TĐ (o) Y
q và chuyển dịch đo bằng Inclinometer ICL (o) X q , ICL (o) Y q trong hệ trục tọa độ trắc địa và hệ trục tọa độ Inclinometer (hỡnh 3.27).
3.26 Hỡnh 3.27. Hệ tọa độ đo chuyển dịch
Để xỏc định cỏc thụng số chuyển dịch đặc trƣng cho chuyển dịch của tƣờng võy cần chuyển đổi cỏc thụng số đo chuyển dịch của 2 hệ trờn về một hệ tọa độ thống nhất. Trong quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy chuyển dịch đƣợc quan
XICL YTĐ XTĐ T Đ Y q T Đ X q ICL Y q ICL X q O α YICL q
tõm nhất là chuyển dịch theo hƣớng vuụng gúc với tƣờng võy. Phƣơng phỏp Inclinometer trục A đƣợc bố trớ vuụng gúc với tƣờng võy. Do vậy, để thuận tiện trong quỏ trỡnh tớnh toỏn thỡ cần tớnh chuyển tọa độ tõm miệng ống dẫn hƣớng trong hệ tọa độ trắc địa về hệ tọa độ Inclinometer.
Từ hỡnh (3.27) xỏc định đƣợc cụng thức chuyển đổi giữa hai hệ tọa độ (từ hệ tọa độ trắc địa về hệ tọa độ Inclinometer) đối với điểm tõm miệng ống dẫn hƣớng theo cụng thức:
T Đ ICL T Đ T Đ T Đ ICL T Đ T Đ
(o) (o) (o)
X X Y
(o) (o) (o)
Y X Y q q .cos - q .sin q q .sin q .cos (3.33) Trong đú: TĐ (o) X q , TĐ (o) Y
q - chuyển dịch điểm miệng ống (điểm O) đo bằng trắc địa trong hệ tọa độ trắc địa;
TĐ-ICL (o) X q , TĐ-ICL (o) Y
q - chuyển dịch điểm miệng ống đo bằng trắc địa trong hệ tọa độ Inclinometer; là gúc xoay giữa 2 hệ trục tọa độ Inclinometer và trắc địa (hỡnh 3.27) cú thể đƣợc xỏc định nhƣ sau:
Khi kết hợp phương phỏp trắc địa và Inclinometer mạng lưới quan trắc thường được thiết kế dưới dạng lưới đo gúc-cạnh kết hợp hoặc dưới dạng đồ hỡnh hướng chuẩn và đồ hỡnh giao hội như ở mục 3.2. Để xỏc định gúc xoay trong mỗi chu kỳ quan trắc tiến hành đo gúc nhỏ của tam giỏc tạo bởi điểm đặt mỏy, tõm miếng ống dẫn hướng và 1 trong 4 điểm A, B, C, D để tớnh phương vị của 1 trong 2 trục của hệ tọa độ Inclinometer trong hệ tọa độ trắc địa sau đú tớnh gúc . Mặt khỏc, trong quan trắc chuyển dịch ngang tường võy bằng Inclinometer thường quy
ước trục A (trục XICL) vuụng gúc với tường võy nờn một cỏch tương đối cú thể dựa
vào bản vẽ để xỏc định ( là gúc hợp bởi giữa trục XICL và trục XTĐ – hỡnh 3.27).
Nhƣ vậy, tại điểm miệng ống cú hai giỏ trị đo chuyển dịch đƣợc đo bằng hai loại thiết bị cú độ chớnh xỏc khỏc nhau. Cú thể thấy rằng đo chuyển dịch của điểm miệng ống bằng phƣơng phỏp trắc địa cú độ chớnh xỏc cao nờn cú thể coi đõy là giỏ trị thực của chuyển dịch và giỏ trị chờnh lệch giữa hai phƣơng phỏp đƣợc coi là sai số khộp của đo chuyển dịch bằng Inclinometer. Giỏ trị sai số khộp theo cỏc trục tọa độ đƣợc tớnh theo cỏc cụng thức:
ICL T Đ- ICL ICL T Đ- ICL
(o) (o) (o)
X X X
(o) (o) (o)
Y Y Y
q - q
q - q
Trong cụng thức (3.34): ICL (o) X q , ICL (o) Y
q - chuyển dịch điểm miệng ống đo bằng Inclinometer trong hệ tọa độ Inclinometer;
Theo nguyờn lý đo và tớnh toỏn chuyển dịch ngang bằng cảm biến Inclinometer cú thể nhận thấy rằng cỏc điểm đo ở gần điểm tham chiếu (điểm đỏy ống) cú độ chớnh xỏc cao hơn cỏc điểm ở xa đỏy ống ( cỏc điểm phớa trờn cú độ chớnh xỏc thấp hơn cỏc điểm phớa dƣới), điểm miệng ống là điểm cú sai số nhiều nhất. Dựa vào sai số khộp tõm miệng ống dẫn hƣớng tiến hành bỡnh sai dĩy kết quả đo bằng cỏch phõn phối sai số khộp cho cỏc điểm đo theo tỷ lệ thuận với độ cao điểm quan trắc sẽ xỏc định đƣợc trị bỡnh sai của cỏc giỏ trị chuyển dịch đo bằng Inclinometer:
XICL-T Đ XICL X
YICL-T Đ YICL
(i) (i) i (o)
(i) (i) i (o)
Y H q q - H H q q - H (3.35) Trong đú: XICL (i) q , YICL (i)
q là chuyển dịch của điểm i đo bằng Inclinometer tại độ cao Hi; XICL-TĐ
(i)
q ,
XICL-TĐ (i)
q là chuyển dịch điểm i đo bằng Inclinometer đĩ đƣợc hiệu chỉnh sai số; Hi, H tƣơng ứng là độ cao của điểm quan trắc i và độ cao của điểm đỉnh ống so với điểm đỏy ống.
