một số phương pháp nâng cao độ chính xác lưới khống chế trong hầm

Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Mục lục
Mục lục 1
Mở đầu 2
Chơng1 công tác trắc địa trong xây dựng đờng hầm
1.1 Cơ sở trắc địa trong xây dựng công trình đờng hầm 5
1.1.1 Lới khống chế mặt bằng trên mặt bằng trên mặt đất 5
1.1.2 Định hớng cơ sở trắc địa trong hầm 6
1.1.3 Lới khống chế trắc địa trong hầm 6
1.1.4 Thành lập hệ thống khống chế độ cao 7
1.2 Sai số đào thông hầm 8
1.2.1 Phân loại sai số đào thông hầm và hạn sai cho phép 8
1.2.2 Các nguồn sai số đào thông hầm 10
1 Các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác hớng ngang đào thông hầm
2 Các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác về độ cao đào thông hầm
1.2.3 Nguyên tắc phân phối các nguồn sai số 12
1. Nguyên tắc ảnh hởng bằng nhau
2. Nguyên tắc ảnh hởng không bằng nhau
1.3. Ước tính sai số của lới khống chế trắc địa trên mặt đất đối với độ
chính xác đào thông hầm 13
1.3.1. Lới đờng chuyền 13
1. Công thức điểm cuối
2. Công thức điểm đào thông
1.3.2. Lới tam giác và lới GPS 16
1. Ước tính theo sai số trung phơng vị trí điểm cuối chuỗi
2. Ước tính sai số hớng ngang điểm đào thông hầm
1.4 Ước tính độ chính xác đo đờng chuyền trong hầm 20
1.4.1 Đối với đoạn hầm thẳng hoặc cong có bán kính rất lớn 20
1.4.2 Đối với đoạn hầm có bán kính nhỏ 21
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
1

Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Chơng 2: một số biện pháp nâng cao độ chính xác khống
chế trắc địa mặt bằng trong hầm 22
2.1 Đặc điểm của khống chế trắc địa mặt bằng trong hầm 22
2.2 Các phơng pháp thành lập lới mặt bằng trong hầm 24
2.3 Các phơng pháp nâng cao độ chính xác lới 25
2.3.1 Nâng cao độ chính xác đo đạc 25
2.3.2 thiết kế một số dạng lới mặt bằng trong hầm 26
2.4Thiết kế đờng chuyền trong hầm có đo thêm phơng vị bằng máy con
quay 27
2.5 Nâng cao độ chính xác chuyền tọa độ từ mặt đất xuông hầm 33
CHƯƠNG 3: THIếT Kế Và ĐO ĐạC THựC NGHIệM
Mở ĐầU
Những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thì công
cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đợc thúc đẩy một cách mạnh mẽ: quy hoạch
phát triển đô thị xây dựng các nhà máy để đi vào sản xuất, xây dựng mạng lới
giao thông, nhà máy thủy điệnngày càng đợc xây dựng một nhiều hơn, công
trình cũ đợc tu bổ cho hiện đại hơn.
Hoà chung trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thì yêu cầu thi công
vận hành công trình nói trung và công trình hầm nói giêng ngày một đòi hỏi có
độ chính xác cao, đảm bảo cho công trình có độ chính xác quy định.
Để đáp ứng nhu cầu đó thì công tác trắc địa trong xây dựng công trình hầm
giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong suốt quá trình thiết kế, thi công, sử dụng
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
2
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
công trình hầm. Trong đó, đảm bảo đào thông hầm đổi hớng đợc đa lên hàng
đầu. Cơ sở trắc địa phục vụ xây dựng một công trình đờng hầm là lập lới khống
chế trắc địa trên mặt đất và xây dựng hệ thống khống chế trắc địa trong hầm.
Vì vậy việc thành lập lới khống chế có độ chính xác có vai trò rất quan trọng,

trong việc đào thông hầm đổi hớng.
Đối với công trình cụ thể, tùy từng đặc điểm cụ thể của đờng hầm mà ta có
các phơng pháp thành lập lới khống chế khác nhau.
Với mục đích trên dới sự hớng dẫn của thầy giáo Phạm Quốc Khánh tôi đợc
nhận đề tài:
Một số biện pháp nâng cao độ chính xác khống chế trắc địa mặt bằng
trong hầm
Nội dung cụ thể đợc trình bày nh sau:
Chơng 1: Công tác trắc địa trong xây dựng đờng hầm
Trong chơng này sẽ nêu nên cơ sở trắc địa trong xây dựng công trình hầm,
sai số đào thông hầm, ớc tính sai số của lới khống chế trắc địa trên mặt đất với
độ chính xác đào thông hầm và ớc tính độ chính xác đo đờng chuyền trong
hầm.
Chơng 2: Một số biện pháp nâng cao độ chính xác khống chế trắc địa mặt
bằng trong hầm
Nói nên đặc điểm của khống chế trắc địa mặt bằng trong hầm, các biện pháp
thành lập lới lới mặt bằng trong hầm và một số biện pháp nâng cao độ chính
xác khống chế trắc địa mặt bằng trong hầm.
Chơng 3: Thiết kế và đo đạc lới thực nghiệm
Giới thiệu về mô hình đờng hầm, thiết kế một số dạng lới mặt bằng trong
hầm và đo đạc và sử lý số liệu sẽ là chứng minh cụ thể cho đề tài.
Để hoàn thành đợc các chủ đề nêu trên của đồ án, tôi đợc các thầy cô trong
khoa giúp đỡ cùng sự chỉ bảo hớng dẫn tận tình của thầy giáo Phạm Quốc
Khánh .
Mặc dù đã cố gắng nhng do kiến thức chuyên môn còn hạn hẹp,
thời gian nghiên cứu đề tài còn ít nên đồ án không tránh khỏi
những thiếu sót. Tôi rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy cô giáo
và các đồng nghiệp để đồ án đợc hoàn chỉnh hơn.
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
3

Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Tôi xin chân thành cảm ơn

Hà Nội 6-2008
Sinh viên
Vũ Văn Trung
CHƯƠNG I
CÔNG tác TRắC ĐịA TRONG XÂY DựNG ĐƯờng HầM
1.1 CƠ sở TRắC ĐịA TRONG XÂY DựNG CÔNG TRìNH ĐƯờNG HầM
Nhiệm vụ chủ yếu của trắc địa trong xây dựng đòng hầm là bảo đảm đào
thông hầm đối hớng với độ chính xác theo yêu cầu. Đồng thời bảo đảm độ
chính xác xây dựng đờng hầm,các công trình kiến trúc trong hầm đúng với
hình dạng kích thớc thiết kế và quan trắc biến dạng công trình trong lúc thi
công cung nh lúc sử dụng đờng hầm.
Cơ sở trắc địa phục vụ xây dựng một công trình hầm là lập lới khống chế
trắc địa trên mặt đất,chuyền tọa độ, phơng vị và độ cao xuống hầm qua cửa
hầm, thông gió, giếng đứng, giếng nghiêng và xây dựng hệ thống khống chế
trắc địa trong hầm
1.1.1 Lới khống chế mặt bằng trên mặt đất
Lới khống chế trắc địa trên mặt đất là điều kiện cơ bản, quyết định toàn bộ
các công việc trong xây dựng hầm, là cơ sở của luới khống chế trắc địa trong
hầm mà dựa vào đó để chỉ đạo đào hầm, bố trí các kiến trúc trong hầm và quan
trắc biến dạng công trình khi hầm đợc đa vào sử dụng.
Việc thành lập lới khống chế mặt bằng trên mặt đất đợc hoàn thành trớc khi
đào hầm. trớc đây lới khống chế mặt bằng thờng đợc thành lập dới dạng chuỗi
tam giác đo góc có đo thêm cạnh đáy, lới tam giác đo góc cạnh hoặc lới đờng
chuyền. Từ nhng năm 90 của thế kỷ truớc, nớc ta đã bắt đầu ứng dụng công
nghệ GPS xây dựng lới khống chế mặt bằng trong thi công đờng hầm điẻn hình
là lới GPS hầm HảI VÂN, lới GPS thi công đờng hầm thủy điện A VƯƠNG
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48

4
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Thành lập lới khống chế mặt bằng trên mặt đất bằng công nghệ GPS có u
điểm vợt trội so với lới trắc địa truyền thống; không cần thông hớng, độ chính
xác cao, đồ hình lới linh hoạt, đo nhanh, chi phí thấp nên công nghệ GPS ngày
càng đợc sử dụng rộng rãi
1.1.2 Định hớng cơ sở trắc địa trong hầm
Việc chuyền tọa độ và phơng vị từ hệ thống khống chế mặt bằng trên mặt
đất xuống hầm để tạo số liệu khởi tính cho cơ sở trắc địa trong hầm gọi là định
huớng cơ sở trắc địa trong hầm,hoặc còn gọi là đo liên hệ hoặc đo nối.Qua đó
làm cho khống chế mặt bằng trong hầm có cùng hệ tọa độ với khống chế mặt
bằng trên mặt đất.
Có thể định hớng qua cửa hầm hoặc nối đào phụ tùy thuộc vào từng hầm cụ
thể.Nếu đờng hầm đợc định hớng qua cửa hầm thì đo nối nh lới khống chế trên
mặt đất, nếu đờng hầm dài trên có giếng đứng thì có thể định hớng đờng hầm
qua giếng đứng bằng phơng pháp tam giác liên hệ hoặc dùng máy con quay xác
định phơng vị khởi đầu của đờng chuyền trong hầm.
1.1.3 Lới khống chế trắc địa trong hầm
Do điều kiện thi công trong hầm chật hẹp nên khống chế trắc đia trong hầm
đợc xây dựng dới dạng là lới đờng chuyền.Đờng chuyền trong hầm đợc chia
thành các loại sau:
Đờng chuyền tiệm cận: trong trờng hợp giếng đứng đợc đào lệch sang một
bên của đờng hầm thì cần thành lập đờng chuyền tiệm cận để dẫn tọa độ và ph-
ơng vị đợc chuyền từ trên mặt đất xuống vào đờng hầm chính.
Đờng chuyền thi công: đợc thành lập với cạnh gắn để tiện chỉ đạo đào hầm
theo tiến độ thi công hầm .
Đờng chuyền cạnh dài: Khi hầm đã đào đợc một đoạn dài, đờng chuyền thi
công gồm nhiều cạnh gắn sẽ không đảm bảo độ chính xác về phơng vị. Lúc đó
cần thành lập đờng chuyền cạnh dài dựa trên các điểm của đờng chuyền thi
công (bỏ qua một số điểm trung gian) để đảm bảo độ chính xác phơng vị. Đờng

chuyền trong hầm là đờng chuyền nhánh.
1.1.4 Thành lập hệ thống khống chế độ cao
Trục đờng hầm và các kiến trúc trong hầm đợc xác định và đợc bố trí trong
không gian ba chiều. Để đảm bảo thông hầm đối hớng, xây dựng các công
trình kiến trúc, lắp đặt các thiết bị trong hầm và đo lún, cần phải thành lập hệ
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
5
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
thống khống chế độ cao tơng tự nh khống chế mặt bằng, hệ thống khống chế
độ cao bao gồm:
+ Khống chế độ cao trên mặt đất: thành lập các tuyến thủy chuẩn xuất phát
từ điểm thủy chuẩn nhà nớc và có thể tạo thành lới. Tại các cửa hầm và gần
miệng giếng đứng cần có điểm mốc độ cao.
Độ chính xác của mốc độ cao trên mặt đất tùy thuộc vào yêu cầu độ chính
xác đào thông hầm đối hớng theo phơng thẳng đứng (độ cao), tùy thuộc vào
chiều dài đờng hầm, sai số cho phép lắp đặt thiết bị trong hầm và yêu cầu độ
chính xác đo biến dạng. Nhng thông thờng thủy chuẩn hạng III có thể đáp ứng
nhu cầu đó.
Ngoài ra có thể đo cao băng GPS. Khi o cao bằng GPS cần chú ý đến dị th-
ờng độ cao để chú ý chuyển độ cao trắc địa về độ cao thờng.
H
TD
=

H
+

(1.1)
+ Chuyền độ cao từ mặt đất xuống hầm: từ các mốc độ cao ở cửa hầm hoặc
gần miệng giếng đứng chuyền độ cao xuống hầm qua cửa hầm hoặc qua giếng

