Đang tải... (xem toàn văn)
MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1 Những khái niệm chung 1.2 Các quy định chung trong quan trắc chuyển địch và biến dạng công trình 1.3 Thực trạng biến dạng công trình hiện nay CHƯƠNG 2: QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC ĐỊA 2.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu và nhiệm vụ của công tác quan trắc độ lún công trình 2.2 Lưới khống chế và các loại mốc dùng trong quan trắc độ lún công trình 2.3 Độ chính xác và chu kỳ quán trắc độ lún công trình 2.4 Các phương pháp quan trắc độ lún công trình 2:5 Máy móc và dụng cụ đo trong quan trẩc độ lún công trình 2.6 Tiêu chuẩn độ ổn định của các điểm khống chế cơ sở 2.7 Phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình CHƯƠNG 3: DỰ BÁO CHUYỂN DỊCH THẲNG ĐỨNG THEO SỐ LIỆU QUAN TRẮC 3.1 Mục đích dự bạo chuyển địch thẳng đứag theo số liệu quan trắc 3.2 Bài toán xấp xỉ hàm 3.3 Dự báo chuyển dịch thẳng đứng theo số liệu quan trắc TÀI LIỆU THAM KHẢO
MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1 Những khái niệm chung 1.2 Các quy định chung quan trắc chuyển địch biến dạng công trình 1.3 Thực trạng biến dạng công trình CHƯƠNG 2: QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC ĐỊA 2.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu nhiệm vụ công tác quan trắc độ lún công trình 2.2 Lưới khống chế loại mốc dùng quan trắc độ lún công trình 2.3 Độ xác chu kỳ quán trắc độ lún công trình 2.4 Các phương pháp quan trắc độ lún công trình 2:5 Máy móc dụng cụ đo quan trẩc độ lún công trình 2.6 Tiêu chuẩn độ ổn định điểm khống chế sở 3.3 Dự báo chuyển dịch thẳng đứng theo số liệu quan trắc TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU Hiện trình xây dựng sở hạ tầng Ở nước ta phát triển mạnh mẽ Các công trình công nghiệp, công trình xây dựng công trình giao thông tiến hành xây dựng nhiều Trong trình sử dụng công trình xây dựng công trình công nghiệp nói bị trồi lún Thời gian tắt lún chúng dài ngắn khác tuỳ thuộc vào tính chất lý đất đá chân công trình tải trọng thân công trình tác động điều kiện ngoại cảnh.Xún công trình kéo theo biến dạng khác làm hư hại tới công trình gây hậu nghiêm trọng Trong thực tế, mối quan tâm tới công tác đo lún công trình mà chưa qua tâm tời vấn đề dự báo lún Dự báo lún công trình giúp cho nhà quản lý có kế hoạch tu, bảo dưỡng công trình, ngăn chặn hậu xấu xảy đến vói công trình Vì công tác dự báo độ lún công trình có ý nghĩa xã hội kinh tế sâu sắc Nhận thức tầm quan trọng công tác dự báo độ lún công trình nên giao làm đồ án tốt nghiệp chọn để tài: “NGHIỀN CỨU DỰ BÁO ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH THEO CÁC SỐ LIỆU TRẮC ĐỊA” Nội dung đồ án trình bày trọng ba chương: Chương 1: Tổng quan chuyển dịch biến dạng công trình Chương 2: Quan trắc độ lún công trình phương pháp trắc địa CHƯƠNG 3: Dự báo độ lún công trình theo số Liệu trắc địa Do thời gian trình độ thân hạn chế nên đổ án không tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cô giáo bạn ĐỒNG nghiệp để đồ án hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn Thầỵ Nguyễn Quang Phúc huớng dẫn tận tình sâu sắc suốt trình làm đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo Khoa bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ hoàn thành đồ án HÀ NỘI, THÁNG NĂM 2006 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang CHƯƠNG :1 TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1 NHŨNG KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1 Khái niệm chuyển dịch biến dạng công trình a Chuyển dịch công trình Chuyển dịch công trình thay đổi vị trí công trình không gian theo thời gian Chuyển dịch công trình chia hai loại: * Chuyển dịch thẳng đứng (sự trồi lún): chuyển dịch thẳng đứng công trình theo phương dây dọi * Chuyển dịch ngang: chuyển dịch công trình mặt phẳng nằm ngang b Biến dạng công trình Biến dạng công trình thay đổi hình dạng, kích thước công trình theo thời gian Trong thực tế, có công trình biến dạng có số công trình có giá trị biến dạng nằm