3.4.2. Trường hợp đỏy ống dẫn hướng được gắn vào lớp đất đỏ khụng ổn định
Nhƣ trờn đĩ đề cập, nguyờn lý đo Inclinnometer là số liệu chuyển dịch đƣợc so sỏnh với điểm tham chiếu ở đỏy ống dẫn hƣớng nờn khi điểm này khụng ổn định thỡ độ chuyển dịch xỏc định đƣợc sẽ khụng chớnh xỏc. Đõy là điểm khụng thể tiếp cận đƣợc nờn khụng thể xỏc định trực tiếp độ chuyển dịch của nú, do vậy cần chọn điểm tham chiếu trong đo Inclinometer là điểm cú khả năng xỏc định đƣợc vị trớ bằng phƣơng phỏp trắc địa - đú là tõm cỏc miệng ống dẫn hƣớng Inclinometer trờn mặt đất. Điều thuận lợi là phần mềm xử lý số liệu đo của Inclinometer do nhà sản xuất cung cấp kốm theo thiết bị cho phộp xỏc định độ chuyển dịch của cỏc điểm đo Inclinometer theo điểm tham chiếu là miệng ống dẫn hƣớng. Vỡ vậy, trong quỏ trỡnh tớnh toỏn bằng phần mềm cần đặt lại điểm tham chiếu của giỏ trị đo Inclinometer là điểm trờn miệng ống dẫn hƣớng, kết quả thu đƣợc cỏc đại lƣợng chuyển dịch
ICL (i ) X q , ICL (i ) Y
cỏc điểm ổn định, nhƣng độ chuyển dịch của nú cú thể xỏc định đƣợc bằng phƣơng phỏp trắc địa, cụ thể là bằng mỏy tồn đạc điện tử. Nhƣ vậy, trong mỗi chu kỳ quan trắc, tõm của miệng ống dẫn hƣớng Inclinometer cần phải định vị chớnh xỏc trong hệ tọa độ trắc địa, và chờnh lệch tọa độ giữa cỏc chu kỳ chớnh là giỏ trị chuyển dịch
TĐ (o) X q , TĐ (o) Y q của tõm miệng ống dẫn hƣớng trờn mặt đất.
Tớnh chuyển giỏ trị chuyển dịch của miệng ống dẫn hƣớng đo bằng trắc địa về tọa độ Inclinometer theo cụng thức (3.33) đƣợc độ chuyển dịch của miệng ống
TĐ-ICL (o) X q , TĐ-ICL (o) Y q . Vỡ xỏc TĐ-ICL (o) X q , TĐ-ICL (o) Y q là giỏ trị thực khụng chứa sai số, sử dụng giỏ trị này để cải chớnh cho từng trị đo Inclinometer
ICL (i ) X q , ICL (i ) Y
q trong mỗi ống dẫn hƣớng Inclinometer tƣơng ứng theo cụng thức sau: XICL-T Đ XICL T Đ- ICL
YICL-T Đ YICL T Đ- ICL
(i) (i) (o)
X
(i) (i) (o)
X
q q q
q q q (3.36)
3.4.3. Nhận xột phương phỏp quan trắc chuyển dịch ngang tường võy bằng phương phỏp trắc địa kết hợp phương phỏp sử dụng cảm biến
Từ quy trỡnh đo đạc và tớnh toỏn nờu trờn, cú thể nhận thấy rằng: giải phỏp kết hợp phƣơng phỏp trắc địa và phƣơng phỏp sử dụng cảm biến Inclinometer để quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy nhà cao tầng cú ý nghĩa nhƣ sau:
- Nõng cao độ chớnh xỏc đo chuyển dịch ngang của cỏc điểm đo nằm sõu trong lũng tƣờng võy (trong trƣờng hợp đỏy ống dẫn hƣớng đƣợc gắn vào lớp đất đỏ ổn định).