đứng để làm số liệu khởi tính độ cao trong hầm.
+ Khống chế độ cao trong hầm: thành lập các tuyến thủy chuẩn từ các điểm
khởi tính độ cao ở cửa hầm hoặc ở đáy giếng đứng đến gơng hầm. Các điểm
mốc độ cao trong hầm thờng trùng với các điểm đờng chuyền trong hầm.
Tuyến thủy chuẩn trong hầm là tuyến nhánh.
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
6
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
1.2 sai số ĐàO THÔNG HầM
1.2.1 Phân loại sai số đào thông hầm và hạn sai cho phép
Các nguồn sai số ảnh hởng đến độ chính xác đào thông hầm bao gồm sai số
do trắc địa, do thi công, do thiết kế, ở đây chỉ quan tâm tới sai số do trắc địa.
Trong thi công đào hầm, do sai số của lới khống chế trên mặt đất, sai số do
liên hệ, sai số của lới khống chế trong hầm và sai số bố trí chi tiết nên hai trục
tim hầm đào đối hớng không thể gạp nhau chính xác tuyệt đối đợc mà có một
tỷ lệ lệch nhất định gọi là sai số đào thông hầm đối hớng. Ký hiệu là ,sai số
trung phơng tơng ứng ký hiệu là M (hình 1.1 , hình 1.2)
Hình 1.1 sai số đào thông hầm trong mặt phẳng nằm ngang

Hình 1.2 sai số đào thông hầm trong không gian
+ Hình chiếu của trên hớng trục tim hầm gọi là sai số hớng dọc, ký hiẹu
là
l
, sai số trung phơng tơng ứng la M
l
. Sai số này phải nằm trong
một phạm vi nhất định
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48

A B
Trục hầm sau khi điều chỉnh
7
h
P
2
C
Y

q

l
X
A
H

P
1
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
M
l

4000
L
(1.2)
M
l
: sai số trung phơng hớng dọc
L: chiều dài đoạn hầm đào đối hớng, đơn vị là mét

+ Hình chiếu của trên hớng vuông góc với trục hầm trong mặt phẳng
nằm ngang gọi là sai số hóng ngang, kí hiệu là
q
, sai số trung phơng tơng ứng
là M
q,
đây là sai số quan trọng nhất vì nếu sai số này vợt quá hạn sai cho phép
thì sẽ làm thay đổi hình dạng hình học của đờng hầm dẫn tới phải điều chỉnh
đào đắp gây tổn thất cho công trình.
+ Hình chiếu của trên phơng thẳng đứng gọi là sai số độ cao, ký hiệu
là
h
, sai số trung phơng tơng ứng la M
h
, sai số độ cao cũng quan trọng nh sai số
hớng ngang nhng với kỹ thuạt đo cao hiện nay dễ dàng đáp ứng đợc yêu cầu về
độ chính xác.
Sai số trung phơng hớng ngang và sai số trung phơng độ cao cho phép khi
đào thông hầm đối hớng theo quy định nh bảng 1.1.
Bảng 1.1. Sai số trung phong hớng ngang và sai số trung phơng độ cao
đào thông hầm đối hớng
Chiều dài đoạn hầm đào
đối hớng (km)
4
ữ 8 ữ 10 10ữ13 13ữ17 17ữ20
Sai số trung phơng
hớng ngang M
q
(mm)
50 75 100 150 200 250

Sai số trung phơng
độ cao M
h
(mm)
25
1.2.2 Các nguồn sai số đào thông hầm
Sai số đào thông hầm chủ yếu là sai số của khống chế trên mặt đất, số đo
liên hệ và sai số của khống chế trong hầm. Nh đã biết, để đảm bảo đào thông
hầm đối hớng với độ chính xác quy định thì sai số hớng ngang là quan trọng và
đáng chú ý nhất. Vì vậy cần xét các nguồn sai số ảnh hởng đến độ chính xác h-
ớng ngang đào thông hầm đối hớng.
1. Các nguồn sai số ảnh hớng tới độ chính xác hớng ngang đào thông hầm.
a) Đối với đờng hầm thẳng
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
8
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác hớng ngang đào thông hầm đối
hớng
Sai số trung phơng hớng ngang của khống chế trắc địa trên mặt đất, ký hiệu
là m
1.
Sai số trung phơng hớng ngang của định hớng hầm: nếu định hớng qua hai
cửa hầm thì không có sai số này.
+ Nếu định hớng qua một cửa hầm và một giếng đứng (hoặc giếng nghiêng
hoặc hầm phụ dài) thì sai số hớng ngang của định hớng qua giếng đứng, ký
hiệu la m
2
.
+ Nếu định hớng qua hai giếng đứng thì có sai số hớng ngang của định h-
ớng qua hai giếng đứng, ký hiệu là m

2
và m
3
.
Sai số trung phơng hớng ngang của khống chế trắc địa trong hầm, ký hiệu là
m
4
va m
5
.
Với giả thiết các nguồn sai số độc lập với nhau thì sai số trung phơng tổng
hợp hớng ngang ở chỗ đào thông hầm đối hớng sẽ tùy trờng hợp mà tính theo
công thức sau:
Đối với đoạn hầm đợc định hớng qua hai cửa hầm:
M
q
=
2
5
2
4
2
1
mmm ++
(1.3)
Đối với đoạn hầm đợc định hớng qua một cửa hầm và một giếng đứng:
M
q
=
2

5
2
4
2
2
2
1
mmmm +++
(1.4)

Đối với đoạn hầm đợc định hớng qua hai giếng đứng:
M
q
=
2
5
2
4
2
3
2
2
2
1
mmmmm ++++
(1.5)
b) Đối với đờng hầm cong
Sai số trung phơng hớng ngang và sai số trung phơng hớng dọc của khống
chế trắc địa đều có ảnh hởng tới độ chính xác hớng ngang đào thông hầm đối
hớng vì vậy vế phải của công thức (1.3), (1.4) ,(1.5), phải thay bằng sai số

trung phơng tổng hợp hớng ngang và hớng dọc của các nguồn sai số tơng ứng
la m
i

(i= 1, 2, 3, 4, 5)
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
9
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Với giả thiết sai số trung phơng hớng dọc bằng sai số trung phơng hớng
ngang, ta có:
m
i