giói hạn cho phép Các biến dạng thường gập cong, vặn xoắn, rạn nứt công trình Nếu công trinh bị biến dạng nghiêm trọng gây nên cố * Độ vặn xoắn công trình tượng phần tử công trình bị biến dạng không theo hướng khác làm cho vị trí không gian điểm công trình bị thay đổi dẫn tới trồi lún, nghiêng không phận * Độ cong công trình tượng biến dạng làm cho vị trí hình thể không gian công trình bị uốn cong so với vị trí ban đầu * Vết nứt liên kết công trình theo hướng khác tượng trồi lún không hay kết cấu công trình không đảm bảo kỹ thuật 1.1.2 Nguyên nhăn chuyển dịch, biến dạng công trình Các công trình bị chuyển dịch, biến dạng tác động hai nhóm yếu tố chủ yếu tác động điều kiện tự nhiên trình xây dựng, vận hành công trình * Tác động yếu tố tự nhiên bao gồm: a-Khả lún, trượt lớp đất đá đuối móng công trình tượng địa chất công trình, địa chất thuỷ văn khác b-Sự co giãn đất đá c-Sự thay đổi điều kiện thuỷ văn theo nhiệt độ, độ ẩm mực nước ngầm * Các yếu tố liên quan đến trình xây dựng, vận hành công trình: a-Do tải trọng công trình b-Do hoạt động máy MÓC, thiết bị công trình, hoạt động phương tiện giao thông c-Sự suy yếu móng công trình thi công công trình ngầm dưói công trình d-Sự sai lệch khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn e-Do sai lệch tính toán, thiết kế 1.1.3 Đặc tính tham số chuyển dịch a) Độ lún tuyệt đối Độ lún tuyệt đối điểm đoạn thẳng (tính theo chiều thẳng đứng) từ mặt phảng ban đầu móng đến mặt phẳng lún Ồ thời điểm quan trắc sau Độ lún tuyệt đối điểm khác công trình có giá trị lún coi lún Lún xảy áp lực công trình mức độ chịu nén lớp đất đá điểm khác Độ lún không xảy áp lực lên móng công trình mức độ chịu néncủacác lớp đất đá khác Lún không làm cho công trình bị nghiêng, cong, vặn xoắn biến dạng khác Biến dạng lớn gây nên tượng nứt, gãy Ở móng tường công trình b) Độ lún tương đối Khi có hai chu kỳ đo, tính độ lún tương đối công trình theo công thức sau: Độ lún tương đối mốc thứ j chu kỳ đo thứ i xác định thèo: SjHji-Hji-1 (1.1) Trong đó: Hji độ cao mốc thứ j chu kỳ đo thứ i Hji-1 độ cao MỐC thứ j chu kỳ đo thứ i-1 C ) CHÊNH LỆCH TƯƠNG ĐỐI ĐỘ LÚN CỦA HAI ĐIỂM: tỷ số hiệu độ lún khoảng cách hai điểm đó: D) ĐỘ NGHIÊNG CỦA NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH : tỷ số hiệu độ lún hai điểm hai đẩu công trình chiều dài công trình E ) ĐỘ CONG CỦA CÔNG ƯÌNH: Độ cong tươũg đối công trình tỷ số tên trương cung dây cung Độ cong tuyệt đối dọc theo trục công trình: (1.2) 1,2, số hiệu điểm đo độ lún phân bố dọc theo trục công t rình theo thứ tự 1,2, (đầu, giữa, cuối) Hình 1.1 Sơ đồ lún điểm dọc theo trục công trình f) ĐỘ VẶN SOẮN TƯƠNG ĐỐI: công trình đặc trưng góc oe g) Độ lún trung bình móng Stb Độ lún trung bình công trình chu kỳ đo thứ i xác định theo công thức: Stbi = (1.4) Độ lún trung bình công trình từ bắt đầu đo đến chu kỳ đo thứ i là: Stbi = (1.5) Trong đó: diện tích móng chịu ảnh hưởng mốc lún thứ j p diện tích toàn móng cồng TRÌNH Thông thường, tính độ lún trung bình theo công thức sau: (1.6) Trong đó: n số mốc lún đo công trình h) Tốc độ lún công trình ' Tốc độ lún trung bình công trình chu kỳ đo độ lún thứ I tính theo công thức sau: (1.7) Tốc độ lún trung bình tổng cộng cống trình từ chu kỳ đến chu kỳ đo tính theo công thức: Trong đó: 30 số ngày tháng VỊ VỊ tốc độ lún tính theo đơn vị mm/tháng T khoảng thời gian hai chu kỳ kề trước chu kỳ (tính ngày) T khoảng thời gian hai chu kỳ đo chu kỳ đo (tính ngày) Ỉ) ĐỘ LÚN LỆCH CỦA CÔNG TRÌNH: hiệu độ lún lớn hai điểm công trình: k ) Biểu diễn đồ hoạ trình lún Độ lún công trình thể phương pháp đồ hoạ, cách thể cho phép cảm nhận độ lún công trình cách trực quan Thông thường kết hợp phân tích đồ hoạ kết hợp phân tích số cho phép phân tích, đánh giá chuẩn xác Có nhiều hình thức thể hiên đồ hoạ Trong có ba loại hiểu diễn đồ hoạ thường gặp là: I.Biểu đồ lún công trình theo hướng định (Hình 1.2) Biểu đồ lún theo hướng định cho phép đánh giá độ lún công trình không gian hai chiều thời điểm so sánh Trục ngang đánh dấu vị trí điểm quan trắc, trục