6. Những vấn đề mới đ−ợc đề cập trong luận văn
4.6. Sử dụng kết hợp Inclinometer vμ ph−ơng pháp trắc
4.6.3. Inclinometer và nguyên lý hoạt động của nó
Inclinometer là thiết bị đo độ nghiêng ban đầu đ−ợc chế tạo để đo độ nghiêng của các cấu kiện trong xây dựng tuy nhiên sau khi đ−a ra thị tr−ờng thì các thiết bị này ngay lập tức đ−ợc sử dụng rộng rãi không phải để đo độ nghiêng mà để đo chuyển dịch của các lớp đất đá và trở thành công dụng chính của loại thiết bị này.
96
Cấu tạo của Inclinometer (hình 4.9) gồm 4 bộ phận chính: ống dẫn h−ớng (Inclinometer Casing-1), đầu đo (Inclinometer Probe 2), cáp tín hiệu (signal cable 3) và thiết bị đọc số (Read-out unit 4)
(a) (b)
Hình 4.9. Thiết bị đo chuyển dịch ngang Inclinometer và mặt cắt ngang của èng dÉn h−íng
- ống dẫn h−ớng của Inclinometer (Inclinometer Casing)
ống dẫn h−ớng đ−ợc chế tạo bằng nhựa tổng hợp dẻo đ−ờng kính ngoài 96mm, đường kính trong 70mm. Loại nhựa được sử dụng để chế tạo ống là nhựa PVC không quá mềm để không bị biến dạng do áp lực của đất đá nh−ng cũng không quá cứng để nó có thể tiếp nhận đầy đủ chuyển dịch của các lớp
đất đá mà không gây cản trở chúng chuyển dịch. ở phía trong thành ống có khía 4 rãnh sâu đối xứng qua các trục dọc và ngang (h.4.9b). Nhiệm vụ của ống dẫn hướng là tiếp nhận chuyển dịch của các lớp đất đá và dẫn hướng cho
đầu đo để xác định giá trị chuyển dịch của chúng ở các vị trí khác nhau.
- §Çu ®o (Inclinometer Probe)
Đầu đo là một thiết bị chỉ thị vị trí trong không gian có nguyên lý hoạt
động giống nh− một con chuột máy tính. Đầu đo gồm một thanh dẫn bằng thép không rỉ dài khoảng 60cm. Đầu trên và đầu d−ới của nó đ−ợc liên kết với 4 bánh xe nhỏ gắn trên hai càng cua có lò so đẩy để các bánh xe luôn luôn bung ra bám sát vào các rãnh ở thành ống. Các bánh xe ở đây có tác dụng nh−
viên bi trong con chuột máy tính. Khi lăn trên thành ống chúng sẽ chỉ thị vị trí 1
2 3
4
97
trục đối xứng của đầu đo và cũng là trục đối xứng của ống dẫn. Biết đ−ợc các vị trí này tại các thời điểm khác nhau chúng ta có thể đánh giá đ−ợc chuyển dịch của các đối t−ợng cần theo dõi.
- Cáp tín hiệu (Signal cable)
Cấp tín hiệu có nhiệm vụ kết nối đầu đo với thiết bị đọc số. Thông tin về vị trí của trục đối xứng của đầu đo (và cũng là trục đối xứng của ống dẫn hướng) được số hoá và truyền theo cáp tín hiệu lên thiết bị đọc số. Cáp tín hiệu dài hay ngắn tuỳ thuộc vào chiều dài ống dẫn h−ớng (chiều sâu của các lớp đất đá cần quan trắc)
- Thiết bị đọc số (Read-out Unit)
Thiết bị đọc số có tác dụng hiển thị các số đọc lên màn hình tinh thể lỏng.
Ngoài việc hiển thị số đọc thiết bị đọc số còn cho phép lưu trữ và quản lý dữ liệu.
Để quan trắc chuyển dịch ngang của các lớp đất đá bằng Inlinometer trước hết cần phải khoan tạo lỗ để đặt đầu dưới của ống dẫn hướng vào lớp đất
V÷a xi m¨ng
§Çu ®o
xo, yo xi, yi
xn, yn
Hình 4.10. Đầu đo, ống dẫn hướng Inclinometer (a) và lắp đặt tại hiện trường (b) a
b
98
đá không bị dịch chuyển (lớp đá gốc hoặc lớp đất đá ổn định) và trám vữa xi măng chắc chắn, đầu trên có nút đậy và nắp bảo vệ để đảm bảo các tạp chất không rơi vào trong ống làm sai lệch các kết quả đo. Khi đo ng−ời ta thả đầu
đo vào ống dẫn sao cho các bánh xe lọt vào 2 rãnh theo huớng của 1 trục tới tận đáy rồi rút lên một cách từ từ đọc số đọc trên màn hình của thiết bị đọc số tại các vị trí định sẵn (cách nhau 1 hoặc 2 m) cho tới khi kéo đầu đo lên đến miệng ống đ−ợc chuỗi số đọc xo, x1, x2, …, xi, xn. Tiếp theo thả đầu đo vào ống theo hướng trục thứ hai của nó và cũng thực hiện việc lấy số đọc như đối với hướng đầu tiên được chuỗi số đọc yo, y1, y2, …, yi, yn. Chênh lệch dxi, dyi giữa các chu kỳ đo chính là giá trị dịch chuyển của các lớp đất đá theo các trục.
Hiện nay trên thế giới có nhiều hãng sản xuất Inclinometer nh Soil Instrument (Anh), Slope Indicater, Geokon (Mỹ), RST(Canada) vv. Các thiết bị này hiện nay đang đ−ợc lắp đặt và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.
4.6.3.2 Trình tự lắp đặt Inclinometer ngoài hiện tr−ờng
Trước khi lắp đặt Inclinometetr ngoài hiện trường cần nghiên cứu kỹ tổng mặt bằng và sơ đồ công nghệ, bản vẽ qui hoạch đứng, thiết kế san lấp mặt bằng và các tài liệu khảo sát địa chất trong khu vực. Vị trí các điểm phải
đ−ợc đánh dấu trên tổng mặt bằng kèm theo toạ độ các lỗ khoan. Việc lắp đặt
đ−ợc tiến hành theo trình tự sau đây:
a. Khoan tạo lỗ
Việc khoan tạo lỗ đ−ợc thực hiện bằng máy khoan chuyên dùng, nên dùng loại khoan có đường kính lỗ khoan 110 đến 120mm. Trước khi khoan cần nghiên cứu kỹ bản đồ địa chất và các tài liệu khảo sát địa chất liên quan
để biết cần khoan đến độ sâu bao nhiêu. Khi khoan cần theo dõi chặt chẽ phoi và mẫu khoan để đảm bảo đáy của ống dẫn hướng được đặt vào lớp đất đá
cứng không bị chuyển dịch.
b. Đặt ống dẫn h−ớng
Trước khi đặt ống dẫn hướng lỗ khoan cần được thổi rửa sạch sẽ sau đó
đổ vữa xi măng xuống đáy hố. Bịt đầu ống dẫn hướng bằng nắp bịt chuyên
99
dùng có gắn neo và đáy ống xuống lỗ khoan. Phần thành ống đ−ợc chèn bằng dung dịch betonite đảm bảo cho thành lỗ khoan không bị sập và không cản trở ống dẫn hướng tiếp nhận sự chuyển dịch của các lớp đất đá.
Khi đặt ống dẫn hướng cần lưu ý định hướng các rãnh của ống cho phù hợp. Trong trường hợp đặt Inclinometer để quan trắc chuyển dịch ngang của các đập ngăn nước một rãnh phải được định hướng theo hướng tác dụng lớn nhất của áp lực ngang (h−ớng vuông góc với trục của đập). Khi quan trắc chuyển dịch của các lớp đất đá xung quanh hố đào khi thi công phần móng của các công trình cần phải đặt Inclinometer sao cho một cặp rãnh phải đ−ợc
định hướng theo hướng dự kiến sẽ xảy ra dịch chuyển nhiều nhất. Khi khảo sát dịch chuyển ngang của một khu vực bất kỳ có thể định hướng các cặp rãnh của Inclinometer theo hướng các trục toạ độ. Sau khi dặt xong ống dẫn hướng
đầu trên của ống phải có nắp đậy và khoá bảo vệ.
Đầu đọc số cho phép đọc số với độ phân giải tới 0.1mm, độ chính xác xác định chuyển dịch là ±0.25mm/0.5m Tuy nhiên thiết bị này chỉ cho phép xác định chuyển dịch tương đối của các lớp đất đá so với một điểm cố định nằm dưới sâu không tiếp cận được. Ngoài ra chuyển dịch của các lớp đất đá có thể khá phức tạp gây ra hiện tượng vặn xoắn ống dẫn hướng làm thay đổi h−ớng của các rãnh trong ống dẫn h−ớng mà thiết bị này không phát hiện ra
đ−ợc. Trong tr−ờng hợp này cần thiết phải có sự trợ giúp của các máy móc Trắc địa mà tốt nhất nên sử dụng hệ thống GPS.