= m
i
2
, (i= 1, 2, 3, 4, 5) (1.6)
2. Các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác về đồ cao đào thông hầm
Phân tích tơng tự nh trên thì ta có các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác
độ cao đào thông hầm:
Sai số của khống chế độ cao trên mặt đất: m
h1
.
Sai số chuyền độ cao từ trên mặt đất xuống hầm:
+ Nếu chuyền độ cao qua hai cửa hầm thì xem nh không có sai số này.
+ Nếu chuyền độ cao qua một cửa hầm và một giếng đứng thì có sai số
chuyền độ cao qua giếng đứng đó, ký hiệu là m
h2
.
+ Nếu chuyền độ cao qua hai giếng đứng, ta có m

h2
và m
h3
.
Sai số của khống chế độ cao trong hầm , tức sai số của hai tuyến thủy
chuẩn nhánh trong hầm, ký hiệu là m
h4
và m
h5
.
Gỉa thiết các nguồn sai số độc lập nhau thì sai số trung phơng tổng hợp độ
cao ở chỗ đào thông hầm đối hớng sẽ tùy từng trờng hợp mà áp dụng công thức
:
Với đoạn hầm đợc chuyền độ cao qua hai cửa hầm:
M
h
=
222
541
h
m
h
m
h
m ++
(1.7)
Với đoạn hầm đợc chuyền qua một cửa hầm và một giếng đứng :
M
h
=

2
5
2
4
2
2
2
1
h
m
h
m
h
m
h
m +++
(1.8 )
Với đoạn hầm mà độ cao đợc chuyền qua hai giếng đứng:
M
h
=
2
5
2
4
2
3
2
2
2

1
h
m
h
m
h
m
h
m
h
m ++++
(1.9)
ảnh hởng của các nguồn sai số độ cao thành phần đến độ chính xác độ
cao đào thông hầm trong hầm thẳng cũng nh trong hầm cong nên chỉ áp dụng
các công thức (1.7), (1.8), (1.9) cho từng trờng hợp cụ thể.
1.2.3 Nguyên tắc phân phối các nguồn sai số
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
10
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Trên thực tế thi công thờng cần phải phân phối thỏa đáng sai số cho phép
đào thông hầm đối hớng cho các nguồn sai số thành phần. Nh vậy phơng án
trắc địa mới có tính khả thi và hiệu quả cao. Có hai nguyên tắc phân phối:
1. Nguyên tắc ảnh hởng bằng nhau
Nếu điều kiện thực tế cho thấy các nguồn sai số thành phần độc lập nhau
và có ảnh hởng xấp xỉ nh nhau đến độ chính xác hớng ngang đào thông hầm
đối hớng thì từ các công thức (1.3), (1.4), (1.5) ta có
m
1
=m
4

=m
5
=
3
q
M
=0,58M
q
(1.10 )
m
1
=m
2
=m
4
=m
5
=
4
q
M
=0.5M
q
(1.11 )
m
1
=m
2
=m
3

=m
4
=m
5
=
5
q
M
=0.45M
q
(1.12 )
Với đờng hầm cong ta có công thức tơng ứng:
m
1
=m
4
=m
5
=
2
58,0
q
M
=0,41M
q
(1.13 )
m
1
=m
2

=m
4
=m
5
=
2
5,0
q
M
=0,35M
q
(1.14 )
m
1
=m
2
=m
3
=m
4
=m
5
=
2
45,0
q
M
=0,31M
q
(1.15 )

Trong đó M
q
là sai số hớng ngang đào thông hầm đối hớng
2. Nguyên tắc ảnh hởng khônng bằng nhau
Nếu dựa vào điều kiện thực tế nh mạng dạng lới thiết kế, máy móc thiết bị
hiện có phơng pháp đo có thể dự tính trớc ảnh hởng của một số nguồn sai số
thành phần thì thay số liệu đó vào vế phải của công thức (1.3), (1.4), (1.5) và áp
dụng nguyên tắc ảnh hởng bằng nhau của các nguồn sai số còn lại để tính.
1.3 ƯớC TíNH SAI Số CủA LƯới KHốNG CHế TRắC ĐịA TRÊN MặT
ĐấT ĐốI VớI Độ CHíNH XáC ĐàO THÔNG HầM
1.3.1 Lới đờng chuyền
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
11
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Nếu dùng đờng chuyền làm khống chế độc lập trên mặt đất thì phải thành
lập đờng chuyền khép kín hoặc ít nhất cũng phải chọn ngoài đờng chuyền một
vài điểm, từ đó (có thể đo góc không đo cạnh) đo hai góc nối ở điểm đầu và
điểm cuối đờng chuyền để tạo thành đa giác khép kín về góc.
1. Công thức điểm cuối
Công thức tính sai số trung phơng hớng ngang
c
x
m
của điểm cuối đờng
chuyền sau khi bình sai điều kiện khép góc:

2
c
x
m

=[m
s
2
cos
2

] +
2
2


m
[
2

] (1.16)
Trong đó m
s
,

m
là sai số trung phơng đo cạnh và sai số trung phơng đo góc
đờng chuyền.


là góc phơng vị cạnh đờng chuyền.


là hoành độ của điểm đờng chuyền khi lấy trọng tâm của đờng
chuyền làm gốc của hệ tọa độ.

i

= y
i
y
0
; y
0
=
1
][
+n
y
; n là số cạnh đờng chuyền.
2. Công thức điểm đào thông
ảnh hởng của sai số đo góc và đo cạnh đờng chuyền đối với độ chính xác h-
ớng ngang đào thông hầm đợc tính theo công thức:


x
m
=


"
m
][
2
y

R
(1.17)

s
x
m
=
s
m
s
'
][
2
x
d
(1.18)
Trong đó

m
là sai số trung phơng đo góc;
[R
2
y
] là tổng bình phơng khoảng cách từ các điểm của đờng chuyền
đến mặt đào thông, hình 1.3.
s
m
s
là sai số trung phơng tơng đối đo cạnh đờng chuyền;
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48