đứng thể giá trị độ lún điểm chu kỳ quan trắc cần đánh đấu vị trí tương ứng với độ lún điểm quan trắc, nối điểm đánh dấu đường gấp khúc thể biểu đồ lún công trình theo hướng định ttìng chu kỳ quan trắc Biểu đồ lún theo thời gian điểm kiểm tra (Hình 1.3) Biểu đồ lún theo thời gian điểm kiểm tra cho phép thể độ lún điểm theo thòi gian Trạc ngang thể thời gian ,trên trục đánh dấu thòi điểm thực quan trắc độ lún điểm, trục đứng thể giá trị độ lún điểm Đối với điểm kiểm tra đánh dấu vị trí độ lún tong chu kỳ quan trắc nối điểm đánh dấu chu kỳ đầu đến chu kỳ cuối thu đường biểu đồ lún theo thời gian Bình đồ lún công trình (Hình 1.4) Bình đồ lún thể tương tự cách thể địa hình ' đường đồng mức Trên sơ đồ mặt công trình, vị trí điểm quan trắc ghi giá trị độ lún Ờ chu kỳ Dùng phương pháp nội suy nối đường có giá tri độ lún thu đường đẳng lún Bình đồ lún cho phép đánh giá trực quan công trình không gian ba chiều Hình 1.3 Biểu đồ lún theo thòi gian điểm kiểm tra Hình 1.4 Bình đồ lún công trình 1.2 CÁC QUY ĐỊNH CHUNG TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH Tổ chức quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình cần vào tầm quan trọng công trình, tình hình địa chất công trường, vị trí mốc chuẩn, mốc quan trắc Việc quan trắc tiến hành từ xây xong phần móng công trình Cơ quan tổ chức đo xác định theo dõi chuyển dịch biến dạng công trình chủ đầu tư Độ chuyển dịch biến dạng móng công trình cần phải đo cách hệ thống báo cáo kết kịp thời theo chu kỳ, để nhận thông số chuyển dịch, biến dạng móng đồng thòi kiểm tra số liệu dự tính độ chuyển dịch, biến dạng công trình cho loại Việc quan trắc chuyển dịch, biến dạng tiến hành thường xuyên đạt độ ổn định Đồttg thời dừng việc quan trắc trình đo, giá trị chuyển dịch, biến dạng theo chu kỳ điểm quan trắc thay đổi giói hạn độ xác cho phép Kết quan trắc dùng để đánh giá kiểm chứng lại lý thuyết giải pháp móng Đồng thcti, làm sở để đưa biện pháp cần thiết phòng tránh cố xảy Trước quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình cần nghiên cứu tham khảo tài liệu sau: -Đạc điểm nền, móng quy mô xây dựng công trình yêu cầu kỹ thuật quy phạm giá tộ chuyển dịch, biến dạng cho phép -Mặt tổng thể công trình : giá tri giới hạn thay đổi độ cao mốc sở thứ i t: hệ số chuyển từ sai số trung phương sang sai số giới hạn, thường chọn : sai số trung phương chênh cao trạm đo Giá tri chọn = ±032MM ,ứng với độ xác thuỷ chuẩn hạng I trọng số đảo tương đương tuyến đo cao Tại thời điểm xét, mốc có tri số lún A; vượt tiêu chuẩn xem không ổn định 2.6.2Tiêu chuẩn ổn định dựa vào thay đổi chênh cao mốc Tiêu chuẩn K.Tamovxki đề xuất xác định sau: (2.24) Trong đó: : giá trị thay đổi chênh cao cho phép mốc hai chu kỳ Là sai số trung phương đo cao trạm máy n số lượng trạm máy tuyến mốc sở Tại thòi điểm phân tích, tính giá tri , đó: = - thay đổi chênh cao thứ i chu kỳ n so với chu kỳ đầu thay đổi chênh cao từ mốc gốc đến mốc SỞ xét chu kỳ n so với chu kì đầu Sau tính giá trị: (2.25) đặc trưng cho thay đổi độ cao mốc, đem so sánh với tiêu chuẩn để tìm mốc có độ ổn định +Nhìn chung, tiêu chuẩn thường lấy giá trị sai số trang phương •jng số đơn YỊ = ± 0.32MM, ứng với độ xác thuỷ chuẩn hạng I để tính toán giá tri giới hạn Do đó, điều chưa hợp lý lúc lưới độ cao sở phải đo với tiêu chuẩn thuỷ chuẩn hạng I +Khi tính toán giá tri giới hạn, tiêu chuẩn đề xuất phát từ Mỗi điểm GỐC xem ổn định để xác định giá trị trọng số đảo Cách làm chưa thoả đáng lý sau: -Mỗi điểm độ cao sở có tiêu chuẩn ổn định số khác Và không khách quan mạng lưới có nhiều điểm độ cao sở -Với lựa chọn khác điểm độ cao sở có tiêu chuẩn khác Do đặc điểm lưới độ cao đo lún công trình hệ thống lưới độc lập cấp, Gác điểm độ cao sở thời điểm xét chưa hẳn hoàn toàn ổn định Hơn nữa, giá trị giới hạn ổũ định cúâc mốc sở cần phải xác định xuất phát từ độ xác cần thiết đo lún công trình Phù hợp với đặc điểm đó, tiêu chuẩn ổn định mốc độ cao sỏ Thầy Nguyễn Quang Phúc đề xuất sau: Gọi: mS độ xác cần thiết đo lún cồng trình, xác định trước thiết kế kỹ thuật n số lượng bậc khống chế K hệ số giảm độ xác củấcc bậc lưới Δ H I thay đổi độ cao củã mốc sở thứ i hai chu kỳ Trong trường hợp tổng quát, thành phần ảnh hưởng cấp lưới đến độ xác xác định độ lún công trình tính theo công thức: Trong phần lớn trường hợp, độ xác đo lún ms = ±1.0MM Để han chế nhiễu thông tin ổn định mốc sở sai số đo, cần phải CÀ khác biệt đáng kể độ xác bậc lưới Vì vậy, chọn hệ số giâm độ xác K = Vối lượng bậc lưới n = 2, ta có: = ± 032mm lưới sở = +0.95mm lưới quan trắc Do tiêu chuẩn độ ổn định mốc eơ sỏ thay đổi độ cao chúng hai thời điểm so sánh cầnh thoả mã đẳng thức sau đây: |δHi|≤ t.msi mm(2.27) Với t hệ số chuyển đổi từ sai số trang phương sang sai số giới hạn, Ở chọn t = 3(ứng vói xác suất tin cậy p = 0.997) Vì thế, phần lớn trường hợp, cần có: |δHi|≤ 0,95mm (2.28) Nếu điều kiện không thoả mãn, ta nói điểm gốc không ổn định 2.7 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH Do đặc điểm lưới quan trắc độ lún mạng lưói độc lập, hai cấp Cấp lưới khống chế sở mạng lưới độ cao gồm điểm khống chế sở Trong xử lý số liệu quan trắc độ lún, điểm khống chế sở không coi ổn định hoàn toàn Do đó, ta phải tính toán tói ổn định điểm khống chế sở có hiệu chỉnh vào trị số liệu điểm khống chế sở Ngoài ra, cấu trúc lưói quan trắc độ lún công trình thường ổn định suốt thcã gian quan trắc lún nên đối vói công trình cần lập lần hệ số hệ phương trình số hiệu chỉnh hệ phương trình chuẩn Các chu kỳ bổ xung cột giá trị số hạng tự để giải ầệ phương trình chuẩn Do đó, công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình đặt số yêu cầu nhiệm vụ sau: 2,7.1 Yêu cầu nhiệm vụ công tác xử lý số liệu quan trắc độ ỉún Mạng lưới quan trắc độ ỉún công trình mạng lưới độc lập, hai cấp Cấc giá trị chuyển dịch điểm quan trắc tính toán dựa điểm khống chế độ cao sở Quá trình quan trắc thực nhiều chu kỳ, để thống giá trị chuyển dịch mạng lưới phải định vị hệ thống độ cao chọn từ chu kỳ (chu kỳ 0) Trong tất chu kỳ quan trắc việc xử lý số liệu phải thực hiện: cho kết tính toán không chịu ảnh hưởng sai số số liệu gốc chuyển dịch có số ỉiệu gốc Lưới quan trắc độ lún công trình thực chất mạng lưới đo lặp Ở nhiều thời điểm Việc xử lý lưới quan trắc thời điểm thực chất xác định độ cao điểm quan trắc dựa vào độ cao điểm khống chế sở ổn định Nên xử lý lưới quan trắc độ lún công trình CÂN phải giải hai nhiệm vụ sau đây: Thứ nhất, phân tích độ ổn định điểm khống chế sở, tìm điểm ổn định thcd điểm xử lý lưới Thứ hai, bình-sai mạng lưới, xác định độ cao điểm quan trắc hệ thống mạng lưới điểm khống chế sở ổn định Nghiên cứu toán bình sai tự yêu cầu trên, chúng tòi nhận thấy việc sử dụng thuật toán bình sai tự để xử lý hệ thống lưới quan trắc độ lún công trình giải pháp toàn diện, phù hợp với đặc điểm chất dạng lưới Dưới mô hình toán bình sai lưói trắc địa tự xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình: 2.7.2 Phương pháp bình sai lưới trắc địa íự ứng dụng xử lý số liệu quan trắc lún công trình a) Phương pháp bình sai lưới trắc địa tự Thực chất bình sai lưới trắc địa tự toán bình sai gián tiếp kèm điều kiện Giả sử mạng lưới trắc địa tự bình sai theo phương pháp gián tiếp Hệ phương trình số hiệu chinh viết dạng ma trận: V = AX + L (2.29) Trong đó: A : Ma trận hệ số phương trình số hiệu chỉnh X : Véc tơ ẩn số V, L : Véc tơ số hiệu chỉnh hệ số hạng tự Ma trận A hệ phương trinh có d cột phụ thuộc tuyến tính lưới thiếu d yếu tố định vị tối thiểu Theo nguyên lý phương pháp số bình phương rihỏ nhất, từ hệ phương trình SỐ hiệu chỉnh, ta lập hệ phương trình chuẩn: RX + b = (2.30) Với R = AtPA b = ATPL p: Véc tơ trọng số trị đo Do hệ phương trinh số hiệu chỉnh phụ thuộc tuyến tính nên ma trận R hệ phương trình chuẩn có đặc điểm sau: Tổng phần tử theo hàng theo cột (2.31) Không tồn phép nghịch đảo ma trận R : detR = Hệ phương trình chuẩn mà không giải theo phương pháp thông thường Muốn giải phải bổ sung điều kiện: CTX + Lc = (2.32) Trong Lc véc tơ không ngẫu nhiên lựa chọn, thông thường Lc = Ma trận CT có d hàng độc lập tuyến tính Trên