Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ĐỊNH MỐC LƯỚI CƠ SỞ
2.1. Tiêu chuẩn ổn định của các mốc độ cao cơ sở
Thực tế đã cho thấy rằng toạ độ hoặc độ cao các mốc khống chế, dù đã đƣợc xây dựng vững chắc vẫn có thể thay đổi vị trí do tác động của nhiều
yếu tố khác nhau. Vì vậy, trong quá trình quan trắc, việc đánh giá độ ổn định của hệ thống mốc khống chế là rất cần thiết, giúp cho việc tính toán các tham số chuyển dịch đƣợc khách quan, đúng đắn hơn.
Có 2 nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệch độ cao của điểm mốc cơ sở giữa 2 chu kỳ, đó là:
1 - Do chuyển dịch cơ học của các mốc.
2 - Do sai số đo trong các chu kỳ quan trắc.
Thực tế không thể xác định được giá trị thực ảnh hưởng của mỗi yếu tố trong số 2 nguyên nhân nêu trên đến độ lệch mà chỉ có thể đánh giá đƣợc mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đó. Theo khảo sát của chúng tôi, có 3 nhóm tiêu chuẩn để đánh giá độ ổn định của các mốc cơ sở:
2.1.1. Tiêu chuẩn độ ổn định dựa vào sự thay đổi độ cao của các mốc Tiêu chuẩn này do A.Kostekhel đề xuất và đƣợc xác định nhƣ sau [9]:
Si t.h 2 h (2.1) Trong đó: Si là giá trị giới hạn về sự thay đổi độ cao của mốc cơ sở thứ i.
t là hệ số chuyển từ sai số trung phương sang sai số giới hạn, thường chọn bằng 2 hoặc 3.
h là sai số trung phương chênh cao trong 1 trạm đo. Giá trị này chọn là h= 0.23mm, ứng với độ chính xác của thuỷ chuẩn hạng I [3].
h là trọng số đảo tương đương của tuyến đo cao.
Tại thời điểm đang xét, mốc nào có trị số lún i vƣợt quá tiêu chuẩn (2.1) sẽ đƣợc xem là không ổn định và ngƣợc lại.
2.1.2. Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc Tiêu chuẩn này do K. Tarnovxki đề xuất và đƣợc xác định nhƣ sau:
hgh 2 tr. 2n (2.2) Trong đó:
hgh
là giá trị thay đổi chênh cao cho phép giữa các mốc trong 2 chu kỳ.
tr. là sai số trung phương đo cao tại một trạm máy.
n là số lƣợng trạm máy trong các tuyến giữa các mốc cơ sở.
Tại thời điểm phân tích, tính các giá trị hi và hP, trong đó:
i 1
h hn h
là sự thay đổi của chênh cao thứ i giữa chu kỳ n so với chu kỳ đầu.
hP là sự thay đổi của chênh cao từ mốc gốc đến mốc cơ sở đang xem xét giữa chu kỳ n so với chu kỳ đầu.
Sau khi tính các trị số:
i0 iP hP
h h
K
(2.3)
đặc trƣng cho sự thay đổi độ cao của từng mốc, đem so sánh với tiêu chuẩn (2.2) để tìm mốc ổn định.
2.1.3. Tiêu chuẩn ổn định dựa vào độ chính xác cần thiết quan trắc lún Theo tác giả [4], lưới độ cao đo lún công trình là hệ thống lưới độc lập 2 cấp, trong đó các điểm độ cao cơ sở tại thời điểm xử lý lưới chưa hẳn đã hoàn toàn ổn định: chúng có bản chất là lưới tự do. Hơn nữa, giá trị giới hạn về sự ổn định của các mốc cơ sở cần phải được xác định từ độ chính xác cần thiết quan trắc lún công trình. Phù hợp với đặc điểm đó, tiêu chuẩn độ chuẩn ổn định của các mốc độ cao cơ sở đƣợc xây dựng nhƣ sau:
Gọi: mSlà độ chính xác cần thiết đo lún công trình, giá trị này thường được cho trước trong thiết kế kỹ thuật quan trắc.
2
1 S
S và m
m là thành phần ảnh hưởng của bậc lưới cơ sở và bậc lưới quan trắc đến độ chính xác xác định lún công trình.
n là số lƣợng bậc khống chế.
K là hệ số giảm độ chính xác của các bậc lưới.
Hi là sự thay đổi độ cao của mốc cơ sở thứ i giữa hai chu kỳ.
Trong trường hợp tổng quát, thành phần ảnh hưởng của mỗi cấp lưới đến độ chính xác xác định độ lún công trình đƣợc tính theo công thức:
i
i-1 S
S 2 2( n-1)
.K 1 K ... K m m
(2.4) Trong phần lớn các trường hợp, độ chính xác đo lún lấy mS=1.0mm. Để hạn chế nhiễu thông tin về sự ổn định của các mốc cơ sở do sai số đo, cần phải có sự khác biệt đáng kể về độ chính xác trong mỗi bậc lưới. Vì vậy có thể chọn hệ số giảm độ chính xác K=3. Với số lƣợng bậc khống chế n=2, chúng ta có:
1
S
S 2
m m ±
1 K
0.32mm (2.5)
2
S
S 2
m m . ±
1 K
K
0.95mm (2.6) Mốc cơ sở đƣợc xem là ổn định nếu giữa 2 chu kỳ quan trắc, sự thay đổi độ cao của chúng thoả mãn bất đẳng thức sau:
i S1
| H | t.m (2.7) Với t là hệ số chuyển đổi từ sai số trung phương sang sai số giới hạn, chọn t=3 (ứng với xác suất tin cậy p= 0.997).
Trong phần lớn các trường hợp, ta cần có:
| H | i mm (2.8) Trong trường hợp (2.8) không thoả mãn, ta nói điểm gốc đó không ổn định.
Bất đẳng thức (2.7) đƣợc chọn làm tiêu chuẩn ổn định của các mốc độ cao cơ sở trong quan trắc lún công trình.
2.1.4. Nhận xét
Xem xét các tiêu chuẩn ổn định nêu trên, chúng ta có thể thấy:
Các tiêu chuẩn (2.1) và (2.2) đều lấy giá trị sai số trung phương trọng số đơn vị h= 0.23mm, ứng với độ chính xác của thuỷ chuẩn hạng I để tính toán giá trị giới hạn. Điều này chưa hợp lý vì không phải lúc nào lưới độ cao cơ sở cũng phải đo theo tiêu chuẩn của thuỷ chuẩn hạng I.
Khi tính toán các giá trị giới hạn, các tiêu chuẩn (2.1) và (2.2) đều xuất phát từ một điểm gốc đƣợc xem là ổn định nhất để xác định các giá trị trọng số đảo (chính là số hạng dưới dấu căn, trừ số 2). Cách làm như vậy chưa thoả đáng bởi 2 lý do sau:
1. Với cách làm đó mỗi một mốc độ cao cơ sở sẽ có một tiêu chuẩn ổn định bằng số khác nhau. Và như vậy sẽ không khách quan đối với mạng lưới có nhiều điểm độ cao cơ sở.
2. Với những lựa chọn khác nhau của điểm gốc ổn định sẽ có những giá trị khác nhau về tiêu chuẩn ổn định ở ngay cùng một mốc cơ sở.
Tiêu chuẩn (2.7) dựa trên độ chính xác cần thiết quan trắc lún nên phù hợp hơn với thực tế quan trắc, đồng thời khách quan hơn đối tất cả các mốc độ cao cơ sở.