12
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
[d
2
x
] là tổng bình phơng hình chiếu của các cạnh đờng chuyền lênmặt đào
thông.
Y
X
0
R
y4
R
y2
R
y3
y1
4
C
3
R
1
T
M
Trục tim hầm
Mặt đào thông
Hình 1.3 Khoảng cách từ điểm đờng chuyền tới mặt đào thông
Có thể cho rằng ảnh hởng sai số đo góc và đo cạnh đờng chuyền đối với độ
chính xác hớng ngang đào thông hầm là độc lập với nhau thì ta có:
m

q
=
22
xsx
mm
+



m
q
=
[ ]
[ ]
22
2
"
"
x
s
y
d
s
m
R
m

+










(1.19)
Nếu mặt đào thông ở chính giữa đờng hầm , tức mặt đào thông đi qua trọng
tâm của đờng chuyền thì hai công thức (1.16) và (1.19) là nh nhau.
Trong trờng hợp khống chế mặt bằng trên mặt đất là chuỗi tam giác, nếu
muốn áp dụng công thức đờng chuyền thì chọn trong chuỗi tam giác một đờng
chuyền gần với trục tim hầm nhất và dùng công thức (1.16) hoặc (1.19) để ớc
tính
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
13
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Đối với lới lới đờng chuyền công thức (1.16) và (1.19) có thể xem là công
thức ớc tính chặt chẽ. Khi áp dụng cho chuỗi tam giác thì hai công thức trên là
công thức ớc tính gần đúng.
1.3.2 Lới tam giác và lới GPS
Với chuỗi tam giác có thể ớc tính gần đúng bằng các công thức lập sẵn,
trong trờng hợp đó thờng sử dụng thuật toán bình sai điều kiện để ứớc tính.
Hiện nay sử dụng máy tính điện tử để giải các bài toán trắc địa dựa vào thuật

toán bình sai gián tiếp đã trở nên thông dụng. Trong trắc địa công trình đờng
hầm, phơng pháp này đợc áp dụng cho hầu hết các dạng lới khống chế. Với lới
tam giác hoặc GPS có các phơng án ớc tính sau:
1. Ước tính theo sai số trung phơng vị trí điểm cuối chuỗi
1) Chọn ẩn
Giả sử hệ thống cơ sở trắc địa có (m) điểm cần xác định tức có (2m) ẩn số,
có (n) trị đo (đaị lợng đo):
2) Xác định trọng số cho các trị đo
Trọng số của các trị đo đợc xác định theo công thức

2
2
i
i
m
C
P =
(1.22)
Trong đó m
i
là sai số trung phơng của trị đo thứ i:
C là hằng số tự chọn.
3) Lập phơng trình số hiệu chỉnh
Phơng trình có dạng tuyến tính
V
i
= a
i1
x
1

+ a
i2
x
2
+ a
i3
x
3
++ a
ik
x
k
+ l
i
(1.23)
Bằng phép tính ma trận ta có thể biểu diễn tất cả các phơng trình số
hiệu chỉnh dới dạng:
V=A.X+L (1.24)
Trong đó: A là ma trận hệ số, V là véc tơ số hiệu chỉnh, L là véc tơ số
hạng tự do, X là véc tơ ẩn số.
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
14
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình

=












=

=












=
knnknn
k
k
xl
l
l
aaa
aaa
aa
A

x
x
X ;

L ;
v

v
v
V ;



a
2
1
2
1
n
2
1
21
22221
11211
4) Lập hệ phơng trình chuẩn
Từ các phơng trình số hiệu chỉnh và ma trận trọng số P ta lập đợc hệ phơng
trình chuẩn:
A
T
PAX + A

T
PL =0 (1.25)
RX + B =0
X =-R
-1
B=-Q
-1
B
Q = R
-1
Với R=A
T
PA, B=A
T
PA
5) Đánh giá độ chính xác

iii
XXx
Qm
à
=
,
iii
YYY
Qm
à
=
(1.26)

YYXXp
QQm +=
à
(1.27)
+ Sai số trung phơng một yếu tố bất kỳ đợc tính theo công thức:

F
F
p
m
1
à
=
(1.28)
Trong đó
fQf
p
T
F
=
1
với f là vector hệ số hàm trọng số cần đánh giá;

à
là sai số trung phơng trọng số đơn vị.
+ Sai số trung phơng hớng ngang điểm cuối chuỗi đợc tính theo công thức:

C
C
X

X
p
m
1
à
=
(1.29)

C
C
X
X
Q
p
=
1
Là một phần tử trên đờng chéo chính của ma trận nghịch đảo hệ
số hệ phơng trình chuẩn.
2. Ước tính theo sai số trung phơng điểm đào thông hầm
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
15
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Có thể coi sai số hớng ngang tại điểm đào thông hầm là hiệu tung độ của điểm
đào thông hầm từ hai hóng.
Sai số trung phơng hớng ngang điểm đào thông đợc tính theo công thức:

q
q
p
m

1
à
=
(1.30)
Với
à
là sai số trung phơng trọng số đơn vị:

q
p
1
Là trọng số đảo độ lệch hớng ngang (hàm) của điểm dào thông p
Phơng pháp này ứng dụng thích hợp cho lới tam giác đo góc lới đo góc
cạnh, đờng chuyền và lới hỗn hợp. Có thể bổ sung một số chơng trình con vào
chơng trình bình sai gián tiếp thông thờng để tính ảnh hởng của lới khống chế
măt đất đối với độ chính xác hớng ngang đào thông hầm. Từ đó có thể tính giá
trị ảnh hởng của các phơng án khác nhau khi thành lập lới.
Khi bình sai gián tiếp còn có phơng pháp giản tiện hơn đó là phơng pháp
ellipse sai số điểm không.
Nh hình (1.4) từ hai điểm khống chế ở hai cửa hầm , thông qua góc
j

,
c

và khoảng cách S
jp
, S
cp
tính đợc tọa độ diểm đào thông P

A
và P
c
. Do ảnh hởng
của sai số đo lới khống chế trên mặt đất nên hai điểm này không trùng nhau.
Nếu lấy
j

,
c

, S
jp
và S
cp
là các trị đo không có sai số tức trong số vô cung lớn,
và bình sai cùng với lới khống chế trên mặt đất sẽ vẽ đợc ellipse sai số tơng hỗ
vị trí điểm P
A
P
C
, Vì hai điểm này cần phải trùng nhau, khoảng cách giữa chúng
phải bằng không. Do đó gọi là ellipse sai số điểm không.
Hình 1.4 Phơng pháp ellipse sai số điểm không
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
16
X

J
C

6
4
2
A
P
C
P
A
y

C

Định h ớng
vào cửa C
7
5
3
1
Định h ớng
vào cửa A
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Các thông số ellipse sai số vị trí điểm. Bán trục lớn bán trục nhỏ đợc tính:
E
2
=
2
2
à
(Q
xx

+Q
yy
+K ) (1.31)
F
2
=
( )
KQQ
YYXX
+
2
2
à
(1.32)
K=
22
4)(
xyYYXX
QQQ +
(1.33)
Với Q
xx
, Q
yy
, Q
yy
là hệ số trọng số của các ẩn số trên ma trận trọng số đảo.
Góc định hớng
YYXX
XY