sở phương pháp bình sai gián tiếp kèm điều kiện, có hệ phương trình chuẩn mở rộng: (2.33) Với ma trận hệ số khống suy biến nữa, tồn ma trận nghịch đảo: (2.34) R~ gọi ma trận giả nghịch đảo xác định theo công thức: =(R + C (2.35) T = B( (2.36) c : ma trận hệ số điều kiện bổ sung B : ma trận hệ số phép chuyển đổi toạ độ Helmert Bản chất phép chuyển đổi toạ độ Helmert ià phép biến đổi đồng Nghiệm, hệ phương trình tính theo công thức: X = -b (2.37) µ= (2.38) Đánh giá độ xác: Trong đó: n tổng số tri đo lưới t số lượng ẩn số d số khuyết lưới Sai số trang phương ẩn số: (2.39) ứng dụng bình sai lưới trắc địa tự xử lý số-liệu quan trắc độ lún công trình Như nói trên, toán b ình sai lưới trắc địa tự thực chất toán bình sai gián tiếp kèm điều kiện Có nhiều cách giải hệ phương trình chuẩn suy biến Một số bổ sung điều kiện (2.32) Ma trận c (2.32) gọi ma trận điều kiện bổ sung Ma trận c phải lựa chọn cách thích hợp, phù hợp với chất loại lưới Đối vói lưới độ cao tự có số khuyết d = 1, ma trận c ma trận cột gồm n phần tử (n tổng số điểm lưới) CỊ = ứng với điểm độ cao SỞ ỔN định CỊ = ứng với điểm lưới quan trắc điểm độ cao sở không ổn định Điều kiện (2.32) xây dựng dựa nguyên tắc “tổng bình phương độ lệch độ cao điểm tham gia định vị nhỏ nhất” Vì điều kiện gọi điều kiện định vị lưới trắc địa tự Như toán bình sai lưới trắc địa tự giải đồng thời hai nhiệm vụ xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình Đó khử tính suy biến ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn định vị lưới Lưới quan trắc độ lún công trình thực chất mạng lưói đo lặp Ở nhiều thời điểm (mỗi thời điểm chu kỳ) Việc xử lý lưới quan trắc thời điểm thực chất ià xác định độ cao điểm lưới dựa vào điểm độ cao gốc ổn định thời điểm Khi xử lý hệ thống lưói quan trắc độ lún công trình cần phải giải hai nhiệm vụ sau: -Phân tích độ ổn định điểm khống chế sở, tìm điểm độ cao gốc ổn định thời điểm xử lý -Bình sai mạng lưới, xác định độ cao điểm quan trắc độ lún gắn cổng trình hệ thống điểm khống chế sở ổn định Để làm rõ vấn đề xử lý hệ thống lưới quan trắc dược xây dựng theo thuật toán trình bày sau: Nghiên cứu mô hình toán hình sai tự yêu cầu nói việc định vị lưới quan trắc độ lún công trình, nhận thấy việc sử dụng toán bình sai lưới trắc địa giải pháp phù hợp Sự phù hợp không Ò điều kiện định vị lưới mà cho phép xử lý đồng thời hai cấp lưới, tạo khả tự động hoá cao sử dụng máy tính điện tử Chương DỰ BÁO CHUYỂN DỊCH THANG ĐÚNG THEO SỐ LIỆU QUAN TRẮC 3.1 mục đích dự báo chuyển dịch thang ĐÚNG 3.2 Dự báo chuyển dịch, biến dạng công trình nói chung dự báo chuyển dịch thẳng đứng nói riêng phần quan trọng trình xây dựng vận hành công trình, Việt Nam vấn đề dự báo chuyển dịch biến dạng công trình chưa quan tâm mức Do việc dự báo chuyển dịch biến dạng công trình cần thiết Mục đích việc dự báo chuyển dịch thẳng đứng nghiên cứu quy luật chuyển dịch công trình, Từ xác định giá trị chuyển dịch công trình tương lai Như vậy, phải xây dựng mô hình dự báo chuyển dịch xác định chuyển dịch tương lai có thuộc tiêu chuẩn kỹ thuật cho phép không Nếu giá trị dự báo vượt rá tiêu chuẩn kỹ thuật cần phải có biện pháp xử lý kỹ thuật cho công trình, phòng tránh hậu xấu công trình đảm bảo an toàn cho công trình Ngoài ra, dự báo sớm chuyển dịch, biến dạng công trình có biện pháp xử lý kịp thời làm giảm thiểu chi phí cho công trình Thực tế công trình xảy vấn đề hỏng hóc, ảnh hưởng tói tiêu chuẩn kỹ thuật công trình việc xử lý sớm cho kết tốt đơn giản Việc dự báo chuyển dịch, biến dạng nói chung chuyển dịch thẳng đứng nói riêng nhằm hoàn thiện quy trình kỹ thuật thiết kế, xây dựng vận hành công trình 3.3 BÀI TOÁN XẤP XỈ HÀM Các gíấ trị chuyển dịch thẳng đứng công trình phụ thuộc theo thòi gian, không gian đặc điểm kết cấu, vận hành công trình Trong quan trắc chuyển dịch thẳng đứng, số liệu thu số liệu thực nghiệm rcd rạc Vì để dự báo giá trị chuyển dịch, người ta phải thực toán xấp xỉ hàm quy luật toán học Nếu số liệu quan trắc hai dãy giá trị Y (i) X(i) với i = ITH Mối quan hệ cần xác định