QQ
Q
tg

=
2
2
0

Khi
0
2

tg
cùng dấu với Q
XY
thì
0

là góc định hớng bán trục lớn của ellipse.
Khi
0
2

tg
trái dấu với Q
XY
thì
0

là góc định hớng của bán trục nhỏ của ellipse.
+ Ellipse sai số tơng hỗ vị trí điểm:
E
2
=
( )
KQQ ++
,,
2
2
à
(1.34)
F
2
=
( )
KQQ +
,,
2
2
à
(1.35)
K=
22
4)(
YXYYXX
QQQ

+
(1.36)

Góc định hớng:
YYXX
YX
QQ
Q
tg



=
2
2
0

(1.37)
Trong đó:

kkkiii
XXXXXXXX
QQQQ +=

2
(1.38)

kkkiii
YYYYYYYY
QQQQ +=

2
(1.39)

kkikkiii
YXYXYXYXYX
QQQQQ +=

(1.40)
Hình chiếu của ellipse sai số trên mặt đào thông hầm chính là giá trị ảnh
hởng, tính theo công thức:
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
17
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình


22222
sincos FEm
q
+=
(1.41)
Trong đó:

là góc phơng vị của truc X khi lấy bán trục lớn của ellipse làm
hớng khởi đầu,
0
0
360

=
;
E, F,
0

là các yếu tố của ellipse sai số tơng hỗ vị trí điểm không.
1.4 ƯớC TíNH Độ CHíNH XáC ĐO ĐƯờNG CHUYềN TRONG HầM
Đờng chuyền trong hầm phải đợc thành lập với độ chính xác cần thiết và
cùng chung hệ tọa độ thống nhất với khống chế trên mặt đất để chỉ hớng đào
hầm, bố trí trục tim hầm , bảo đảm thông hầm đối hớng với độ chính xác quy
định.
Ước tính độ chính xác lới khống chế trong hầm chính là thiết kế độ chính
xác đo đờng chuyền trong từng đoạn hầm đào đối hớng. Có thể lấy độ chính
xác cao nhất làm chỉ tiêu độ chính xác đo đờng chuyền trong tất cả các đoạn
hầm.
1.4.1 Đối với đoạn hầm thẳng hoặc cong có bán kính rất lớn
Đờng chuyền trong hầm có thể coi là đờng chuyền duỗi thẳng. Nếu chiều dài
các cạnh đờng chuyền xấp xỉ bằng nhau thì sai số trung phơng vị trí điểm cuối
đờng chuyền nhánh trong hầm đợc thính theo công thức:

3
5,1
22
2
2
22
+
+=
n
sn
m
nmM
s

(1.42)
Trong đó : n là số cạnh của đờng chuyền nhánh;


m
, m
s
là sai số trung phơng đo góc và sai số trung phơng
đo cạnh đờng chuyền.
Vế phải là của công thức (1.33) là bình phơng sai số trung phơng hớng
ngang của điểm cuối đờng chuyền. theo nguyên tắc ảnh hởng bằng nhau đối
với hớng ngang và hớng dọc, đối với sai số đo góc và đo cạnh ta có gia trị thiết
kế sai số trung phơng đo góc và sai số trung phơng đo cạnh:

5,1
3.
"
"
+
=
nnS
K
m


(1.43)
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
18
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình

n
K
m
s
=
(1.44)
trong đó K là sai số trung phơng hớng nganng cho phép của đờng chuyền
nhánh trong hầm đợc ớc tính tùy thuộc vào từng trờng hợp đào hầm. Sai số
trung phơng hớng ngang cho phép của đờng chuyền nhánh trong đoạn hầm
thẳng dợc tính:
K = 0,58M
q
nếu đoạn hầm đợc định hớng qua hai cửa hầm
K = 0,5M
q
nếu đoạn hầm đợc định hớng qua một cửa hầm và một
giếng đứng
K = 0,45M
q
nếu đoạn hầm đợc định hớng qua hai giếng đứng
M
q
là

sai số trung phơng hớng ngang cho phép đào thông hầm lấy từ bảng 1.1.
1.4.2 Đối với đoạn hầm có bán kính nhỏ
đờng chuyền trong hầm không thể đợc xem là đờng chuyền duỗi thẳng nhng
các cạnh vẫn đựoc đo với độ chính xác nh nhau thì sai số trung phơng điểm
cuối đờng chuyền nhánh trong hầm đợc tính theo công thức:

[ ]
2
,1
2
2
22
ins
D
m
nmM
+
+=


(1.45)
Trong đó D
n+1,i
là khoảng cách từ điểm cuối đến điểm i của đờng
chuyền.
Theo nguyên tắc ảnh hởng bằng nhau đối với sai số hớng ngang và sai số h-
ớng dọc, đối với sai số đo gó và sai số đo cạnh ta có giá trị thiết kế sai số trung
phơng đo góc và sai số trung phơng đo cạnh là:

[ ]
2
,1
"
"
in

D
K
m
+
=


(1.46)

n
K
m
s
=
(1.47)
với K lấy giá trị sai số hớng ngang của đờng chuyền nhánh áp dụng đối với
hầm cong, công thức (1.13), (1.14), (1.15).
CHƯƠNG 2
Một số biện pháp nâng cao độ chính xác
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
19
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Khống chế trắc địa mặt bằng trong hầm
2.1 đặc điểm của khống chế trắc địa trong hầm
Khống chế trắc địa trong hầm gồm khống chế mặt bằng và khống chế độ
cao.
Khống chế mặt bằng trong hầm thờng đợc thành lập dới dạng đờng chuyền.
Đờng chuyền trong hầm trong hầm phải đợc thành lập với độ chính xác cần
thiết và cùng chung hệ tọa độ thống nhất với khống chế trên mặt đất để chỉ h-
ớng đào hầm, bố trí trục tim hầm, bảo đảm thông hầm đối hớng với độ chính

xác quy định.
Điểm và phơng vị khởi đầu của đờng chuyền trong hầm là điểm và phơng vị
của lới khống chế mặt đất ở cửa hầm hoặc đợc chuyền từ trên mặt đất xuống
hầm qua giếng đứng, giếng nghiêng đờng chuyền trong hầm có những đặc
đặc điểm:
+ Hình dạng của đờng chuyền phụ thuộc vào hình dạng của đờng hầm.
+ Đờng chuyền trong hầm là đờng chuyền nhánh đợc phát triển theo tiến độ
đào hầm. Vì vậy không thể đo đờng chuyền liền một lúc mà phải đo ở hai điểm
cuối kề nhau trong quá trình phát triển, muốn kiểm tra phải đo lại.
+ Đờng chuyền trong hầm đợc thành lập theo cách phân cấp từ độ chính xác
thấp đến độ chính xác cao. Đờng chuyền trong hầm phải thỏa mãn hai yêu cầu:
Vị trí điểm đờng chuyền phải ở gần gơng hầm để tiện chỉ hớng đào hầm và
bố trí gơng hầm. Do vậy cạnh đờng chuyền phải ngắn thì mới đáp ứng đợc nhu
cầu này.
Để hạn chế tích lũy sai số hớng ngang của đờng chuyền ở mặt đào thông thì
cần thành lập cạnh đờng chuyền dài, số góc ngoặt phải ít.
Để thỏa mãn hai yêu cầu trên thì đờng chuyền trong hầm đợc thành lập 2
cấp.
Đờng chuyền thi công, có cạnh dài khoảng 20-80m
Đờng chuyền cạnh dài ,cạnh dài khoảng 80-600m
Điểm của đờng chuyền cấp cao là điểm của đờng chuyền cấp thấp bỏ qua
một số điểm trung gian nh hình 2.1
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
20
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
CH-A
Hình 2.1 Lới khống chế trắc địa trong hầm
+ Độ chính xác của phơng vị khởi đầu của đờng chuyền trong hầm có khi
còn thấp hơn độ chính xác đo góc của đờng chuyền. Sau khi đào thông hầm,
hai tuyến đờng nhánh tạo thành đờng chuyền phù hợp. Khi bình sai đờng

chuyền phù hợp này phải xét tới sai số số liệu gốc.
Tùy từng trờng hợp cụ thể mà đờng chuyền trong hầm có nguyên tắc thành
lập thích hợp.
+ Đờng chuyền trong hầm thành lập dọc theo trục tim hầm hoặc lệch tim
hầm một khoảng thích hợp, có các cạnh xấp xỉ bằng nhau. Các điểm đờng
chuyền đợc chọn ở nơi an toàn, ổn định ít bị ảnh hởng do thi công, điều kiện
nhìn thông tốt, tia ngắm phải cách chớng ngại vật trên 0,2m.
+ Đối với đờng hầm dài có tiết diện lớn có thể thành lập đờng chuyền khép
kín hoặc đờng chuyền chính và đờng chuyền phụ tạo thành vòng khép kín.
Trong trờng hợp có đờng hầm dẫn song song với đờng chuyền chính thì đờng
chuyền đơn trong hầm dẫn cùng với đờng chuyền trong hầm chính tạo thành
vòng khép để có điều kiện kiểm tra.
2.2 các phơng pháp thành lập lới mặt bằng trong hầm
Đờng chuyền trong hầm đợc thành lập để trực tiếp chỉ đạo đào thông hầm
đối hớng do vậy tùy vào từng trờng hợp cụ thể, có các phơng pháp thành lập
khác nhau:
+ Phơng pháp thành lập đờng chuyền bằng thớc thép. Thành lập đờng
chuyền trong hầm bằng thớc thép có độ chính xác cao nhng quá trình thực hiện
lại phức tạp ảnh hởng tới quá trình thi công hầm.
+ Phơng pháp thành lập đờng chuyền trong hầm bằng máy toàn đạc điện tử
tuy không chính xác bằng thành lập đờng chuyền bằng thớc thép nhng rất tiện
lợi ít cản trở quá trình đào thông hầm đối hớng.
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
21
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
2.3 các phơng pháp nâng cao độ chính xác lới không chế
mặt bằng trong hầm
2.3.1 Nâng cao độ chính xác đo đạc
Đờng chuyền trong hầm đợc thành lập để chỉ hớng đào hầm , bố trí tim hầm,
bảo đảm thông hầm đối hớng với độ chính xác quy định. Do vậy cần thiết kế

độ chính xác đo đờng chuyền trong hầm trong từng đoạn hầm đối hớng và có
thể lấy độ chính xác cao nhất làm chỉ tiêu độ chính xác đo đờng chuyền trong
tất cả các đoạn đờng hầm.
Đối với hầm thẳng hoặc hầm cong có bán kính lớn thì sai số trung phơng vị
trí điểm cuối đờng chuyền nhánh trong hầm đợc tính theo công thức:

3
5,1
22
2
2
22
+
+=
n
sn
m
nmM
s


(2.1)
Từ đó giá trị thiết kế của sai số trung phơng đo góc và sai số trung phơng đo
cạnh nh công thức 1.43, 1.44 trong chơng1.
Với đờng hầm có bán kính nhỏ thì sai số trung phơng điểm cuối đợc tính
theo công thức:

[ ]
2
,1

2
2
22
ins
D
m
nmM
+
+=


(2.2)
Công thức tính sai số trung phơng đo góc và đo cạnh đợc tính theo công thức
1.46, 1.47 trong chơng1.
Ta thấy sai số trung phơng đo góc và sai số trung phơng đo cạnh ảnh hởng
trực tiếp và gián tiếp đến sai số trung phơng điểm cuối của đờng chuyền nhánh
vì vậy càng nâng cao độ chính xác đo góc và đo cạnh thì càng đảm bảo độ
chính xác thông hầm đối hớng. Do vậy để đảm bảo độ chính xác thông hầm đối
hớng theo quy định thì cần lựa chon máy móc có giá trị sai số trung phơng đo
góc và đo cạnh có độ chính xác nhỏ hơn hoặc bằng giá trị thiết kế.
Qúa trình đo đạc đờng chuyền trong hầm còn chịu ảnh hởng của sai số định
tâm máy và sai số định tâm tiêu Để giảm bớt sai số định tâm máy và định
tâm tiêu thì nên dùng mốc định tâm bắt buộc.
2.3.2 Thiết kế một số dạng lới mặt bằng trong hầm
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
22
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Tùy thuộc vào thiết kế của đờng hầm mà đờng chuyền trong hầm có thể đợc
lập một cách khác nhau.Việc ớc tính đờng chuyền trong hầm đợc thực hiện nh
phần 1.4 của chơng 1.