phương trình đường mặt phẳng có dạng: Y Y Y Nếu dạng biểu íhức toán học xác định nhờ mối quan hệ phụ thuộc giá trị hàm biến toán xấp xỉ hàm đơn giản nhiều Lúc phải xác định tham số thực nghiệm mối quan hệ toán học Y Ví dụ trường hợp đơn giản có hai dãy giá tri số liệu quan trắc X(i) Y(i) Nếu chư biết quy kuật toán học mối quan hệ hai giá trị, thực toán xấp xỉ hàm dãy giá trị số liệu quan trắc đa thức bậc k: Y = aQ + &ỊX + + akxk (3.4) Y Tuy nhiên Ờ phải xác định tham số (aQ, ak) ẩn Y Trước hết để xây dựng hàm toán học rời rạc từ số liệu thực nghiệm số Ta phải xác định dạng hàm theo ẩn số Dạng hàm tuyến tính, Y hàm tuần hoàn.Dưới cách tính hệ số tương quan thực nghiệm dãy giá tri số liệu quan trắc (số liệu hàm biến) theo công thức: Y R Y conxj) xr ' (3.5) SX.SY Y Trong ÕK,5Y độ lệch bình phương trung bình dãy số liệu X Y Y Y COV(XY) hiệp phương sai X Y Y Chúng tính theo công thức sau: Y Ẻ(ỵ‘-ỵ)2 Y SK2 = -£ Y n Y ±ơ,~rf Y Sĩ1 (3.6) Y n Y Ỳ(XÍ -xỵỵ, -Y) Y COV{X,Y) = — Y n Y Với X,Y trị trung bình cộng dãy giá trị số liệu quan trắc X(i) (3.7) Y Y(i) Y Giá trị hệ số tương quan (thực nghiệm) nằm khoảng -1 < RXJ < Y Nếu giá trị tuyệt đối RXY xấp xỉ mối quan hệ toán học X Y mối quan hệ tuyến tính Khi sử dụng hàm tuyến tính để xấp xỉ số liệu quan trắc Y Nếu giá trị tuyện đối Rx Y nhỏ bậc k hàm không nhỏ Khi ta sư dụng hàm có số mũ để xấp xỉ số liệu quan trắc Y Giá trị hệ số tương quan R XY > mối quan hệ toán học Y X đồng biến ngược lại Y Một số trường hợp, giá tri thực nghiệm Y X lại thể mối quan hệ dạng tuần hoàn Khi ta sử dụng hàm tuần hoàn để thực toán xấp xỉ hàm Hàm tuần hoàn thường có dạng sau: Y L = ao + ajCOSt + a2cos2t + +akcoskt +b1sint +b2siiì2t + +bksinkt (3.8) Y Trong tham số cần xác định ao, Y toám xấp xỉ hàm dạng tuần hoàn cặp giá trị thực nghiệm Lị»tj phải thoả Để giả mãn tính chất sau: Y n >1 +2k Y ti = it Y i=l,2, , .»n nt = 20 Y Khi nghiên cứu dự báo chuyển dịch thẳng đứng công trình xây dựng, ta thấy trình chuyển dịch công trình phụ thuộc vào thời gian hay nói cách khác quy luật hàm số dự báo độ lún công trình xây dựng hàm biến số s = f(t) Y Bài toán xấp xỉ hàm công cụ để xây dựng hàm dự báo chuyển dịch thẳng đứng công trình xây dựng Để tìm- quy luật chuyển dịch công trình phải có dãy giá trị số liệu quan trắc LỜI rạc Y Như điều kiện để dự báo chuyển dịch thẳng đứng công trình xây dụng phải có kết quan trắc số chu kỳ phải chọn hàm toán học phù hợp với quy luật chuyển dịch công trình Trên thực tế, nghiên cứu dự báo chuyển dịch thẳng đứng dựa theo toán xấp xỉ hàm trình bày cụ thể sau 3.4 Dự BÁO CHUYỂN DỊCH THẲNG ĐỨNG 3.5 ’ THEO SỐ LIỆU QUAN TRẮC Y Bằng số liệu quan trắc định kỳ thời điểm xác định nắm bắt giá trị chuyển dịch, sở khái quát quy luật chuyển dịch để dự báo thời gian Dưới số hàm toán học (mô bình) dự báo chuyển dịch thẳng đứng theo số liệu quan trắc 3.3.1 Dự báo chuyển dịch thẳng đứng theo mô hình dạng hàm số mũ Y Quá trình chuyển dịch thẳng đứng diễn có kết thúc, người ta đưa dạng hàm gần vói quy luật tượng dạng hàm số mũ sau: (3.9) Y Y Trong đó: A độ lún cực đại Y B Y T tham số thời gian thời điểm quan trắc với mốc tính thòi gian thời điểm đo chu kỳ tị = TỊ - T0 Y Khi í = 00 S(oo) = A = Dạng đồ thị thể hình sau: Y Y Y Y Hình 3.1 Dạng đồ thị thể trình lún Khi số chu kỳ quan trắc lớn 3, xác định tham số A, B theo phữơng-pháp số bình phương nhỏ Y Phương trình sai số trị quan trắc có dạng sau: Y Vi = a(l -) - sti Y Nếu trị quan trắc có độ xác toán giải theo điều (3.10) kiện bình phương nhỏ [vv]=min Y Thông thường ta xác định tri gần A B Trị gần A tốt lấy độ lún chu kỳ quan trắc cuối cùng, giá trị gần B Y b0 = 0,1 Y Phương trinh sai số khai triển dạng tuyến tính có dạng sau: Y Vi=Ai.da + bi.db + Li (3.11) Y Trong đó: Ai = (1 –) (3.11a) Y BI =A0.TI (3.11b) Y Lt= (3-llc) Y Hệ phương trình sai số viết dạng ma trận sau: V=AX+L (3.12) Y Trong đó: Y Y Y Y Y Y Y Y Y V Y Y A Y B Y Y Y Y A V ; A B ; d ; L Y A= Y V Y Y X = Ya YL = Y2 A B Y L Y v= Y Từ hệ phương trình số hiệu chỉnh trên, lập hệ phương trình chuẩn theo