Trong những năm gần đây, công nghệ đo đạc phát triển rất mạnh với sự ra
đời của nhiều loại máy toàn đạc điện tử của nhiều hãng khác nhau trên thế giới.
Có thể thành lập lới khống chế mặt bằng trong hầm. Tuy nhiên đồ hình của lới
không đáp ứng đợc các yêu cầu của quy phạm nh lới khống chế trên mặt đất,
tác dụng chủ yếu là tăng cờng điều kiện kiểm tra đối với khống chế trắc địa
trong hầm. Dới đâylà một số dạng lới khống chế mặt bằng trong hầm:
Từ điểm khống chế trắc địa trên mặt đất ở cửa hầm , thiết kế đờng chuyền trong hầm
có dạng là đờng chuyền nhánh đơn theo tiến độ đào hầm (hình 2.2).
CH-A
Hình 2.2 Đờng chuyền nhánh đơn
Từ điểm khống chế A ở cửa hầm, thiết kế đờng chuyền có dạng là đờng
chuyền nhánh kép dọc theo hai thành đờng hầm (hình 2.3).
CH-A
Hình 2.3 đờng chuyền nhánh kép
Hình 2.4 là mô hình lới đờng chuyền trong hầm đợc thiết kế có dạng là đờng
chuyền tạo thành vòng khép kín. Thuận tiện cho việc kiểm tra độ chính xác về
góc.
CH-A
Hình 2.4 Đờng chuyền tạo thành vòng khép
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
23
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Khi đờng hầm có hầm phụ đợc đào song song với hầm chính và thông với
hầm chính thì lới đờng chuyền trong hầm đợc thiết kế có dạng khép nh (hình
2.5) đờng chuyền nhánh hầm chính thông với hầm phụ.
CH-A
Hình 2.5 Đờng chuyền nhánh hầm chính thông với hầm phụ
2.4 Thiết kế đờng chuyền trong hầm có đo thêm phơng vị cạnh bằng máy
con quay
Dùng máy con quay không những có thể xác định phơng vị khởi đầu mà còn

có thể đo phơng vị một số cạnh đờng chuyền trong hầm để hạn chế tích lũy sai
số đo góc, nâng cao độ chính xác hớng ngang đào thông hầm.
1. Giới thiệu tóm tắt về máy con quay
a. Con quay
Con quay là một vật rắn đối xứng tròn xoay có thể quay xung quanh trục đói
xứng của nó. Con quay thờng đợc chế tạo dới dạng một cái vô lăng (vành quay)
và phần lớn khối lợng của nó tập trung ở đây. con quay có thể quay với vận tốc
cao xung quanh trục đối xứng của nó, cỡ 18000 đến 24000 vòng/phút.
Con quay có hai tính chất cơ bản:
+ Tính chất trục cố định: Trục con quay luôn giữ một phơng không đổi trong
không gian chừng nào cha có ngoại lực tác dụng len nó.
+ Tính chất tuế động: Khi có mo men ngoại lực tác đông lên con quay, trục
quay của con quay có hiện tợng tuế động (chuyển động tuế sai).
Tự quay của trái đất có ảnh hởng tới chuyển động của con quay. Nhng khi
con quay quay với vận tốc lớn ,dới tác dụng của mô men trong lực, trục quay
của con quay tuế động về hớng của mô men trọng lực, tức trục quay của con
quay của con quay tuế động hớng về mặt phăng kinh tuyến.
b. Sự phát triển của máy con quay
Năm 1852, nhà vật lý học ngời pháp leon Foucault đã đề ra nguyên lý chỉ h-
ớng bắc của con quay, nhng do điều kiện kỹ thuật còn hạn chế nên đến đầu thế
kỷ 20 nguyên lý ấy mới đợc ứng dụng lần đầu tiên trong nghành hàng hải.
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
24
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Trong trắc địa công trình, giữa thế kỷ 20 mới bắt đầu thí nghiệm nghiên cứu
ứng dụng nguyên lý chỉ hớng bắc của con quay và có thể chia lam 4 thời kỳ:
Vào nhng năm 50, chủ yếu sử dụng loại máy con quay nổi trong dung dịch,
trọng lợng của máy khoảng 250-640kg, thời gian một lân định hớng từ hai đến
bốn giờ, độ chính xác một lần định hớng là

1
ữ


130. Vì máy quá nặng
nên ít đợc sử dụng trong thực tế.
Những năm 60 sử dụng kết cấu dây treo kim loại để treo hộp con quay (bộ
phân nhạy) nên đã giảm trọng lợng của máy xuống còn 35-80kg, thời gian một
lần định hớng giam xuống cong 30-60 phút, độ chính xác một lần định hớng là

10
ữ


30. Các loại máy tiêu biểu là: KT1, KT3, của cộng hòa liên bang
Đức; Gi-B1, Gi-B2 của Hungari.
Những năm 70, để ứng dụng hiệu quả máy con quay trong trắc địa công
trình thì máy phải có thể tích nhỏ, trọng lợng nhẹ, thời gian đo gắn, tiện vận
chuyển và sử dụng còn độ chính xác không nhất thiết phai cao nắm nên chế tạo
loại con quay nhỏ lắp trên máy kinh vĩ. Loai máy này có TK4 của cộng hòa
liên bang Đức, GAK1 của thỵ sỹ, Gi-C11 của Hungari, trọng lợng của máy
giảm còn 14-30kg, thời gian một lần định hớng khoảng 17 đến 40 phút, độ
chính xác một lần định hớng là

20
ữ


40.
Gần đây cộng hòa liên bang Đức đã chế tạo thành công máykinh vĩ con quay

Gyromat đo tự động dựa trên nguyên lý tích phân và đợc điều khiển bằng máy
tính điện tử, thời gian đo chỉ cần 10 phút, độ chính xác một lần định hớng đạt
khoảng

2
ữ


3. Hãng MOM của Hungari cũng đã chế tạo đợc máy
kinh vĩ con quay, mức độ tự động tơng đối cao, độ chính xác một lần định hớng
khoảng

2
ữ


3.
2. Giới thiệu về máycon quay hiện đại (GYROMAT)
Trớc đây, máy kinh vĩ con quay bao gồm phần trên là máy kinh vĩ, phần dới
là máy xác định phơng vị bằng máy con quay. Máy Gyromat 2000, Gyromat
3000 đợc cấu tạo với phần trên là máy toàn đạc điện tử chính xác, phần dới là
máy con quay và càng ngày cạng hiện đại và có nhiều chức năng hơn (hình 2.7,
2.8)
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
25