công thức: Y Y ATAX+AtL = ' (3.13) Giải hệ phương trình ta véctơ X Khi giá trị xác suất a bđược tính theo công thức: Y Y a=a0+da Y b = b0+db 3.14 Sai số trung phương ẩn số cho ta độ xác tham số a, b: Y =µ Y Mb =µ (3.15) Trong đó: Μ sai số rung phương trọng số đơn vị, tính theo công thức sau: Y Y Y µ= (3.16) Như ta xây dựng hàm số mũ biểu diễn quy luật chuyển dịch thẳng đứng công trinh tói chu kỳ K Để xác định độ lún công trình Ở chu kỳ K ta Y xác định theo công thức sau: Y Giá trị độ lún chu kỳ K là: Y Y S(3.17) Để đánh giá độ xác dự báo, ta lập hàm trọng số xác định véctơ hàm trọng số: Y Y Y F= (3.19) Y (3.20) Trong đó: FA = – Sai số trung phương giá trị dự báo là: Y M[S(tk)] = Y Trong Q ma trận nghịch đảo ma trận hệ số phương trình chuẩn Y Ngoài việc tính lún dự báo, toán dùng để dự báo thời gian tắt lún Xét mặt lý thuyết, theo mô hình lún giá tri lún STK đạt giói hạn cực đại A thời gian r = ∞ Song ta coi thời gian mà độ lún thực tế đạt 95% giới hạn Khi ấy, giải giá trị t tương ứng coi thòi điểm tắt lún thực tế Y Giả sử thời gian tắt lún thực tế TC Ta có: SUY RA Y = - 0,95 = 0,05 tc = ln(0,05)/(-b) Y Ngoài ra, người ta tính thời gian tắt lún theo vận tốc lún Khi vậa tốc lún đạt giá trị nhỏ ¥ = £ coi tắt lún Gọi THỜI ĐIỀM ĐÓ tc Vận tốc lún tính theo công thức: (3.21) Y Y (3.22) Y Y t c Y b Đự báo lún theo mô hình hàm đa thức Y Khi mối quan hệ độ lún công trình thời gian quan trắc lún xác định theo hàm dạng đa thức sau: Y Y s = a0 + a1t + a2t2 +…….+ aktk (3.23) Trong đó: s độ chuyển dịch thẳng đứng công trình Ở thời điểm t Y t thời điểm xảy chuyển dịch thẳng đứng s Y a0, a1; a2, ,ak hệ số đa thức Y Theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất, ta lập phương trình sô' hiệu chinh sau: Vi = ao +a1ti Y +a2 +… ak – S1 (3.24) Y Với I = + N số lần quan trắc Y Trong đó, giá trị TỊ giá trị quan trắc coi sai số, S i giá trị quan trắc chứa sai số Y Như từ K chu kỳ quan trắc ta lập K phương trình số hiệu chỉnh Số hệ số cần xác định (N + 1) Để xác định hệ số cần phải cỏ K>(N + L) Trường hợp k = n + véc tơ hệ số xác định sở giải hệ phương trình tuyến tính Khi K>N + Ì toán giải theo nguyên lý số bình phương nhỏ theo bước đây: Y Hệ phương trinh viết dạng ma trận sau: V = B.Z + S (3.25) Y Trong đó: T1… Y Y Y Y Y T2 Y ;Z Y Y ; Y A0 S1 = YY V B =Y Y T = Y aY1 S =Y S Y2 N YY YY vV1 YY ; Y Vn Y Y Y L- N SN AK Nếu giá trị quan trắc Sj có độ xác ta lập giải hệ phương trinh với ẩn số vectơ z Y Y BTBZ + BtS = (3.26) Trong trường hợp tổng quát, ta có nghiệm hệ phương trình xác định theo công thức sau: Y Z = -(BTB)-1BtS (3.27) Y Sai số trung phương trọng số Μ ĐƯỢC XÁC định theo công thức: µ= Y Khi xác đinh tham số z ta tính giá trị st hàm ứng với giá tri biến độ xác giá trị hàm nội suy (hay ngoại suy) Y Y Véctơ hàm nội (ngoại) suy có dạng sau: Y Y FT= [1 tt … (3.29) Sai số trung phương hàm nội (ngoại) suy xác định theo công thức sau: Myt = Y (3.30) Khi sử dụng hàm nội suy (ngoại suy) cho kết tốt điểm nội suy (ngoại suy) lân cận miền giá trị quan trắc Y Trong toán xấp xỉ hàm dạng đa thức bậc K việc lựa chọn giá trị K quan trọng Giá tri lớn việc sử lý hàm phức tạp không phù hợp Do ngưòi ta thường dựa vào độ lớn giá tri sai số trung phương trọng số đơn vị để định hạ bậc đa thức (dùng phương pháp chọn thử) Y Giá tri sai số trang phương trọng số đơn vị tính công thức dùng để so sánh với sai số giá trị quan trắc SI biết Khi giá trịthì hàm chấp nhận với giá tri K 3.3.2 Thực nghiệm dự báo độ công trình Y Để rõ quy trình tính toán xây dựng mô hình chuyển dịch thẳng đứng theo thời gian, tính toán thực nghiệm vói số liệu lấy từ thực tế quan trắc chuyển dịch thẳng đứng công trình Số liệu quan trắc độ lún mốc quan trắc cho bảng sau: [...]... quản và thi công công trình Mốc quan trắc lún nền đất Mốc quan trắc lún gắn tường Hình 2.2 Các loại mốc quan trắc lún 2.3 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ CHU KỲ QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH 2.3.1Yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún công trình Trong quan trắc lún, yêu cầu độ chính xác phụ thuộc chủ yếu vào tính chất cơ lý đất đá dưới nền móng công TRÌNH và phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu, vận hành CÔNG trình Độ chính... sai số khép tuyến trong quá trình đo đạc Ở thực địa 2.2. 2Các loại mốc dùng trong quan trắc độ lún công trình a) Mốc cơ sở Mốc cơ sở dùng trong đo lún công trình là mốc khống chế độ cao, là cơ sở để xác định độ lún công trình Mốc cơ sở thoả mãn các yêu cầu sau: - Giữ được ổn định trong suốt quá trình đo độ lún công trình - Cho phép kiểm tra độ tin cậy của các mốc khác - Cho phép dẫn độ cao đến các. .. mặt lý thuyết, kết quả quan trắc chuyển dịch, biến dạng cho phép chúng ta chính xác hoá lại các vấn đề, các phương án thiết kế nền móng công trình Chương 2: QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC ĐỊA 2.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA, YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH 2.1.1Mục đích, ý nghĩa của quan trắc độ lán công trình Quan trắc độ lún công trình vừa có ý nghĩa khoa học... quan trắc lún phải được đặt Ở những noi đặc trưng về độ lún khổng đều, các vị trí dự đoán là lún manh, các kết cấu chịu lực khác nhau, các vị trí thay đổi về điề kiện địa chất cồng trình, nơi có thay đổi về tải trọng công trình Đối với các công trình công nghiệp và nhà khung chịu lực, mốc quan trắc độ lún được đặt tại các cột chịu lực theo chu vi của công trình bên trong sao cho công trinh có các mốc... quan trắc lún được xác đinh bằng công thức: (2.3) Trong đó: msti - độ chính xác quan trắc độ lún Ở thòi điểm ti Sti, St(i-1) độ lún dự báo ở thời điểm ti, t(i-l) - hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, thông thường =4-6 Xác định độ chính xác quan trắc độ lún là cần thiết cho công tác đo đạc Khi xác định yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún công trình cần tham khảo chỉ tiêu giới hạn lún. .. Ngoài ra, do cấu trúc của lưói quan trắc độ lún công trình thường ổn định trong suốt thcã gian quan trắc lún nên đối vói mỗi công trình chỉ cần lập một lần hệ số hệ phương trình số hiệu chỉnh và hệ phương trình chuẩn Các chu kỳ tiếp theo chỉ bổ xung cột giá trị số hạng tự do để giải ầệ phương trình chuẩn Do đó, công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình đặt ra một số yêu cầu và nhiệm vụ như sau:... quan trắc độ lún công trình là một giải pháp toàn diện, phù hợp với đặc điểm và bản chất của dạng lưới này Dưới đây là mô hình bài toán bình sai lưói trắc địa tự do trong xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình: 2.7.2 Phương pháp bình sai lưới trắc địa íự do và ứng dụng trong xử lý số liệu quan trắc lún công trình a) Phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do Thực chất của bình sai lưới trắc địa tự... của công trình Độ lún tuyệt đối được xác định thống qua các mốc quan trắc lún gắn tại những vị trí chịu lực của công trình Số lượng mốc quan trắc tại mỗi công trình phụ thuộc vào điều kiện nền móng, kết cấu, quy mô, kích thước của CÔNG trình đó Độ lún của các mốc quan trắc đặc trưng cho độ lún công trình ở vị trí mà mốc được gắn Phương pháp quan trắc là đo cao chính xác trong mỗi chu kỳ để xác định độ. .. ±2 mm đối với các công trình xây trên nền đất chịu nén tốt; ± 5 mm đối với các công trình xây trên nền đất đắp, nền đất lún và nền đất chịu nén kém Từ yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún công trình có thể xác định được sai số tổng hợp các bậc Nếu yêu cầu độ chính xác đưa ra là sai số tuyệt đối độ lún công trình thì việc xác định sai số đô cao tổng hợp được xác định như sau: Do độ lún công trinh được... PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH Do đặc điểm lưới quan trắc độ lún là mạng lưói độc lập, hai cấp Cấp lưới khống chế cơ sở là mạng lưới độ cao gồm các điểm khống chế cơ sở Trong xử lý số liệu quan trắc độ lún, các điểm khống chế cơ sở cũng không được coi là ổn định hoàn toàn Do đó, ta phải tính toán tói sự ổn định các điểm khống chế cơ sở và có các hiệu chỉnh vào trị số liệu của các điểm